IT 虛擬化是創建 IT 設備或資源的虛擬版本，而不是物理版本。許多人僅根據虛擬機 (VM) 來考慮虛擬化，其中一臺物理機托管許多運行不同操作系統實現的 VM。例如，單個 Intel 或 IBM POWER 系統使用 Windows、Linux、IBM i 或 AIX 操作系統托管多個不同的虛擬機的情況并不少見，這大大減少了數據中心 (DC) 所需的物理硬件空間。
但是僅僅從虛擬機的角度來考慮虛擬化是錯誤的。虛擬化技術用于多種不同的 DC 功能，包括一些您甚至可能不認為是虛擬化功能的功能。本周，讓我們來看看虛擬化的世界，以及它在哪些方面可以并且將使您受益。
虛擬化簡介
虛擬化起源于 1960 年代中期，當時用戶依賴于緩慢且低效的批處理，并且需要昂貴的大型機來加速該過程。多個用戶需要一個資源共享系統來同時執行多個批處理作業。啟用這些功能的原始大型機操作系統使整個系統過于復雜且未優化。過去每臺機器都有一個操作系統映像。硬件資源和軟件系統緊密耦合。安裝一個硬件來提高性能需要用戶關閉整個系統，當系統運行時，大多數機器一次只能運行一個應用程序以避免系統沖突。為了解決這個問題，發明了計算的虛擬化模型。
術語虛擬化被描述為將服務請求或系統資源與為服務提供動力的底層物理基礎設施分離。它是在軟件系統中模擬硬件功能的科學——創建物理系統的虛擬版本，例如硬件平臺、存儲和網絡資源。硬件資源在邏輯上分布在軟件應用程序之間，這些軟件應用程序可以消耗虛擬基礎設施環境中的計算能力，而不必依賴于物理硬件組件。因此，虛擬化讓組織可以像操作幾臺服務器機器一樣操作數百臺服務器。這種能力轉化為簡單、低成本、可管理和優化的服務器操作。
虛擬化的工作原理
在機器級別，每個計算操作都用二進制數字、1 和 0 表示。這些數字也可以表示為計算機處理器中的晶體管狀態：開和關狀態。計算過程涉及這些狀態或二進制數字的變化組合。這些變化的組合或計算過程源于用戶、軟件應用程序、操作系統和底層硬件之間的通信。
當用戶執行應用程序功能時，軟件應用程序與操作系統通信，操作系統又與硬件資源通信以執行以二進制數字表示的必要計算操作。操作系統不會將硬件視為物理設備，而是它們所代表的二進制數字。
虛擬化通過模擬可以在機器級別以二進制數字解釋的硬件功能來利用此過程，并以稱為虛擬機 (VM) 的軟件容器的形式提供虛擬化環境。每個虛擬機通常是隔離的，并為操作系統和軟件應用程序提供一個與其他虛擬機分開運行的環境。底層硬件資源在 VM 之間同時匯集，并使用 Hypervisor 動態交??付。Hypervisor 或虛擬機管理器 (VMM) 可以定義為用于在多個 VM 之間分配物理硬件資源的進程、軟件、固件或技術。
虛擬化提供商有什么好處？
IT 虛擬化只是創建可供不同實體使用的虛擬資源，包括虛擬機、操作系統、桌面、應用程序和用戶。這些虛擬資源的使用方式與任何物理 IT 資源或應用程序相同。IT 世界中的虛擬化示例包括：
- 服務器虛擬化——將一個物理服務器劃分為幾個較小的虛擬機 (VM)，這些虛擬機在相同的硬件上運行，并且可以彼此獨立地啟動、停止和訪問。在 Intel 機器上運行多個 Windows VM 服務器，或在 IBM POWER 機器上運行不同的 IBM i、Linux 和 AIX 分區是眾所周知的服務器虛擬化實現。
- 磁盤驅動器分區——分區硬盤驅動器可以被認為是一種虛擬技術，因為它將一組物理硬盤驅動器劃分為多個磁盤驅動器，這些驅動器可以分配給不同的服務器或工作站。
- 網絡虛擬化——通信端口，例如以太網端口，可以被虛擬化并劃分成幾個不同的IP地址，供不同的VM使用，允許同一臺機器上的不同VM共享網卡。
- 桌面虛擬化（Virtual Desktop Interface，VDI） ——虛擬化工作站負載，而不是服務器負載。瘦客戶端、智能手機、臺式機和平板電腦等客戶端使用遠程顯示協議在主機上運行虛擬桌面。他們所有的桌面處理都在虛擬桌面上進行，但所有結果都顯示在客戶的本地桌面上。
- 應用程序虛擬化——使用應用程序虛擬化產品，將應用程序安裝在遠程主機上，然后像在本地運行一樣交付到用戶桌面。應用程序虛擬化允許管理員將應用程序安裝到中央服務器一次，從而更簡單地更新應用程序和推出補丁。
