UNIX服务器虚拟化技术分析报告

中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 计算资源的虚拟化 虚拟化的本质是对计算机资源的抽象，将物理上相互隔离的资源转变为 逻辑上统一管理 的资源 广义 的虚拟化可以是“一分多”，也可以 是“多合一” 虚拟化的目的是实现资源的动态调度、按需分配，以促进资源的有效使用 形形色色的虚拟化 服务器虚拟化 存储虚拟化 网络虚拟化 I/内存虚拟化 计算机集群（或网格计算） 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化 服务器虚拟化概述 小型机虚拟化技术分析 主要小型机厂家虚拟化技术体系 主要应用场景 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化的概念 服务器虚拟化 在物理服务器基础上构建多个相互独立的虚拟服务器 从而将 存、 I/灵活调度、动态分配的 逻辑资源 服务器虚拟化包括 虚拟化 逻辑资源 物理资源 虚拟网络 虚拟驱动程序 统一管理 按需分配 动态调度 负载均衡 应用 1 虚拟处理器 资源管理 资源抽象 应用 2 应用 3 应用 4 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化实现层次 在物理服务器 中实现物理分区 用，技术成熟 高可靠性，故障隔离 高可扩充性 支持 多种 代表产品如 件级虚拟化 操作系统级虚拟化 应用级虚拟化 建立多个逻辑分区或者虚拟机 支持多种 能支持虚拟机的在线迁移 灵活的资源控制 代表产品如 离性高 灵活性高 在统一操作系统中为应用划分资源 解决应用的兼容性问题 应用环境隔离 低系统损耗 精细资源控制 代表产品如 W W 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 虚拟化技术的发展路线 虚拟化 理设备集中 虚拟化 源共享 动态调度 虚拟化 活迁移 灾难恢复 负载均衡 虚拟化 动控制 成本可控 基于策略 服务导向 2000 2005 2007 2010 虚拟化 动态化 智能化 集中化 目前服务器虚拟化产品正在朝虚拟化 中国移动已有服务器虚拟化试点案例大多在虚拟化 （来源： 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化成熟度分析 分类 产品 厂家 可支持操作系统 (原厂商提供） P 86服务器 操作系统厂商 三方 虚拟化被列为 2009十大 2009年全球虚拟化市场软件销售将比 2008年增加 43%，达到 27亿美元 预计超过 60%的服务器工作负载在未来五年内将实现虚拟化 2009. 02 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 省公司 050100150200250300B O 分 客服 网管 信息化U n 型机X 8 6 服务器1 : 86服务器： 1 : 拟化整合比 业务支撑（包括 分和客服）全部使用 管理信息系统中大量使用 网管系统中 三个主要厂商的 拟化规模与设备规模相关 可同时提供硬分区和软分区的方案时（ 硬分区应用比软分区多 不同虚拟化技术方案的系统数量 I B M l P a P n P a MW a r y n a m i c S y s t D o m a i P V o g i c D o m a i P v p a 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化的优劣势分析 优势 节省成本，减少企业 整合服务器，降低对空间、能源的消耗 提高业务灵活性和快速响应能力 提高系统可用性和业务连续性 提高系统管理维护效率 劣势 虚拟化不能完全支持所有物理设备，同时有性能损耗 虚拟化缺乏标准，异构平台无法有效进行互操作和统一管理 一个服务器上运行多个虚拟机的模式，带来用户对业务安全的担心 短期内实施成本将有较大增加 要求企业 设、运维、管理模式作出相应的改变 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化的总体技术要求 1 资源管理功能 2 性能 3 可用性 资源抽象化并能被多个虚拟机共享 广泛的操作系统和底层硬件设备支持 支持虚拟机模板、批量创建和部署应用 支持虚拟机的备份和恢复 支持动态的增减虚拟机资源 支持灵活的资源调度策略和优先级机制 支持虚拟机的在线迁移 支持虚拟机集群和故障切换（ 支持虚拟机之间的软件或硬件故障隔离 支持基于策略的自动负载均衡 技术要求 4 可管理性 支持基于脚本或流程编排的自动化管理 支持通过 支持虚拟机用户自服务管理 虚拟机必须将性能损耗最小化 虚拟机应提供较高的单机最大性能和多节点管理能力 虚拟机在线迁移的中断时间应为毫秒级 5 标准化支持 支持 支持 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化 服务器虚拟化概述 小型机虚拟化技术分析 主要小型机厂家虚拟化技术体系 主要应用场景 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化 86虚拟化 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 