虚拟化技术在云服务中的应用前景

　　云服务已经成为当今企业、学校、单位，乃至是家庭业务流程中的核心服务，而支撑着这种服务的技术就是虚拟化技术。基于虚拟化技术的云服务极大改变了现在的企业业务负载运维模式。该文介绍了虚拟化技术以及云服务在当前社会的服务情况，并讨论了在未来应用中的前景情况。

　　《智能系统学报》已于2006年3月正式出刊,双月刊。是由中国人工智能学会和哈尔滨工程大学联合主办，是中国人工智能学会会刊之一。主要刊登神经网络与神经计算、智能信息处理、自然语言理解、智能系统工程、机器翻译、复杂系统、机器学习、知识工程与分布式智能、机器人、智能制造、粗糙集与软计算、免疫系统、机器感知与虚拟现实、智能控制与智能管理、可拓工程、人工智能基础、生物信息学与人工生命等内容。

　　虚拟化技术从20年前就开始显露出它的市场应用价值，然而在那个时代，很少有人能够高瞻远瞩地看到这项技术对未来数字化世界的巨大影响。要说服一个企业运用虚拟化技术是一件非常费劲甚至最终没有结果的事情——管理层无法理解，为什么在一台电脑上要同时安装、运行两个操作系统，“运行两个肯定比运行一个慢得多，这怎么行”是这些管理者最直接、也最常见的理由。

　　如今，世界，尤其是信息世界飞速变化，让人有些难以适应。云端、虚拟化，早已成为企业运维的重要手段，在很多企业中已经成为支柱技术。全世界的企业数据中心，早已广泛运用虚拟化技术。

　　1 虚拟化技术概述

　　我认为虚拟化就是一种抽象的资源。例如，我们平时的操作系统，都是建立在实体硬件上的。而将这些硬件资源抽象化，就可以脱离实体的束缚，从而可以在一台物理机器上同时运行多个操作系统。

　　目前，提供虚拟化服务的公司主要有VMware、微软、RedHat、Citrix等等，但VMware的产品和服务使用范围更加广泛，几乎成为虚拟化的代名词。

　　在虚拟化的产品服务出现之前，如果要部署一个新的操作系统或应用程序，就必须购买一台新的服务器，因为软件和底层硬件是相关联的。随着应用程序越来越多，数据中心的服务器也越来越多，运行维护越来越麻烦，维护费用(包括电费、散热费用等等)越来越高，企业不堪重负。最大的问题是，巨大的投入并没有带来应有的巨大收益，原因很简单：每一个部署的应用程序，只使用了服务器的一部分资源，没有使用的那部分，就浪费掉了，这部分的投资相当于扔到了水里。

　　如今，虚拟化技术大行其道，我们可以在一套硬件设备上同时部署、运行多个操作系统或是应用程序，让每套硬件设备能够最大限度地发挥性能，只有当硬件真正无法符合时(例如内存或者容量不够)，我们才需要购买新的硬件设备。部署应用程序不再需要购买物理服务器了，直接在虚拟服务器中部署即可。同时，由于相同负载下，使用的服务器及其他硬件设备减少，因此数据中心的耗电、散热需求也相应减少，运维成本随之下降。虚拟化技术实现了企业的基本理念：用最少的投入换得最大的产出。

　　虚拟化的优点绝不仅止于此，硬件资源的整合只是其中一项而已。各种企业、单位，都可以从虚拟化应用中获得优势，比如提升工作负载的移动性、增加平均故障间隔时间、更简便的灾难恢复等等。而虚拟化，尤其是服务器虚拟化，还为新的运营模式——云计算，奠定了基础。

　　云服务是在互联网+发展到一定阶段的必然产物。当硬件与软件的关联性被剥离(虚拟化)，当宽带发展到一定的程度，云服务便应运而生了。云服务的核心就是将“虚拟的计算能力”作为商品，在互联网上进行流通。

　　2 虚拟化技术及云服务在现实中的运用

　　如前面所说，当虚拟化技术还没有流通的时候，如果要增加计算能力，必须购买新的硬件来进行扩展，所花的成本非常大。而在虚拟化技术催生了云计算后，计算能力可以通过互联网来进行扩展，虽然在服务器端，它的本质依然需要依靠硬件，但在客户那边，计算能力已经脱离了物理硬件，变成了一种虚拟资源，客户可以通过更少的成本，来获得相应的计算能力。

　　这样做能获得的好处很多。我们可以以一个简单的办公室私有云模式为例。在一个办公室中，假设有10个职员，每个人都有需要存储的私有数据，也有一些数据是大家都需要用到的。在传统模式中，每个职员都会把所有数据放在自己电脑的硬盘中，于是10个职员就需要10个硬盘，增加了硬件成本。而大家都需要使用的共有数据，同样会被放在10个硬盘中，这又造成了硬盘容量的浪费;而更大的问题还在后面。当共有数据需要更新时，麻烦来了，这时需要把10个职员的硬盘全部更新一遍，这样每个职员才能都得到更新后的数据，增加了时间成本、增加了出错几率。总而言之，这种传统模式的工作效率很低，无法适应当今时代的要求。

