网络工程师IT培训--技术分析:浅谈IBM服务器的虚拟化技术

广州北大青鸟网络工程师it培训--技术分析:浅谈IBM服务器的虚拟化技术


随着虚拟化技术的不断成熟和其成本的不断降低，虚拟化已经不再是高不可攀的高端应用，各路软硬件厂商的跑马圈地，也逐步形成了服务器虚拟化这个无形的生态链，对于企业而言，则意味着他们可以更好地提高现有资源利用率，以更低地成本投入生产。一幅美好的应用前景似乎已经在我们眼前显现出来……

虚拟化解释

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。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以使单CPU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，实现一机多用的功能。

硬件虚拟化技术与目前VMware Workstation等同样能达到虚拟效果的软件不同，是一个巨大的技术进步，具体表现在减少软件虚拟机相关开销和支持更广泛的操作系统方面，硬件虚拟化技术将核心的编译过程整合到了芯片中，在编译速度和兼容性方面有了更高的提升。

纯软件虚拟化解决方案存在很多限制。“客户”操作系统很多情况下是通过VMM(Virtual Machine Monitor，虚拟机监视器)来与硬件进行通信，由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。在纯软件虚拟化解决方案中，VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位置，而操作系统的位置是传统意义上应用程序所处的位置。这一额外的通信层需要进行二进制转换，以通过提供到物理资源(如处理器、内存、存储、显卡和网卡等)的接口，模拟硬件环境。这种转换必然会增加系统的复杂性。此外，客户操作系统的支持受到虚拟机环境的能力限制，这会阻碍特定技术的部署，如64位客户操作系统。

而CPU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM会很容易提高性能，相比软件的虚拟实现方式会很大程度上提高性能。虚拟化技术可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM软件能够改进纯软件解决方案。由于虚拟化硬件可提供全新的架构，支持操作系统直接在上面运行，从而无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大简化了VMM设计，进而使VMM能够按通用标准进行编写，性能更加强大。另外，在纯软件VMM中，目前缺少对64位客户操作系统的支持，而随着64位处理器的不断普及，这一严重缺点也日益突出。而CPU的虚拟化技术除支持广泛的传统操作系统之外，还支持64位客户操作系统。

两大CPU巨头Intel和AMD都想方设法在虚拟化领域中占得先机，但是AMD的虚拟化技术在时间上要比Intel落后几个月。Intel自2005年末开始便在其处理器产品线中推广应用虚拟化技术。目前，Intel已经发布了具有Intel VT虚拟化技术的一系列处理器产品，包括桌面平台，还有Core Duo系列，以及服务器/工作站平台上的基于Paxville核心的Xeon系列；绝大多数的Intel下一代主流处理器也都支持Intel VT虚拟化技术。对于潜心研发虚拟化技术很多年的IBM，其最近发布的第二代服务器处理器Power 5+，有望在四核心处理器的角逐中占得AMD和英特尔的上风。

虚拟化与超线程的区别

虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的 CPU或者是虚拟主机上；而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。

虚拟化有何优势

目前，大多数只能运行单一应用的服务器，仅能利用自身资源的20%左右，而其他80％甚至更多的资源都处于闲置状态，这样就导致了资源的极大浪费，虚拟化技术通过资源的合理调配，利用其它的资源来虚拟其它应用将使得服务器变得更加经济高效。除能提高利用率外，虚拟化还兼具安全、性能以及管理方面的优势。

用户可以在一台电脑中访问多台专用虚拟机。如果需要，所有这些虚拟机均可运行完全独立的操作系统与应用。例如，防火墙、管理软件和IP语音 — 所有应用均可作为完全独立的系统。这为目前单一的系统使用模式提供了巨大的管理和安全优势。在单一的使用模式下，只要某个应用出现故障或崩溃，在故障排除之前，整个系统都必须停止运行，从而导致极高的时间和成本支出。

例如，人们可以在一个系统当中整合多台服务器，从而同时运行多种不同的应用和操作系统，并且获得如服务器整合、原有系统移植与更新等维护方面的优势。

虚拟化的其它优势还包括：可以在不中断用户工作的情况下进行系统更新；可以对电脑空间进行划分，区分业务与个人系统，从而防止病毒侵入、保证数据安全。此外，虚拟化紧急情况处理服务器（Emergency Server）支持快速转移和复制虚拟服务器，因而可以提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案。

IBM服务器虚拟化简介

IBM P5系列服务器采用了软硬件技术结合的动态逻辑分区（LPAR）技术，其最大的特点在于可实现资源的动态分配而无需重启操作系统，对于企业而言，重启操作系统就等同于宕机，这种无形的损失是无法估量的，IBM的动态分配技术则很好的解决了这一问题。

在动态逻辑分区（LPAR）技术的支持下，一个系统内可以独立的运行多个分区，每个分区运行独立的操作系统，IBM最新的微分区技术打破了分区上以 CPU为“颗粒”的限制，可以将单个CPU划分为10个微分区，从而创建和运行比物理处理器数量更多的分区。新版操作系统AIX 5.3可以支持1/10 CPU颗粒的微分区。除此之外，新的虚拟化技术还支持虚拟局域网、共享以太网卡、虚拟SCSI等功能。

例如，某企业拥有企划部，市场部，人力资源部三个部门，这时，一台服务器即可划分为三个独立的分区，运行各自所需的操作系统，服务器的硬件资源也可从控制台按需分配，分配方式可选择根据使用情况自动调整分配，也可以指定最大使用资源量，分配方式如下图所示。

以4core服务器为例的虚拟化分配

当市场部增加运算量，需要增加资源使用量时，同样可以通过控制台进行硬件资源调整，而这一切操作都无需拆装硬件或重启系统，只需轻点鼠标即可完成。


资源调整后的分配（最小单位可达到0.1core）

结束语

对于用户而言，服务器虚拟化走向流行最重要的因素是认知度。目前国内用户采用虚拟化技术的还不多。究其原因主要还是采购和使用习惯。对于大多数用户来说，买一台服务器回来划分成若干个不同分区来跑不同的操作系统、不同的数据库、不同应用，如果系统一旦出了问题，担心后果不堪设想，而解决的关键就在于让用户真正的了解虚拟化能给他们带来什么样的好处。





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