小型机虚拟化技术架构 物理分区 n OS HW I/O 隔离性 灵活性 物理服务器 虚拟机 2 SW 理分区 1 物理分区 2 虚拟机 1 SW 拟机 1 SW I/O 拟机 2 SW I/O 用 n or 物理分区 一个节点内部实现物理分区 物理节点 集群内的每个节点安装单一系统映像 逻辑分区（虚拟机） 在一个服务器或一个无力分区内部 资源分区 在一个操作系统映像内实现安全分区 物理分区 1 OS HW I/O 物理分区 2 OS HW I/O 物理分区 3 应用 3 应用 2 or 应用 1 or 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 物理分区（硬件分区）技术 主要技术特点 1)一个分区里支持多个操作系统 2) 物理维护每个服务器的分区 3) 可以混合不同的处理器 4) 动态的增减物理分区资源 电器隔离 , 灵活性 & 无系统负载 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 动态的物理分区技术 应用场景 : 在线将一个低利用率硬件分区的单元板从一个分区迁移到另外一个分区 系统维护是基于单元板完成 在线的设备扩容 动态硬件分区允许不活动的单元板被激活以及活动的单元板被隔离 需要重新启动或者中断业务系统。 物理分区 2 P M P P P M M M M M P M P P P M M M M M P M P P P M M M M M P M P P P M M M M M P M P P P M M M M M 物理分区 1 单元板 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 灵活性 多个独立的 例 动态的资源分配 亚 度 允许针对应用的需求优化 置 资源不与物理配置捆绑在一起 隔离 提供 用和资源隔离特性 单独地重新配置 & 重新启动 容易实施 容易管理 集成的自动工作负载管理 逻辑分区技术 S 1 A A B 创建不同的硬件平台镜像 管理共享的物理资源 监控操作系统实例的状态 多个应用版本或实例 不存在资源冲突 每个操作系统实例都为特定的应用系统定制 操作系统实例给某个特定的用户指明的物理资源 无空间或物理资源冲突 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 HP W S S (S 最小的系统负载 在每次启动 /关机，或者 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 资源分区技术 分区 0 分区 1 分区 2 内存资源 分区 1 分区 2 源 分区 0 进程调度程序 内存管理软件 应用 A 进程调度程序 内存管理软件 应用 B 进程调度程序 内存管理软件 应用 C 操作系统实现资源管理 应用在相同 具有独立的进程调度和独立的内存管理软件 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 不同分区技术的灵活组合应用 1i + C , , 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 小型机虚拟化代表产品 虚拟化技术 产品 厂家 平台支持 操作系统 物理分区 P 辑分区 （虚拟机） S/i, P 1/源分区 86 0 P S/i, 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 技术自身限制 不能模拟某些硬件设备（如 口）的功能 虚拟层本身要消耗一定的 存等系统资源 系统资源无法直接实现跨物理服务器的共享（需要借助于集群技术） 非标准化 小型机虚拟化技术无法在不同平台通用 缺乏不同虚拟化平台的统一管理工具 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化 服务器虚拟化概述 小型机虚拟化技术分析 主要小型机厂家虚拟化技术体系 P 要应用场景 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 微分区 动态逻辑分区 工作负载分区 虚拟 动态分区迁移 BM M on BM to do BM on BM 1967 1973 1987 s p i 007 2004 1999 2008 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 动态逻辑分区 个逻辑的服务器运行自己独立的操作系统，有自己独享的处理器、内存和 I/ 这些资源在各个 i 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 微分区 微分区技术是芯片级虚拟化技术，实现1/10个 1/100单位调整资源 微分区技术的引入，使得 可移动、增减虚拟资源，系统管理员就可以根据分区系统负荷和分区业务运行特点，随时将资源动态分配到需要的地方 硬件支持： 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 虚拟 虚拟 I/O 服务器用于为 。