服务器虚拟化技术分析与研究

福州大学至诚学院题目服务器虚拟化技术分析与研究姓名学号系别专业年级指导教师服务器虚拟化技术相关问题探讨摘要虚拟化技术是伴随着计算机技术的产生而出现的，WIKIPEZDIA曾给出虚拟化的定义。虚拟化是表示计算机资源的抽象方法，通过虚拟化可以用与访问抽象前资源一致的方法访问抽象后的资源。这种资源的抽象方法并不受实现，地理位置或底层资源的物理配置的限制。服务器虚拟化将系统虚拟化技术应用于服务器上，将一个服务器虚拟战若干个服务器使用。在采用服务器虚拟化之前，三种不同的应用分别运行于三个独它的物理服务器之上，采用服务器虚拟化之后，这三种应用运行在三个独立的虚拟服务器之上，而这三个虚拟服务器可以被一个物理服务器托管。服务器虚拟化为虚拟服务器提供了能够支持其运行的硬件资源抽象，包括虚拟BIOS，虚拟处理器、虚拟内存、虚拟设备与I/O，并为虚拟机提供了良好的隔离性和安全性。关键词AJAX，WEB应用，聊天系统目录第1章服务器虚拟化的支撑技术111CPU虚拟化112内存虚拟化213设备与I/O虚拟化2第2章服务器虚拟化的优缺点3第3章服务器虚拟化的技术优势631降低运营成本632提高应用兼容性633加快应用部署634提高服务可用性6结论7谢辞8第1章服务器虚拟化的支撑技术11CPU虚拟化CPU虚拟化技术把物理CPU抽象成虚拟CPU，任意时刻一个物理CPU只能运行一个虚拟CPU指令。每个客户操作系统可以使用一个或多个虚拟CPU。在这些客户操作系统之间，虚拟CPU的运行相互隔离，互不影响。目前，业界提出了全虚拟化和半虚拟化两种不同的软件方案。全虚拟化采用二进制动态翻译技术DYNAMICBINARYTRANSLATION来解决客户操作系统的特权指令问题。半虚拟化通过修改客户操作系统来解决虚拟机构执行特权指令的问题。在半虚拟化中。被虚拟化平台托管的客户操作系统需要修改其操作系统，将所有敏感指令替换为对底层虚拟化平台的超级调用12研究意义内存虚拟化技术把物理机的真实物理内存统一管理，包装成多少虚拟的物理内存分别供若干个虚拟机使用，使得每个虚拟机拥有各自对立的内存空间。在内存虚拟化中，虚拟机监视器要能够管理物理机上的内存，并按每个虚拟机对内存的需求划分机器内存，同时保持各个虚拟机对内存访问的相互隔离。从本质上讲，物理机的内存是一段连续的地址空间，上层应用对于内存的访问多是随机的，因此虚拟机监视器需要维护物理机里内存地址块和虚拟机内部看到的连续内存块的映射关系，保证虚拟机的内存访问是连续的、一致的。虚拟机监视器通过虚拟机内存管理单元管理虚拟机内存。虚拟机中操作系统看到的“物理内存不再是真正的物理内存，而是被虚拟机监视器管理的“伪”物理内存。与这个。物理”内存相对应的是机器内存。机器内存是指物理服务器硬件上的真正内存。在内存虚拟化中存在着逻辑内存、“物理内存和机器内存三种内存类型。在内存虚拟化中，逻辑内存与机器内存之间的映射关系是由内存虚拟化管理单元来负责的。内存虚拟化管理单元的实现主要有影子页表法和页表写入法。13研究内容设备与I/O虚拟化技术把物理机的真实设备统一管理，包装成多个虚拟设备给若干个虚拟机使用，响应每个虚拟机的设备访问请求和I/O请求。目前，主流的设备与I/O虚拟化都是通过软件的方式实现的。虚拟化平台将物理机的设备虚拟化，把这些设备标准化为一系列的虚拟设备，为虚拟机提供了一个可以使用的虚拟设备集合。