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而云计算概念的提出和发展,这和传统环境下需

时间:2019-11-22 14:55来源:服务器运维
在传统的运维管理中,为了保证可靠性和伸缩性,不仅需要在部署阶段进行支持,而且还需要随时监视应用的运行状态,判断是否存在节点失效或者负载过高等情况,一旦发生异常,管

在传统的运维管理中,为了保证可靠性和伸缩性,不仅需要在部署阶段进行支持,而且还需要随时监视应用的运行状态,判断是否存在节点失效或者负载过高等情况,一旦发生异常,管理员根据事先制定好的工作流程来启动备用的服务器,运行相应的管理脚本来对新的服务器进行配置和初始化等。而在云计算环境中运维人员一部分负责物理设备运转,一部分负责应用相关的监控和管理。运维人员定位系统故障不再只是依靠传统的网管手段,需要更深入地通过云计算管理平台以及虚拟设备管理平台,来分析系统的运行效率和故障原因。

以业务为核心的管理理念:自动化及端到端业务交付

服务器虚拟化技术是重中之重,是将系统进行虚拟化应用于服务器之上的技术,物理服务器被虚拟成多个服务器,面向应用集中化处理,多台服务器处理的程序或数据,通过虚拟技术放置到1台服务器进行处理,能跨越物理平台而不受物理平台的限制。

摘要

      上篇我们讲述了虚拟化的相关介绍,并且介绍了虚拟化资源的几种分类,本文将会针对虚拟化技术的具体的实现细节进行分析和说明,当然可能由

于本篇过于理论,可能大家看的有点云里雾里的,当然也许是由于本人的表达能力有限造成的,再次表示抱歉,也欢迎大家提出不同意见和建议。

      虚拟化技术的核心剖析。

      1、创建虚拟化的解决方案

      本文讲述的具体内容,将从下图开始展开,相信大家看了图就知道了虚拟化技术的一些核心内容了:

在云计算实践之前,数据中心的绝大多数应用服务都部署在物理机上,随着物理设备逐渐老化,性能逐渐下降,所运行的应用软件的稳定性和可靠性都受到了极大的影响。要把服务迁移到新的系统上会面临很大的风险:一方面是因为开发人员的流动性,当需要迁移服务时,难以找到原开发团队的相关人员;另一方面是软件对新运行环境的兼容性问题,软件所依赖的特定接口或者函数库在新的系统里并不一定兼容。引入云计算技术以后,人们采用新的虚拟化的辅助技术(P2V)能够把应用服务与操作系统一起从物理服务器上迁移到虚拟环境中,管理员不再需要触及与系统紧密整合的应用的相关代码,大大提高了系统迁移的可行性和成功率。迁移后的服务器,不仅可在一个统一的界面中进行管理,而且借助虚拟机化管理软件,在这些服务器因故障停机时,可以自动切换到网络中其他可替代的虚拟服务器中,从而达到不中断业务的目的。

随着IT技术的发展迈进,数据中心的管理已经进入了一个新时代。统一管理IT资源,实现业务端到端交付的运维管理已经成为了云计算IT管控的核心。在这样的背景下,无论是相关的运维解决方案服务提供商还是最终的企业信息化管理者,都必须及时认清IT资源对于运维的重要性。分散资源,集中管理,这依然是IT运维的核心理念,但是在这个理念中,如何保证业务的端到端交付,已经成为了重中之重。

服务器虚拟化是云计算基础平台的核心部分,通过对服务器虚拟化技术进行解析,展示了云计算服务推广所需的生产平台,对经营云服务的公司具有一定的指导作用。

 

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半虚拟化方案,则是全虚拟化的反面,通过修改操作系统解决虚拟机执行特权指令的问题,所有特权指令会转换为虚拟化平台的一个超级调用,虚拟平台为超级调用提供接口,操作系统会主动配合虚拟平台完成自身的修改。唯一不足的是,半虚拟化方案中的虚拟平台和操作系统要统一匹配,不支持多系统。

