虛擬化技術在云服務中的應用前景

　　云服務已經成為當今企業、學校、單位，乃至是家庭業務流程中的核心服務，而支撐著這種服務的技術就是虛擬化技術。基于虛擬化技術的云服務極大改變了現在的企業業務負載運維模式。該文介紹了虛擬化技術以及云服務在當前社會的服務情況，并討論了在未來應用中的前景情況。

　　《智能系統學報》已于2006年3月正式出刊,雙月刊。是由中國人工智能學會和哈爾濱工程大學聯合主辦，是中國人工智能學會會刊之一。主要刊登神經網絡與神經計算、智能信息處理、自然語言理解、智能系統工程、機器翻譯、復雜系統、機器學習、知識工程與分布式智能、機器人、智能制造、粗糙集與軟計算、免疫系統、機器感知與虛擬現實、智能控制與智能管理、可拓工程、人工智能基礎、生物信息學與人工生命等內容。

　　虛擬化技術從20年前就開始顯露出它的市場應用價值，然而在那個時代，很少有人能夠高瞻遠矚地看到這項技術對未來數字化世界的巨大影響。要說服一個企業運用虛擬化技術是一件非常費勁甚至最終沒有結果的事情——管理層無法理解，為什么在一臺電腦上要同時安裝、運行兩個操作系統，“運行兩個肯定比運行一個慢得多，這怎么行”是這些管理者最直接、也最常見的理由。

　　如今，世界，尤其是信息世界飛速變化，讓人有些難以適應。云端、虛擬化，早已成為企業運維的重要手段，在很多企業中已經成為支柱技術。全世界的企業數據中心，早已廣泛運用虛擬化技術。

　　1 虛擬化技術概述

　　我認為虛擬化就是一種抽象的資源。例如，我們平時的操作系統，都是建立在實體硬件上的。而將這些硬件資源抽象化，就可以脫離實體的束縛，從而可以在一臺物理機器上同時運行多個操作系統。

　　目前，提供虛擬化服務的公司主要有VMware、微軟、RedHat、Citrix等等，但VMware的產品和服務使用范圍更加廣泛，幾乎成為虛擬化的代名詞。

　　在虛擬化的產品服務出現之前，如果要部署一個新的操作系統或應用程序，就必須購買一臺新的服務器，因為軟件和底層硬件是相關聯的。隨著應用程序越來越多，數據中心的服務器也越來越多，運行維護越來越麻煩，維護費用(包括電費、散熱費用等等)越來越高，企業不堪重負。最大的問題是，巨大的投入并沒有帶來應有的巨大收益，原因很簡單：每一個部署的應用程序，只使用了服務器的一部分資源，沒有使用的那部分，就浪費掉了，這部分的投資相當于扔到了水里。

　　如今，虛擬化技術大行其道，我們可以在一套硬件設備上同時部署、運行多個操作系統或是應用程序，讓每套硬件設備能夠最大限度地發揮性能，只有當硬件真正無法符合時(例如內存或者容量不夠)，我們才需要購買新的硬件設備。部署應用程序不再需要購買物理服務器了，直接在虛擬服務器中部署即可。同時，由于相同負載下，使用的服務器及其他硬件設備減少，因此數據中心的耗電、散熱需求也相應減少，運維成本隨之下降。虛擬化技術實現了企業的基本理念：用最少的投入換得最大的產出。

　　虛擬化的優點絕不僅止于此，硬件資源的整合只是其中一項而已。各種企業、單位，都可以從虛擬化應用中獲得優勢，比如提升工作負載的移動性、增加平均故障間隔時間、更簡便的災難恢復等等。而虛擬化，尤其是服務器虛擬化，還為新的運營模式——云計算，奠定了基礎。

　　云服務是在互聯網+發展到一定階段的必然產物。當硬件與軟件的關聯性被剝離(虛擬化)，當寬帶發展到一定的程度，云服務便應運而生了。云服務的核心就是將“虛擬的計算能力”作為商品，在互聯網上進行流通。

　　2 虛擬化技術及云服務在現實中的運用

　　如前面所說，當虛擬化技術還沒有流通的時候，如果要增加計算能力，必須購買新的硬件來進行擴展，所花的成本非常大。而在虛擬化技術催生了云計算后，計算能力可以通過互聯網來進行擴展，雖然在服務器端，它的本質依然需要依靠硬件，但在客戶那邊，計算能力已經脫離了物理硬件，變成了一種虛擬資源，客戶可以通過更少的成本，來獲得相應的計算能力。

　　這樣做能獲得的好處很多。我們可以以一個簡單的辦公室私有云模式為例。在一個辦公室中，假設有10個職員，每個人都有需要存儲的私有數據，也有一些數據是大家都需要用到的。在傳統模式中，每個職員都會把所有數據放在自己電腦的硬盤中，于是10個職員就需要10個硬盤，增加了硬件成本。而大家都需要使用的共有數據，同樣會被放在10個硬盤中，這又造成了硬盤容量的浪費;而更大的問題還在后面。當共有數據需要更新時，麻煩來了，這時需要把10個職員的硬盤全部更新一遍，這樣每個職員才能都得到更新后的數據，增加了時間成本、增加了出錯幾率。總而言之，這種傳統模式的工作效率很低，無法適應當今時代的要求。