- 存儲虛擬化——允許將來自多個不同服務器或存儲設備的存儲匯集在一起??，以顯示為單個存儲設備，可以從中央控制臺進行管理并分配給不同的客戶端。也稱為云存儲，存儲虛擬化提供更好的存儲管理和利用。
虛擬化的好處
虛擬化為 IT 組織提供了許多好處，包括：
- 降低成本——通過虛擬化共享硬件減少了資本支出，其中一臺機器或 IT 資源可以代表多臺機器或資源。這減少了在機器上的資本支出并降低了維護成本。
- 更快的桌面和服務器配置和部署——服務器或工作站可以在現有機器上克隆，并在數小時內啟動，而不是數天或數月。
- 占用空間更小并節省能源——虛擬化減少了數據中心資源的大小，顯著減少了機架空間，并且因為您運行的機器更少，從而降低了能源成本。減少的機架空間也降低了數據中心的成本和維護。虛擬網絡不會覆蓋盡可能多的機器，從而在為不同公司提供服務或滿足監管要求時更容易創建分段子網，例如為支付卡行業 (PCI) 數據安全標準 (DSS) 實施分段信用卡處理。
- 可移植性和遷移——虛擬化使移動硬件配置或在不同硬件之間復制硬件配置變得容易。遷移功能可以更輕松地將機器遷移或克隆到不同的環境，以實現業務連續性、高可用性、災難恢復，或者創建測試或 QA 環境。
- 減少應用程序安裝、升級和維護——應用程序虛擬化允許您在更少的服務器上安裝關鍵應用程序，提供更快的應用程序升級，并為用戶維護更少的應用程序副本。
- 提高 IT 運營效率——過去需要數天或數月才能完成的服務器和工作站部署、設置和維護等任務現在可以在幾分鐘或幾小時內完成，從而使 IT 運營人員能夠專注于更多業務特定任務。您的 IT 員工變得更有效率和生產力。
- 提高硬件利用率——存儲虛擬化允許您將現有存儲匯集到一個存儲池中，從而允許您重新利用和重用現有存儲，而不必淘汰舊存儲。在單臺機器上運行多個 VM 可以提高服務器的利用率，從而充分發揮服務器的功能。
- 更輕松地遷移到云——由于虛擬化技術將 IT 處理與其底層硬件和軟件環境分離或抽象化，虛擬化使得將處理遷移到云環境變得更加容易。
虛擬化的五個注意事項
在為虛擬世界準備服務器工作負載時，您需要考慮一系列因素，以確保虛擬化資源的性能、效率、成本效益、安全性和可用性。以下考慮因素將是實現這些目標的關鍵：
- 安全性和合規性：虛擬化可能會影響 IT 工作負載訪問和在不同網絡、計算和存儲層之間切換的方式。受到嚴格監管的行業可能需要將敏感的用戶數據存儲在單獨的物理存儲中。
- 軟件性能損失：具有高 I/O 要求的工作負載或同時處理大量具有低 I/O 要求的工作負載可能會降低虛擬環境中的軟件性能。在數據傳輸、備份和恢復過程中也會出現性能損失。高網絡延遲也可能影響用戶在云中運行軟件的體驗。
- 更高的成本：與本地物理基礎設施安裝相比，應用程序在虛擬環境中的執行速度往往較慢。這可以通過為在 VM 中托管軟件應用程序的服務器部署更好的硬件來彌補。因此，維持最佳軟件性能的總開銷會增加。
- 管理復雜性：用戶可以自定義和微調虛擬機以滿足每個 IT 工作負載和應用程序的獨特需求，這可能會增加管理工作和操作虛擬基礎架構的復雜性。對于虛擬機管理員來說，這可能會通過多個管理控制臺增加一層管理職責，負責處理由網絡、軟件、管理、操作系統和硬件虛擬化組成的分布式基礎架構環境。虛擬化平臺必須與底層系統緊密集成，以最大限度地發揮整個系統的性能潛力。可能需要智能基礎設施監控和管理功能來維持虛擬化基礎設施環境中的最佳操作。
- 讓您的基礎架構面向未來：快速敏捷的業務組織需要根據不可預測和不斷變化的使用需求動態擴展基礎架構資源。應制定適當的容量規劃策略和工具，以保持業務組織在利用虛擬基礎架構資源時在競爭中生存所需的敏捷性。
針對虛擬化優化的基礎架構環境和系統允許組織在更少的底層物理系統中托管多個服務器、硬件或應用程序映像。虛擬化系統具有高度可擴展性和靈活性，可應對需求高峰，從而優化資源投資。虛擬化還支持額外的安全性、災難恢復和可用性措施，以確保消費者數據在充分遵守法規的情況下受到保護。管理良好的虛擬環境簡化了管理軟件和服務器資源的工作，同時保持業務連續性。
最重要的是，虛擬化提供了對物理基礎設施環境的顯著改進。對于許多對靈活性和可擴展性有很高要求的工作負載，虛擬化可能是必要的。下一波虛擬化允許用戶在隔離的、可移植的和可復制的虛擬環境中運行多個分布式應用程序特別有趣，并且在 IT 人員中引起了極大的炒作——它被稱為容器化。
