（工商管理专业论文）软件开发环境虚拟化战略实践研究.pdf

0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 摘要 虚拟化是当前i t 界最热的话题之一。虚拟化虽然和计算机一样有“悠久 的历史，只有到了近几年软硬件发展日趋完善，虚拟化才得以实现广泛应用，并 和云计算一起将成为再一次改变计算机世界的动力。目前，计算机软硬件供应商 都在努力推动虚拟化，以此作为企业新的增长点。同时，企业用户也逐渐开始部 署虚拟化方案，并产生一定的效果。关于虚拟化的部署策略、虚拟化的投资的成 本分析等也经常出现在报章杂志上。但是针对软件开发环境如何应用虚拟化，进 行虚拟化投资成本分析，虚拟化到什么程度，如何实施最为合适等，行业中还较 少提及。 本文首先从战略的角度审视虚拟化，以s t r a t e g yd i a m o n d 的战略分析模型为 指导，研究软件开发环境的虚拟化这一特定领域，分析虚拟化战略的各个要素。 然后以i t i l ( 信息技术基础设施库) 理念为基础，并且对照本人在工作中的实 践结果，提出虚拟化战略的行动方案。同时以本人实际的虚拟化环境应用为例， 通过最优化方法建立一些量化的指标，提出独特的系统需求优化分析方法。 本文通过上述的虚拟化战略应用分析和实践、并结合成本分析方法，希望为 软件企业虚拟化提供决策帮助。 由于虚拟化技术日新月异，本人的虚拟化战略应用实践经历尚浅，且学识有 限，文中不免有不足或错误，望读者不吝赐教。 关键词：软件开发虚拟化运营管理i t i l 最优化 a b s t r a c t v i r t u a l i z a t i o ni so n eo ft h eh o r e s tt o p i c si ni tt o d a y a l t h o u g hi th a sal o n gh i s t o r y a st h ec o m p u t e rd o e s i ti sn o tu n t i lr e c e n t l yw h e nh a r d w a r ea n ds o f t w a r e a r e d e v e l o p e ds os o p h i s t i c a t e d l yt h a tv i r t u a l i z a t i o ns t a r t e dt ob ew i d e l ya d o p t e d ，a n dw i l l c h a n g et h ec o m p u t e rw o r l da g a i na i o n gw i t ht h ec l o u dc o m p u t i n g t h ec o m p u t e r s o n 、眦a i l dh a r d w a r em a n u f a c t u r e r sa lek e e no nm a r k e t i n gv i r t u a l i z a t i o nt e c h n o l o g y 舔t h e i rn e wg r o w t ha r e a c o r p o r a t eu s e r sh a v es t a r t e dv i r t u a l i z a t i o nd e p l o y m e n ta n d b e n e f i t e df r o mi t m e a n w h i l ec o m p u t e rm a g a z i n e sa r en o wa c t i v e l yc o v e r i n gt h e v i r t u a l i z a t i o nd e p l o y m e n tp o l i c i e sa n di n v e s t m e n ta n a l y s e s e t c a st oa p p l y i n g v i r t u a l i 2 r a t i o nt os o f t w a r ed e v e l o p i n ge n v i r o n m e n t , h o w e v e r , i ti sh a r d l ym e n t i o n e d h o wt oc o n d u c ti n v e s t m e n ta n dr e t u r na n a l y s i s ，t ow h a te x t e n dv i r t u a l i z a t i o ns h o u l d b e ，w h a tt h eb e s tw a yo fd e p l o y m e n ti s ，e t c t h i sp a p e rs t a r t sw i t hs t r a t e g i ca n a l y s i so nv i r t u a l i z a t i o n w i t ht h eg u i d eo ft h e s t r a t e