开篇

     上篇我们讲述了云计算的中的核心技术-虚拟化技术的相关概念,当我们了解了虚拟化技术的概念及相应的目的及作用后,虚拟化技术将是未来一段

时间内的热门话题,很多的商业巨头,已经将虚拟化作为未来的重要发展战略,掌握了虚拟化的技术,也就意味着我们在未来的技术上处于领先地位。

虚拟化技术的使用可以说现在已经在计算机信息化中有了广泛的使用,但是并未得到广泛的使用,当然这个其中也是有很多的规定,法律法规等相关制

度的约束,还有是因为虚拟化技术目前还有很多的不成熟的原因,比如说在性能和效率上还有欠缺,无法和硬件起到同样的功效,当然如果说我们对性

能上的约束不是太强烈的时候,虚拟化是很好的解决方案,云计算的提出,颠覆了传统的资源的概念,将虚拟化技术的思想发挥到了一个新的高度,可

而云计算概念的提出和发展,这和传统环境下需要保留主机运行环境。以说,云计算的提出是一个新的里程碑,我们本篇将针对虚拟化技术方面的相关内容进行展开分析,当然本人的观点不代表全部正确,如有错误之处,

还请大家多多的指点。

引入了云计算之后,运维的重点将不仅仅是原来管理的设备运行正常,网络畅通,还将关注资源的主动供给、自动配置、可持续性、可追踪的实时配置管理。

随着需要管理的元素的增多,云计算数据中心运维需要顾及的方向越来越多元化。运维人员在管理日常的网络、物理服务器等设备外,对于虚拟机、虚拟网络、各个业务应用流程等方面成为了他们新的工作重点。在这样的情况下,如何打通网络、计算之间的隔阂,实现资源的融合管理和智能调度,将是实现数据中心基于业务调度,并最终实现自动化的关键。

虚拟技术作为重要的计算机支撑技术,在云计算中发挥着关键作用。得益于虚拟化软件技术,云计算实现进程已提前到来。

创建虚拟化解决方案

      虚拟化解决方案的创建者一般是服务提供商或者是服务集成商提供,虚拟化的解决方案,一般是由虚拟镜像或者虚拟组件组成,因此我们既然知道

了虚拟化解决方案的组成,那么我们本篇将会先后阐述一个虚拟化解决方案中的虚拟镜像和虚拟组件的创建过程。

1、创建虚拟镜像

      虚拟机相信大家都用过,我们来看看虚拟机的定义:

      虚拟机:通过虚拟化软件来模拟的具有完整的硬件功能的,运行在一个隔离环境中的逻辑计算机系统。

      虚拟镜像的定义:

      虚拟镜像:是虚拟机的存储实体,它通常是一个或者多个文件,包括了虚拟机的配置信息和磁盘数据,还有可能包含内存数据。

      虚拟镜像的分类

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      虚拟镜像的创建过程:

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      我们这样就通过虚拟机创建了不同操作系统的镜像,我们没创建一个虚拟机实例,就等于创建了一个新的镜像,我们可以将这个镜像另存到磁盘的

某个位置,我们可以在其他的地方,通过虚拟机软件来导入这个镜像,完成虚拟机镜像的多处运行。

      创建虚拟机是我们通过图形化的虚拟化管理平台中提供的功能来完成创建过程的,一般我们需要设置虚拟机的CPU个数、内存大小、硬盘等相关硬

件参数,设定好虚拟机的基本参数配置后,就可以选择在该虚拟机上运行的操作系统,我们通过创建一个该虚拟机上运行的操作系统实例,完成虚拟机

的安装。最后,我们关停虚拟机就是保存虚拟机的相关配置及状态,用于我们启动或恢复虚拟机的状态。

2、创建虚拟组件

      在上节中,我们介绍了创建虚拟镜像的步骤,但是对于用户来说,我们创建了这样的镜像之后,还是不能直接使用,因为用户使用镜像的目的是,

为了能将自己的应用,服务,解决方案运行中虚拟化平台中,那么因为虚拟镜像只是已经包含了操作系统,而没有安装客户需要的一些基础的底层支持

的中间件,因此这样的情况下,用户使用会感觉不那么方便了,那么我们如何来做呢,来达到用户使用的便携性,我们一步一步慢慢来。

      虚拟组件可以满足我们上面提出的一系列问题,虚拟化组件是将服务器虚拟化技术与计算机部件技术上的结合的产物。计算机部件是具有特点功能

和有限配置能力的计算设备,例如,计算机硬件,硬盘,内存等。

      虚拟组件:是一个包括了预安装,预配置的操作系统,中间件和应用的最小化的虚拟机。与虚拟镜像相比,虚拟组件包含的内容更丰富,当然内容

多了之后,可能适应性就会有相应的降低。虚拟组件包含了中间件及用户的应用程序,一般来说虚拟镜像不包含此类内容。

      我们来对比下虚拟镜像与虚拟组件之间的区别:

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      因此我们从上面可以看出来,虚拟组件相比虚拟镜像,更容易让用户使用。只需要通过简单的配置即可完成应用程序的访问,而不需要再部署相应

的应用程序后才能完成应用程序的访问。

      虚拟化组件的一个常用的应用场景是,软件的发布过程,我们来对比下传统的软件发布过程与采用虚拟化组件的过程:

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      从上图可以看出来,使用虚拟化组件可以降低软件的安装过程及配置过程,工作效率得到很大的提升,目前已有很多虚拟组件已经在商业中使用

了,所以这可能是未来的一大趋势。

      下面我们来看看虚拟组件的具体的创建过程是什么样子的流程,这样我们才能对他深入的掌握,一般来说虚拟组件的创建过程是如下的几步:

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      1、调用需求:

      该阶段主要是需求分析解决方案都由哪些模块组成,设计人员需要针对不同的应用场景进行调研。我们需要分析出每个模块的形态及模块之间的关

系。我们还要确定虚拟组件的形态,例如IBM的应用服务器可以根据配置成多种形态。

      2、编制功能

      编写配置脚本,并且进行相应的测试,测试编写的配置脚本是否符合预期的要求。测试的过程一般是先单元测试,最后完成集成测试。

      3、打包制作

      一般来说这步的操作就是等于创建虚拟镜像的基础上,完成中间件及应用程序组件的安装,并且安装相应的配置脚本及元数据。使得当用户启动虚

拟化组件时,能够响应用户的配置,按照我们之前边写的配置脚本所要求的规则执行。

3、部署虚拟化组件

      虚拟化组件一般是由不同的厂商进行开发的,由于不同的厂商提供,他们之间必定会有差异,那么这些虚拟化组件如何他们之间完成调用呢?如果

没有统一的标准来规范,那么无疑会阻碍虚拟化组件技术的发展。

      OVF的提出无疑是场及时雨,DMTF非盈利标准化组织制订了开发虚拟化格式(Open Virtualization Format) OVF,OVF标准为虚拟组件的包装

及分发提供了,开放、安全、可移植、高效和可扩展的描述格式。OVF定义了3个类型关键格式:

       1、虚拟组件模板

       2、解决方案模板的OVF的描述文件、虚拟组件的发布格式包。

       3、虚拟组件的部署配置文件。

      下面我们来看看虚拟化组件组成的虚拟化解决方案的示例图:

       澳门新濠3559 7 一个可能的解决方案,是由3个不同的虚拟组件进行相互的协作完成。

      目前也是有很多的工具可以自动完成多个虚拟组件的打包,并且能将这些虚拟组件导入到多种虚拟化管理平台上。例如:VMware公司的VMware

Studio及思杰(Citrix)公司的Kensho。

      我们来看看OVF描述文件的格式:

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      OVF描述文件中记录了每个虚拟组件的内部的硬件信息及软件信息,硬件信息例如:CUP,RAM,硬盘,虚拟硬盘等信息。软件信息包括一些软件的

配置信息,中间件,应用程序等信息。

      我们再来看看OVF包的形式,是如何发布虚拟组件的:

      虚拟组件最终都是以OVF包的形式发布的,该包的扩展文件名为(.ova),该包内包含如下文件:

      具体包含的内容如下图:

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4、管理虚拟镜像

       通过上面讲述的流程,我们可以将虚拟镜像发布到仓库中,可以供用户下载。仓库中一般存储了很多的镜像文件,通常来说这些镜像文件都会比较

大,一般是从1G-10几个G的文件大小,那么如何管理这些虚拟镜像也是我们需要考虑的内容。

       一般来说管理虚拟镜像的三个主要的功能如下:

       1、要求可以快速的检索到想要搜索的镜像文件,比如说通过关键字匹配等,或者是按功能分类进行检索。

       2、要求尽可能的降低镜像占用的硬盘空间。

       3、能够对镜像进行版本控制

       目前较成熟的作法是将镜像文件与镜像文件的元数据信息分开存储。镜像文件的内容在存储的过程中,采用切片的做法,将一个镜像文件,切成多

个小的文件片,然后将这些文件片单独存储,这样可以提供仓库的存储使用率。同时,文件切片技术,还对版本管理起到了控制作用,由于我们在进行

版本管理的过程中,可能只有文件的部分切片发生过变更,然后我们在版本管理时,只需要将这些切片发生过变化的切片保存成新的版本即可,这样我

们就能提高磁盘的利用率,不用将原来磁盘上已有的文件内存,冗余存储。

       具体的过程如下:

       文件分片管理如下:

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       基于文件切片的版本管理

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5、迁移到虚拟化环境

     在云计算普及之前,数据中心的绝大多数服务都部署在物理服务器上,随着虚拟化技术的提出,服务部署在虚拟机环境中,在物理服务器上部署服

务会由于随着物理设备的老化,性能逐渐下降,因此服务的稳定性和可靠性都会收到影响。这时候部署在物理服务器上的服务在迁移的时候,就会面临

很大的风险,一方面是开发人员的流动性,另一方面是系统的兼容性问题,所以造成在原有模式上进行系统的迁移时,风险很大。是因为服务对物理环

境的依赖性造成的。

      随着虚拟化技术的成熟与发展,虚拟化的辅助技术P2V将服务器虚拟化技术迅速推广,顾名思义,P2V就是物理到虚拟环境,它指的是,将操作系

统、应用程序和数据从物理计算机的运行环境迁移到虚拟环境中。

      下面给出P2V的过程示例图:

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      前面我们讲述了虚拟镜像的创建过程,包括如何启用及部署,那么我们就能知道虚拟化镜像相比传统的迁移时的优势所在。

在云计算环境中,虚拟机虚拟镜像磁盘文件把基本操作系统、客户需要使用的应用及运行应用所需的中间件等组件一并打包在内,免去了传统环境下为用户进行复杂安装配置的过程,做到开箱即用,实际上成为了企业的虚拟资产。这和传统环境下需要保留主机运行环境,保存安装软件不同,虚拟机镜像文件随时加载意味着新的虚拟设备可以在需要时快速进入生产状态,特别是一些测试开发环境的准备,可以通过原始的虚拟镜像快速恢复到用户所需要的状态。

同时,服务器虚拟化应用中,VM的迁移不可避免地造成了其接入位置的动态性。这就要求物理网络配置能提供随需而动的管理能力,从而才能保证VM对网络的连通性、安全性、可靠性需求。因此,要更好地管控资源,准确定位VM和物理交换机连接关系,解决资源迁移问题,是数据中心管理者同样必须解决的关键问题。

一级映射关系和二级映射关系拥有共同的虚拟物理内存地址的变量,当操作系统访问内存页表时,对页表就要进行读写地址的操作,一级映射关系发生变化,通过一级映射中虚拟物理地址的变化,传递至二级映射关系,二级映射关系中虚拟物理地址的变化会导致物理机机器内存地址的变化,从而建立了新的内存地址映射关系,这种传递式的映射管理方法,类似人的影子一样,随人的变化而变化,都是基于本身的。

本文总结

      本章主要讲述了虚拟化的相关技术实现过程,介绍了虚拟化资源的创建及部署,并且分析了虚拟化镜像相比传统部署模式的区别,并且分析了虚拟

澳门新濠3559,化产生的优势,通过虚拟化技术,我们提高了资源的利用率,提高了系统的整体性能,虚拟化技术的运用,将会加速云计算的推广和应用,也会给新型

创业型中小企带来商机,只要我们能够迎合趋势,提早进入云计算这个市场,迅速定位符合自身企业的发展战略,就能迅速的成为IT信息产业中的生力

军。

而当数据中心已经发展到了云计算规模的时候,运维工作的管理对象和工作重心发生了调整。大量的虚拟化设备出现,使得管理工作的工作量和复杂度都大幅提升,这也使得虚拟化和自动化成为数据中心管理员们关注的焦点。

目前的实现方案多以软件实现。虚拟化的平台提供了丰富的设备和I/0虚拟功能,能把物理设备虚拟成标准的虚拟设备,虽然在型号、配置和参数等方面与物理机存在一定的差异,但虚拟设备只需模拟物理设备的动作,在虚拟机和物理机之间传递运行操作信息和运行结果。这样做的好处是降低了对底层硬件的依赖,始终面向虚拟机是标准化的设备,只要虚拟平台一致,虚拟机就可以在不同物理机上进行迁移。