这种将虚拟设备统一并标准化的方式带来的另一个好处就是虚拟机并不依赖于底层物理设备的实现。只要虚拟化平台始终保持一致，虚拟机就可以在不同的物理平台上进行迁移。第2章服务器虚拟化的优缺点服务器虚拟化的优点1节省能源虚拟化技术可以将多个不同应用的服务器整合到一台物理机上充分利用多核多线程CPU的性能从而达到节能环保目的。2节省空间由于网站应用的不断增加服务器数量也成爆炸性的增长IDC空间压力陡增。虚拟化技术将服务器整合后可以节省大量的机架空间，降低IDC成本。3最大限度的保证业务连续网站应用几乎没有不需要24小时运营的业务，虽然有些应用依靠分布式或冗余配置来保证业务连续性，但成本惊人且浪费大量服务器资源。还有些应用由于压力不大基本都用单机服务，一旦物理设备出现故障E，业务势必中断。应用虚拟化技术后，一旦某台物理设备出现损坏，所有的虚拟机可E以迁移到集群中的其他设备上，迁移时间几乎可以忽略不计。4缩短新系统的部署时间传统的新系统部署流程一般为，规戈0，申请资金，订购新服务器，等候服务器到货，安装服务器操作系统、相关软件，测试新系统，投人生产；应用虚拟化技术后，可以缩短资金申请时间，新系统无需等候新服务器到货就可以利用集群中的剩余资源先行调配，而且在等候服务器到货的时间里就可以进行测试，等新服务器到货后稍作调整便可投入生产环境。5减少硬件支出由于X86架构的硬件发展速度飞快，现在绝大多数服务器的CPU负载都超不过25，而分布式和冗余架构也造成了极大的资源浪费。虚拟化技术可以将剩余的计算资源整合到一起再加以利用，而且虚拟机也无需单独购买光纤卡等件硬件支出也就可以减少。6资源调整灵活传统的部署方式下，一旦发现硬件资源无法满足应用，技术人员采取的方法只能是先停服务，然后在其他满足要求的服务器上重新部署，时间长且影响用户体验。采用了虚拟化技术之后，计算资源可以在线调配，业务连续性会得到极大的保证。服务器虚拟化的缺点1虚拟机性能只会比其宿主机物理服务器差目前最先进的虚拟机技术至少也会给系统带来5、10的性能损失，所以现在虚拟机的性能不可能超过物理机2故障判断比较困难传统方式下应用出现问题技术人员需要检查硬件系统和软件系统而采用了虚拟化技术后技术人员除了检查硬件系统和软件系统外还需要排查虚拟化系统的状态，对故障排除增加了一定的难度。3软件许可证传统的软件许可一般是按物理服务器或物理CPU数进行计算，而实施虚拟化后，虚拟机避免不了再多台物理机上进行迁移或临时调整虚拟CPU的个数，这对于购买软件许可证时带来了较的困扰。4服务局限性网站业务的拓展会产生很多新兴应用，而这些新应用有很多的不确定性如系统负载是否是按线性增长、磁盘空间使用率增长迅速，如果在不了解系统负载及资源使用规律的情况下就开始就采用虚拟化，可能会产生很多问题从导致应用系统的不稳定和高故障率。第3章服务器虚拟化的技术优势31功能设计服务器虚拟化使得系统管理员摆脱大量繁重的与物理服务器、操作系统、中间件及兼容性问题打交道的管理工作，更加专注于应用的管理。同时，虚拟化环境管理工具，可降低管理员进行人工干预的频率，并提供更简便、更强大的管理界面。