信息时代的重大变革

摘　要：虚拟化技术的出现，是信息时代的重大变革，它为企业增强生产力，提高资产利用率，并有效地管理企业运营环境提供了很好的支撑。云计算的出现则为信息技术领域带来了新的挑战，也为信息技术产业带来了新的机遇，本文从概念出发系统地介绍了虚拟化技术的分类、优点等内容。

关键词：虚拟化技术；服务器虚拟化；存储虚拟化

虚拟化技术始于20世纪70年代，是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了简化管理、优化资源的解决方案。这种把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率的思路，在IT领域就叫做虚拟化技术。

1 虚拟化技术的发展背景

虚拟化技术在最近几年被大面积推广和应用，但从其诞生时间来看，它的历史其实已经十分久远。

1959年，克里斯托弗发表了一篇名为“大型高速计算机中的时间共享”的学术报告，他在文中提出了虚拟化的基本概念，这篇文章被认为是虚拟化技术的最早论述。

最早在商业系统上实现虚拟化的是IBM公司在1965年的IBM7044。它允许用户在一台主机上运行多个操作系统，让用户尽可能充分地利用昂贵的大型机资源。随着x86平台处理能力与日俱增，1999年，VMware在X86平台上推出了可以流畅运行的商业虚拟化软件，虚拟化技术终于来到了PC服务器的世界之中。随后，虚拟化技术在x86平台上飞速发展，尤其是CPU进入多核时代之后，PC具有了强大的处理能力，如何有效利用PC资源就成为业界普遍关注的问题。

从2006年到现在，虚拟化技术进入了高速成长期，诸多厂商如雨后春笋般涌现，新的技术和应用形式不断出现，虚拟化技术不断向前发展。纵观虚拟化技术的发展历史，可以看到实现对IT资源的充分利用是它一直的目标。

2 虚拟化技术的概念

虚拟化是一种方法，本质上讲是指从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行配置，是从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源的方法。在计算机科学中，虚拟化是一个表现逻辑群组或计算机资源的子集的进程，用户可以用比原本的组织管理更好的方式来存取这些进程。

这个定义首要说明的是，虚拟化是一种逻辑角度出发的资源配置技术，是物理实际的逻辑抽象。对于用户，虚拟化技术实现了软件跟硬件分离，用户不需要考虑后台的具体硬件实现，而只需在虚拟层环境上运行自己的系统和软件。

3 虚拟化技术的分类

虚拟化技术按照其在传统领域的应用可分为服务器虚拟化、展现层虚拟化、桌面虚拟化和应用程序虚拟化。伴随云计算的发展，出现了存储虚拟化和网络虚拟化两种应用形式。

(1) 服务器虚拟化技术

服务器虚拟化就是在一台主机上运行多个客户操作系统（即我们常说的“虚拟机”），在提高系统资源利用率的同时还可以提高虚拟机的可移动性、降低运行成本、减少管理费用、整合服务器、容错容灾等。虚拟机运行在虚拟化层之上，拥有自己独立的虚拟化硬件资源。而位于宿主机硬件和虚拟机之间的虚拟化层则负责实现对硬件资源的调配。

服务器虚拟化通常使用两类虚拟化技术，一种是全面硬件仿真系统，这种方法让每个虚拟机作为单一进程在主机平台上运行。在磁盘上，每个虚拟机完全与其他虚拟机独立，各自拥有完整的一套操作系统和所有必要的应用软件。另一种是使用基于主机的虚拟化技术，根据这种设计，主机操作系统的一个实例支持多个虚拟操作系统实例，同一个主机操作系统的内核在进程级别处理虚拟服务器的I/O和调度需求。

(2) 桌面虚拟化

桌面虚拟化是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点，桌面虚拟化从实现方法上主要分为三种：远程托管桌面、远程操作系统、本地虚拟操作系统。

(3) 应用程序虚拟化

应用程序虚拟化改变了应用程序需要本地安装的传统方式，将应用程序安装在组织服务器中，可以被组织内部网络中的每个成员远程使用，用户只需注册一个账号，就可以在线使用软件资源办公。

(4) 展现层虚拟化

展现层虚拟化能通过界面远程使用另外一台计算机上运行的应用程序。比如：使用微软的Windows Server Terminal Services，桌面应用程序可以运行在一台共享服务器上，将用户界面呈现在远程用户的终端上。

