在互聯(lián)網(wǎng)大型企業(yè)發(fā)展的時(shí)代，虛擬化就逐漸體現(xiàn)出各種優(yōu)勢(shì)，也正是如此，服務(wù)器虛擬化很多時(shí)候還被看做是大型企業(yè)的專利，因?yàn)楹芏嗳苏J(rèn)為只有擁有成千上百臺(tái)物理服務(wù)器的企業(yè)用戶才有這種需求，才能負(fù)擔(dān)得起。但是隨著時(shí)間的推移，虛擬服務(wù)器的技術(shù)和成本都在發(fā)生著變化，如今中等規(guī)模的企業(yè)，甚至是只有幾臺(tái)服務(wù)器的小型企業(yè)用戶也能從虛擬化部署中受益。
在當(dāng)今IT應(yīng)用程序部署的世界中，服務(wù)器虛擬化是一個(gè)常用術(shù)語(yǔ)。但是，服務(wù)器虛擬化到底是什么?是否適合企業(yè)的業(yè)務(wù)?

虛擬化的概念始于二十年前，服務(wù)器虛擬化如今成為一個(gè)更加復(fù)雜且涉及更多的話題。但是，其核心基本概念和承諾保持不變。

什么是服務(wù)器虛擬化?

物理服務(wù)器是一項(xiàng)眾所周知的IT設(shè)施，其中包括計(jì)算、內(nèi)存存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)接口組件。物理服務(wù)器還具有多種外形尺寸，其中包括刀片服務(wù)器、機(jī)架服務(wù)器、塔式服務(wù)器，通常運(yùn)營(yíng)在企業(yè)的內(nèi)部部署數(shù)據(jù)中心。

對(duì)于常規(guī)的物理服務(wù)器(有時(shí)稱為“裸機(jī)”服務(wù)器)，計(jì)算、內(nèi)存、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)接口等組件都綁定到單個(gè)租戶上。例如，將大量的處理任務(wù)分配給正在運(yùn)行的應(yīng)用程序。對(duì)于核心處理器來(lái)說(shuō)，某些工作負(fù)載實(shí)際上完全占用了給定處理器的全部容量和吞吐量。

服務(wù)器虛擬化技術(shù)將物理服務(wù)器的屬性(最顯著的是計(jì)算能力)抽象為多個(gè)虛擬服務(wù)器。因此，虛擬CPU可以被抽象化，而不是僅讓單個(gè)CPU處理單個(gè)工作負(fù)載，該工作負(fù)載無(wú)法充分利用硬件的容量，從而使單個(gè)工作負(fù)載和任務(wù)更有效地運(yùn)行。

服務(wù)器虛擬化意味著在虛擬化環(huán)境中對(duì)物理服務(wù)器進(jìn)行抽象化，從而使企業(yè)能夠跨服務(wù)器資產(chǎn)集群運(yùn)行應(yīng)用程序工作負(fù)載，而無(wú)需直接與底層物理服務(wù)器硬件交互。采用虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施可以大限度地提高運(yùn)行工作負(fù)載的利用率和可靠性。

虛擬化如何工作

虛擬化完全是關(guān)于抽象的，即采用物理上的東西并定義虛擬或基于軟件的物理資產(chǎn)版本。企業(yè)使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)在物理硬件上運(yùn)行大量虛擬機(jī)，企業(yè)可以通過(guò)這些虛擬機(jī)在在這個(gè)操作系統(tǒng)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序工作負(fù)載。

虛擬化技術(shù)有多種類型，其中包括支持虛擬機(jī)的管理程序、容器虛擬化、硬件輔助虛擬化。在較高的層次上，所有虛擬化技術(shù)的目標(biāo)都是為了實(shí)現(xiàn)同一個(gè)目標(biāo)，即通過(guò)分層技術(shù)并以高效和靈活的方式配置資源，使物理計(jì)算資產(chǎn)更加可用。

虛擬化與云計(jì)算

虛擬化和云計(jì)算是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主題和技術(shù)。云計(jì)算就是要在彈性模型上提供服務(wù)器計(jì)算資源，該模型可以根據(jù)需要擴(kuò)展或縮減。物理服務(wù)器沒(méi)有提供這樣的彈性，并且具有固定的容量，這就是云計(jì)算建立在服務(wù)器虛擬化之上的原因。

借助云計(jì)算的服務(wù)器虛擬化，云計(jì)算供應(yīng)商可以使用服務(wù)器虛擬化來(lái)抽象化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的大量計(jì)算資源，供最終用戶使用。云計(jì)算服務(wù)器虛擬化可以提供具有不同數(shù)量的虛擬服務(wù)器計(jì)算和內(nèi)存容量的不同實(shí)例類型。

因此，例如，AWS公司在數(shù)據(jù)中心中可能運(yùn)行數(shù)以千計(jì)的物理服務(wù)器，但最終用戶無(wú)法訪問(wèn)實(shí)際的物理服務(wù)器硬件。EC2(彈性計(jì)算云)服務(wù)提供了云計(jì)算服務(wù)器虛擬化實(shí)例，這些實(shí)例提供了不同大小和配置的虛擬機(jī)云計(jì)算實(shí)例。

虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

服務(wù)器虛擬化技術(shù)有許多應(yīng)用程序，各種規(guī)模的企業(yè)都可以從中受益。

• 應(yīng)用程序部署。使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可以將應(yīng)用程序捆綁并打包成一種更易于運(yùn)行和部署的格式，而不是簡(jiǎn)單地嘗試在裸機(jī)服務(wù)器上安裝。
• 云計(jì)算服務(wù)器。虛擬化技術(shù)使采用云計(jì)算技術(shù)成為可能，這一切都是為了擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)商的規(guī)模，以及降低最終用戶的投資。通過(guò)虛擬化，物理服務(wù)器可以用于提供數(shù)百個(gè)可用于不同目的的虛擬機(jī)。
• 開(kāi)發(fā)和測(cè)試。使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)開(kāi)發(fā)和測(cè)試應(yīng)用程序比物理硬件容易，因?yàn)榭梢钥焖賳?dòng)和關(guān)閉資源。此外，借助虛擬化技術(shù)，開(kāi)發(fā)人員可以設(shè)置特定的測(cè)試環(huán)境，以模擬產(chǎn)品環(huán)境，而無(wú)需影響生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。
• 桌面仿真。借助虛擬化，最終用戶可以在桌面系統(tǒng)上運(yùn)行服務(wù)器虛擬機(jī)?？梢杂糜诟鞣N用例，其中包括評(píng)估和分析。
• 高可用性、彈性和備份。虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵特性是它可以使工作負(fù)載易于復(fù)制。使用復(fù)制的工作負(fù)載，可以提高彈性和可用性，以及企業(yè)執(zhí)行備份和災(zāi)難恢復(fù)操作的能力。
• 服務(wù)器利用率。單個(gè)操作系統(tǒng)或工作負(fù)載通常無(wú)法充分利用高端計(jì)算。通過(guò)虛擬化硬件，組織可以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的服務(wù)器利用率和運(yùn)營(yíng)效率。

虛擬化類型

有多種類型的虛擬化技術(shù)可以幫助啟用服務(wù)器虛擬化架構(gòu)。

通常將不同類型的虛擬化服務(wù)器并行部署或重疊部署。例如，可以使用硬件輔助虛擬化來(lái)啟用半虛擬化部署的管理程序，該虛擬機(jī)管理程序又可以具有運(yùn)行應(yīng)用程序虛擬化的容器引擎。

• 硬件輔助虛擬化。十多年來(lái)，包括英特爾公司和AMD公司在內(nèi)的芯片供應(yīng)商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到支持虛擬化環(huán)境的價(jià)值，并在其芯片組中集成了技術(shù)來(lái)幫助協(xié)助和加速虛擬化。借助英特爾VT-x和AMD-V(硬件輔助虛擬化技術(shù))，無(wú)需對(duì)整個(gè)芯片組進(jìn)行虛擬化，就可以加速和優(yōu)化虛擬機(jī)管理程序。
• 完全虛擬化。完全虛擬化的概念是在硬件輔助或半虛擬化技術(shù)出現(xiàn)之前發(fā)展起來(lái)的。通過(guò)完全虛擬化，主機(jī)的計(jì)算能力被完全抽象化，從而支持虛擬環(huán)境?，F(xiàn)代芯片組對(duì)硬件輔助虛擬化的支持使完全虛擬化的概念不再像以前那樣有用。
• 半虛擬化。半虛擬化提供了一個(gè)軟件界面，管理程序可以使用該界面對(duì)虛擬化硬件功能進(jìn)行虛擬化，從而實(shí)現(xiàn)仿真磁盤和網(wǎng)絡(luò)功能。半虛擬化(有時(shí)簡(jiǎn)稱為PV)可以在不具有硬件輔助虛擬化支持的系統(tǒng)架構(gòu)上運(yùn)行。
• 半虛擬化硬件(PVH)。半虛擬化硬件(PVH)是2018年開(kāi)始出現(xiàn)的服務(wù)器虛擬化的較新形式之一。半虛擬化硬件(PVH)致力于將最佳的準(zhǔn)虛擬化(PV)與基于硬件虛擬機(jī)(HVM)的虛擬化方法結(jié)合在一起。
• 管理程序。服務(wù)器虛擬化架構(gòu)通常涉及管理程序的使用。在虛擬化中，系統(tǒng)管理程序的作用是利用硬件輔助虛擬化和半虛擬化來(lái)啟動(dòng)和管理虛擬機(jī)(VM)。虛擬機(jī)(VM)和系統(tǒng)管理程序提供操作系統(tǒng)(OS)級(jí)別的虛擬化，并且可以運(yùn)行應(yīng)用程序工作負(fù)載。
• 開(kāi)源。虛擬化技術(shù)有多種類型，其中包括開(kāi)源方法。Xen是開(kāi)源虛擬化技術(shù)之一，它可以管理自己的虛擬機(jī)管理程序來(lái)部署虛擬機(jī)。Xen在公共云中廣泛用于服務(wù)器虛擬化。KVM(基于內(nèi)核的虛擬機(jī))管理程序是另一種流行的開(kāi)源管理程序技術(shù)。
• 容器。由Docker普及的應(yīng)用程序容器有時(shí)被認(rèn)為是服務(wù)器虛擬化的又一個(gè)層次。但是，容器實(shí)際上并沒(méi)有虛擬化硬件，然后可以對(duì)其進(jìn)行抽象和共享。而不是像Docker這樣的容器引擎，多個(gè)容器可以利用底層主機(jī)操作系統(tǒng)的相同接口和共享庫(kù)，在獨(dú)立的實(shí)例中運(yùn)行單獨(dú)的容器Pod或應(yīng)用程序。容器通常部署在虛擬機(jī)管理程序或虛擬機(jī)內(nèi)部，以提供服務(wù)器核心主機(jī)操作系統(tǒng)的附加隔離層。

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