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利用虚拟化实现云服务器的高利用率




发布时间: 2012-8-9 11:21:26  

    沿用汽车的类比,虚拟化相当于悬挂系统。它提供了你需要的高服务器利用率。它消除了只需极少CPU时间(这些应用可以和其他应用共享CPU)与极端渴求CPU周期的计算密集型应用间的差异。虚拟化是最重要的革命性云技术,它的广泛接受和部署真正拉开了云计算的序幕。要是没有虚拟化以及它实现的超过60%的服务器使用率,云计算的经济效益就无法实现。

    我们的兴趣主要集中在平台(platform)虚拟化。平台虚拟化是一门抽象计算机资源的技术,实现了操作系统和底层物理服务器资源的分离。该环境下,操作系统不再运行于(即直接使用)物理资源之上。取而代之,操作系统与一种称为虚拟机监视器(virtual machine monitor)的新软件层交互,由该层访问硬件,并给操作系统提供虚拟的硬件资源集合。这意味着多个虚拟机映像或实例可以运行于单台物理服务器之上,新实例可以按需产生和运行,给弹性计算资源创造了基础。

    如前所述,虚拟化根本不是新概念。IBM大型主机使用的分时虚拟化在20世纪60年代让多人无需彼此交互或干扰就可以共享一台大型计算机。以前,给这些机器安排独占时间时有一些限制,要求你必须在当天完成全部工作,而且还需在安排的时间段内。1962年左右引入的虚拟内存概念,尽管在当时认为它相当激进,但最终让程序员不用再时刻操心是否超出物理内存的限制。今天,服务器虚拟化同样对应用部署和伸缩性产生了巨大影响,它是云的关键推动因素。那么这一切是如何发生的呢?

    公司数据中心内的普通服务器典型利用率只有6%。即使在峰值负载,利用率也不超过20%。在运营最好的数据中心,服务器平均只能以不超过其最大容量的15%运转。可一旦这些数据中心完全采用了服务器虚拟化,它们的CPU利用率可以增加到65%,甚至更高。出于这一原因,短短几年内,大多数公司数据中心已经部署了成百上千的虚拟服务器,替换掉了以前一个服务器运行于一台硬件计算机箱之上的模型。接下来,让我们了解服务器虚拟化是如何工作,以使利用率发生了如此巨大的跳跃。

    1.工作原理

    服务器虚拟化把计算机的硬件资源—包括CPU、RAM、硬盘和网络控制器—转换或虚拟化成一台功能齐全的虚拟机,它可以像物理计算机一样运行自己的操作系统和应用。这是通过在计算机硬件上直接插入薄薄一层软件实现的,它包含了虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor,VMM,也称为管理程序(hypervisor)),硬件资源由VMM动态和透明地负责分配。多个客户操作系统同时运行在一台物理计算机之上,彼此共享硬件资源。通过封装整台机器,包括CPU、内存、操作系统和网络设备,虚拟机变得完全兼容于标准的操作系统、应用和设备驱动程序。图 2.3显示了x86上的VMware虚拟机架构。

图 2.3 以VMware为例说明虚拟机架构。虚拟化
层是直接与所有硬件组件(包括CPU)交互的接口。
该层进而给每个客户操作系统提供自己的虚拟硬件资源
阵列。客户操作系统的操作与直接装在裸机上时没有区别,
但现在客户操作系统的几个实例和它们的应用程序可以共享单
个物理设备,拥有更高的利用率。来源:VMWare

 

    2.虚拟化在云中的应用

    当虚拟化被企业架构师和CIO集体接纳时,它的时代来临了。说到底,这完全是因为可以节约金钱。企业开始看到它们硬件的利用率大幅提升,从泛泛的5%~6%轻易地攀升至20%。要是规划得当,利用率可以达到65%或者更高。

    除了提高利用率和节约关联成本,公司数据中心中的虚拟化还以几种有趣的方式为云计算搭建好了舞台。它解耦了用户和实现;它带给了公司数据中心中从未有过的速度、灵活度和敏捷性;而且它打破了旧的软件定价和许可证模型。表 2.1对此有进一步的解释。

表2.1 虚拟化对公司数据中心的影响


    表2.1 阐述了云提供商交付的服务。企业内部对云的认可和准备也在不断增长。这是因为虚拟化给企业IT带来的模型变化让公司已经能够更容易采用云计算模型。

    让我们看一个使用上千台物理服务器的场景。每台服务器都经过虚拟化,可以运行任意数量的客户操作系统,可以在数分钟内完成配置和部署,按照CPU小时计费。结合廉价、充裕的硬件和虚拟化能力,再结合自动化供应和计费,这让通过云计算实现的巨型数据中心可以获得巨大的规模经济效益。虚拟化让这成为可能。这非常类似汽车的悬挂系统,可以让车辆加速,而又不会在每次冲击路面时因震动而危害乘客生命。

    但是,光有强大的发动机(数据中心)和平稳的悬挂系统(虚拟化)还不够。继续采用车辆的类比,你还需要一套控制系统来启动、停止和驾驶汽车;你需要用API控制云。

    本文来源:51CTO

 

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