参考文献

1、《虚拟化与云计算》

2、IBM虚拟化技术

通过新发布的iMC DCM2.0解决方案,运维人员可以在同一界面中不仅可以实现传统的IT运维系统中对于数据中心物理层面的全管全控,同时还可以实现虚拟机、虚拟网络的开通和运维。此外,iMC DCM2.0解决方案也提供了非常便利的虚拟机与物理机之间的呼应关系,即便虚拟机发生了迁移,运维人员也可以非常方便的了解到相关的虚拟机迁移到了什么地方,不同的物理服务器上究竟在运行着哪些虚拟机,各个虚拟机分别占用了多少网络资源等等,通过与不同虚拟化产品的API接口相结合,iMC DCM2.0解决方案可以实时生成虚拟机的物理拓扑,将传统的物理拓扑和虚拟机有机的连为一体。通过这样的手段,即便是面对云计算数据中心,运维人员也可以非常清楚地了解到整体数据中心的运行状况,解决了对于云计算数据中心的运维瓶颈。

服务器虚拟:一是对3种基础硬件资源CPU、内存、设备与I/0进行虚拟化;二是依靠虚拟机实时迁移这种辅助技术,对资源虚拟城池进行统一调度和使用。服务器虚拟化关键技术解析如下:

后续

      下一篇我们就开始讲述虚拟化解决方案的部署及管理虚拟化解决方案内容了,希望大家看完本章内容后,如果有什么意见和建议,请您提出来,我

在下篇书写的时候,会及时的改进,谢谢您的意见,由于个人水平有限,错误或不足之处还请多多指点。

总结:

实时迁移技术对于硬件维护有重要意义。通过此项技术,工作人员就能在不重启的情况下,对物理设备进行维护,维护完成后,再将操作环境恢复至原物理设备,用户感知很好。另外迁移可用于资源的整合,在平台上迁移,提高数据中心的资源利用率。

本文大纲

1、开篇

2、摘要

3、本文大纲

4、创建虚拟化解决方案

5、本文总结

6、后续

7、参考文献

伴随“云计算”概念的提出以及推广,数据中心管理问题再一次被众多的媒体和厂商推到了风口浪尖,新时代下的数据中心管控又一次成为了人们密切关注的话题。数据中心管理对于企业IT管理者而言已经不是新鲜事物,这回又一次被人们所关注甚至热炒要归结于数据中心自身在急速演变和发展,随之而来的对数据中心的管控要求和难度也不断地增加。

4)创新型备份和恢复技术,实时迁移提高服务可用性。服务的稳定不间断提供,是云计算服务提供商首要考虑的。旧型数据中心采用多物理机、多人工备份和可用性管理工具来保障故障时服务的恢复。服务器虚拟化后的数据中心、虚拟化的资源对应每个虚拟机,被虚拟机管理程序封装和隔离,针对每个虚拟机进行备份操作,操作后的镜像可以根据要求动态迁移至新的虚拟机或新的物理机上。动态迁移技术基于虚拟池,不局限于某一台物理机,这使得服务可用性在多物理机动态迁移中得到自动提升。

面向对象调整:资源管控成为了运维的核心

云计算是将IT资源进行全部虚拟化,服务器虚拟化技术与此目的一致。

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二是页表写入法。直接为操作系统建立逻辑内存与机器内存的映射关系。

数据中心的运维管理一直是企业IT管理人员关注的焦点,而数据中心的管理工作纷繁复杂,既有计算节点方面的系统维护,又有网络节点之间的网络管理,各种业务系统的维护也是IT管理者需要考虑的范畴。

早期内存管理技术,是通过基于硬件的内存扩展和优化程序的软件方法实现的,成本高昂。虚拟内存技术因此诞生,通过CPU的内存管理单元和页表转换技术,提升了内存性能,维护了基于应用程序所能看到的虚拟内存和物理内存的映射关系。

另一方面,网络和服务器的边界也变得更加模糊,这带来了网络及计算资源的协同调度问题。在创建虚拟机或虚拟机迁移时,VM主机的正常运行,不仅取决于在服务器上的资源合理调度,同时也取决于网络连接的合理调度。打通网络、计算之间的隔阂,实现资源的融合管理和智能调度,将是实现数据中心基于业务调度,并最终实现自动化的关键。