(5) 网络虚拟化

网络虚拟化是使用基于软件的抽象从物理网络元素中分离网络流量的一种方式。对网络虚拟化来说，抽象隔离了网络中的交换机、网络端口、路由器以及其他物理元素的网络流量。

网络虚拟化的内容一般指虚拟专用网络(VPN)。VPN对网络连接的概念进行了抽象，允许远程用户访问组织的内部网络，就像物理上连接到该网络一样。

在应用中网络虚拟化又可分为内部网络虚拟化和外部网络虚拟化。外部网络虚拟化应用于适当的网络中，影响了物理网络中的诸多元素，比如布线、网络适配器、交换机等。外部网络虚拟化将多个物理网络整合为更大的逻辑网络，或者将单个物理网络划分为多个逻辑网络。

内部网络虚拟化通过在虚拟服务器内部定义逻辑交换机以及网络适配器，创建一个或多个逻辑网络。内部网络虚拟化最小化了物理网络上的网络流量，是让服务器内部相关的工作负载进行网络通信的一种更快和更有效的方式。

(6) 存储虚拟化

存储虚拟化最通俗的理解就是对存储硬件资源进行抽象化表现，通过将一个（或多个）目标服务或功能与其他附加的功能集成，统一提供有用的全面功能服务。虚拟化是作用在一个或者多个实体上的，而这些实体则是用来提供存储资源及服务的。

对用户来说，虚拟化的存储资源就像是一个巨大的“存储池”，用户不会看到具体的磁盘、磁带，也不用关心数据经过哪一条路径通往哪一个具体的存储设备；从管理来看，虚拟存储池是采取集中管理，并根据具体的需求把存储资源动态地分配给各个应用。值得特别指出的是，利用虚拟化技术，可以用磁盘阵列模拟磁带库，为应用提供速度像磁盘一样快、容量却像磁带库一样大的存储资源，这就是当今应用越来越广泛的虚拟磁带库。

所以，存储虚拟化就好比将存储作为池子，而存储空间就如同一个池子中流动的水一样，可以任意地根据需要进行分配。

4 虚拟化技术的优点

更高的资源利用率——虚拟可支持实现物理资源和资源池的动态共享，提高资源利用率，特别是针对那些平均需求远低于需要为其提供专用资源的不同负载。

降低管理成本——虚拟可通过减少物理资源的数量，隐藏其部分复杂性，实现自动化以简化公共管理任务等方式来提高工作人员的效率。

使用灵活性——通过虚拟可实现动态的资源部署和重配置，满足不断变化的业务需求。

安全性——提高桌面的可管理性和安全性，用户都可以在本地或以远程方式对这种环境进行访问。虚拟可实现较简单的共享机制无法实现的隔离和划分，可实现对数据和服务进行可控和安全的访问。

更高的可用性——提高硬件和应用程序的可用性，进而提高业务连续性：可安全地迁移和备份整个虚拟环境而不会出现服务中断。

更高的可扩展性——根据不同的产品，资源分区和汇聚可支持实现比个体物理资源小得多或大得多的虚拟资源，这意味着你可以在不改变物理资源配置的情况下进行规模调整。

互操作性和投资保护——虚拟资源可提供底层物理资源无法提供的与各种接口和协议的兼容性，实现了运营灵活性。

改进资源供应——与个体物理资源单位相比，虚拟能够以更小的单位进行资源分配。与物理资源相比，虚拟资源因其不存在硬件和操作系统方面的问题而能在出现崩溃后更快恢复。

5 虚拟化技术的发展趋势

虚拟化技术的出现，是信息时代的重大变革，它为企业增强生产力，提高资产利用率，并有效地管理企业运营环境提供了很好的支撑，而不同的虚拟化技术能给用户提供不同方面的支持。云计算的出现则为信息技术领域带来了新的挑战，也为信息技术产业带来了新的机遇。

当前，虚拟化软件正变得更加趋于完整而有活力，它的发展方向更像是一个全面的操作系统。未来的虚拟化应该是通过几种技术来实现，并由某一种主要的虚拟层结合起来的。而未来的虚拟化操作系统也应该是一个高度分布式的、企业级的操作系统。

那么如何搭建一个安全的网络环境为虚拟化保驾护航？所以，虚拟化安全和管理也会是未来值得关注的话题。

参考文献

[1]张巍.企业虚拟化实战——VMware篇.

[2]“虚拟化与云计算”小组.虚拟化与云计算.

[3]张子良.云计算技术系列培训教程——虚拟化技术.