虚拟化发展

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虚拟化发展

一、虚拟硬件模型
         虚拟硬件模式是最传统的虚拟计算机模式。最早的虚拟硬件模式当然是源自IBM大型机的逻辑分区技术。这种技术的主要特点是,每一个虚拟机都是一台真正机器的完整拷贝,一个功能强大的主机可以被分割成许多虚拟机。目前,这一虚拟模式被业界广泛借鉴,包括VMware ESX Server和Xen在内的虚拟技术都是这样的工作原理。
        虚拟硬件模型将计算机、存储和网络硬件间建立了一个抽象的虚拟化平台,使得所有的硬件被统一到一个虚拟化层中。这样,在这个平台的顶部创建的虚拟机具有同样的硬件结构,提供了更好的可迁移性。在这种模型中,每个用户都可以在他们的虚拟机上运行程序、存储数据,甚至虚拟机崩溃也不会影响系统本身和其他的系统用户。所以,虚拟机模型不仅允许资源共享,而且实现了系统资源的保护。
        目前,此类虚拟机的典型产品有Xen、KVM、VMware ESX Server和Microsoft的Hyper-V以及Parallels Server等。

二、操作系统虚拟化
        就操作系统层的虚拟化而言,没有独立的hypervisor层。相反,主机操作系统本身就负责在多个虚拟服务器之间分配硬件资源,并且让这些服务器彼此独立。一个明显的区别是,如果使用操作系统层虚拟化,所有虚拟服务器必须运行同一操作系统(不过每个实例有各自的应用程序和用户账户)。
        虽然操作系统虚拟化的灵活性比较差,但本机速度性能比较高。此外,由于架构在所有虚拟服务器上使用单一、标准的操作系统,管理起来比异构环境要容易。

       目前,虚拟化面临的主要问题:
        1.虚拟机泛滥,急需虚拟化生命周期管理
        虚拟机生命周期包含几阶段,第一是规划阶段,第二为创建阶段,第三为系统部署阶段,第四为使用阶段,第五为使用结束资源释放阶段,第六为数据保留阶段,第七为资源回收阶段。如同生命,从孕育,到出生,到成长,长成,再到衰老,消亡。
        随着数据中心虚拟化的快速发展,数据中心的技术人员和管理人员面临一个头疼的问题:虚拟服务器越来越多,不知道每台虚拟服务器的用途,也不知道是谁在使用和什么时间用完。很多用完的虚拟主机还在工作,占用存储资源以及计算资源,造成资源的极大浪费,此种现象称为虚拟机泛滥
        虚拟机数量越多,生命周期虚拟化管理问题越突出,虚拟数据中心管理员需要一个工具,能够通过此工具掌控虚拟机从创建,到使用,到数据保留和完全删除虚拟机的整个过程,并且此过程是完全自动化的。此工具需要能够记载虚拟机由谁创建,谁是使用者,谁是管理者,需要什么样的系统,部署什么样的应用,以及什么时间到期,到期后如何处理数据等一系列问题。
        虚拟机生命周期管理也必然牵扯到虚拟机管理与系统管理的权限问题。虚拟机生命周期不仅是系统管理员需要关注的,更需要虚拟机的使用者参与其中。虚拟机生命周期的每一个阶段,都是是由使用者发起的,系统管理员只是提供技术上支持和协助性工作,这样必然会有不同的角色具备不同的系统功能,和不同的数据访问权限。
        目前国内外的虚拟化管理工具基本都是基于管理员对虚拟机的手动管理,无法同时满足多租户和多角色及多数据权限的访问控制的需求。

        2.虚拟机负载均衡
        云计算负载均衡包括几个方面,一是物理服务器的负载均衡,即为了保证物理服务器的稳定可靠运行,需要保证虚拟机在资源占用上不能长时间超过某个临界值,一旦超过则需要进行干预以降低物理服务器的负载到正常水平。第二是网络的负载均衡,即当某台虚拟机的网络带宽占用长时间超过临界值,则需要干预,以避免此台虚拟机对其它虚拟机的网络产生影响。第三个就是存储的负载均衡,即物理服务器与存储之间的IO请求尽可能的平均,不会出现一台或多台服务器长时间占用IO资源。
        现在云计算负载均衡研究主要集中在第一个领域,即物理服务器的负载均衡。多数方案只是根据服务器的CPU使用率来计算负载,并判断负载的高低,一旦超过设定的门限值,则通过虚拟机的迁移达到负载均衡的目的。此种方案的局限存在以下几个方面:
        A.虚拟机迁移走后,很可能会导致目的服务器的负载升高超过门限值,从而引发再次迁移。
        B.虚拟机迁移走后,被迁移的虚拟机负载降低,源服务器负载也很低,造成迁移过程中的资源浪费。
        C.虚拟机是否迁移仅依据CPU使用率,如果出现IO或网络吞吐量过高这种情况,则系统无法达到负载均衡。
        D.虚拟机的迁移策略障碍,用户需要在某个时间段以提高资源使用效率为首要,某个时间段以虚拟服务器性能最大话为首要,某个时间段以服务器负载均衡为首要,不同的需求,会导致负载均衡的策略不一致。

        3.弹性资源分配与调度
        弹性资源分配的基本含义是当用户需要更多计算资源的时候,系统能够自动或手动为其增加资源,当用户不需要时,系统则自动将增加的资源进行释放。
        弹性资源分配包括两方面,一个是计算资源,一个是网络资源。
        如何有效的按照约定时间将计算资源分配给需要的用户,资源预订期限到期后,系统如何再将增加的资源给降低升级前的水平,这是云计算有待研究的一个课题。
        在高可靠环境下,当物理服务器宕机,内部运行的虚拟机将全部丢失,需在其它物理服务器将这些丢失的虚拟机全部激活,重新激活会导致之前为其分配的弹性资源丢失,又恢复到最初的配置状态,系统也需要解决高可靠条件下的弹性资源分配问题。

        除了以上2个方面,现有的关于云计算的研究也未考虑在虚拟机双机热备条件下的弹性资源分配问题。

        zsCloud vmServer是一款企业级的服务器虚拟化,它是一个在物理服务器上运行的虚拟化层,负责将处理器、内存、存储器和资源虚拟化为多个虚拟机zsCloud vServer很好地抽象了物理资源,有效地将操作系统(以及运行其上的应用程序)和下面的物理服务器剥离开,从而允许一台物理服务器上同时运行一个或多个虚拟服务器

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