虚拟化有哪些应用？

虚拟化技术具有可以减少服务器的过度提供、提高设备利用率、减少IT的总体投资、增强提供IT环境的灵活性、可以共享资源等优点，但虚拟化技术在安全性能上较为薄弱，虚拟化设备是潜在恶意代码或者黑客的首选攻击对象。

　　目前常用的虚拟软件有VMware、VirtualPC以及微软在推的windowssever2008中融入的Hyper-v10。自从全球经济危机开始，虚拟化技术被广大企业迅速应用，2009年也是虚拟化技术大潮兴起的一年。

　　1、高校信息化建设中的应用

　　高校信息化建设从20世纪90年代开始，已经经历了单机环境、C/S架构、B/S架构、SOA等多个发展阶段。目前，高校信息化建设已经涉及到高校的教学、科研、管理、生活、服务等相关领域，所需要的计算机平台、存储环境和网络环境多种多样，随之也带来了IT基础设施的资源利用率低和管理成本高等问题。将虚拟化技术应用到高校信息化建设中，既能提高高校信息基础设施的效率，也能提升信息化基础平台的可靠性和可维护性，降低IT相关管理成本。

　　2、企业管理上的应用

　　企业应用虚拟化技术时，主要集中在与对企业服务器虚拟化管理以及企业信息化建设应用中。

　　虚拟化技术在云计算中的应用

　　1、服务器虚拟化

　　服务器虚拟化技术可以在单一的物理服务器上运行多个虚拟服务器，并且为虚拟服务器提供了能保证其正常运行的硬件资源抽象，比如虚拟BIOS、虚拟CPU、虚拟内存、虚拟I/O设备等等，同时还可以使虚拟机具备良好的隔离性和安全性。在云计算中，服务器虚拟化技术也可以将一个云计算服务器虚拟成若干个服务器使用，但服务器虚拟化需要具有封装性、多实例、隔离性和高性能这些特性，才能保证在实际环境中进行有效的运用。封装性指的是硬件无关性，意思是在使用了服务器虚拟化技术后，一个完整的虚拟机环境对外表现为一个单一的实体，便于在不同的硬件间备份、移动和复制等。多实例是指在一个云计算物理服务器上，支持多个客户操作系统，运行多个虚拟服务器。隔离性是指当服务器虚拟化为多个实例时，一个虚拟机与其他虚拟机能够完全隔离。使用隔离机制的好处是即使其中的一个或几个虚拟机因意外发生崩溃，其他的虚拟机也不会泄露数据，受到任何影响，保障了数据的安全。高性能是指服务器虚拟化的性能损耗要被控制在可以承受的范围之内。

　　2、网络虚拟化

　　通常网络虚拟化包括虚拟专用网和虚拟局域网。由于虚拟专用网抽象了网络连接，所以远程用户可以像物理连接一样访问组织内部的网络。而且虚拟专用网还可以防止来自Internet或Intranet中其他网段的威胁，使用户能够安全、快速地访问数据，极大的帮组了网络管理员对网络安全的管理。虚拟局域网技术可以使其内部的通信类似物理局域网，将多个物理局域网划分到一个虚拟的局域网中，同时也可以将一个物理局域网划分成多个虚拟局域网。目前虚拟专用网和虚拟局域网在云平台搭建中均有使用，成为云计算服务的一个重要支撑技术。

　　3、存储虚拟化

　　网络存储系统随着信息业务的不断发展已经成为企业的核心平台，随着企业高价值数据的应用，对网络存储平台的要求也越来越高。网络存储平台性能的好坏直接影响企业整个云平台的运行，因此对网络存储平台的存储容量、数据传输、数据管理和运行、扩展能力上都提出了更高的要求。正因为这个原因，存储虚拟化技术应运而生。

　　云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统，是一个复杂的存储虚拟化、自动化的过程。通常在云计算构架中，云用户终端没有任何的储存设备，他们只管享用云中的存储服务，不必了解具体的存储过程，也不需拥有具体的存储设备。使用存储虚拟化技术可以将逻辑存储单元整合在广域网范围内，并且存储单元从一个磁盘阵列移动到另一个磁盘阵列上时可以不需要停机。云计算存储系统中使用存储虚拟化技术可以大幅简化存储资源的分配与管理，提高硬件利用率。数据管理员只需要通过通用的管理界面就能对数据进行管理和控制，大大减少了交互操作的工作。

　　4、桌面虚拟化

　　桌面虚拟化可以解除用户的桌面环境和终端设备的耦合关系。用户的完整桌面环境可以存储在服务器中，桌面虚拟化技术可以让用户通过不同的具备有足够显示功能和处理能力的终端设备通过网络来访问桌面环境。比如用户或维护人员可以通过智能手机、个人电脑或者平板电脑等终端设备通过网络来配置PC或其他客户端设备，而不必去每个用户的桌面管理这么多的客户机，大大减轻了维护工作量，也加强了对客户端设备的管理和控制。

