得益于虛擬化技術，雲計算實現進程已提前到來

虛擬技術作為重要的電腦支撐技術，在雲計算中發揮著關鍵作用。 得益于虛擬化軟體技術，雲計算實現進程已提前到來。

虛擬化計算可以存在於電腦任何層面之間，從應用程式到最底硬體層，將真實層面虛擬，取代真實層面面向上一層，將上下兩層的關係進行去耦合，使下層透明化，上一層面向虛擬層即可實現操作功能。

當然，虛擬化技術是軟體技術，是對硬體的功能類比，需要複雜語義和機制進行控制和協作實現，這意味著開銷的增多，對性能也有一定影響，不過隨著虛擬化技術的不斷發展和基礎平臺性能的不斷提高，這一問題已得到很好的解決， 使雲計算的推廣有了很好的時機。

伺服器虛擬化是雲計算基礎平臺的核心部分，通過對伺服器虛擬化技術進行解析，展示了雲計算服務推廣所需的生產平臺，對經營雲服務的公司具有一定的指導作用。

1 伺服器虛擬化技術及價值優勢

虛擬化的定義有很多，可歸納總結為邏輯技術，以集成抽象方式訪問(調用電腦資源，基於物理機制，但不受物理限制。 虛擬化對任何硬體資源都可虛擬，例如，中央處理器(CPU)、記憶體、硬碟和輸入，輸出(I/O)介面；也可以對軟體環境進行虛擬，例如，作業系統(檔案系統和應用程式等。 虛擬技術的這種內涵決定了它在雲計算中的核心支撐地位，對於雲，首先是虛擬資源池，無池就無集成。

伺服器虛擬化技術是重中之重，是將系統進行虛擬化應用於伺服器之上的技術，物理伺服器被虛擬成多個伺服器，面向應用集中化處理，多台伺服器處理的程式或資料，通過虛擬技術放置到1台伺服器進行處理，能跨越物理平臺而不受物理平臺的限制。

雲計算是將IT資源進行全部虛擬化，伺服器虛擬化技術與此目的一致。

產品基於應用，同樣做虛擬化必然要遵循市場，在成本和經營間要體現價值才能走向商用化領域。 前面講到的時機，使伺服器虛擬化技術體現了巨大的價值優勢，分析如下：

1)降低運營成本。 資訊化服務商的經營轉型，集約化的管理要求成本必需嚴格控制，投資趨於精細化。 企業IT化運營成本，主要集中于資料中心的投資，其中涉及兩部分：一是硬體和許可服務支援的投入成本；二是運行維護成本。 伺服器虛擬化不僅能充分發揮伺服器性能，並且依靠強大的虛擬化服務環境管理工具使得管理自動化，減少了人工干預。 資料中心的總體投資呈大幅下降趨勢，在成本管控上體現出巨大的成本節約空間。

2)應用平坦化，平臺得以透明化。 現有資料中心存在多平臺。 這意味著應用的複雜度大幅增加，不同的平臺，要考慮作業系統和中介軟體等各層面問題，應用在各平臺的發佈、整合和管理上存在巨大的調試難度，應用投放市場的週期相應過長。 伺服器虛擬化技術能很好地解決這個難題，應用與硬體平臺隔離，底層的環境變化調整次數大幅降低，將應用創建發佈至虛擬平臺上即可，相當於為平臺進行封裝，跨越了平臺的限制。

3)提升產品投放效率，加快應用對市場需要的回應速度。 現在資料中心部署應用大致會經歷以下步驟：挑選物理機，安裝中介軟體，安裝應用，配置，測試和運行。 應用發佈週期為數天。 應用部署需要人員全程跟蹤，不同領域不同模組的人員在交流時存在理解問題，容易導致環節交接處出錯。 虛擬化的伺服器技術，使得應用部署週期大幅縮短，只需以下幾個簡單步驟：輸入啟動配置參數，拷貝虛擬機器，啟動虛擬機器和啟動虛擬機器，週期一般為十幾分鐘。 顯然，虛擬化伺服器技術對於應用部署和對市場需求的快速回應存在天然優勢。

4)創新型備份和恢復技術，即時移轉提高服務可用性。 服務的穩定不間斷提供，是雲計算服務提供者首要考慮的。 舊型資料中心採用多物理機、多人工備份和可用性管理工具來保障故障時服務的恢復。 伺服器虛擬化後的資料中心、虛擬化的資源對應每個虛擬機器，被虛擬機器管理程式封裝和隔離，針對每個虛擬機器進行備份操作，操作後的鏡像可以根據要求動態遷移至新的虛擬機器或新的物理機上。 動態遷移技術基於虛擬池，不局限于某一台物理機，這使得服務可用性在多物理機動態遷移中得到自動提升。

5)整合資源，提升資源利用率。 雲計算的普及是伴隨著資源的低效應用而生的，集中化資源管理被賦予新的生命，這是雲計算推廣的重要時機。 據Coogle報告，企業資料中心的硬體資源利用率在5%一20%之間。 採用伺服器虛擬技術，在原應用不變的基礎上，集中在某一台物理機上，使得物理資源的利用率大幅提高，相應減少了硬體的投入，節約即是財富。

6)綠色。 全球發展的今天，政府要求通過技術革新，降低資源的損耗。 這也是個重要的時機，導致雲計算備受推廣，IT界幾乎是達成共識，強力推進。 伺服器虛擬化計算在提高資源利用率的同時，能對能耗進行有效管理，關閉限制X86(微軟電腦體系架構)伺服器和應用程式。 除此之外，對運行環境的溫度進行控制，降低配套設備如空調的大量耗電，整體性達到綠色低碳的目的。

2 伺服器虛擬化關鍵技術

伺服器虛擬化是對硬體的抽象和對虛擬的管理。

伺服器虛擬：一是對3種基礎硬體資源CPU、記憶體、設備與I/0進行虛擬化；二是依靠虛擬機器即時移轉這種輔助技術，對資源虛擬城池進行統一調度和使用。 伺服器虛擬化關鍵技術解析如下：

1)CPU虛擬化。

將一個物理CPU虛擬成一個虛擬CPU，一個物理CPU只能處理一個虛擬CPU的指令，不能對應多個虛擬CPU的指令。 作業系統可以使用一個或多個虛擬CPU，這些虛擬CPU在系統中是相互隔離的。

CPU的虛擬化面臨的難題是作業系統要在虛擬化環境中執行特權指令功能。 目前的作業系統大多基於X86架構，在設計時被要求直接運行在物理機上，完整擁有整個底層物理硬體。 對於CPU而言，在X86體系中有4個執行層級，分別為RingO(指令層級)，Ring1，Rin92和Ring3。 特別是RingO級別，可執行任何指令，包括CPU狀態的修改，類似這樣的指令，被稱為特權指令，也只能在Rin90級別中完成。

虛擬化的X86架構，要求作業系統與底層硬體之間要加入虛擬層，而Rin90只能運行在虛擬層，這導致作業系統的特權指令不能直接運行在硬體上，作業系統如中斷處理等特權操作便不能完成。 正是這個難題，導致基於X86體系架構的CPU虛擬化實現難度較大。

為了解決這個難題，業界在初期提出了全虛擬化和半虛擬化2個軟體方案。