g yd i a m o n d ，as t r a t e g ya n a l y s i sf r a m e w o r k ，i ta n a l y z e se a c hs t r a t e g i ce l e m e n t o ft 1 1 ev i r t u a l i z a t i o ns t r a t e g yo nt h es p e c i f i ca r e ao fs o f t w a r ed e v e l o p m e n ta n dt e s t e n v i r o n m c n t t h e n ，b a s e do nt h ei d e ao fi t i l ( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r e l i b r a r y ) a sw e l la st h ea u t h o r sv i r t u a l i z a t i o ne x p e r i e n c e ，t h ea c t i o np l a n s o ft h e v i r t u a l i z a t i o ns t r a t e g yh a v eb e e nf o r m e d f u r t h e r m o r e ，w i t hs o m ee x a m p l e so ft h e a u t h o r sv i r t u a l i z a t i o np r a c t i c e ，t h ep a p e rh a sp r o p o s e dau n i q u es y s t e mr e q u i r e m e n t a n a l y s i sm e t h o d o l o g yt h r o u g ho p t i m i z a t i o n h a v i n gt h ev i r t u a l i z a t i o ns t r a t e g ya n a l y s i sa n dp r a c t i c e a sw e l l 鹊t h ec o s ta n a l y s i s m e t h o d o l o g yd e v e l o p e d ，t h ep a p e ri se x p e c t e dt o b ear e f e r e n c ef o rv i r t u a l i z a t i o n d e c i s i o nm a k i n gi ns o f t w a r ed e v e l o p m e n ta n dt e s te n v i r o n m e n t a sv i r t u a l i z a t i o nt e c h n o l o g ye v o l v e sr a p i d l y , a n dr e l a t i v e l y s h o r tv i r t u a l i z a t i o n e x p e r i e n c ea n dl i m i t e dk n o w l e d g e f r o mt h ea u t h o r , t h ep a p e rc a l l tb ec o m p r e h e n s i v e a n de v e nh a se r r o r s c o r r e c t i o nf r o mr e a d e r si sa l w a y sw e l c o m e k e y w o r d s ：s o f t w a r ed e v e l o p m e n t ， o p t i m i z a t i o n 2 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇 软件开发环境虚拟化战略实践研究 图目录 图1 本文的组织结构4 图2 虚拟化示意图5 图3 虚拟化的增长趋势6 图4 虚拟化的应用环境。7 图5 全球服务器的电力和冷却开支9 图6 虚拟化产品市场现状1 1 图7 虚拟化的主要障碍1 2 图8s t r a t e g yd i a m o n d 战略分析模型一2 0 图9 虚拟化的战略要素2 2 图1 0 云计算服务2 5 图1 1 虚拟化战略差异化因素2 6 图1 2i t i l 核心2 8 图1 3 虚拟化战略行动的组成部分一3 0 图1 4 虚拟化团队角色和技术支持模式31 图15 虚拟化技术方案3 3 图1 6 虚拟化操作流程3 6 图1 7 亚马逊的云计算价格4 0 图1 8 戴尔的硬盘的价格4 7 图1 9 戴尔的内存价格一4 8 图2 0 系统需求最优分析一51 图2 1 系统需求盈亏平衡分析5 4 图2 2 微软的虚拟化成本分析工具5 5 图2 3v m w a r e 的虚拟化成本分析工具5 6 图2 4 英特尔的虚拟化成本分析工具5 7 图2 5 虚拟化战略总结一6 8 图2 6 虚拟化的进化。