分配给一个分区的物理适配器可以由一个或多个其他分区共享，使服务器的物理适配器的数量降到最低 虚拟 I/O 服务器通过消除对专用网络适配器、磁盘适配器和磁盘驱动器的需求，以降低成本 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 动态分区迁移 将正在运行的 区，以及它们所承载的应用程序从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器，而不会对基础服务产生任何影响 支持的操作系统： 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 工作负载分区 供的工作负载分区 (技术是一种全新的软件虚拟技术，用于隔离用户和应用程序。它不依赖于硬件特性，是多种 心技术的综合体现 由软件创建的、 映像中的虚拟化的操作系统环境。对于所承载的应用程序来说，每个工作负载分区都是一个安全的、隔离的环境。 的应用程序认为，它正执行于自己的、专门的例中。对于大多数应用程序来说，好像是一个 启动实例。通常，在 ，应用程序无需修改就可以运行 A 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 动态应用程序迁移 移动 衡硬件负载，实际的目标 以是不同类型的服务器 支持的硬件： 970、 、 5 、 6 操作系统： 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 粒最精细的分区 单个 最多的硬件分区 (多达 24个 ) 完全的硬件故障隔离 没有性能开销的损失 几代 可在线更换 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 务器资源的虚拟化和分区技术 每个逻辑域是一个完整的虚拟机，包含可动态配置的 服务器资源 和各自独立的 硬件和 超虚拟化， 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 动态资源管理 系统环境，安全性和故障隔离 (极轻量级实现 理论极限 8000 应用范围广范，可应用于各种类型的硬件平台 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 n OS HW I/O 隔离性 灵活性 SW SW SW I/O SW I/O n or HP M HP 个节点内部实现物理分区 集群内的每个节点安装单一系统映像 在一台物理服务器或一个物理分区内部 个操作系统映像内实现安全分区 OS HW I/O OS HW I/O or or 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 虚拟化 技术特征 说明 系统软硬件需求 件分区 以单元板为单位调整资源 9000/持在线的激活和释放分区中的单元板 1i 元板混插 支持同机箱内混合不同的处理器 辑分区 以 149000/态增减 虚拟分区动态增减 存动态迁移 为虚拟分区动态增减内存而无需重启 1i v3 M 虚拟机 以 1% 态资源分配 虚拟、动态共享的 ，不同物理服务器之间迁移 1i M 国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 一级 虚拟化 技术特征 9000 SD D 件分区 支持 不支持 支持 件支持（ 1i 条件支持（ 1i 单元板混插 条件支持（ 条件支持（ 辑分区 支持 不支持 支持 动态增减 持 支持 内存动态迁移 条件支持（ 1i 条件支持（ 1i 拟机 不支持 不支持 支持 动态资源分配 支持 虚拟机在线迁移 条件支持（ 1i 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 S=S=型机虚拟化的典型网络拓扑结构 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化 服务器虚拟化概述 小型机虚拟化技术分析 主要小型机厂家虚拟化技术体系 主要应用场景 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 服务器虚拟化的典型适用场景 服务器整合和提高利用率 根据业务需求变化动态分配资源 快速部署应用系统运行环境 实现跨物理服务器的应用系统迁移 降低成本 提高业务响应速度 提高系统可用性 提高维护效率 节能减排 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 场景 1：服务器整合和提高利用率 . 三大 高小型机设备利用率 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 场景 2：根据业务需求变化动态分配资源 1. 理信息系统、业务平台等部分应用白天 /晚上、月初月末 /平时、节假日 /非节假日资源需求相差巨大，忙闲时可配置不同资源 2. 开发、测试系统“见缝插针”，可充分利用生产系统闲时资源 3. 部分新业务访问量、生命周期难以预先估计，需要动态增加或回收资源 段 1 时段 2 时段 3 时段 4 中国移动技术创新引擎 内部资料 注意保密 场景 3：快速部署应用系统运行环境 1. 开发测试平台的临时性测试等场景下可通过虚拟化技术快速部署操作系统、数据库、应用中间件、 S 拟机模板 S S S S 国移