计算机领域的虚拟化是指什么

首先，计算机的硬件大体分三种：

计算，存储，网络和接口

对应出来大体对应的就是：

服务器，存储，网络

虚拟化最多的时候常常指的是针对这三种物理设备的虚拟化

那么如何去理解它呢？

首先谈服务器虚拟化

通常来讲我们部署一台服务器是买一套硬件，装一个系统，跑几个应用，做一段运维

我们可能常常会遇到几个问题：

1cpu内存磁盘带宽利用率低：

一个应用也不是核心应用跑也不占什么资源，但就是有环境要求，非独立占一个主机，平时高负载时cpu内存也就跑个20~30%，但电一直要开着，这样就会造成一种巨大的电能浪费，何况电力成本是数据中心第一大成本。

2物理空间占用量大

既然每个物理机都只跑一两个应用，那么就需要很多实体物理机才能把大量服务撑起来，数据中心是个寸土寸金的地方，即便是塔式转机架，机架转刀片，还是要占用大量物理空间，又是一大成本。

3硬件问题

硬件总有个故障率，一旦发生问题就可能会造成系统停摆，服务终止，这对于SLA要求高的关键性应用是不可接受的，目前常用的解决方案主要是软件层面的主备机，负载均衡等方式，但依然会带来备机硬件和维护成本的上升和切换的风险；另外当做硬件升级的时候，则又不可避免的不停机停服务。

那么服务器虚拟化是怎么做呢？

简单来讲，服务器虚拟化就是在操作系统和硬件之间多插了那么一个中间层，通常叫做hypervisor层，把操作系统和硬件从逻辑依赖关系上分离了，用领导的话叫”解耦合“，操作系统和hypervisor层通信，hypervisor层再和硬件通信，这样解决了以上的三个问题。

那么是如何解决的呢？

对于硬件来讲hypervisor层就是它的控制系统，对于hypervisor层来讲，主机操作系统就是个文件而已，这样的话，这个主机操作系统就可以从又控制应用又控制硬件的角色中解脱出来只管应用接口了

那么

1既然操作系统对于hypervisor层来讲只是个文件，那么一个hypervisor层同时多跑几个操作系统也就没什么所谓了，反正对于硬件只认识hypervisor一个系统而已，从此实现一个物理设备其实可以跑一堆操作系统，那么硬件的有效利用率一下子就可以提升了，通常做完服务器虚拟化可以轻松将硬件利用率提升至60%以上。

2既然好几个操作系统都能跑在一台物理设备上，那就可以省掉许多硬件开销了，自然空间利用率就上去了。

3既然虚拟出来的操作系统不过是个文件而已，那么把虚拟机放在一个存储或文件服务器上是不是也OK啊，这样如果使用共享存储的话一台物理机宕机了，它自然可以用另一台物理机把它从存储中恢复回来，这种方式从系统层面实现了HA，并不依赖软件；那么它也自然应该可以在物理机之间来回传输罢，如果硬件升级的话，提前将这个虚拟机在线不停服务的迁移到其他物理机上也就OK了，从而实现了系统级Motion。

再谈存储虚拟化

其实存储虚拟化的定义在各个厂家看来并不十分一致，核心需求都是要存储硬件设备和存储逻辑结构解耦。

最常见的解决方向就是，在主机端装个软件或者和存储间加台设备，把企业内各式各样的存储拼成一个大资源池，不论厂家，不论功能，只按高低性能和生命周期分开，统一管理起来。

当然，这样做的大前提就是解决企业内存储各种管理难的问题，通过某种抽象的方式将其对主机来看就是块儿管理空间而已，这样就免去了针对各个厂商各个功能的了解和掌握，也可以以一种集中的管理方式对存储进行管理。

厂商主要针对的都是这一块儿谈存储虚拟化，但往往这种推进并不十分理想，原因如下：

1如果通过某种形式将其统一管理，不论品牌和高低性能的话，那么就需要各厂家的设备功能高度规范和统一，所有功能都依照木桶原理向下对齐，这对于比如netApp这种存储功能逻辑非常奇葩但却优秀的厂家来讲是十分不公平的，各存储厂家之间的功能差异化就没什么意义了。

2很多时候，公司更倾向于买某个固定厂家的不同类型产品来实现其存储需求，而相同厂家的产品往往又有着可以实现自身统一管理的平台类软件，没必要非得费劲的支持第三方产品。

3统一存储的概念还没推行多少年，多数公司的存储系统还都处于孤岛状态，想要连起来统一管理缺少必要条件和实现动力。

还有一种说法把存储虚拟化看成分布式存储甚至分布式文件系统，简单说就是干脆不要外接存储，直接主机本地盘存数据，然后通过网络和其他主机本地盘实现冗余，以此让存储的逻辑和物理彻底分开无关。

从某个角度讲这其实是非常理想的一种方式，但这种方式适用性目前还比较有限，成型的产品也不多，更多的是软件实现。

再谈网络虚拟化

其实一些网络虚拟化技术我们用了很久了，只是当时没叫这个名词而已，但凡网络技术前面+V的基本都可以看做网络虚拟化，比如说vlan和***，vlan技术就是指在交换机上针对接口虚拟出来逻辑的广播域，***技术是指在公共互联网上虚拟出一条私人隧道，其目的要不是分割网络要不就是合并网络，这种使网络设备机构和网络逻辑结构分离解耦的方式即是网络虚拟化，当然也包括什么vrrp和vss之类的。

