聶 興

裝備指揮技術學院圖書館，北京 101416

虛擬機的概念早在19世紀60年代就已經出現了，從那時起虛擬機被用來解決許多計算問題，如計算機程式的可移植問題和操作系統(tǒng)的設計問題。然而發(fā)展到今天，虛擬機除了搭建一些實驗環(huán)境，主要針對的問題是硬件資源利用效率的低下。在計算機CPU和內存的性能和數量按成倍提升的同時，CPU和內存在操作系統(tǒng)中的使用效率低下的情況不僅沒有改善反而加重。雖然軟件和操作系統(tǒng)的專家不斷提高效率，其速度遠遠不比CPU和內存發(fā)展的速度，因此讓單一硬件平臺運行多個操作系統(tǒng)的概念，成為了解決問題的重要途徑。

對于絕大部分人來說，最為熟悉的虛擬機就是Vmware workstation和微軟的Virtual PC這兩個常見的桌面虛擬機產品了。大家也從VMware workstation/Virtual PC上看到了虛擬機的完美表現。虛擬機的概念雖然很早就有了，但是虛擬機還是一個很新的技術，尤其是企業(yè)級的虛擬機，更是許多IT人員陌生的領域。

我們以VMware VI3/vSphere為例來主要介紹下企業(yè)虛擬機具備的功能和實現。

1）虛擬機最基本的功能OS in OS，即在一臺實體機上同時運行多個操作系統(tǒng)，且在實體機不宕機的情況下各個系統(tǒng)獨自運行互不影響，因此我們可以在不同的虛擬機上安裝不同的服務，以使不同的服務相互隔離，進而避免某些服務的相互干擾；

2）自動轉移的VMotion，如果某一臺ESX01服務器需要添加內存時，上面的虛擬機勢必要關機。但別忘了這些虛擬機都存在于SAN上，因此我們要做的就是辦這臺服務器的內存狀態(tài)保存下來，然后然另一服務器ESX02讀取此內存狀態(tài)，并且將每一臺虛擬機的虛擬硬盤位置告訴ESX02服務器，最后讓ESX02啟動原來在ESX01上運行的虛擬機。在整個過程用戶甚至不會感覺到這些虛擬機已經被轉移到ESX02上了；

3）自動分配資源的DRS功能，除了VMotion之外，VMare最引以為傲的就是DRS功能。當你的vSphere（VI4）設定了ESX群集功能之后，在這群集中的ESX服務器就可以開啟DRS功能。舉例來說，有多臺ESX服務器在群集中，上面各有其與性的虛擬機。如果有一臺服務器ESX01（配備單核低頻至尊）上的虛擬機開始進行大量的CPU計算，導致其他的虛擬機開始出現性能降低的情況，此時vSphere（VI4）會檢查整個群集，并且將需要CPU計算最多的虛擬機移到目前CPU較空或是CPU較強大的ESX02服務器（配備四核高頻至尊）上；

4）永不宕機的HA（High Availability）功能，計算機宕機是IT人員最怕的事情。在vSphere（VI4）的群集設定中，HA就是用來解決這個問題的。高可用性一直是IT人員的終極夢想，但是一個真正意義上永不會宕機的環(huán)境是無法做到的。不過在vSphere（VI4）中，HA已經很好解決的單一ESX服務器宕機的狀況。如果有一臺ESX服務器發(fā)生了硬件故障而宕機時，HA將會使用其他沒有故障的實體ESX服務器來將原來位于故障實體ESX服務器上的運行的虛擬機重新啟動。

無獨有偶，在Hyper-V中，微軟也利用Quik Migration、Live migration和群集等功能，實現了vSphere（VI4）的全部功能，并成為了vSphere（VI4）的有力競爭者。我們相信在微軟和VMware的良性競爭下，不久的將來虛擬機市場的產品會更加完善和豐富，廣大企業(yè)的需要會得到更大的滿足。

鑒于虛擬機的功能特點，虛擬機相對傳統(tǒng)服務器，虛擬機有以下優(yōu)點：

1）服務隔離。服務器隔離原則，是企業(yè)必須遵從的服務器搭建原則，尤其是不能將兩個或多個重要的服務搭建在一臺實體服務器上，因為這些服務之間可能會相互影響，甚至因一個服務的失敗而導致所有服務的失敗，而虛擬機卻很好的實現了服務的分開。一臺服務器可同時安裝幾臺虛擬機，分別運行不同的服務而互不影響；

2）提高了硬件資源效率。現在普遍現象是第一的服務運行在單一的服務器上。但由于現在服務器的配置普遍比較高，因此造成了資源的嚴重浪費，在一臺服務器運行幾臺虛擬機卻很好的利用了服務器的過剩資源，大幅提高了硬件資源的利用率。而虛擬機的動態(tài)資源分配功能更是充分利用硬件資源的有力保證；

3）高可用性。由于虛擬機的群集和動態(tài)遷移功能，實現了虛擬服務器從一臺實體服務器到另一實體臺服務器無間斷的動態(tài)遷移，所以保證了服務的高可用性；

4）企業(yè)桌面環(huán)境管理。虛擬機還可以為企業(yè)不同的用戶提供不同的操作系統(tǒng)，相同的用戶提供統(tǒng)一的操作系統(tǒng)和桌面環(huán)境，且不同的用戶會得到不同的服務。因此，虛擬機為企業(yè)的統(tǒng)一管理和維護提供了絕佳的方案和手段。

總之，虛擬機實現了我們傳統(tǒng)服務器無法實現的功能，虛擬機技術將會成為今后IT環(huán)境的設計原則，在各大廠家相繼推出成熟的產品之后，從小型的個人工作室到數十萬人的跨國企業(yè)，將沒有一個幸免于虛擬機技術的全面襲擊。企業(yè)級虛擬機最大特色就是在多臺服務器加入后，可以完成虛擬機轉移的魔法。這一類的功能在實體機上是不可能實現的，因為就是在群集，兩臺機器的配置也不可能一模一樣，也無法保持內存的狀態(tài)。虛擬機解決許多企業(yè)上長年來無法克服的重大難題，因此企業(yè)用虛擬機在這幾年大幅成長，并且有更多新的功能加入。如今，虛擬化技術的普及率越來越高，虛擬機在企業(yè)中使用也越來越多，已經在企業(yè)中暫露頭角。Gartner預計，2012年全球將有超過一半的工作負載被虛擬化，因此，可以預測未來的世界是虛擬機的世界，未來的企業(yè)環(huán)境更是虛擬機的環(huán)境。

[1]殷一鳴.基于虛擬機技術的安全驅動模型設計與實現-[D].上海交通大學，2008.

[2]丁濤，郝沁汾，張冰.內核虛擬機調度策略的研究與分析[D].2010系統(tǒng)仿真技術及其應用學術會議論文集，2010.