虛擬化技術(shù)是一種調(diào)配計算資源的方法，它將應(yīng)用系統(tǒng)的不同層 面的硬件、軟件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)存儲等一一隔離起來，從而打破數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的物理設(shè)備之間的劃分，實現(xiàn)架構(gòu)動態(tài)化，并達到集中管理和動態(tài)使用物理資源及虛擬資源，以提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的彈性和靈活性，降低成本、改進服務(wù)、減少管理風(fēng)險等目標(biāo)。

IaaS技術(shù)是一系列技術(shù)而非一種技術(shù)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IaaS層，是基于虛擬化、分布式存儲、并行計算、負載調(diào)度等技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等計算機資源的池化管理。根據(jù)需求進行彈性分配，并確保資源使用的安全與隔離，為用戶提供完善的云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。其中虛擬化技術(shù)是IaaS的關(guān)鍵技術(shù)。

實際上，我們通常所說的虛擬化是指服務(wù)器虛擬化技術(shù)。而除此之外，還有網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲虛擬化技術(shù)等等。其中網(wǎng)絡(luò)虛擬化應(yīng)用于企業(yè)核心和邊緣路由，利用交換機中的虛擬路由特性，用戶可以將企業(yè)劃分為使用不同規(guī)則和控制的多個子網(wǎng)，而不必再為此購買和安裝新的機架或設(shè)備。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，它具有更少的運營費用和更低的復(fù)雜性。存儲虛擬化則是將企業(yè)中的存儲資源整合在一起，通過一臺邏輯存儲設(shè)備供用戶訪問。

一

虛擬化技術(shù)概念

虛擬化技術(shù)，通常是指計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)上運行。可以同時運行多個操作系統(tǒng)，而且每一個操作系統(tǒng)中都有多個程序運行，每一個操作系統(tǒng)都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上；可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。

二

虛擬化技術(shù)的分類

1959年，克里斯托弗（Christopher Strachey）發(fā)表了一篇學(xué)術(shù)報告，名為"大型高速計算機中的時間共享"（Time Sharing in Large Fast Computers），他在文中提出了虛擬化的基本概念，這篇文章也被認為是虛擬化技術(shù)的最早論述。

隨著虛擬化技術(shù)的逐漸成熟，不斷有新的廠商加入企業(yè)虛擬化市場的競爭之中，其中比較有代表性有VMware、Microsoft等。其中VMware虛擬化技術(shù)一枝獨秀，另外還有Hyper-v和XEN。

虛擬化技術(shù)經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，已經(jīng)成為一個龐大的技術(shù)家族，其技術(shù)形式種類繁多，實現(xiàn)的應(yīng)用也有一個體系。但對其分類，一般的介紹比較含糊，分類屬性不一。如將服務(wù)器虛擬化、硬件虛擬化、CPU虛擬化相提并論，但其實它們都屬一個類別，只是按不同屬性分類得出的不同名稱。下面按照不同屬性，對虛擬化做一個分類。

以應(yīng)用的領(lǐng)域來劃分：服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化、應(yīng)用虛擬化、平臺虛擬化、桌面虛擬化

以實現(xiàn)層次來劃分：硬件虛擬化、操作系統(tǒng)虛擬化、應(yīng)用程序虛擬化

1、基于硬件的虛擬化

硬件虛擬化就是用軟件來虛擬一臺標(biāo)準(zhǔn)計算機的硬件配置，如CPU、內(nèi)存、硬盤、聲卡、顯卡、光驅(qū)等，成為一臺虛擬的裸機，然后就可以在上面安裝操作系統(tǒng)了。使用時，先在操作系統(tǒng)里安裝一個硬件虛擬化軟件，用其虛擬出一臺計算機，再安裝系統(tǒng)，做到系統(tǒng)里運行系統(tǒng)，并可虛擬出多臺計算機，安裝多個相同或不同的系統(tǒng)。

2、基于操作系統(tǒng)的虛擬化

操作系統(tǒng)虛擬化就是以一個系統(tǒng)為母體，克隆出多個系統(tǒng)。它比硬件虛擬化要靈活方便，因為只需在系統(tǒng)里裝一個虛擬化軟件，就能以原系統(tǒng)為樣本很快克隆出系統(tǒng)，克隆出的系統(tǒng)與原系統(tǒng)除一些ID標(biāo)識外，其余都一樣。

看似與硬件虛擬化一樣，都是虛擬多個操作系統(tǒng)出來，但與硬件虛擬化還是有很多不同之處:

（1）操作系統(tǒng)虛擬化是以原系統(tǒng)為樣本，虛擬出一個近乎一模一樣的系統(tǒng)；硬件虛擬化是虛擬硬件環(huán)境，然后真實地安裝系統(tǒng)。它們虛擬的東西不一樣。

（2）操作系統(tǒng)虛擬化虛擬的系統(tǒng)都只能為同樣的系統(tǒng)；硬件虛擬化虛擬的系統(tǒng)可以為不同的系統(tǒng)，如Linux、Mac、Windows家族。

（3）操作系統(tǒng)虛擬化虛擬的多個系統(tǒng)有較強的聯(lián)系，體現(xiàn)在：①可以為多個虛擬系統(tǒng)同時進行配置，更改了原系統(tǒng)就改了所有；②如果原系統(tǒng)損壞，會殃及所有虛擬系統(tǒng)。硬件虛擬化虛擬的多個系統(tǒng)是相互獨立的，與原系統(tǒng)也無聯(lián)系，原系統(tǒng)的損壞不會殃及虛擬的系統(tǒng)。