　　这时，基于虚拟化技术的私有云模式的优势就体现出来了。在私有云平台上搭建文件服务器，原来在10个硬盘中存放的共有数据，全部存放在私有云中，由虚拟化平台进行管理。当数据更新时，不是更新到职员的硬盘里，而是在私有云平台进行更新，所有的职员都可以同步访问更新后的数据，节省了硬件资源，增加了工作效率。而私有云还可以组建磁盘阵列，为每一份数据進行备份，增加了安全性。最大的好处是：用户的数据脱离了电脑(软件硬件剥离)，职员在办公室的任何一台电脑上，都可以用专有的帐号密码去访问私有云，增加了工作负载的移动性。总而言之，无论从运维成本、工作效率、安全性、移动性，云服务都有无法比拟的优势。

　　当我们需要部署虚拟机、数据库的时候，假设将虚拟机和数据库直接部署在实体硬件上的操作系统中，一旦硬件出现损坏，那么整个系统都将处于瘫痪状态，非常麻烦。而如果将数据库等部署在云平台上，由于使用了虚拟化技术，所有的硬件资源都是虚拟的抽象资源，当服务器硬件出现问题时，故障转移、灾难恢复都变得更加简单，甚至可以直接将整个系统全部移动、复制到备用平台上，而无需从头再来，这在企业运维中简直是不可估量的价值。

　　在可见的未来中，物联网、增强现实、虚拟现实，都将成为人们生活中的一部分。这时虚拟化技术、云服务都将起到至关重要的作用。试想一下，在餐厅里，不再是使用纸质的菜单，而是直接在餐桌上进行操作，而所有的菜谱数据，都不是部署在餐厅的电脑中，而是直接部署在整栋综合体的数据中心里，餐厅的管理者，不需要使用某一个特定电脑，甚至只需要用自己的手机，登入数据中心里为自己划分的一块“虚拟化资源”，利用数据中心超强的处理能力，对餐厅相关的用户进行全面的大数据分析，这是在以往以PC为终端的部署模式中想都不敢想的。而一旦服务器硬件出现故障，比如硬盘，那么数据中心的灾难恢复技术又可以体现出巨大的用途。如果餐厅的老板不用虚拟化技术，而是把所有的一切都用本地电脑的方式来运维，这将耗费多少人力物力成本?效率又将是何其低下?小到一个餐厅，大到整个饮食业，都将可以从这种基于虚拟化技术的云服务模式中获得巨大的利益。

　　再比如医疗行业，很多医院已经部署了先进的云平台解决方案，核心便是虚拟化技术。这样做有很多优点：资源具有弹性，比如应对不同时间段(如挂号高峰期)业务压力需求，灵活分配资源;系统具有高度可用性：虚拟机在线热迁移等特性保障业务系统不会在迁移过程中当机，最大程度保障整体系统的可用性;运营的便捷性：使用云平台简化医院信息中心运维压力，统一视图，提升测试、上线效率。这种灵活的运维模式，无论对于医院还是患者，都是一件好事。现在医院的运营压力很大，医院人满为患，而患者也为了得到对应的医疗资源忙于奔波、苦不堪言，医患关系也比较紧张。而基于虚拟化技术的云平台可以大大提高医院的整体业务流程，降低运维成本，客观上为患者提供了便利。

　　更甚者——这种模式不仅节省了本地的硬件成本，同样节省了软件成本，本地的电脑上甚至只需要一个最简单的浏览器即可，因为所有的应用全部是在云端上运行的。这已经形成了硬件、软件、数据全面的云端化，所有的工作负载都不在本地，因此迁移、恢复变得异常简单，安全性大大增强。

　　3 虚拟化技术及云服务的发展应用

　　随着移动端消费者和员工的涌现、大数据分析的普及以及行业的快速创新，这使得墨守成规的企业可能在数周内就被淘汰。如今，能够快速推出新计划并变革业务发展方向的能力至关重要。企业必须向一种能够敏捷、高效地支持业务创新的基础设施演进，以确保繁荣发展并保持遥遥领先。

　　企业数据中心基础设施必须不断演变和革新，提供更多类似云的属性，以便带来出色的服务敏捷性，帮助开发人员等内部利益相关者快速开展全新云原生应用开发等工作，并使外部客户能够在合作时获得他们期望的体验。

　　参考文献：

　　[1]Wikipedia.Cloud.computing[EB/OL].[2008-12-20].http：//en.wik ipedia.org/wiki/Cloud_computing.

　　[2] 什么是云计算?[EB/OL].中國云计算网.(2008-05-14)[2009-02-27].http：//www.cloudcomputing-china.cn/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=1.

　　[3] WANG Li-zhe，Tao Jie，KUNZE M.Scientific cloud computing：early definition and experience[C]//Proc of the 10th IEEE International Conference on High Performance Computing and Communications.2008.