6 9 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇 软件开发环境虚拟化战略实践研究 表目录 表1 戴尔的内存价格4 8 表2 戴尔内存平均价格4 9 表3 系统需求盈亏平衡分析5 2 表4v m w a r e 实验室整合成本计算依据5 9 表5v m w a r e 系统投资设备减免成本计算依据6 1 表6v m w a r e 系统安装成本计算依据6 2 表7v m w a r e 软件缺陷再现成本计算依据6 3 表8v m w a r e 客户服务系统成本计算依据一“ 表9v m w a r e 开发周期成本计算依据6 5 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 第一章绪论 研究价值和意义 虚拟化是i t 的趋势。 根据g a r t n e r 的研究( 1 ) ，全球的虚拟化软件市场从2 0 0 7 年的1 2 5 亿美元， 到2 0 0 8 年的1 7 8 亿美元，增长了4 3 2 1 。g a r t n e r 在另一份报告里称，从现在 到2 0 1 2 年，对i t 基础设施及运营造成最大影响的将是虚拟化。它将改变i t 的 管理、采购、部署、计划以及收费( 2 ) 。许多软件和硬件供应商都提出了各种各 样的解决方案来促使人们接受和部署虚拟化。虚拟化成了降低i t 运营成本、提 高软硬件工作效率、在金融危机下克服预算紧缩、走出低谷的一剂良方。 虚拟化的应用非常广泛，业界主要倡导的是数据中心的i t 基础设施虚拟化。 而关于虚拟化在软件开发和测试方面的应用，尤其是在软件开发和测试环境下虚 拟化的投资成本分析以及决策方案，在业内还较少有人涉及。 本文就以软件开发和测试环境的虚拟化为研究对象，针对软件开发和测试项 目的特点，提出虚拟化部署战略及行动方案。该方案以虚拟化的经济价值分析为 核心，以i t i l ( 信息技术基础设施库) 为指导构建虚拟化服务的具体内容，形 成切实可行的步骤，以期成为软件开发和测试虚拟化部署的一个参考方法。 因此，本文的意义在于，在新兴的虚拟化这个i t 的热点，针对软件开发虚 拟化缺乏战略的现象，以战略分析为指导，为软件开发虚拟化提供具体的实施方 案，并明确其经济价值。 研究方法 本文从虚拟化的特性入手，指出虚拟化在软件开发环境的特殊作用，并提出 本文需要解决的问题即软件开发环境的虚拟化如何进行以及如何评估。然后 分析i t 业界各种虚拟化方案，并指出它们不适用于软件开发环境，因此需要有 一套新的战略。本文的研究方法主要有三个重点： 1 以s t r a t e g yd i a m o n d 战略分析模型的框架为指导思想，从战略上分析虚拟 化部署的定位、行动、步骤和收益，并详细分析虚拟化战略的各个要素。 过去l t 的项目多以技术先导为主，而从战略把握虚拟化，更具管理和经 济意义。 2 以成熟的i t i l 理念建立虚拟化服务，为虚拟化战略提供切实可行的行动 指南。避免空有战略没有方案的口号。 1 从1 2 5 亿美元到1 7 8 亿美元的增长应该是4 2 4 ，原文如此。 3 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 3 注重虚拟化的经济价值分析。特别是在虚拟化战略的初始阶段，利用线性 规划的最优化方法，形成自己对软件开发和测试虚拟化独特的成本分析的 思路和方法。 本文的组织结构 如图1 所示，本文由四部分组成。 第一部分由第一章至第三章组成，提出本文的研究目标。第一章绪论简要论 述本论文的研究意义和方法，提出本文要为软件开发的虚拟化提出切实可行的方 案。第二章阐述虚拟化的概念、分析虚拟化的应用现状。第三章分析虚拟化面临 的挑战及现有的各种虚拟化方案的不足之处，提出本文要解决的问题。 第二部分由第四章单独组成，是战略理论分析。第四章引入s t r a t e g yd i a m o n d 的战略分析模型，并以此来指导软件开发虚拟化的战略分析。在这一章里，简要 分析虚拟化战略的各个要素，为第三部分起到提纲挈领的作用。 第三部分由第五章至第九章组成，是以s t r a t e g yd i a m o n d 的模型框架为纲， 分别分析该模型在虚拟化应用上的要素。第五章分析虚拟化战略的定位，决定本 论文的研究对象是软件开发环境的虚拟化。第六章分析虚拟化的差异化因素，指 出软件开发虚拟化的优势在于开发成本、产品质量、开发周期和开发方法。第七 章分析虚拟化战略行动的具体措施。它以i t i l 为核心理念，包括虚拟化团队的 组建、技术标准的制定、虚拟化服务的设计和运行、以及虚拟化的财务计划。第 八章分析虚拟化的战略步骤，提出切实可行的虚拟化阶段性实施方案。第九章分 析虚拟化战略的经济价值，提出在虚拟化初始阶段的独特的成本分析方法。 第四部分由第十章和第十一章组成。第十章总结第三部分的分析内容，提出 软件开发环境虚拟化战略的结论。第十一章简要展望虚拟化的未来，指出虚拟化 的长远意义。 