（4）操作系統(tǒng)虛擬化的性能損耗低，它們都是虛擬的系統(tǒng)，而非硬件虛擬化那樣真實安裝的實體，沒有硬件虛擬化的虛擬硬件層，也大大降低了性能損耗。

3、基于應(yīng)用程序的虛擬化

應(yīng)用虛擬化技術(shù)的興起最早也是從企業(yè)市場而來。一個軟件被打包后，通過局域網(wǎng)很方便地分發(fā)到企業(yè)的幾千臺計算機上去，不用安裝，直接使用，大大降低了企業(yè)的IT成本。

應(yīng)用虛擬化的目的也是虛擬操作系統(tǒng)，但只是為保證應(yīng)用程序的正常運行虛擬系統(tǒng)的某些關(guān)鍵部分，如注冊表、C盤環(huán)境等，所以較為輕量、小巧。使用方法大體為：先安裝虛擬化軟件，此時已經(jīng)搭建了一個虛擬化環(huán)境，然后接收來自網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用軟件或安裝應(yīng)用軟件到虛擬化環(huán)境里，最后使用應(yīng)用軟件。

三

虛擬化技術(shù)的四大特性

四

兩種服務(wù)器虛擬化架構(gòu)

服務(wù)器虛擬化技術(shù)是指能夠在一臺物理服務(wù)器上運行多臺虛擬服務(wù)器的技術(shù)，而且上述虛擬服務(wù)器在用戶、應(yīng)用軟件甚至操作系統(tǒng)看來，幾乎與物理服務(wù)器沒有區(qū)別。除此之外，服務(wù)器虛擬化技術(shù)還應(yīng)該確保上述多臺虛擬服務(wù)器的數(shù)據(jù)是隔離的，虛擬服務(wù)器對資源的占用是可控的。

服務(wù)器虛擬化的兩種構(gòu)架：

1、寄生架構(gòu)（Hosted Architecture）

在操作系統(tǒng)之上安裝和運行虛擬化程序，依賴主機操作系統(tǒng)對設(shè)備的支持和物理資源管理。

2、裸金屬架構(gòu)(Bare Metal Architecture)

直接在硬件之上安裝虛擬化軟件，再在其上安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用，依賴虛擬層內(nèi)核和服務(wù)器控制臺進行管理。

3、兩種架構(gòu)的對比

五

虛擬化云計算管理平臺架構(gòu)

虛擬化技術(shù)主要是實現(xiàn)了對底層物理資源的抽象，使其成為一個個可以被靈活生成、調(diào)度、管理的基礎(chǔ)資源單位。

1、資源管理平臺

資源管理平臺負責(zé)對物理設(shè)備和虛擬化資進行統(tǒng)一的管理和調(diào)度，形成統(tǒng)一的資源池，實現(xiàn)IaaS服務(wù)的可管、可控，其核心是實現(xiàn)對每個資源單位的生命周期管理能力和對資源管理調(diào)度能力。

對資源的生命周期管理，就是對資源的生成、分配、擴展、遷移、回收的全流程管理，關(guān)鍵基礎(chǔ)包括虛擬機自動化部署、虛擬機彈性能力提供、資源狀態(tài)監(jiān)控、度量和資源的回收等。資源的管理調(diào)度能力則是指對資源的全局性管理與調(diào)度，包括模板管理、接口管理、調(diào)度策略管理、資源使用量的采集和度量等。

2、業(yè)務(wù)管理平臺

業(yè)務(wù)管理平臺的職責(zé)是將資源封裝成各種服務(wù)，以方便易用的方式對外提供給用戶，實現(xiàn)IaaS的運營。其中業(yè)務(wù)服務(wù)管理主要是將底層資源進行組合和打包，形成供最終用戶購買的業(yè)務(wù)和服務(wù)。

業(yè)務(wù)流程管理用于實現(xiàn)對用戶注冊、認證、服務(wù)開通以及使用、計費、結(jié)算等流程的配置與管理；計費管理根據(jù)資源監(jiān)控與度量采集的歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計用戶對資源的使用量，并根據(jù)計費策略生成計費賬單；用戶管理主要負責(zé)用戶的身份認證，業(yè)務(wù)訂購關(guān)系管理等工作。

六

結(jié)語

縱觀虛擬化技術(shù)的發(fā)展歷史，可以看到它始終如一的目標(biāo)就是實現(xiàn)對IT資源的充分利用。虛擬化技術(shù)是一種調(diào)配計算資源的方法，它將應(yīng)用系統(tǒng)的不同層 面的硬件、軟件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)存儲等一一隔離起來，從而打破數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的物理設(shè)備之間的劃分，實現(xiàn)架構(gòu)動態(tài)化，并達到集中管理和動態(tài)使用物理資源及虛擬資源，以提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的彈性和靈活性，降低成本、改進服務(wù)、減少管理風(fēng)險等目標(biāo)。因為隨著企業(yè)的發(fā)展，業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷擴張，基于傳統(tǒng)的IT建設(shè)方式導(dǎo)致IT系統(tǒng)規(guī)模日益龐大，數(shù)據(jù)中心空間不夠用、高耗能，維護成本不斷增加。企業(yè)需要建立一種可以降低成本、具有智能化和安全特性并能夠及時適應(yīng)企業(yè)業(yè)務(wù)需求的靈活的、動態(tài)的基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用環(huán)境，并希望降低數(shù)據(jù)中心的運營成本，這時虛擬化技術(shù)應(yīng)運而生。