1 服务器虚拟化技术及价值优势

当数据中心发展到一定的规模,人们在以往数据中心管控要求的基础上,强调了流程化运维的模式,以便数据中心的运维工作能够更加快捷高效的运作起来,并且通过这样的流程化运维来提高用户的服务满意度。这对于很多大型企业来说,也是不错的运维模式。

2)内存虚拟化。

云时代数据中心最明显的特点就是虚拟化技术的大量应用,这使得运维管理的对象也在变化。以前的设备都是真实的,位置也是相对固定,管理起来相对直观。而虚拟化技术的结果是将这些资源都“池化”,使得一切管理对象变成虚拟的、可灵活迁移的逻辑存在。资源在数据中心中的物理位置的可视性变得困难。

对于虚拟服务器的性能评估,我们可以启用服务质量的2个重要指标,即吞吐量和响应时间对服务器性能进行评估。在构建虚拟服务器时,充分利用服务质量指标和用户使用特征有针对性地选择合适体系架构(X86和大型机)的服务器进行虚拟化,以满足企业的运营需求。

数据中心的发展

服务器虚拟化是对硬件的抽象和对虚拟的管理。

数据中心管控的新挑战

【编辑推荐】

总结起来说,在云时代的数据中心里,IT管理者必须能够时刻了解自身的IT资源情况,随时能够了解虚拟机和物理服务器之间的对应关系,同时清楚地建立起物理服务器、虚拟机、物理网络、虚拟网络之间的关系,并且把这些元素同企业的应用系统之间的关系建立起来。

CPU的虚拟化面临的难题是操作系统要在虚拟化环境中执行特权指令功能。目前的操作系统大多基于X86架构,在设计时被要求直接运行在物理机上,完整拥有整个底层物理硬件。对于CPU而言,在X86体系中有4个运行级别,分别为RingO(指令层级),Ring1,Rin92和Ring3。特别是RingO级别,可执行任何指令,包括CPU状态的修改,类似这样的指令,被称为特权指令,也只能在Rin90级别中完成。

企业级用户的数据中心在向着什么方向发展?这个问题已经不难回答。随着用户对于信息化需求的不断加大,企业级用户的数据中心正在向着大融合、大集中的方向迈进。正是因为如此,虚拟化、刀片服务器等技术和产品不断地被用户所接受,而云计算概念的提出和发展,更是加速了这一趋势的演变。不少大型企业用户,已经在公司本部建立了高集约的大型数据中心,通过B/S的应用系统来整合各个分公司的数据中心,以此解决信息孤岛等方面的问题。在这样的背景下,数据中心的管理迎来了新的挑战。

一是影子页表法。操作系统维护自己的页表,页表中的内存地址反映一级映射关系,虚拟层的页表反映二级映射关系。

早期IT管理人员对数据中心的管理强调两个方面,第一,对数据中心各个环节进行维护,确保数据中心的稳定性;第二,当数据中心内出现问题时,及时定位并且解决问题,缩短故障时间。对于很多中小企业来说,这样的运维工作已可以满足他们的日常需求。

当然,虚拟化技术是软件技术,是对硬件的功能模拟,需要复杂语义和机制进行控制和协作实现,这意味着开销的增多,对性能也有一定影响,不过随着虚拟化技术的不断发展和基础平台性能的不断提高,这一问题已得到很好的解决,使云计算的推广有了很好的时机。

通过融合、智能的管理,iMC DCM2.0解决方案能解决数据中心管理者们最为关注的IT资源掌控的问题。同时,它还具备很好的安全性与开放性,不仅拥有完善的安全管控措施,支持配置合规检查、设备操作审计等安全管控策略,让用户的系统更安全;同时还通过开放架构的SOA平台,可轻松实现和第三方系统对接。这些,都让iMC DCM2.0帮助用户更好地实现各种业务的交付。

1)CPU虚拟化。

以往的数据中心运维工作的核心是“解决当前问题”,就是如何使问题不出现,出现了问题如何及时定位排除,当问题出现的时候,应该走什么样的流程……

在具体应用中,处理器有2种运行模式,根模式和非根模式。虚拟化平台中,处理器就运行在根模式。硬件的扩展,大大优化了虚拟平台的设计。

2012年2月24日,H3C以“融智开放 因云而变”为主题,发布了iMC数据中心管理2.0解决方案简称iMC DCM2.0),其中重点强调的功能就是对于整体IT资源的融合掌握和智能控制。

