各大服务器厂商虚拟化技术剖析虚拟化可谓最近超的火热的词语，Intel新CPU无论是双核心安腾还是基于CORE平台的全系列产品，都把虚拟化挂在嘴边，许多人只知其名，不知其作用。在本文中，将带您详细了解服务器虚拟化这一词语的详细定义。 什么是虚拟化？ 虚拟化技术可以分为两类，一种是把一个物理的服务器虚拟成若干个独立的逻辑服务器，使用户可以在这些看似独立的虚拟服务器上运行不同的操作系统和应用，这个方向典型代表就是分区; 另一个种就是把若干个分散的物理服务器虚拟为一个大的逻辑服务器，使用户可以像使用同一台服务器的资源一样支配这些物理上独立的服务器，从而达到最大化利用资源的目的，这个方向的典型应用就是网格。
在目前因为技术和市场方面的原因，网格仍然停留在试验阶段，因此虚拟技术主要还是在分区这一领域发挥作用，无论是硬件开发上INTEL AMD，还是 VMWARE Microsoft等软件厂商，都在积极开发推广虚拟服务器分区这一领域。现在我们所说的服务器虚拟，一般情况下默认指的是把单个服务器资源分配到多个虚拟机，将不同的应用、甚至不同的操作系统（OS）在同一企业级服务器上同时运行。每个虚拟机就像一台独立的服务器，但实际上在同一虚拟服务器内运行。 虚拟化的起源、发展 虚拟化有两种实施方式：传统的纯软件虚拟化方式和新的硬件辅助虚拟化方式。 在保护模式下，x86处理器一共有4个不同优先级，术语称为Ring，从Ring 0～Ring3。Ring 0的优先级最高，Ring 3最低。Ring 0用于操作系统内核， Ring 1和Ring 2用于操作系统服务，Ring 3用于应用程序。 位于Ring 0特权空间的操作系统可以优先访问各种硬件资源。传统的虚拟化技术是在Ring 0中运行一个称为虚拟机监视器（VMM）的软件中间层，以负责控制和排列各个分区访问硬件资源的优先顺序。它要求在软件堆栈的较高层运行操作系统——通常是在Ring 1或者与系统应用共用Ring 3。 由于操作系统缺省工作在Ring 0 特权级别，而现在Ring 0被虚拟机监视器所拥有，所以传统的纯软件虚拟化技术需要虚拟机监视器通过复杂的软件编程来解决这个矛盾。其中一种方法是通过打补丁修改操作系统内核源代码让其认知到工作在Guest OS（客人操作系统）虚拟操作系统模式下。另一种方法是需要对运行期间操作系统的某些硬件调用指令作二进制码翻译等。由于上述原因，传统的纯软件实现方式在测试、验证和维护每款新操作系统和相关补丁方面，付出了大量的时间和资金， 同时二进制码翻译需要消耗处理器的很多计算资源。纯软件虚拟化运行时的开销会造成系统运行速度较慢，有数据表明其引起的系统性能下降可能达5%～20%。
英特尔的硬件辅助虚拟化技术（Vanderpool Technology，VT技术） 英特尔虚拟化技术是一种设计更简单、实施更高效和可靠的方法，是世界上首个x86平台的硬件辅助虚拟化解决方案。它对如何在不同的情形下分配给Guest OS想要的Ring特权级别作了很好的改进。x86因而可以为核心虚拟化处理提供芯片层支持，并可以在软件堆栈中为虚拟机监视器提供专用的空间。VT不需要复杂的软件工作环境。通过充分利用这些嵌入式硬件能力，独立软件厂商（ISV）可以减少其软件测试、验证和维护的要求，同时降低最终附加到用户身上的成本。 英特尔从去年的IDF开始，便在其处理器产品线中推广应用虚拟化技术，英特尔将其称为“VT”。包括Pentium D 900系列（925除外），基于Paxville的Xeon DP/MP，以及单核心的Pentium 4 662和672等。同时英特尔还计划在绝大多数的下一代处理器芯片，包括“Merom”移动处理器，“Conroe”桌面处理器和“Woodcrest”服务器处理器，以及新版本的Itanium 2中，集成这项新技术。虚拟技术已经在英特尔的芯片产品中无所不在。 英特尔虚拟化技术的主要特性和优势为： 专为虚拟机监视器提供的全新特权空间，可支持未经修改的操作系统和应用在专门为它们设计的环境中运行，从而简化硬件调用。 通过硬件底层指令集来支持虚拟机监视器与已安装Guest OS之间的切换，使得虚拟化技术更加简单、高效、可靠。 虚拟机监视器（VMM）和已安装的Guest OS处理器状态信息保留在专用内存地址空间中，这样可以缩短各个操作系统访问硬件之间的间隔时间， 同时提高了各个虚拟机上操作系统之间的安全隔离性。 虚拟化的应用软件