　　這時，基于虛擬化技術的私有云模式的優勢就體現出來了。在私有云平臺上搭建文件服務器，原來在10個硬盤中存放的共有數據，全部存放在私有云中，由虛擬化平臺進行管理。當數據更新時，不是更新到職員的硬盤里，而是在私有云平臺進行更新，所有的職員都可以同步訪問更新后的數據，節省了硬件資源，增加了工作效率。而私有云還可以組建磁盤陣列，為每一份數據進行備份，增加了安全性。最大的好處是：用戶的數據脫離了電腦(軟件硬件剝離)，職員在辦公室的任何一臺電腦上，都可以用專有的帳號密碼去訪問私有云，增加了工作負載的移動性。總而言之，無論從運維成本、工作效率、安全性、移動性，云服務都有無法比擬的優勢。

　　當我們需要部署虛擬機、數據庫的時候，假設將虛擬機和數據庫直接部署在實體硬件上的操作系統中，一旦硬件出現損壞，那么整個系統都將處于癱瘓狀態，非常麻煩。而如果將數據庫等部署在云平臺上，由于使用了虛擬化技術，所有的硬件資源都是虛擬的抽象資源，當服務器硬件出現問題時，故障轉移、災難恢復都變得更加簡單，甚至可以直接將整個系統全部移動、復制到備用平臺上，而無需從頭再來，這在企業運維中簡直是不可估量的價值。

　　在可見的未來中，物聯網、增強現實、虛擬現實，都將成為人們生活中的一部分。這時虛擬化技術、云服務都將起到至關重要的作用。試想一下，在餐廳里，不再是使用紙質的菜單，而是直接在餐桌上進行操作，而所有的菜譜數據，都不是部署在餐廳的電腦中，而是直接部署在整棟綜合體的數據中心里，餐廳的管理者，不需要使用某一個特定電腦，甚至只需要用自己的手機，登入數據中心里為自己劃分的一塊“虛擬化資源”，利用數據中心超強的處理能力，對餐廳相關的用戶進行全面的大數據分析，這是在以往以PC為終端的部署模式中想都不敢想的。而一旦服務器硬件出現故障，比如硬盤，那么數據中心的災難恢復技術又可以體現出巨大的用途。如果餐廳的老板不用虛擬化技術，而是把所有的一切都用本地電腦的方式來運維，這將耗費多少人力物力成本?效率又將是何其低下?小到一個餐廳，大到整個飲食業，都將可以從這種基于虛擬化技術的云服務模式中獲得巨大的利益。

　　再比如醫療行業，很多醫院已經部署了先進的云平臺解決方案，核心便是虛擬化技術。這樣做有很多優點：資源具有彈性，比如應對不同時間段(如掛號高峰期)業務壓力需求，靈活分配資源;系統具有高度可用性：虛擬機在線熱遷移等特性保障業務系統不會在遷移過程中當機，最大程度保障整體系統的可用性;運營的便捷性：使用云平臺簡化醫院信息中心運維壓力，統一視圖，提升測試、上線效率。這種靈活的運維模式，無論對于醫院還是患者，都是一件好事。現在醫院的運營壓力很大，醫院人滿為患，而患者也為了得到對應的醫療資源忙于奔波、苦不堪言，醫患關系也比較緊張。而基于虛擬化技術的云平臺可以大大提高醫院的整體業務流程，降低運維成本，客觀上為患者提供了便利。

　　更甚者——這種模式不僅節省了本地的硬件成本，同樣節省了軟件成本，本地的電腦上甚至只需要一個最簡單的瀏覽器即可，因為所有的應用全部是在云端上運行的。這已經形成了硬件、軟件、數據全面的云端化，所有的工作負載都不在本地，因此遷移、恢復變得異常簡單，安全性大大增強。

　　3 虛擬化技術及云服務的發展應用

　　隨著移動端消費者和員工的涌現、大數據分析的普及以及行業的快速創新，這使得墨守成規的企業可能在數周內就被淘汰。如今，能夠快速推出新計劃并變革業務發展方向的能力至關重要。企業必須向一種能夠敏捷、高效地支持業務創新的基礎設施演進，以確保繁榮發展并保持遙遙領先。

　　企業數據中心基礎設施必須不斷演變和革新，提供更多類似云的屬性，以便帶來出色的服務敏捷性，幫助開發人員等內部利益相關者快速開展全新云原生應用開發等工作，并使外部客戶能夠在合作時獲得他們期望的體驗。

　　參考文獻：

　　[1]Wikipedia.Cloud.computing[EB/OL].[2008-12-20].http：//en.wik ipedia.org/wiki/Cloud_computing.

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　　[3] WANG Li-zhe，Tao Jie，KUNZE M.Scientific cloud computing：early definition and experience[C]//Proc of the 10th IEEE International Conference on High Performance Computing and Communications.2008.