服务器虚拟化技术及其在电视台业务中的应用浅析.docVIP

摘要 本论文介绍了虚拟化基本概念，发展过程及技术特点，并结合我台播出虚拟化系统论述了虚拟化平台的技术架构，分析虚拟化技术在电视台业务中的应用。 关键词 虚拟化 VMware NetApp 一 引言 虚拟化是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间不可切割的障碍，使用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。这些资源的新虚拟部份是不受现有资源的架设方式、地域或物理组态所限制，服务器虚拟化是虚拟化技术的一个典型应用。本文将概述虚拟化的基本概念和发展历程，并结合我台虚拟化项目分析服务器虚拟化技术的实现及主要特点。 二 服务器虚拟化的发展及特点 1 发展背景 集群技术已经比较成熟并在高性能计算领域得到了广泛的应用。然而，随着应用需求的不断增强，集群规模的不断扩大，集群使用中出现一个较为严重的问题：集群中大量的资源因得不到充分利用而效率低下，另一方面庞大的集群规模占用了大量的机房空间，机房供电也随规模增大而不断扩展，给项目建设带来了诸多不便。基于上述原因，一种旨在提高集群资源利用率，提高应用和服务安全性的技术---虚拟化技术应运而生。 2 发展过程 虚拟化技术出现于上世纪六、七十年代，最初只是应用在大型主机上。1965年，IBM公司就发明了一种操作系统虚拟机技术，允许用户在一台主机上运行多个操作系统，让用户尽可能地充分利用昂贵的大型机资源。随着硬件价格的下降和多用户多任务操作系统的出现，虚拟技术在七八十年代几乎销声匿迹，进入九十年代，随着服务器技术和操作系统的发展以及人们对资源利用率低下的不满，虚拟技术再次进入人们的视野，基于x86平台的服务器系统的虚拟化技术成为新的研究热点。 3 技术特点 虚拟化技术是解决服务器数量增多带来管理不便以及硬件使用效率低下等问题的一把利器。引入虚拟化的优势主要有以下几个方面： ? 服务器整合：将多台利用率较低的机器上的负载整合到少数几台或一台机器上，提高资源的利用率，节省硬件、管理和维护的成本。 ? 创建多个操作系统或运行环境：在同一台机器上创建多个不同的系统或运行环境，每个系统的最大资源占用量及调度优先级可以动态调整，通过确保某些系统指定的资源占用量或增大其优先级来提高服务质量。 ? 应用和服务的无缝、动态迁移：利用虚拟技术，应用和服务的无缝动态迁移、备份、恢复变得更加快速简便和易于管理，有利于提高的系统的可靠性和可用性。 ? 构建可信计算平台：虚拟机之间及虚拟机和虚拟抽象层之间是安全隔离的，某个虚拟机的崩溃不会影响到其他虚拟机的正常运行。这样可以将不可信的应用程序放到一个单独的虚拟机上运行，以防止故障和错误的蔓延，消除对其他程序可能造成的影响。 三 技术实现 1 完全虚拟化 通过在物理服务器和操作系统之间建立中间软件层Hypervisor,可允许多个操作系统和应用共享一套基础物理硬件，因此可将Hypervisor看作是虚拟环境中的“元”操作系统，它可以协调访问服务器上的所有物理设备和虚拟机（如图一所示）。Hypervisor是所有虚拟化技术的核心。Hypervisor可以捕获CPU指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。因而，完全虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不用改动就能安装到虚拟服务器上，而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。主要缺点是，Hypervisor给处理器带来开销。 图一 完全虚拟化 2 硬件辅助虚拟化 硬件辅助虚拟化是在完全虚拟化基础上进行优化，硬件厂商通过提供结构支持帮助创建虚拟机监视并允许客户机操作系统独立运行。通过引入硬件技术，将使虚拟化技术更接近物理机的速度。 硬件辅助虚拟化在1972年开始运行，它在IBM System/370上运行，使用了第一个虚拟机操作系统VM/370。在2005年与2006年，Intel和AMD为虚拟化提供了额外的硬件支持。 3 半虚拟化 半虚拟化与完全虚拟化有一些类似，它也利用Hypervisor来实现对底层硬件的共享访问，但是由于在Hypervisor 上面运行的客户操作系统已经集成与虚拟化有关的代码，使得客户操作系统能够非常好地配合Hypervisor来实现虚拟化。通过这种方法将需重新编译或捕获特权指令，使其性能非常接近物理机，这种模式和全虚拟化相比，架构更精简，而且在整体速度上有一定的优势，但是需要对客户操作系统进行修改，所以在用户体验方面比较麻烦。 4 操作系统层虚拟化 操作系统虚拟化是在操作系统层面增添虚拟服务器功能，强调的是在单一操作系统内核实例的基础上实现虚拟化，而前文中提到的三种虚拟化方式都是在虚拟的硬件层上安装多个客户操作系统，然后再运行应用程序。 就操作系统层的虚拟化而言，没有独立的Hypervisor层，主机操作系统本身就负责在多个虚拟服务器之间