在WINDOWS 领域， VMware无疑是虚拟化应用的王者，其产品占据了半数以上的市场份额，该软件提供了从系统部署，监控，修复，维护等一揽子解决方案。虽然IA32 架构从来都不是为虚拟化而设计的，但是后来的 VMware 在虚拟化技术上进行了大量的研究，提出了虚拟机器管理（ VMM）层来解决，实现了 IA32/x86 架构的系统 “部分”虚拟化。
2005年初，微软收购ConNECtix公司，标志着其正式进入虚拟化领域，2005年下半年就推宣布了其Virtual Server 2005计划。与其他服务器虚拟化技术一样，Virtual Server 2005允许用户对服务器进行分区，以使这些服务器能够支持多个操作系统和应用。
软件公司针对虚拟化的竞争不仅仅涉及Windows系统，UNIX大型机中，IBM在很早的时候，就已经在其极负盛名的大型主机上，广泛嵌入了虚拟技术的功能。只不过，对于虚拟技术更高调或者更大范围的传播，则是在“Power 5”芯片以及P5系列服务器问世的时候。在虚拟化技术的帮助下，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，创建和运行比物理处理器数量更多的分区。而在去年，IBM进一步拓展了其服务器虚拟技术的范畴，推出了由操作系统、系统技术和系统服务三部分组成的服务器虚拟引擎。
相比IBM的传统技术优势，HP则更加注重整体性的方案，这也符合HP灵活的性格。HP的VSE（Virtual Server Environment，即虚拟服务器环境）号称是业内第一套可交付（也就是产品化）的全面实现服务器虚拟化的产品。HP称，VSE能够提供三个层次的虚拟化解决方案。其中，部件虚拟化可以优化不同类型IT资源的利用；集成虚拟化可以把优化多个部件的虚拟化方法结合在一起；而完全虚拟化是最高境界，可以优化所有异构资源，并使得资源供应能够实时满足业务需求。
在开发源代码的LINUX内部，Xen虚拟机越来越引人注目，Xen是最初由剑桥大学计算机实验室发起的开源虚拟机项目。它的开发得到了Intel、HP、IBM等公司的支持。Xen是在x86平台上支持同时运行多个虚拟系统的高性能VMM.它支持x86_32、x86_64、IA64等多种平台，并支持Intel Vanderpool和AMD Pacifica技术。它采用para-virtualization的技术，也就是需要对客户虚拟系统的内核进行适当的修改，使其能够在VMM的管理下尽可能地直接访问本地硬件平台。Xen利用Para-virtualization技术降低了由于虚拟化而引入的系统性能损失。 由此可见，无论是WINDOWS ，UNIX还是LINUX，软件平台对虚拟化应用已经作了大量的工作，丰富的平台软件给了虚拟化有力的支持。随着芯片植入虚拟化技术，虚拟机等软件环境将不再具有独立价值，因为虚拟化技术通过与芯片技术、服务器的结合，操作系统将可以直接提供固化的虚拟环境，并实现虚拟化操作，而不再需要特定的虚拟软件。
虚拟化的优势、成本和维护
无论是在国内，还是在国外，企业基本都是根据需求随时添加服务器设备，这些设备基本上都是分散的，不同品牌、不同配置甚至不同架构，最致命的是，在其上运行的应用并不能够充分利用服务器所有的资源，占用到15%～20%是一个普遍现象，而利用服务器整合，将应用集中于更少数量的服务器上，可以将资源利用率提升至60%，这不仅仅是服务器资源的节省，其他方面也有节省，比如供电和物理空间。用户们认为，服务器整合后可以管理较少的服务器，节省的空间可以放置空调、制冷系统，这样又可以进一步提升服务器本身的可靠性。虚拟化技术能够提供的硬件、软件分区可以将这些任务分散在分区中，互不干扰的运行。 【相关文章】
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