什么是虚拟化？

概述

虚拟化技术可让您使用传统上绑定到硬件的资源创建有用的 IT 服务。它允许您通过在许多用户或环境之间分配物理机的功能来使用物理机的全部容量。

更实际地说，假设您有 3 台具有各自专用用途的物理服务器。一个是邮件服务器，另一个是 Web 服务器，最后一个运行内部遗留应用程序。每台服务器的利用率约为 30%，这只是其运行潜力的一小部分。但由于遗留应用程序对您的内部运营仍然很重要，因此您必须保留它们以及托管它们的第三台服务器，对吧？

传统上是的。在单独的服务器上运行单独的任务通常更容易、更可靠：1 台服务器、1 个操作系统、1 个任务。为一台服务器提供多个大脑并不容易。但通过虚拟化，您可以将邮件服务器分成两个可以处理独立任务的独特服务器，以便可以迁移旧应用程序。它们是相同的硬件，只是您可以更有效地使用更多硬件。

考虑到安全性，您可以再次拆分第一台服务器，以便它可以处理另一项任务 – 将其使用率从 30% 增加到 60%，再到 90%。完成此操作后，现在空的服务器可以重新用于其他任务或完全退役，以减少冷却和维护成本。

虚拟化简史

虽然虚拟化技术可以追溯到 20 世纪 60 年代，但直到 2000 年代初才被广泛采用。支持虚拟化的技术（例如虚拟机管理程序）是几十年前开发的，旨在让多个用户同时访问执行批处理的计算机。批处理是商业领域流行的计算方式，可以非常快速地运行例行任务数千次（例如工资单）。

但是，在接下来的几十年里，针对多用户/单机问题的其他解决方案越来越受欢迎，而虚拟化却没有。其他解决方案之一是分时，它将用户隔离在操作系统内，无意中导致了UNIX等其他操作系统的出现，最终让位于Linux®。一直以来，虚拟化仍然是一项基本上未被采用的小众技术。

快进到 20 世纪 90 年代。大多数企业拥有物理服务器和单一供应商 IT 堆栈，这不允许旧应用程序在不同供应商的硬件上运行。随着公司使用来自不同供应商的较便宜的商用服务器、操作系统和应用程序更新其 IT 环境，他们必然会遇到未充分利用的物理硬件 — 每台服务器只能运行 1 个供应商特定的任务。

这就是虚拟化真正起飞的地方。这是解决两个问题的自然解决方案：公司可以对其服务器进行分区并在多种操作系统类型和版本上运行遗留应用程序。服务器开始更有效地使用（或根本不使用），从而降低了与购买、设置、冷却和维护相关的成本。

虚拟化的广泛适用性有助于减少供应商锁定，并使其成为云计算的基础。如今，它在企业中如此普遍，以至于通常需要专门的 虚拟化管理软件来帮助跟踪这一切。

虚拟化是如何工作的？

称为虚拟机管理程序的软件将物理资源与虚拟环境（需要这些资源的事物）分开。虚拟机管理程序可以位于操作系统之上（如笔记本电脑），也可以直接安装到硬件（如服务器）上，这就是大多数企业虚拟化的方式。虚拟机管理程序获取您的物理资源并将其划分，以便虚拟环境可以使用它们。

根据需要将资源从物理环境划分到许多虚拟环境。用户与虚拟环境（通常称为来宾机或虚拟机）交互并运行计算。虚拟机充当单个数据文件。与任何数字文件一样，它可以从一台计算机移动到另一台计算机，在任意一台计算机上打开，并且预期工作方式相同。

当虚拟环境正在运行并且用户或程序发出需要物理环境额外资源的指令时，虚拟机管理程序会将请求中继到物理系统并缓存更改，这一切都以接近本机速度发生（特别是如果请求通过基于 KVM（基于内核的虚拟机）的开源管理程序发送。

虚拟化的类型

数据虚拟化

分散在各处的数据可以整合到一个来源中。数据虚拟化使公司能够将数据视为动态供应，提供处理能力，可以将多个来源的数据汇集在一起​​，轻松容纳新的数据源，并根据用户需求转换数据。数据虚拟化工具位于多个数据源前面，允许将它们视为单一源，在正确的时间以所需的形式向任何应用程序或用户提供所需的数据。

桌面虚拟化

桌面虚拟化很容易与操作系统虚拟化（允许您在一台计算机上部署多个操作系统）混淆，它允许中央管理员（或自动化管理工具）同时将模拟桌面环境部署到数百台物理机。与在每台计算机上物理安装、配置和更新的传统桌面环境不同，桌面虚拟化允许管理员在所有虚拟桌面上执行批量配置、更新和安全检查。

服务器虚拟化

 

服务器是设计用于很好地处理大量特定任务的计算机，因此其他计算机（例如笔记本电脑和台式机）可以执行各种其他任务。虚拟化服务器可以让它执行更多特定功能，并对其进行分区，以便组件可以用于提供多种功能。

操作系统虚拟化

操作系统虚拟化发生在内核——操作系统的中央任务管理器。这是并行运行 Linux 和 Windows 环境的有用方法。企业还可以将虚拟操作系统推送到计算机上，从而：

• 降低大量硬件成本，因为计算机不需要如此高的开箱即用功能。
• 提高安全性，因为所有虚拟实例都可以被监控和隔离。
• 限制花在软件更新等 IT 服务上的时间。

网络功能虚拟化

网络功能虚拟化 (NFV) 分离网络的关键功能（如目录服务、文件共享和 IP 配置），以便它们可以分布在环境中。一旦软件功能独立于它们曾经所在的物理机器，特定的功能就可以打包到一个新的网络中并分配给一个环境。虚拟化网络减少了创建多个独立网络所需的物理组件（如交换机、路由器、服务器、电缆和集线器）的数量，这在电信行业特别受欢迎。