虛擬化如何在雲計算中提供優勢

虛擬機器管理程式是一種商品，那麼我們該何去何從?

虛擬化物理電腦是公有雲[注]和私有雲[注]的中堅力量，使企業能夠優化硬體利用率、增強安全性、支援多租戶等。

早期的虛擬化方法主要基於類比CPU，例如在基於PowerPC的Mac上的x86，使使用者能夠運行DOS和Windows。 不僅需要類比CPU，而且還要類比硬體環境中的其他元件，包括圖形配接器、硬碟、網路介面卡、記憶體和介面。

在90年代末期時，VMware在虛擬化技術中有了重大突破，他們推出的技術可以讓大部分代碼直接在CPU上執行，而不需要被轉譯或類比。

在VMware之前，運行在相同硬體的兩個或兩個以上的作業系統會互相干擾，因為他們會爭奪資源並試圖執行特權指令。 VMware智慧地攔截這些類型的指令，動態地重寫代碼，並存儲新的轉譯用於重複使用和快速執行。

總之，這些技術比以前的模擬器運行地更快，説明定義了我們現在所知道的x86虛擬化，包括舊的「管理程式」大型機概念，這是讓IT創建和運行虛擬機器的平臺。

關鍵變化

多年來，VMware及其專利統治著虛擬化領域。 在伺服器端，VMware的ESX在裸機上運行，它成為領先的第一類(或本機)管理程式。 在用戶端，VMware Workstation在現有桌面作業系統內運行，它是第二類(或託管)管理程式。

虛擬化技術不只是針對開發人員或跨平臺軟體使用的技術，虛擬化是一個強大的技術，它通過將伺服器放在可替代的虛擬化容器中，提高效率和可管理性。

多年來，湧現出一些有趣的開源專案，包括Xen和QEMU(快速模擬器)。 這些都不像VMware那麼快速和靈活，但它們為我們指明瞭一條發展道路，並且奠定了基礎。

大約在2005年，AMD和英特爾公司開發了新的處理器擴展到x86架構，為特權指令提供了硬體輔助。 AMD和英特爾公司分別將其稱之為AMD-V和VT- x，這些擴展改變了格局，最終將伺服器虛擬化帶到更多供應商。 不久後，Xen利用這些新的擴展創建了硬體虛擬機器(HVM)，這種虛擬機器使用QEMU的設備類比，以及來自VT-x和AMD-V擴展的硬體輔助來支援專有作業系統，例如微軟Windows。

一家名為Qumranet的公司也開始將虛擬化基礎設施增加到Linux內核，被稱為基於內核的虛擬機器(KVM)，並開始使用QEMU設施來託管虛擬機器。 微軟最終也加入了這個領域，在2008年推出了Hyper-V。

一個新的行業誕生

當虛擬化最終變得「自由」，或者至少不需要昂貴的許可費就可以訪問，我們開始看到新用例的出現。 具體來說，亞馬遜開始使用Xen平臺來出租其多餘的計算能力給協力廠商客戶。 通過其API，他們拉開了彈性雲計算[注]革命的序幕，這意味著應用程式自身可以自我配置資源來滿足你工作負載。

現在，開源虛擬機器管理程式已經日趨成熟，並且在雲計算中普及。 除了VMware之外，企業開始嘗試使用KVM或Xen管理程式的架構。 這些嘗試並不是關於控制成本，更多地是關於利用雲計算的彈性本質，以及這些開源替代品正在構建的標準。

未來：高性能彈性基礎設施

通過虛擬機器管理程式的商品化，創新現在正專注于私有/公共雲硬體架構以及圍繞它們的軟體生態系統：存儲架構、軟體定義網路[注]、智慧化和自主編排，以及應用程式API。

傳統伺服器已經慢慢讓位給彈性的自訂雲計算[注]應用程式，這些程式才是計算的未來，雖然在一段時間內這兩者會共存。

展望未來，IT部門對虛擬化商品化作出的反應可以分為以下幾類：

現狀：改變是很難的，一些企業會習慣于他們已經使用多年的解決方案。 這意味著，他們需要面對已經20到25年之久的存儲和管理架構。 這還意味著繼續支付管理程式許可費用，鎖定在專門針對傳統應用程式的虛擬化平臺，並且無法支援企業內部的彈性雲計算應用程式。

公共雲：這移除了管理你自己的基礎設施的負擔。 然而，公共雲可能不是運行傳統伺服器應用程式的最佳位置，因為這些程式需要專門的資源和增強的安全性。 此外，雖然公共雲資源最初具有成本效益，但擴展規模的成本會讓內部資本投資看起來更具吸引力。

雲框架：這包括工具組選項，例如OpenStack，這是針對雲計算的優秀的開源框架。 Rackspace等公司讓它可以擴展。 然而，很少有IT公司能夠真正構建和管理OpenStack部署。

超級融合基礎設施：Nimboxx等公司正在提供交鑰匙解決方案，這些方案提供與框架和工作流程相同的彈性雲優勢，以在單一模組化設備中支援傳統應用程式。 這些資料中心一體機允許公司從小規模開始，並逐漸向外擴展。 它們還可以作為傳統應用程式和彈性雲應用程式之間的橋樑。

當考慮超級融合基礎設施解決方案時，企業必須弄清楚「堆疊擁有者」和「堆疊依賴者」之間的重要區別。 堆疊依賴者是指，在虛擬機器中運行以及位於另一個供應商的管理程式之上的解決方案。 堆疊擁有者是指，在裸機運行並自己構建整個堆疊的供應商。

下面是這些差異帶來的影響：

許可費用：堆疊擁有者使用主要雲服務提供者相同的開源管理程式(KVM或者Xen)，企業無需支付昂貴的軟體許可費用。 而堆疊依賴者通常為多個管理程式提供支援，而對開源版本只有有限的支援。

性能：堆疊擁有者在裸機上運行，讓他們能夠對存儲和計算的硬體資源進行直接控制。 堆疊依賴者在虛擬機器中運行，這意味著每個I/O操作遵循低效率路徑。 堆疊依賴者宣稱從三節點急群眾有16000 IOPS，而堆疊擁有者可以從單個節點提供18萬 IOPS。

簡單性：堆疊擁有者從單一窗格管理整個終端到終端基礎設施，在私有企業內部解決方案中提供公共雲的體驗。 而堆疊依賴者減輕了一些存儲管理複雜性，但總體而言，系統和虛擬機器管理仍然需要從多個介面的多個應用程式進行管理。

安全性：堆疊擁有者對硬體的各個方面有著直接控制權，並可以支援靜態資料加密等技術。 堆疊依賴者缺乏這種控制，因為它們運行在虛擬機器內。 其設計中的固有因素是在堆疊啟動前需要其他東西，例如管理程式，這阻礙了它們包含資料集敏感部分的能力。

軟體定義：堆疊擁有者擁有一切，這意味著軟體定義任何事物都是可能的，包括即時自我學習系統，可以根據需求提高或減少資源，以及重新分配工作負載。 堆疊依賴者只是擁有存儲池。

真正的突破在於，讓這些複雜的技術可供企業使用，以及小型企業。 下一代類似VMware的公司將會是在簡單的、易於部署、易於擴展和高性能產品中提供真正彈性私有雲[注]的優勢，同時支援傳統工作負載的供應商