图l 本文的组织结构 第一童绪论 第二宣现状分析 第三耄虚拟化挑 战 第四宣虚拟化战 略分析方法 愿2 氇 警瓠嚣。， 镂7 7 夕7 第五毫战略定位 第六章战略差异 化因素 第七章战略行动 第八誊战略步骤 第九蕈战略经济 价值分析 第十誊结论 第十一童虚拟化 展望 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 第二章虚拟化现状分析 2 1 虚拟化的演变 虚拟化是计算机软硬件相辅相成、相互促进、共同发展的必然结果。 虚拟化的历史几乎和计算机的历史一样长。历史上第一个虚拟机是1 9 6 5 年 i b m 公司开发的s y s t e m 3 6 0m o d e l 4 0v m 。当时的虚拟化出现在昂贵的大型机系 统，为的是有效利用有限的资源，通过分时共享使得每一个用户都仿佛拥有整个 系统。那时计算机数量有限，应用也极其有限。虚拟化只是停留在专门的机型和 环境里( 孙。 随着硬件技术的发展，从二十世纪九十年代后期开始，x 8 6 计算机逐渐具有 强大处理能力，开始达到支持多个系统同时运行的水平。同时计算机的应用也蓬 勃发展，逐渐从科学计算渗透到人们生活的各个方面，于是对硬件提出了更高的 要求。同时计算机和其他任何工业化大批量生产的产品一样，性能在不断提升的 同时价格在不断下降。其结果就是计算机不但走进千家万户，而且有数目庞大的 高性能计算机在低效运转，其计算能力远未得到充分利用。 这时在大型机上沉寂一时的虚拟化技术，在小型机和微机领域开始迅速升 温。在今天，虚拟化不但发生在服务器领域，而且已经渗透到用户的桌面和应用 程序。 虚拟化应用就是在这样的背景下不断演化，特别是近年地球温室效应加剧， 各国政府和企业提倡节能减排、绿色计算，以及金融危机等大气候下，i t 业面 临着更高效、更节约要求。虚拟化恰逢其时，因为虚拟化可以提高系统使用率、 减少计算机数量、降低i t 成本。 另一方面，虚拟化的发展也推动了硬件的变化。英特尔公司和a m d 公司在 2 0 0 6 年以后都逐步推出了带有硬件虚拟化支持的处理器，为系统虚拟化提供更 简化、高效和安全的支持。在今天的大部分服务器和台式机的处理器中都已经有 了对虚拟化的支持。当我们步入处理器多核 时代以后，虚拟化似乎已是势在必行了。 图2 虚拟化示意图 而且虚拟化对硬件的推动不仅仅体现在 1 ， ， l 处理器上。英特尔在为处理器加入虚拟化技一一 术的同时，也为芯片组和网络加入了相应的j：j 虚拟化技术使得整个服务器平台都能够有效 。，。 l 地支持虚拟化。在今年最新的英特尔至强 1 ，：一 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇 软件开发环境虚拟化战略实践研究 5 5 0 0 系列服务器结合以上硬件技术可以使虚拟机的性能比上一代产品提高2 倍 以上，并降低虚拟化周转延迟达4 0 ( 4 j 。 虚拟化是个很广泛的概念，已经被应用在了计算机的各个领域。但是近几年 流行的虚拟化，是特指在x 8 6 平台上展开的服务器的虚拟化，或称之为系统虚拟 化，即把一台物理计算机系统虚拟化为多台虚拟计算机系统。每个虚拟的计算机 ( 简称虚拟机) 都包含一套完整的系统。( 如图2 ) 利用虚拟化，我们可以在一台物理机上运行多个虚拟机，因而得以在多个环 境间共享这一台计算机的资源。不同的虚拟机可以在同一台物理机上运行不同的 操作系统以及多个应用程序。每个操作系统和应用程序都可以在需要时访问其所 需的资源。 根据i d c 的预计， 虚拟化服务器的份额 将从2 0 0 6 年的8 增长 到2 0 1 1 年的1 8 。虚 拟机的份额将以3 8 的年复合增长率，从 2 0 0 6 年占逻辑单元总 数的2 2 提高至2 0 1 1 年的5 4 。到2 0 1 0 年， 虚拟化服务器上生成 的虚拟机的数量将超 过非虚拟化服务器单 元的数量【5 ) 。图3 显示 图3 虚拟化的增长趋势 了虚拟化服务器与虚拟机的迅速增长趋势。 2 2 虚拟化的应用 虚拟化在数据中心和软件开发和测试环境里的都有应用。在数据中心的虚拟 化里，服务器整合、负载均衡以及灾难恢复是最常见的话题。在软件开发方面， 虚拟化主要应用在硬件资源的共享和有效利用以及灵活的开发和测试的配置。 2 2 1i t 基础设旅虚拟化 目前i t 业界对虚拟化谈论最广泛的内容是在数据中心的应用。它在以下几 个方面对数据中心以及数据中心所提供的业务有着深刻的影响。 6 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇 软件开发环境虚拟化战略实践研究 服务器整合 服务器整合是目前虚拟化的一个主要应用。即把原先在多个服务器上运行的 应用通过虚拟化整合到少量的服务器上，以提高服务器的使用效率，节约空间、 能源、人力等资源。 由于服务器整合的潜在规模比较庞大，实旋手段可以遵循一定的标准，而且 i t 业界本来多以服务器管理和应用为对象，所以目前i t 业界讨论的虚拟化多以 服务器整合为目的。而且，在对虚拟化所带来的收益，也多以服务器整合为研究 对象。 