虚拟化的定义有很多,可归纳总结为逻辑技术,以集成抽象方式访问(调用计算机资源,基于物理机制,但不受物理限制。虚拟化对任何硬件资源都可虚拟,例如,中央处理器(CPU)、内存、硬盘和输入,输出(I/O)接口;也可以对软件环境进行虚拟,例如,操作系统(文件系统和应用程序等。虚拟技术的这种内涵决定了它在云计算中的核心支撑地位,对于云,首先是虚拟资源池,无池就无集成。

随着云计算时代的到来,数据中心的发展上升到全新的局面,因此运维工作的整体目标也发生了质的变化,这给IT管理融入了新的元素。

另外,网口的虚拟化是比较重要的。网口是服务器与外界联系的重要关口,是IT与通信的结合点。虚拟服务器实质就是逻辑服务器,虚拟服务器之间的通信仍需通过网络接口进行。

6)绿色。全球发展的今天,政府要求通过技术革新,降低资源的损耗。这也是个重要的时机,导致云计算备受推广,IT界几乎是达成共识,强力推进。服务器虚拟化计算在提高资源利用率的同时,能对能耗进行有效管理,关闭限制X86(微软计算机体系架构)服务器和应用程序。除此之外,对运行环境的温度进行控制,降低配套设备如空调的大量耗电,整体性达到绿色低碳的目的。

虚拟机都有一个虚拟网口,虚拟机会认为是块标准的虚拟网卡。在虚拟网卡实现中,必需对宿主操作系统的网络接口驱动进行更改,目的是在物理网卡之上,虚拟一个交换机,负责内部虚拟机和外部的数据包转发,其转发机理与实际交换机相同,仍运行在数据链路层。转发过程不依靠硬件,通过虚拟平台软件管理方式进行。

伴随着CPU虚拟化技术的发展,针对2种软件方案存在的开销牺牲性能的缺陷,业界提出了一种硬件方案。在处理器中增加硬件辅助虚拟化功能,通过扩展的VMX(虚拟机)指令,支持虚拟化操作。

1)降低运营成本。信息化服务商的经营转型,集约化的管理要求成本必需严格控制,投资趋于精细化。企业IT化运营成本,主要集中于数据中心的投资,其中涉及两部分:一是硬件和许可服务支持的投入成本;二是运行维护成本。服务器虚拟化不仅能充分发挥服务器性能,并且依靠强大的虚拟化服务环境管理工具使得管理自动化,减少了人工干预。数据中心的总体投资呈大幅下降趋势,在成本管控上体现出巨大的成本节约空间。

内存虚拟化技术就是把物理机的内存进行统一管理,虚拟封装成虚拟机所使用的虚拟内存,以提供给每个虚拟机进行使用,将虚拟内存空间独立提供给虚拟机中的进程。内存技术与CPU技术重要性同等重要,访问次数同等频繁。

虚拟化的X86架构,要求操作系统与底层硬件之间要加入虚拟层,而Rin90只能运行在虚拟层,这导致操作系统的特权指令不能直接运行在硬件上,操作系统如中断处理等特权操作便不能完成。正是这个难题,导致基于X86体系架构的CPU虚拟化实现难度较大。

实时迁移技术类似基站软切换的机理,对应客户操作系统同时建立2条链路连接,在虚拟机运行过程中,将完整运行环境的状态由原宿机快速迁移至新宿机,迁移过程平缓,用户在极短时间内不能察觉。在虚拟环境中,由于对物理机进行了虚拟,所以能跨异构的硬件平台。

将一个物理CPU虚拟成一个虚拟CPU,一个物理CPU只能处理一个虚拟CPU的指令,不能对应多个虚拟CPU的指令。操作系统可以使用一个或多个虚拟CPU,这些虚拟CPU在系统中是相互隔离的。

虚拟化计算可以存在于计算机任何层面之间,从应用程序到最底硬件层,将真实层面虚拟,取代真实层面面向上一层,将上下两层的关系进行去耦合,使下层透明化,上一层面向虚拟层即可实现操作功能。

