虛擬化概述：模式的觀點(diǎn)

虛擬化以各種形式存在已經(jīng)有 30 多年的時(shí)間了。例如，虛擬機(jī)和虛擬內(nèi)存就是這樣建立的，我們通常已經(jīng)不再過多地考慮這個(gè)問題了 —— 它們只是 IT 基礎(chǔ)設(shè)施中的一部分而已。目前大家對(duì)虛擬化有了全新的興趣，因?yàn)閷⑺鼞?yīng)用到新環(huán)境中時(shí)可以提供一些相當(dāng)多的實(shí)際好處。當(dāng) Gartner Inc. 對(duì)將在未來 18 - 36 個(gè)月內(nèi)提供價(jià)值的 10 種頂尖新興技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，虛擬化技術(shù)在這個(gè) 名單 中名列榜首。本文將利用一些常見的模式介紹一些基本的虛擬化概念。

什么是虛擬化？

虛擬化（Virtualization）對(duì)于不同的人來說可能意味著不同的東西，這要取決與他們所從事的工作領(lǐng)域的環(huán)境。通用的解釋是它包含許多使服務(wù)器得到加強(qiáng)的虛擬機(jī)。有經(jīng)驗(yàn)的程序員可能還記得，曾有一段時(shí)間他們擔(dān)心是否有可用內(nèi)存來存放自己的程序指令和數(shù)據(jù)。現(xiàn)在最基本的操作系統(tǒng)提供了虛擬內(nèi)存的功能，這樣程序員就不用再考慮這個(gè)問題了。IBM？ 對(duì)大型機(jī)使用的 VM 可以允許多個(gè)用戶和應(yīng)用程序共享同一臺(tái)機(jī)器，相互之間不會(huì)產(chǎn)生任何干擾。我們發(fā)現(xiàn)在很多計(jì)算平臺(tái)上都實(shí)現(xiàn)了這種概念，或者通過軟件來提供這種概念。

然而，虛擬化技術(shù)的內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于虛擬內(nèi)存和虛擬服務(wù)器。目前，我們已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)虛擬化、微處理器虛擬化、文件虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化等技術(shù)。如果我們?cè)谝粋�(gè)更廣泛的環(huán)境中或從更高級(jí)的抽象（如任務(wù)負(fù)載虛擬化和信息虛擬化）來思考虛擬化技術(shù)，虛擬化技術(shù)就變成了一個(gè)非常強(qiáng)大的概念，可以為最終用戶、應(yīng)用程序和企業(yè)提供很多優(yōu)點(diǎn)。

虛擬化技術(shù)有很多定義，下面就給出了一些這樣的定義。然而，對(duì)于本文的討論來說，IBM 給出的簡(jiǎn)潔定義以及資源的邏輯表示形式的概念都可以用來作為不同的虛擬模式的示例。

"虛擬化是以某種用戶和應(yīng)用程序都可以很容易從中獲益的方式來表示計(jì)算機(jī)資源的過程，而不是根據(jù)這些資源的實(shí)現(xiàn)、地理位置或物理包裝的專有方式來表示它們。換句話說，它為數(shù)據(jù)、計(jì)算能力、存儲(chǔ)資源以及其他資源提供了一個(gè)邏輯視圖，而不是物理視圖。" —— Jonathan Eunice， Illuminata Inc.

"虛擬化是表示計(jì)算機(jī)資源的邏輯組（或子集）的過程，這樣就可以用從原始配置中獲益的方式訪問它們。這種資源的新虛擬視圖并不受實(shí)現(xiàn)、地理位置或底層資源的物理配置的限制。" —— Wikipedia

"虛擬化：對(duì)一組類似資源提供一個(gè)通用的抽象接口集，從而隱藏屬性和操作之間的差異，并允許通過一種通用的方式來查看并維護(hù)資源。" —— Open Grid Services Architecture Glossary of Terms

“虛擬化是資源的邏輯表示，它不受物理限制的約束。”—— IBM 公司

為什么要進(jìn)行虛擬化？

虛擬化的主要目的是對(duì) IT 基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行簡(jiǎn)化。它可以簡(jiǎn)化對(duì)資源以及對(duì)資源管理的訪問。

消費(fèi)者可以是一名最終用戶、應(yīng)用程序、訪問資源或與資源進(jìn)行交互的服務(wù)。資源是一個(gè)提供一定功能的實(shí)現(xiàn)，它可以基于標(biāo)準(zhǔn)的接口接受輸入和提供輸出。資源可以是硬件，例如服務(wù)器、磁盤、網(wǎng)絡(luò)、儀器；也可以是軟件，例如 Web 服務(wù)。

消費(fèi)者通過受虛擬資源支持的標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)資源進(jìn)行訪問。使用標(biāo)準(zhǔn)接口，可以在 IT 基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生變化時(shí)將對(duì)消費(fèi)者的破壞降到最低。例如，最終用戶可以重用這些技巧，因?yàn)樗麄兣c虛擬資源進(jìn)行交互的方式并沒有發(fā)生變化，即使底層物理資源或?qū)崿F(xiàn)已經(jīng)發(fā)生了變化，他們也不會(huì)受到影響。另外，應(yīng)用程序也不需要進(jìn)行升級(jí)或應(yīng)用補(bǔ)丁，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)接口并沒有發(fā)生變化。

IT 基礎(chǔ)設(shè)施的總體管理也可以得到簡(jiǎn)化，因?yàn)樘摂M化降低了消費(fèi)者與資源之間的耦合程度。因此，消費(fèi)者并不依賴于資源的特定實(shí)現(xiàn)。利用這種松耦合關(guān)系，管理員可以在保證管理工作對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生最少影響的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì) IT 基礎(chǔ)設(shè)施的管理。管理操作可以手工完成，也可以半自動(dòng)地完成，或者通過服務(wù)級(jí)協(xié)定（SLA）驅(qū)動(dòng)來自動(dòng)完成。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，網(wǎng)格計(jì)算可以廣泛地利用虛擬化技術(shù)。網(wǎng)格計(jì)算可以對(duì) IT 基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行虛擬化。它處理 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的共享和管理，動(dòng)態(tài)提供符合用戶和應(yīng)用程序需求的資源，同時(shí)還將提供對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的簡(jiǎn)化訪問。

虛擬化是如何工作的？

虛擬化可以通過很多方法來證實(shí)。它不是一個(gè)單獨(dú)的實(shí)體，而是一組模式和技術(shù)的集合，這些技術(shù)提供了支持資源的邏輯表示所需的功能，以及通過標(biāo)準(zhǔn)接口將其呈現(xiàn)給這些資源的消費(fèi)者所需的功能。這些模式本身都是前面介紹過的各種不同虛擬形式的重復(fù)出現(xiàn)。

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