快速应用部署 在一些特殊的使用环境下，如呼叫中心等，人们需要快速部署大量的且相同 的工作环境。过去在物理机器上，每一台机器的部署时间可能达几小时。通过虚 拟化环境的部署，这个时间可以缩短到数十分钟甚至数分钟。 动态负载均衡 在一个虚拟化的集群里，虚拟机可在物理服务器之间动态迁移，进而达到平 衡工作和资源负载、电源和散热消耗等的目的。 灾难恢复 在一个虚拟化的集群里，即使某个服务器发生故障，提供业务服务的虚拟机 或者通过迁移，或者事先复制，可以在其他服务器上继续运行，从而保证业务的 持续运转。 2 2 2 软件开发和测试虚拟化 另一方面，虚拟化在软件开发和测试的应用上也有得天独厚的优势。根据 i n f o r m a t i o n w e e k 的调查，在有虚拟化应用的公司中有绝大部分有开发和测试相 关的应用6 1 。甚至可以说，虚拟化在开发和测试方面比服务器整合有着更广泛 图4 虚拟化的应用环境 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 的应用。究其原因，虚拟化在软件开发和测试应用上的优势我们可以总结为以下 几个方面。 对系统的高可用性和稳定性要求不高 虚拟化是个新事物，它被人们接受需要一个过程。一方面人们对虚拟化本身 有一个测试的过程，另一方面，在推行新技术的过程中，一般首先会在重要度比 较低的应用中进行试点。比起生产环境中的服务器，开发和测试环境的各类机器 无论在系统的高可用性、处理能力和稳定性等方面要求都不是很高。这样的环境 恰恰是推行虚拟化试点的理想场所。 多平台共存 在软件开发和测试过程中，往往需要为各种操作系统版本和平台提供开发和 测试环境。在过去的做法里，人们需要准备一定数量的台式机、工作站或服务器， 各自运行不同的操作系统或应用程序的版本，以求得软件的各个版本和平台都能 被覆盖到。比如在本人的工作环境里，软件开发团队需要为不同版本的操作系统 提供软件版本和测试，如w i n d o w s2 0 0 0 ，w i n d o w sx p ，w i n d o w sv i s t a ，w i n d o w s 2 0 0 3 ，w i n d o w s2 0 0 8 ，w i i l d o w s7 ，以及各种l i n u x 版本如r e dh a t ，s u s e ，c e n t o s ， u b u n t u 等等。另外，现在多数这些操作系统都有3 2 位版本和6 4 位版本，因此 测试平台变得越来越多。 当这样的平台数量变得太庞大以至于人们开始担心大量的占地和低使用率 时，有一个做法是在同一机器上切换不同的平台。这种切换或者比较费时，或者 不能使这些平台同时运行，因此有不少局限性。而虚拟化能够使不同平台同时运 行在较少的机器上，因此是多平台的理想解决方案。 系统状态的复制、保存和回溯 在软件开发过程中，一个开发环境的搭建有时很费时，开发人员往往希望在 搭建好最初的平台后能够保存系统的状态，以便今后能够简单复制和恢复。而在 软件测试过程中，也有需求让测试重复发生在某一特定的状态，比如系统安装后 的最初状态。这些在传统的操作系统上很难实现，而借助第三方工具如g h o s t 又比较费时费力。虚拟化因其特有的技术架构，使得我们可以对操作系统实现额 外的控制，比如随意的复制、状态的保存和回溯。这使得虚拟化在软件开发和测 试领域备受青睐。 8 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 2 3 虚拟化的优势 作为企业计算和软件开发环境的关键技术，虚拟化可以提供许多业务和财务 优势。虚拟化的优势我们可以总结为： 提高系统的使用率、节约硬件成本 虚拟化可以提高现有资源的利用程度。现在的数据中心有大量的服务器在低 负荷运转，通过虚拟化将服务器整合，在现有的服务器上运行多个虚拟机，可以 充分利用服务器剩余的处理能力。在多处理器或多核系统上甚至可以运行不同的 虚拟机在不同的处理器或c p u 核心，使得每一个处理器都能得到充分利用。 在现有硬件资源能够得到充分利用的同时也意味着可以节省对新硬件的需 求。而且由于计算机的处理功能增长迅速，新一代服务器的处理能力往往比老一 代产品有大的提升。当老一代产品经过数年运转之后，新产品已经有老产品的数 倍能力。此时通过虚拟化来辅助产品的更新换代，服务器的数量可以成倍地减少。 减少i t 基础设施成本 由于服务器数目的急剧增长，许多企业面临着数据中心容量的瓶颈。有的是 电力供应已经到达极限，有的是制冷能力无法增添更多的服务器，也有的数据中 心已没有空间安放新的服务器。数据中心面临着扩容和改造的压力。根据i d c 的报告，全球的服务器装机量已经突破三千万台。图5 说明了从1 9 9 6 年到2 0 1 0 年全球已安装的服务器的电力和制冷开支以及新服务器的开支。在2 0 0 0 年对新 服务器每花费l 美元，电力和制冷就要花费0 2 1 美元。到2 0 0 5 年，电力和制冷 就要花费上升到0 4 8 美 元。到2 0 1 0 年，该花费 预计要上升到0 7 1 美 元。虚拟化应用正好能 够避免巨额的数据中 心改造或扩容费用1 7 ) 。 