2)应用平坦化,平台得以透明化。现有数据中心存在多平台。这意味着应用的复杂度大幅增加,不同的平台,要考虑操作系统和中间件等各层面问题,应用在各平台的发布、整合和管理上存在巨大的调试难度,应用投放市场的周期相应过长。服务器虚拟化技术能很好地解决这个难题,应用与硬件平台隔离,底层的环境变化调整次数大幅降低,将应用创建发布至虚拟平台上即可,相当于为平台进行封装,跨越了平台的限制。

实时迁移技术,就是数据拷贝、传送和切换。迁移的虚拟机通过协议相互联系,首先启动原宿机操作系统相关信息和状态的拷贝,然后开始迁移,通过内存页面将拷贝移至新的宿机,最后内存传送拷贝完成,新宿机启动接管原宿机操作系统,整个迁移过程完成。

虚拟内存管理引入了虚拟物理内存和机器内存的概念,以此建立虚拟内存地址与物理机内存地址的映射关系。

3)提升产品投放效率,加快应用对市场需要的响应速度。现在数据中心部署应用大致会经历以下步骤:挑选物理机,安装中间件,安装应用,配置,测试和运行。应用发布周期为数天。应用部署需要人员全程跟踪,不同领域不同模块的人员在交流时存在理解问题,容易导致环节交接处出错。虚拟化的服务器技术,使得应用部署周期大幅缩短,只需以下几个简单步骤:输入激活配置参数,拷贝虚拟机,启动虚拟机和激活虚拟机,周期一般为十几分钟。显然,虚拟化服务器技术对于应用部署和对市场需求的快速响应存在天然优势。

2 服务器虚拟化关键技术

产品基于应用,同样做虚拟化必然要遵循市场,在成本和经营间要体现价值才能走向商用化领域。前面讲到的时机,使服务器虚拟化技术体现了巨大的价值优势,分析如下:

5)整合资源,提升资源利用率。云计算的普及是伴随着资源的低效应用而生的,集中化资源管理被赋予新的生命,这是云计算推广的重要时机。据Coogle报告,企业数据中心的硬件资源利用率在5%一20%之间。采用服务器虚拟技术,在原应用不变的基础上,集中在某一台物理机上,使得物理资源的利用率大幅提高,相应减少了硬件的投入,节约即是财富。

4)实时迁移技术。

虚拟层中的进程使用的逻辑内存与虚拟物理内存建立一级映射地址关系,虚拟物理内存与物理机的机器内存建立二级映射地址关系。

为了解决这个难题,业界在初期提出了全虚拟化和半虚拟化2个软件方案。

虚拟内存实现就在于对物理内存进行管理,按虚拟层对内存的需求划分物理内存,建立虚拟层所需内存地址与物理机内存地址的映射关系,保证虚拟层的内存访问在虚拟内存和物理机内存的连续和一致。映射关系的技术实现是内存虚拟化的核心。

具体映射地址维护的管理技术有以下2种:

3 结语

当操作系统访问页表时,由虚拟内存管理单元完成对页表内存地址的操作,直接返回机器内存和虚拟内容地址的映射关系,操作系统始终能看清真实的机器地址,但每次操作系统对内存页表的访问,都要依靠虚拟层的监视器进行。

在服务器虚拟化的应用中,我们还更关心虚拟服务器的性能。用户的使用特征会导致虚拟化服务器性能呈现不同的状态。不同部件的资源使用密集,例如CPU密集、内存密集和I/O密集,都会对虚拟服务器整体性能有所影响,密集资源使用会导致虚拟平台软件运行机制开销的庞大运行。

3)设备、I/O和网口虚拟化。

显然,除了CPU和内存之外,整个物理机和I/0都需要虚拟化,把物理设备统一管理,封装成多个虚拟设备给虚拟机使用,以响应虚拟机的设备访问和I/0请求。

全虚拟化,就是在操作系统和虚拟层之间采用二进制代码动态翻译技术,对于操作系统的特权指令采用前插陷入指令的方式,插入至虚拟层的虚拟机,由虚拟机进行指令翻译,再执行操作。这样做的好处是操作系统无需进行更改,对于特权指令通过虚拟层转换翻译执行,非特权指令可以直接依靠物理环境直接执行,这样可以支持多个操作系统。当然,全虚拟化的方案会增加开销,这是在牺牲一定性能的基础上实现的CPU虚拟方案。

编辑:服务器运维 本文来源:而云计算概念的提出和发展,这和传统环境下需

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