理解：

服务器虚拟化：又称网络虚拟架构，是指将一台物理的计算机软件环境分割为多个独立分区，每个分区均可以按照需求模拟出一台完整计算机的技术。

服务器虚拟化是使用虚拟化软件在一个硬件服务器上虚拟化多个虚拟服务器。每个虚拟机服务器都有自己的操作系统，提供自己的服务，这些服务彼此直接相关，互不影响。它就像一个单独的服务器在使用。

扩展资料：

服务器虚拟化的特点：

1、分区：

将物理服务器进行虚拟化后。使得在一个物理服务器上同时运行多操作系统，每个操作系统单独运行在一台虚拟机，通过在多个虚机之间划分系统资源以满足使用需求，显然，这将提高服务器的利用效率。

2、隔离：

由于在硬件层实现了虚拟机之间的故障和安全隔离，因而因操作系统或应用软件带来的安全问题能够更好地进行隔离，更好地保证安全性。而且通过高级资源调控还能动态地保证不同虚机的性能。

3、封装：

运行的每个虚机都被封装为文件，这样在移动和复制虚机时就如同移动和复制文件一样简单，提高管理和部署的便利。

4、硬件独立性：

虚拟机可以在异构硬件安装和移动，基于虚拟化技术，可以在AMD或Intel架构的服务器上进行不同操作系统的安装和移动，可以更好地整合现有的异构硬件资源来提高使用效率和节约投资。

-服务器虚拟化

　　摘 要：随着计算机技术的发展，服务器虚拟化技术已经被越来越多的企业所采用，使用这种技术可以大大提高服务器的使用效率。文章中主要介绍了两种虚拟化软件Vmware和Xen的结构特点，并分析了它们之间的区别。

关键词：服务器虚拟化 Vmware Xen

虚拟化将主宰未来的企业，在现在的国内，企业数据中心都是根据需求随时添加服务器设备，这些设备基本上都是分散的，不同品牌、不同配置甚至不同架构，最致命的是，在其上运行的应用并不能够充分利用服务器所有的资源，占用到15%―20%的服务器资源是一个普遍现象，而使用虚拟化技术可以减少服务器数量的增加，简化服务器管理，同时明显提高服务器利用率、网络灵活性和可靠性。将多种应用整合到少量企业级服务器上即可实现这一目标。通过整合及虚拟化，数百台服务器可以减少至数十台。10%甚至更低的服务器利用率将提高到60%或更高，IT基础设施的灵活性、可靠性和效率也将得到改进。由此可见虚拟化技术成为各个企业和研究机构的重要课题。下面简单介绍一下两种虚拟化软件及其区别。

一、VMware

VMware是业界著名的虚拟机产品，它有VMware Workstation、VMware GSX Server、VMware ESX Server等系列产品。VMware的VMM可以有两种结构形式，即Standalone和Hosted。Standalone的结构形式是指，VMM作为一层直接运行在硬件平台上的软件层，在它上面可以创建和管理多个客户虚拟系统。这种结构的VMM有点像一个操作系统，它包含硬件平台的驱动，受到硬件平台种类的限制。它适合于服务器的应用环境，其典型的产品是VMware ESX Server。

Hosted结构的VMM作为操作系统的一个应用程序运行，它可以利用操作系统自身的内存管理、CPU调动、硬件驱动和资源管理。VMware Workstation使用的是Hosted的结构，是设计来让一些应用程序，比方软件的研发或测试程序来执行，同时Server版本的目标则针对数据库以测试软件更新、简化应用程序的提供，或使用虚拟的设备等功能。ESX Server可以藉由不使用操作系统来大量增加效能。相反的，ESX使用自己设计的操作系统核心，可以直接在计算机上执行。这个方法可以同时支持更多的虚拟服务器，但ESX核心支持的硬件并不多。

由于VMware的目标平台是x86平台，因此，它也同样面临着x86平台不完全支持虚拟化的问题。VMware的解决方法是其专利技术，在需要VMM参与的地方，动态重写部分虚拟系统的指令，使其可以trap到VMM。

此外，VMware还有Virtual Center。VMotion应用在IBM Blade Center刀片服务器上，使之具备更好的弹性和可用性，结合刀片服务器的模块化和可扩展性，可以增加内存和I/O能力的扩展比例，混合刀片间的工作负载均衡。Virtual Center采用集中式管理，可以监控系统的可用性及性能，并可以自动告警，SDK与现有管理工具整合，通过稳定的访问控制保证系统安全。VMotion技术使用户在保持连续的服务可用性的同时，还可以将实时运行企业用户关键业务的虚拟机，从一台物理主机转移到另一台物理主机，并动态获得每台物理服务器资源的极佳利用率、零宕机维护、快速重新配置，以及持续的工作负载整合能力。

