虚拟化技术及其应用

虚拟化技术及其应用上海市浦东科技信息中心程三艳摘编

虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术的提出可扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程，模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。

1、虚拟化技术的分类

1.1 从实现层次来分，虚拟化技术可以划分为：硬件虚拟化，操作系统虚拟化，应用程序虚拟化等。

硬件虚拟化，又叫做准虚拟化，就是用软件来虚拟一台标准电脑的硬件配置，如CPU、内存、硬盘、声显卡、光驱等，成为一台虚拟的裸机。

操作系统虚拟化，就是以原操作系统为母体样本，利用虚拟化软件克隆出多个新系统。

应用程序虚拟化，主要任务是虚拟操作系统，保证应用程序的正常运行虚拟系统的某些关键部分，如注册表等，轻量、小巧；还可以实现很多非绿色软件的移动使用，通过局域网方便快捷地分发到企业终端上，不用安装，直接使用，在应用范围和体验上超越绿色软件，大大降低了企业的IT成本。

1.2 以应用领域来划分，虚拟化技术可以划分为：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化、CPU虚拟化、文件虚拟化等。

服务器虚拟化，应用了硬件虚拟化和操作系统虚拟化技术，在一台服务器运行安装多个操作系统，并且可以同时运行，就相当于多台服务器同时运行了，利用率大大提高。

存储虚拟化，是将一堆独立分布的硬盘虚拟的整合成一块硬盘，存储虚拟化的目的是方便管理和有效利用存储空间。

网络虚拟化，一般是指VPN，它将两个异地的局域网，虚拟成一个局域网，这样一些企业的OA、B/S软件，就可以像真实局域网一样进行电脑互访了。

桌面虚拟化，是在服务器上部署好桌面环境，传输到客户端电脑上，而客户端只采用瘦客户机的应用模式，即只安装操作系统，接受服务器传输来的虚拟桌面，用户看到的就像本地真实环境一样，所有的使用其实是对服务器上的桌面进行操作。

CPU虚拟化，是对硬件虚拟化方案的优化和加强。以前是用虚拟化软件把一个CPU虚拟成多个CPU，而CPU虚拟化直接从硬件层面实现，这样大大提高的性能。

文件虚拟化，是将分布在多台电脑的文件数据虚拟成一台电脑上的，这样以前找文件要去不同的机器上查找，而现在则像在一台电脑上操作一样。

2、虚拟化技术应用

虚拟化技术具有可以减少服务器的过度提供、提高设备利用率、减少IT的总体投资、增强提供IT环境的灵活性、可以共享资源等优点，但虚拟化技术在安全性能上较为薄弱，虚拟化设备是潜在恶意代码或者黑客的首选攻击对象。

目前常用的虚拟软件有VMware、Virtual PC以及微软在推的windows sever 2008中融入的Hyper-v1.0。自从全球经济危机开始，虚拟化技术被广大企业迅速应用，2009年也是虚拟化技术大潮兴起的一年。

2.1 虚拟化技术在高校信息化建设中的应用

高校信息化建设从20世纪90年代开始，已经经历了单机环境、C/S架构、B/S架构、SOA等多个发展阶段。目前，高校信息化建设已经涉及到高校的教学、科研、管理、生活、服务等相关领域，所需要的计算机平台、存储环境和网络环境多种多样，随之也带来了IT基础设施的资源利用率低和管理成本高等问题。将虚拟化技术应用到高校信息化建设中，既能提高高校信息基础设施的效率，也能提升信息化基础平台的可靠性和可维护性，降低IT相关管理成本。

使用存储虚拟化技术，将高校信息化基础设施中的所有存储资源整合为一个大的存储系统，通过统一存储数据和管理存储空间对外以透明的方式提供存储服务，根据应用系统对存储速率和访问要求的不同，提供不同的存取方式。

通过对存储资源的统一整合，将FC SAN、IP SAN和NAS等产品从逻辑上整合起来，构建由集中存储引擎和存储池两部分构成的统一存储资源，同时支持NFS、CIFS、FC、iSCSI等协议，具备强大的动态扩展能力。当业务以及I/O带宽需求增加时，用户可以通过动态增加统一存储引擎节点及存储单元设备，以获得更高的聚合带宽和更大的存储容量。

如高性能计算机平台、高校网络计费系统、校园邮件系统等应用系统对存储资源的访问速率较高，需要较高的传输速率，可以采用FC SAN架构来存储。

图1 存储虚拟化架构

对校园FTP、VOD等业务系统可以采用NAS架构存储，采用NFS、HTTP、CIFS等文件共享协议，简单易用，共享方便，也适合于多个业务系统访问共享资源的情况。

对一般的业务系统，可采用IP SAN架构访问统一整合之后的存储环境。IP SAN使用iSCSI协议，将SCSI 块数据转换为网络封包进行传输，对已有的网络架构变动最小，不需要额外投资购买光纤交换机，主机可以仅安装iSCSI Initiator驱动程序即可，可以很方便地集成很多松散的小型应用的存储，尤其是适合那些以随机数据访问为主，且对访问性能要求不高的应用系统。

使用服务器虚拟化技术，将高校中的PC服务器统一虚拟整合为一个服务资源池，根据各个业务系统的需求，为其分配适合的CPU、内存和存储资源。

图2 服务器虚拟化架构

目前，VMware、Citrix、IBM和Microsoft都能提供完整的服务器虚拟解决方案，通过安装部署，可以整合所有的PC服务器，然后根据业务系统的需求，安装相应的操作系统环境。这些虚拟解决方案都可使人们在一台物理机器上，安装多个不同版本、不同类型的操作系统，独立地对外提供服务。

2.1.3 Web虚拟主机