通过虚拟化，我们 可以大幅削减物理服 务器的数量。更少的服 务器及相关i t 硬件意 味着更少的电力供应、 制冷需求以及占地空 间。因而可以降低系统 图5 全球服务器的电力和冷却开支 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 管理、维护和能源成本。同时也进步提高服务器管理员比率，在一定程度上 可以降低系统管理成本。 提高系统可用性，进而提高业务连续性 在单一的物理硬件系统运行多个虚拟服务器通常称为“服务器整合”。在过 去，服务器整合意味着在单一的物理系统上运行多个服务器进程及其相关的服 务，因而增加了该系统的重要性j 但也提高它作为一个单点故障的潜在可能性。 如今服务器整合是指在单一的物理系统上运行多个虚拟机。服务器虚拟化软 件可以通过提供灵活迁移的虚拟服务器来帮助消除单点故障。这些虚拟服务器可 以在物理系统发生问题时很容易地从一个物理主机迁移到另一个物理主机。通过 可安全地备份和迁移整个虚拟环境而不会出现服务中断，虚拟化可以提高业务连 续性，消除计划内停机，并可从计划外故障中立即恢复。 实现了运营灵活性和安全性 由于虚拟服务器的易迁移性，当某项服务超出物理服务器的处理能力时，我 们可以比较容易地把虚拟服务器迁移到处理能力更强的服务器上。而在过去，系 统服务的迁移往往是费时费力的。通过采用动态资源管理、加快了服务器部署并 改进了桌面和应用程序部署，使得业务营运更加灵活，企业更容易响应市场的变 化。 在过去的服务器整合中，是把多个服务整合到一台物理服务器上，这也带来 了潜在的风险。当一个操作系统或服务故障，可以使整个服务器受损，因而也会 影响其他服务。在实现虚拟化以后，各个虚拟机是隔离的，一个虚拟机的操作系 统或服务出现故障并不会影响其他虚拟机及其服务，因此系统的安全性更好。 加速软件开发和测试进程 虚拟化特别在软件开发和测试方面有着广泛的应用。因为虚拟化把原来和硬 件系统紧密结合的操作系统封装成虚拟机，在系统里表现为一组文件。因此，我 们可以对操作系统实现前所未有的控制，比如随意的复制、状态的保存和回溯。 这些都是原来在物理机器上运行操作系统是所难以做到的。 目前i t 业内关于虚拟化的分析和讨论，绝大多数是围绕数据中心服务器虚 拟化，并着重强调以上其他几个虚拟化的优势。而对软件开发和测试的分析和讨 论还不多见。本文就是要着重论述虚拟化给软件开发和测试带来的益处，并在以 下的章节里详细分析软件开发环境的虚拟化战略。 1 0 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇 软件开发环境虚拟化战略实践研究 2 4 虚拟化的产品市场 从上世纪九十年代至今，虚拟化软件层出不穷，不下十几种。但是就市场来 看，v m w a r e 、微软和c i t r i x ( 思杰) 是主要供应商。在i n f o r m a t i o n w e e k 在2 0 0 8 年1 1 月发表的研究报告( 6 ) 里我们可以发现，在已经使用虚拟化的企业里，有 8 3 在使用v m w a r e 的产品，有3 5 在使用微软的产品，有7 在使用c i t r i x 的 产品。同时可以发现，有许多企业同时在使用不止一家的产品。 图6 虚拟化产品市场现状 2 5 小结 虚拟化技术从九十年代后期发展到今日，其技术日趋成熟，应用也逐渐广泛。 以真实计算机无可比拟的特征，虚拟化不管在数据中心还是在软件的开发环境都 有显著的应用成果。同时，虚拟化软件也已经形成了一个非常激烈的竞争市场。 目前v m w a r e 在市场上占有领先地位，但是微软和其他企业已对其发起持续挑 战。这种竞争进一步促进了虚拟化的发展和应用。虚拟化是当之无愧的i t 热门 话题，越来越多的企业开始关注并实施虚拟化。 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇 软件开发环境虚拟化战略实践研究 第三章软件开发环境的虚拟化挑战 虚拟化作为一种新的技术、而且是对i t 环境带来革命性变革的技术，不免 在其应用中遇到一些困难。本章首先分析虚拟化所面临的挑战，然后简要了解目 前市场上的一些虚拟化战略及其优劣，最后就软件开发环境的虚拟化总结并提出 本文的解决目标。 3 1 虚拟化的挑战 近几年虚拟化的应用呈急剧上升的态势，虚拟化软件也层出不穷。有的软件 的安装和使用也非常方便，这使得用户不需要有太深奥的虚拟化知识就可以使用 虚拟化，享受虚拟化带来的益处。因此更进一步促进了虚拟化的普及，这也造成 各企业以及企业内的各个部门或多或少地在使用虚拟化。也正因为它的简单易 用，可能会导致虚拟机的无序蔓延、技术不确定、负载过高或过低、以及经济价 值模糊等后果。 据英国电信在2 0 0 8 年1 1 月所作的关于虚拟化的调查报告( 8 ) 称，虚拟化的 主要障碍有i t 人员缺乏经验、投资回报率的体现以及越来越复杂的虚拟化环境 等。虽然这只是局限于 服务器虚拟化的调查， 但是也很能够反映出 目前虚拟化工作的问 题和挑战。 虚拟化可以提高 数据中心的效率、降 低成本、提高i t 对业 务需求的响应，但是 要实现这些目标并非 易事。