因此，服务器虚拟化可以降低IT基础设施的运营成本，促进企业进一步采用信息化工具和服务32概要设计服务器虚拟化技术提供的封装和隔离特性使得应用所在的平台与底层服务器环境隔离，管理员不再需要数据底层环境的变化频繁地调整应用，仅需构建一个应用版本，并将其发布到被虚拟化封装后的不同类型的平台上。33详细设计服务器虚拟化使得部署一个应用其实就是部署一个封装好的操作系统和应用程序的虚拟机，部署过程只需要以下几个步骤输入激活配置参数、拷贝虚拟机、启动虚拟机、激活配置虚拟机。相对于传统的应用部署方式，服务器虚拟化技术不需要干预，缩短了部署时间。降低了部署成本34本章小结在采用了虚拟化的数据中心里，由于虚拟机是单个的逻辑文件，并且对应的处理器和内存资源都被虚拟机管理程序封装和隔离。因此WWWHUISHELIRENCOM用户可以方便地对运行中的虚拟机快照并备份成虚拟机镜像文件。在需要的时候动态迁移虚拟机，将它恢复到备份或者在其他物理机上运行该设备以提高可用性，更高的服务可用性。采用服务器虚拟化技术，通过虚拟化技术提供的隔离性、封装性，保证原有服务仍然可用，其安全性能不会受到影响。据分析，通过对服务器进行虚拟化整合，不仅服务器的CPU使用率得到了提高，而且服务器的内存利用率、存储利用率和网络利用率也得到了大幅度提高。服务器虚拟化技术使得用户可以即时地调整虚拟机的资源，如CPU、内存等，而无需像物理服务器那样关闭服务器。打开机箱安装设备，再重新启动系统，虚拟化成品都提供了可以披程序调用的资源调整API，以及用户可以操作的界面，虚拟机的资源可以灵活调整分配。服务器虚拟化为解除应用与物理服务器的绑定提供了可能，在负载低谷时，管理员可以将原来运行在各个服务器上的应用整合到较少的几台服务器上，关闭空闲的物理服务器，通过减少运行的物理服务器数量，减少CPU以外个单元的耗电量，达到绿色节能的目的。虚拟化技术是伴随着计算机技术的产生而出现的，WIKIPEZDIA曾给出虚拟化的定义。虚拟化是表示计算机资源的抽象方法，通过虚拟化可以用与访问抽象前资源一致的方法访问抽象后的资源。这种资源的抽象方法并不受实现，地理位置或底层资源的物理配置的限制。服务器虚拟化将系统虚拟化技术应用于服务器上，将一个服务器虚拟战若干个服务器使用。在采用服务器虚拟化之前，三种不同的应用分别运行于三个独它的物理服务器之上，采用服务器虚拟化之后，这三种应用运行在三个独立的虚拟服务器之上，而这三个虚拟服务器可以被一个物理服务器托管。服务器虚拟化为虚拟服务器提供了能够支持其运行的硬件资源抽象，包括虚拟BIOS，虚拟处理器、虚拟内存、虚拟设备与I/O，并为虚拟机提供了良好的隔离性和安全性。结论服务器虚拟化技术极大地提高了服务器整台的效率，大幅度简化了服务器群管理的复杂性，提高了整体系统的可用性和服务器资源的利用率，明显减少投资成本，具有较好的技术领先性和性价比。此外，虚拟技术采用了将传统服务器应用程序环境封装成可移动的档案文件的技术，很容易实现业务的连续不间断运行，针对应用和访问量灵活部署，降低系统总成本，在信息化领域中应用前景广阔。虚拟化技术是伴随着计算机技术的产生而出现的，WIKIPEZDIA曾给出虚拟化的定义。虚拟化是表示计算机资源的抽象方法，通过虚拟化可以用与访问抽象前资源一致的方法访问抽象后的资源。这种资源的抽象方法并不受实现，地理位置或底层资源的物理配置的限制。服务器虚拟化将系统虚拟化技术应用于服务器上，将一个服务器虚拟战若干个服务器使用。在采用服务器虚拟化之前，三种不