最近一段时间谈的比较热门网络虚拟化技术都是针对服务器虚拟化的，因为服务器虚拟化造成了设备和系统解耦还来回飘，所以网络层面也必须针对其做相应的优化，比较常见的方案有虚拟网卡和分布式虚拟交换机等，其核心思想都是想要通过层平面的角度去规划管理做完服务器虚拟化后的网络。

还得说说SDN，虽然SDN本身不能称作虚拟化技术，但其实质却真正实现了完全的解耦，即策略与管理和网络设备的解耦，最终能实现一个大脑控制全身，在超大规模虚拟化后的网络面前，这东西才是王道，没有它的情况下即便虚拟化了网络管理也是问题，所以在思考网络虚拟化的时候也一定要把SDN考虑进去。

理解虚拟机存储需求

规划部署方案可以节约时间和资金，并避免在将来出现令人头疼的问题。部署物理存储环境前，因当了解当前环境的具体情况。我们开始研究如何在虚拟化环境下解决存储的需求分配问题。每个环境都不尽相同，尽管如此，还是有一些简单问题可以帮助我们理清数据存储管理规划：

1、工程师需要理解环境中虚拟化的程度。环境中是否大多数服务器都已虚拟化，还是仅仅运行了少量的虚拟机。

2、需要超前规划将来用户、服务与应用增长所需的计算资源。环境会不断演变，既要满足当前应用，也要规划未来发展。

一旦开始规划，工程小组需要对自己即将部署的存储解决方案类型有深入认识。某些虚拟机需要为其存储设置许多固定参数，而其他虚拟机则可以更为灵活的调整。根据大多虚拟机监控（VMM）实现方案，可以大致分为两个主要部分：

1、在创建虚拟磁盘时预先分配所需的整个存储空间。此方案中，虚拟磁盘既可以被拆分为许多水平文件（默认情况下为每文件2GB大小）所组成的文件集，被称做"分割水平文件",也可以采用单一的水平文件。预分配存储机制也被成为"厚配置"

2、按需动态增长存储。若采用此机制，虚拟磁盘可以分割或单一文件保存，但其有一个重要特性--存储可以根据需求进行分配。此种类型的动态增长存储同样被称为"自动精简配置",VMware Inc和Citrix System都支持此种磁盘配置。

一旦负载评估确定以及相关可行性调查完成，就可着手研究如何将存储添加至环境中。但比这更重要的一环是明确工作负载究竟需要多少存储空间，因为此时已进入存储资源分配过程了。

动态存储分布

管理员现在可以通过虚拟化平台接口进行监控，分配和管理所有虚拟机的存储需求。Vsphere、XenServer和Hyper-V目前都提供了非 常复杂的图形用户接口（GUI），这些管理工具可以提供关于虚拟机的详细信息。例如，管理员可以查看系统所连接的存储仓库，了解其是如何被利用的，也可以 查看每个虚拟机（VM）的磁盘使用状况。虚拟化管理平台的每次更新都加强了针对存储设备的连接能力，包括支持更多厂商的产品，新功能以及通过GUI界面所 能实现的存储设备管理。

在部署自动精简配置（或动态存储分配）作为虚拟磁盘特性时，需要留意存储资源池或数据存储中那些还未被使用的空间。通过跟踪未使用资源，工程师可以 调整最佳实践并决定下一步操作是回收现有未使用资源，或者在应用中断与宕机发生之前往资源池中加入新的可用空间。为避免系统宕机，建议对磁盘使用情况进行 追踪并设置告警等通知，保证在空间不足时能通知到管理员。动态空间分配并不是什么新技术，该功能在现今大部分主流虚拟化软件中都可以实现。尽管如此，关于 这种数据存储机制还是有一些管理技巧的：

1、设置磁盘空间需求告警。添加额外磁盘空间并不困难。现实中，实现空间添加可能只需要大约3次鼠标点击。挑战在于了解有多少资源可以分配，以及数 据存储是否将要用尽。要解决这个问题，工程师应该为虚拟化平台管理工具设置告警策略，以及准确管理自动精简配置。对某些管理平台来说，告警是项新功能，但 十分重要。这些告警可以通

2、过自定义触发规则实现，这样管理员们就可以对“磁盘空间耗尽”这项事故进行预防并才去行动。告警可设置为当数据存储使用率到 达某一百分数值或超额比率达到一定数值时触发相关通知。

3、文档与环境监控。每款主流虚拟化管理平台的GUI工具都很实用，任何IT工程师都应该能够检索存储仓库并对存储使用状况与规划有明确的认识。尽 管如此，在处理存储需求时，数据存储管理是一项永无止境的过程，需要无时无刻关注。空间资源耗尽并不是一个好应对的问题，而且通常情况下，可以通过审计与 对存储环境的维护来避免事故发生。

确保存储和虚拟化管理平台及时更新。经常检查负载状况是件十分重要的例行公事，留意存储硬件和虚拟化软件平台运行情况也十分重要。新硬件和软件更新可提供更好的支持与功能及，提升IT工程师管理环境的能力。微小变更，诸如告警与警示，可以用来增强存储空间管理能力。