过渡到一个虚 拟化的环境需要各个 层面上的变革。从建 立一个起点，到制定 一个正确的策略、乃 至定义一个合适的技 术架构、以及制定一 图7 虚拟化的主要障碍 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 个新的运行模式和可行的实施方案，需要全面的政策制定。 3 2 形形色色的虚拟化方案 本节我们首先了解市场上现有的一些虚拟化战略并分析其优劣。 3 2 1i b m 的中型企业虚拟化战略 i b m 公司结合英特尔公司的虚拟化硬件和v m w a r e 的虚拟化软件方案为中 型企业提供虚拟化战略。该战略通过虚拟化技术来降低成本、改进服务和控制风 险来帮助企业获得收益。 i b m 认为，面向中型企业的虚拟化战略的优势在于降低成本并且节省能源， i b m 的软硬件为系统管理增添了价值，改进了i t 服务，提高了系统灵活性以及 更有效地管理风险。 i b m 认为初始的硬件成本不是企业最大部分的i t 投资，硬件的长期运行和 供电成本才是重头戏。根据v m w a r e 的实施效果，虚拟化可以为中型企业降低成 本6 0 ，生产力提高2 3 倍。 i b m 估算实施了虚拟化战略的中型企业能够在一年内实现投资回报。某些 情况下，如果利用最新的英特尔至强5 5 0 0 系列处理器替代基于单核英特尔至强 处理器的服务器，甚至能够在7 个月内实现投资回报。 i b m 的虚拟化战略着重于向用户解释虚拟化的优势及经济价值。虽然它提 供了一些价值的估算，但是没有具体的测算方法和途径。它的目的是要用户进一 步联系i b m 的销售代表进而全面推销其软硬件。 3 2 2 恩科的虚拟化战略和路线图服务 思科公司的虚拟化战略和路线图服务0 0 ) 旨在帮助用户更快地过渡到虚拟 化的环境并使得新的架构可以支持企业成长、商业变化和技术革新。它的服务综 合技术、流程和人为因素以形成一个最大利用虚拟化的架构。思科公司可以根据 用户特有的技术、商业和财务需求来制定战略并计算投资回报率。接着它的咨询 团队可以为用户的计算中心进行评估来决定整合对象以降低投资和运营开销。 下一步思科将为用户设计一个合适的架构以及管理和运行的行动指南，即一 个新的运行模式，其中包括定义涉及虚拟化环境的组织结构、人员、管理和相互 关系。最后，思科的咨询小组会帮助用户实现一个虚拟化的、面向服务的、高效 的数据中心。 思科公司的虚拟化战略和路线图服务包括： 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 应用程序组件的全面调查、依赖关系确认和数据传输概括。这个阶段旨在 通过调查计算机、网络和数据存储的相互关系以及数据流向而为虚拟化的 应用程序环境作准备。 架构价值分析服务。分析整合和虚拟化如何可以降低服务器、操作系统和 数据存储的成本以及提供新的服务能力。 虚拟化评估服务。通过发现目前系统中阻碍或限制虚拟化的服务器、数据 存储和网络架构，提供虚拟化的解决方案。 虚拟化运行管理评估。为把现有组织结构和管理模式转变成适合虚拟化环 境管理而制行动方案。 可以看出，思科的虚拟化战略和路线图服务是一种咨询业务，而且以数据中 心i t 基础设施的虚拟化为主要目标。 3 2 3 西门子的虚拟化战略步骤 西门子公司根据其几十年在i t 行业的经验，总结出虚拟化实施的五个步骤 ( 1 1 ) 如下： 1 虚拟化培训。通过虚拟化的培训和实习使用户了解虚拟化技术、行业动向、 虚拟化内容和解决方案。培训工作还能够结合企业战略制定初步的虚拟化 路线图。 2 虚拟化评估。在这个步骤里，收集系统信息以了解在i t 系统的整体运行 情况，并以此来制定虚拟化实施建议和可选方案。 3 虚拟化设计。设计虚拟化路线图、架构以及从现有阶段到预想目标的实现 途径。 4 虚拟化实施。西门子提供必要的资源以帮助用户整合、实施、和优化虚拟 化的环境。 5 虚拟化管理。西门子提供必要的资源以帮助用户集中管理和运行动态环 境。 西门子的虚拟化战略步骤也是结合咨询和服务的一种战略，其目的也是为用 户提供软件、硬件和咨询以及服务。 3 2 4v m w a r e 的中小企业虚拟化步骤 v m w a r e 公司以总拥有成本( t c o ) 和投资回报率( r o i ) 分析为分析重点， 为中小企业的虚拟化提出虚拟化步骤。v m w a r e 认为，虚拟化为削减企业总拥有 成本提供的优势体现在硬件成本、运营成本、停机成本和业务管理的成本减少 0 2 ) 。它为中小企业建议的虚拟化的七个步骤是： 1 4 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 1 了解总拥有成本的构成，即软硬件成本、i t 运营、停机和业务管理的成 本。 2 分别确立虚拟化前后的情景，即虚拟化前的设备构成和虚拟化以后的设备 构成。 3 决定与总拥有成本分析相关的组件，即在总拥有成本的构成中，选取有意 义的分析对象。 4 收集数据。收集为总拥有成本分析的数据，这可能包括服务器数量、使用 率、软件许可成本、停机时间、维护成本等。 