二、Xen

Xen VMM（Virtual Machine Monitor）是由剑桥大学计算机实验室开发的一个开源项目，它能够让我们创建更多的虚拟机，每一个虚拟机都是运行在同一个操作系统上的实例。

这些客户OS可以是修补过的Linux内核24或26，也可以是修补过的NetBSD/FreeBSD内核。用户应用程序就运行在这些客户OS上，并不需要修改任何代码。但是，随着将来的处理器能支持虚拟化，内核也就不需要打补丁了。比如说，Intel的VT和AMD的Pacifica处理器都将包括这种支持。

在Xen中，一个“系统管理程序”运行在0环，客户OS运行在1环，应用程序运行在3环。这种关系对于x64/64有一点不同，就是客户内核和应用程序都运行在3环上。

Xen自身被称为“系统管理程序”，是因为它比客户OS的系统管理代码运行所需的特权级还高。

当系统引导的时候，Xen被装载到0环的内存中。它在1环上启动修补过的内核，这被称作是domain 0（注：domain是指一个运行中的虚拟机，在其上有一个guest OS在执行）。从这个domain开始，你可以创建更多的domain，也可以销毁它们，还可以进行domain的迁移、设置参数等等。你创建的那些domain也运行在1环它们的内核中。用户应用程序运行在3环。

目前，修补过的Linux内核24和26可以作为domain 0。据Xen开发者所说，将来domain 0仅支持26的内核补丁。构造domain 0的大部分工作是在xen/arch/x86/domain_buildc中的construct_dom0()方法中实现的。

物理设备驱动程序只能运行在特权级，也就是domain 0上。Xen依靠Linux或其它修补过的OS内核对它所有的设备提供虚拟化支持。这样的好处就是Xen的开发者不必再去开发设备驱动程序。

在一个有标签TLB的处理器上使用Xen能够大大提高性能。标签TLB能够把ASID（Address Space Identifier）放在TLB入口处。有了这个特性，当处理器在系统管理程序和客户OS之间切换时就不需要刷新TLB了，这大大减少了系统开销。

三、两者主要区别

目前Xen和VMware是市场上主流的两大虚拟化产品。现在我就来谈谈这两大产品背后的架构有什么区别，以及这一技术在未来会如何发展。VMware ESX服务器的架构是建立在直接执行（直接在硬件上上运行用户级的虚拟机编码）和二进制译码（对特权级别编码进行动态编译）的基础上的。从根本上说，它把一个完整的X86平台导出到虚拟机上，ESX服务器可以使大多数能在X86上执行的操作系统都能在虚拟机上运行，而不需要进行任何修改。Xen的架构中使用了一种叫Para虚拟化技术(Para Virtualization)，对虚拟出来的客户操作系统（Guest OS）进行修改，使它知道它是在虚拟环境下运行。

那么这两种方式有什么不同呢？最大的不同就是对输入/输出（I/O）设备的处理。虚拟机I/O端口和每个物理I/O端口设备之间如何路由在很大程度上影响虚拟平台架构的性能、便携性、可持续性和稳定性。Xen采用的是分离驱动模式，真实驱动存在于一个中间层,这个中间层叫服务虚拟机，其他虚拟机上的特殊驱动通过这个服务虚拟机进行通讯。这种方法能提供很好的性能，但是对于闭源和传统操作系统支持有限。在ESX中，虚拟机的虚拟设备驱动与ESX内核里的物理设备驱动直接相互连接。ESX虚拟机可以为其虚拟设备使用现成的（off-the-shelf）驱动。这不仅能提供高性能，还能提供更广泛的操作系统支持。然而在这个模型里，新的设备驱动必须要导入到ESX内核中。为了解决I/O虚拟化的平衡问题和复杂化问题，戴尔与英特尔、AMD这样的合作伙伴以及外设硬件供应商们一起，在芯片组和I/O设备中引入了虚拟化支持。企业级虚拟化解决方案的另外一个重要部分就是其管理。戴尔OpenManage这样的产品附送VMware Virtual Center、P2V 和VM Importer，提供了整套工具，能有效进行部署、监控、操作自动化，以及对虚拟IT数据中心进行管理。Novell和Red Hat都在它们的操作系统中整合了对Xen平台的管理，方法是运用像YaST和Anaconda这样的安装和配置工具以及Virtual Machine Manager这样的管理工具。

四、虚拟化技术的未来

资讯科技及通讯业研究权威Gartner估计，由现在至2010年间，虚拟化将会是资讯基建及营运领域中最重要的技术，并会彻底改变资讯科技部门管理、采购、部署、规划，以及其所提供服务的收费模式。虚拟化目前不再只着重技术，而是更加着重企业内的流程改变及文化变迁。虚拟化可让服务以另一种模式提供。每个经虚拟化的层面都可作独立的管理，或甚至由他人所掌管，例子包括串流式应用或员工所拥有的个人计算机一样。这一切均要求企业文化作出重大改变。