5 建立总拥有成本模型以比较虚拟化前后的环境。通过v m w a r e 的联机成本 分析工具( 详见9 - 3 1 ) 构建成本模型。v m w a r e 的联机分析工具主要面向 较大企业，v m w a r e 建议由他们的当地合作者提供咨询。 6 通过总拥有成本模型对比虚拟化前后的情景。根据上一步的工具计算总拥 有成本的变化以及投资回报率。 7 实施一个试验项目。通过实施一个试验项目来验证以上计算的有效性。 可以看出，v m w a r e 的虚拟化步骤重点在于成本分析，这和i b m 及思科的 咨询方式有区别，但缺乏具体的技术实现方法。当然，v m w a r e 是默认用v m w a r e 的产品并由咨询提供者给出技术方案。 3 2 5 英特尔的虚拟化指南 英特尔公司为虚拟化应用提出了六个步骤：( 1 3 ) 1 理解业务和i t 的需求。虚拟化项目的成败取决于对业务和i t 需求的理解。 这些需求决定项目的范围、目标和时间表。虚拟化的目标有可能是成本削 减、提高运维效率、或者兼而有之。同时理解此六个步骤的内容也有助于 制定可行的时间表。 2 调查资产和决定需求。一旦虚拟化的目标确定以后，下一步就是调查现有 的资产和决定新的软硬件需求。资产调查包括硬件资产即现有资产有多少 可以被用来虚拟化，和应用程序资产调查即理解虚拟化对象中应用程序的 使用率、运行时间和安全性等的要求。通过应用程序的列表还需要了解相 互的依赖性为下一步作准备。 英特尔为决定虚拟化的系统需求提供了详细的指导。其中包括工作负载分 析、服务器容量( c p u 、内存) 分析、输入输出分析、备份分析、可管理 性分析、虚拟化方案分析等，最终得出系统需求。 3 分析和设计。根据系统需求方案计算总拥有成本和投资回报率。这个步骤 可以通过英特尔的成本分析工具( 详见9 3 1 ) 实现。 1 5 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇软件开发环境虚拟化战略实践研究 4 验证和测试。这是正式部署前重要步骤以解决一些潜在的问题并调整资源 和积累运行知识。验证和测试如同部署任何一个其他新的设备所要做的 事。 5 迁移和部署。系统正式的部署包括硬件购买、软件安装及应用迁移。 6 运行交接。等部署结束以后虚拟化的环境交接给运行部门。 英特尔主张虚拟化的实施有8 0 在于计划、2 0 在于部署。因此它的实施指 南也是着重于计划活动。特别是英特尔在系统的虚拟化上有技术优势，因此在虚 拟化的系统分析上特别注重系统性能等。但是英特尔的虚拟化步骤主要针对数据 中心服务器的虚拟化。 3 2 6 其它虚拟化战略 以上像i b m 、思科这样业界的大公司在虚拟化的战略实施等方面都采取和 自身软硬件业务相关联的方式，其虚拟化战略咨询也是为其自身业务服务，因此 虚拟化的战略内容对独立实施的企业参考价值不大。而一些其他的i t 咨询公司， 则有可能有更详细的内容。 比如r i v e r b e d 公司擅长于广域网的优化，在它的虚拟化策略中主要侧重变更 管理和风险管理，并结合其特长的广域网优化，提供特有的远程办公司虚拟化方 案( 。 又如s a y e r s 公司在其虚拟化的进程中提出了虚拟化的六个步骤( 1 弱。它主要 是针对数据中心服务器整合的虚拟化。它的六个步骤是： 1 确定明确的、可测度的、可实现的目标。虚拟化的目标不但应该是显著的、 有意义的、更应该是明确的。比如上几章提及的虚拟化的优势，像提高计 算机的使用率、有效节约能源等，虽然这样的目标是显著和有意义的，但 是不够明确，也很难测度。因此在这第一步里，我们首先要明确为什么要 虚拟化。一个企业选择虚拟化有其战略的需要，也有其财务的需要。从战 略上，企业选择虚拟化是为了实现业务的高可用性、快速部署、故障隔离、 容灾备份等。从财务的角度，虚拟化基础设施的成本应该包括高性能硬件 的成本、虚拟化软件的成本，再除去电力和制冷所节约的费用。如果没有 投资回报，那么就应该放弃虚拟化。当然，如果虚拟化是战略性的举动， 那么这些目的也应该有对应的价值，比如高可用性、快速部署等。这在虚 拟化的优势也应该是投资回报率计算的因素。 2 设计路线图及最终状态。在对虚拟化进行价值分析以后，不管是战略上的 还是经济上的，或者两者兼而有之，当决定实施虚拟化时，i t 部门就应 该制定实施路线图了。这个路线图不能仅仅表现现状，更应该表达半年以 1 6 0 7 2 0 2 5 2 0 4 潘勤勇 软件开发环境虚拟化战略实践研究 后的状况，甚至几年以后的状况。路线图里应该清晰表明哪些需要虚拟化， 哪些不需要虚拟化。这些选择一方面基于企业对虚拟化技术方案的取舍， 同时也基于企业内部积累的经验以及各硬件设备的性能。虚拟化的设计不 应该超越硬件产品所能承受的负载。 3 找出盲点以及技术解决方案。在推行虚拟化的进程中，如果加入一些辅助 性的技术，可以避免虚拟化工作的盲点，这样也有利于虚拟化的有效部署。 常见的盲点有用户培训的缺失、虚拟机的无序蔓延、迁移过程障碍、系统 和性能监测的需求以及记账收费的困难。虚拟机不是免费机，虚拟机的无 序蔓延将是一个