参考文献：

[1]郭庭廷,吴玮揭开虚拟化神秘面纱[J]机械工业信息与网络，2007，(03)

[2]成凯透视虚拟化技术[J]软件世界，2007，(11)

[3]伍班权虚拟化技术及其发展[J]办公自动化，2007，(12)

[4]杨晓伟基于Xen的X86虚拟机性能调优[J]计算机工程，2006，(24)

[5]刘志平基于VMware虚拟网络的构建[J]内蒙古大学学报(自然科学版)，2007，(01)

[6]赵祖荫基于VMware软件的虚拟计算机的构建方法[J]微型电脑应用，2004，(06)

Exchange可以在广泛的环境中实现虚拟化，但要在虚拟化容器之间迁移Exchange实例，微软特别增加了支持指南。

Exchange在Exchange Server 2003 SP2之前的版本并没有通过虚拟化环境运行认证。微软Exchange只提供对可虚拟Exchange版本的技术支持。尽管如此，Exchange依旧有着非常严格的限制条件，最明显的要求是Exchange服务器必须为Virtual Server 2005 R2或更高版本。非微软虚拟化环境如VMware则完全不予支持。

2013年，微软Exchange开始支持第三方产商的Exchange虚拟化产品。虽然Exchange可以在非常广泛的环境下虚拟化，但限制依旧苛刻，没有丝毫放松。这是因为微软Exchange现在已经有了10年的虚拟化产品和虚拟容器技术积累，知道什么可行，什么不可行。

当Exchange在特定的虚拟化环境中运行以及在不同虚拟化环境中迁移时，会有一些使用限制。如果你正计划在Exchange虚拟化管理平台间迁移Exchange服务器时，需要注意一些要点。 即使是Exchange感知的虚拟化产品，也不要在Exchange实例还在运行时迁移到另一个Exchange虚拟容器。原因有几点：

Exchange收件箱和数据库可用性组(Database Availability Groups)可能在在线迁移时出现数据损坏，因为用户会话可能还是存在的。确保用户会话关闭的唯一方法就是在迁移之前确保Exchange关机。

用户不希望在没有任何警告情况下中断Exchange的连接，这可能让他们失去重要信息。

Exchange实时迁移是为了免去手动迁移虚拟机到另外一台虚拟容器的麻烦。这并不意味着需要设置一个宕机窗口，特别是新迁移的Exchange服务器需要在回归生产之前进行测试。

在Exchange 2013虚拟化环境下，微软表示到Exchange服务器虚拟机（VM）可以结合基于主机的故障转移集群和迁移技术。只要Exchange虚拟机有配置，Exchange就不会在迁移或关机的情况下记录和恢复状态。这样的迁移只需Exchange虚拟机从不通过磁盘上保存的状态来恢复就可以支持。所以需要在迁移Exchange服务器关机之前确保没有状态被保存到硬盘上。

微软建议优先采用集群共享卷而不是直通驱动器，以尽量减少Exchange迁移过程中的停机时间。还可以在Exchange关机时，采用直通驱动器来设置维护窗口，尤其是需要确保性能时，请选择后者。 大量业务依赖于AD，AD出问题的话，你会遇到远比Exchange安装出现问题还要多得多的麻烦。

与其在线迁移域控制器(DC)，最好的策略是在目标Exchange虚拟容器中建立一个全新的Exchange服务器，将其作为成员服务器加入现有域中，接着使用DCPromo提升新添加服务器的权重。管理员需要有真正使用PowerShell的习惯，未来的Windows Server版本中，DCPromo将会被废止，然后通过Flexible Single Master Operations进行迁移，在确保一切正常后，就可以停用旧的域控制器了。

某种程度上说，这样能有更多的冗余，也更安全，因为在整个过程中无需考虑原来的Exchange服务器。 Exchange实时迁移通过网络转移大量数据，数据量之大，微软建议用户使用千兆带宽或更高的专用网卡。还需要启用网卡以及相连交换机巨型帧功能，并更改收发方两端的接收缓冲区大小为8192。

任何Hyper-V中都不支持在同一时间动态迁移一个以上的Exchange实例，无论本主机是源还是目的Exchange服务器。确保在计划停机Exchange迁移时有考虑到这一点。

Exchange虚拟化已经缓解IT的许多方面，包括通过在线迁移等工具来管理多台Exchange服务器。但这并不意味着工具能够取代你来管理系统，特别是Exchange的安装。小心对待整个迁移过程，就如物理服务器迁移一样——用心耕耘总会得到好的回报。