从虚拟化到云端数据中心

by 北山 . 0 Comments

一夜之间,it业仿佛实现了飞跃性的跨越:从虚拟化到达了云计算的境界,在这场演进中,我们一直看到的是ibm这个蓝色巨人的影子,从业界第一台应用虚拟化的大型机,到目前ibm拥有虚拟化领域最完整和最领先的解决方案,从硬件虚拟化到虚拟化软件和管理,再到新一代数据中心,甚至基于虚拟化的云计算基础架构,ibm在帮助企业整合资源,管理工作负载,自动化流程和优化服务交付能力方面一直走在前端,云计算产品。  第一个虚拟化系统

也许大家都知道,虚拟化起源于大型机,起源于对分时系统的需求。在1959年的国际信息处理大会上,一篇名为《大型高速计算机中的时间共享》被认为是虚拟化技术的最早论述。到了上世纪60年代,“虚拟化”被作为术语创造出来并使用至今。当时虚拟化是指一台虚拟机(当时也称为伪机),用来描述在ibm m44/44x系统上建立虚拟机(之前也被称为伪机 )。而建立和管理虚拟机在当时被称为虚拟化平台,或更多人称之为服务器虚拟化。

首个虚拟化系统:ibm 的m44/44x是it历史上第一台虚拟化系统,这是位于纽约约克镇高地的托马斯j ·沃森研究中心设计、运营的一台实验性计算机系统。它是基于对ibm的7044 (即’m44′),模拟多个7044虚拟机-即’44x’。 ibm m44/44x是一个突破性的机器,用来探索传呼,虚拟机概念,和计算机性能的测量。

1967年至1972年,完全虚拟化 (full virtualization)成为现实。ibm的另一台研究体系cp-40首次向外界展示并证明了其cp/cms操作系统的控制程序能够进行完全虚拟化。通过分布式开放源码系统,cp-40可以为每个的cp / cms的用户提供了一个模拟的,独立的计算机。也正是从这个时间开始,ibm的虚拟机家族稳步前进。每一个这样的虚拟机有基本的计算机的完整功能,并且,虚拟机(与它的用户)无法区分与个人系统的区别。其结果便是,一台cp-40可同以时由多个用户进行复用,允许在一台主机上运行多个操作系统,让用户尽可能地充分利用昂贵的大型机资源。

完全虚拟化将硬件与软件一同整合变为可能,迈出这一步的仍然是ibm,1972年,ibm公司在著名的system/360基础上增加了系统硬件的虚拟内存功能,这也就是 ibm system/370。随后,vm 继续发展,今天,你能够在 system z9 主机上发现 vm, 它甚至能够向后兼容到 system/360。

发展中的虚拟化

由于虚拟化技术技术在商业应用上的优势,risc 服务器与小型机成为了虚拟化技术第二波受益者。1999年,ibm 公司在 as/400 上提出了上“逻辑分区(lpar)”技术和新的高可用性集群解决方案。在 power 管理程序上运行的 as/400 lpar 令单台服务器工作起来如同 12 个独立的服务器。而在 2002 年,ibm 还更进一步,其 aix5l v5.2 还首次包括了 ibm 实现的动态逻辑分区(dlpar)。dlpar 允许在无需重启系统的情况下,将包括处理器、内存和其它组件在内的系统资源分配给独立的分区。这种在不中断运行的情况下进行资源分配的能力不仅令系统管理变得更加轻松,而且因为能够更好地使用资源而帮助降低总拥有成本。

从60年代unix系统诞生起,虚拟化技术和分区技术就开始了发展,并且经历了从“硬盘分区”到“虚拟机”再到“准虚拟机”再到“虚拟操作系统”,虚拟机配置,再到“服务器虚拟化”、“存储虚拟化”和“融合虚拟化”的发展历程。经过近30年的发展,虚拟化技术在高端服务器产品上的应用日臻成熟。

在存储领域,最早的虚拟化出现在上世纪九十年代初,即第一种raid子系统。早就1978年,ibm就获得了raid(冗余独立磁盘阵列)概念的专利。作为一种存储虚拟形式,raid首先将物理设备组合为池,云解决方案,然后从这一池中“切割”出一组虚拟逻辑单元(lun)并将其提供给主机。

到九十年代末,许多新型的存储虚拟化技术相继出现,它们的目标多数都是改善管理和利用率。从那以后,存储虚拟化已经从一种独立的技术发展成为存储基础设施管理工具中的一个重要特性。也就是说,它不仅驻留在主机服务器上和磁盘阵列上,也越来越多地出现在存储网络中的智能交换机上。

存储虚拟化还可以实现更高层次的管理功能。卷管理也被认为是虚拟化的一种形式,而且目前已经成为多数数据中心管理存储网络和大型存储阵列的必备工具。在未来的几年中,它将会成为入门级存储阵列中的一个标准特性,并且广泛应用于ip存储和入门级存储网络。

在2003年5月,ibm推出可提供数据块级存储虚拟的san卷控制器(san volume controller),在业界第一次允许客户拥有一个对其存储基础架构进行管理的控制界面。在2004年10月,ibm推出了拥有逻辑分区(lpar)功能的ds8000。通过使用ibm power5微处理器和ibm虚拟引擎技术,ds8000在实现高性能的同时,降低了多种业务应用的成本。

虚拟化生态系统及驱动力

一直到今天,从处理器层面的厂商,再到操作系统层面的软件厂商的加入,从数量众多的第三方软件厂商的涌现再到各服务器系统厂商的高调推动,我们看到一个趋于完整的服务器虚拟化的产业生态系统正在逐渐形成。这也使得在过去的几年时间里,虚拟化开始成为it业界最受关注的热点话题。

it技术未来的发展方向,虚拟化平台,决不仅仅是为了提高系统性能,而是需要以综合的方法来满足业务对it系统的需求,提高系统适应变化的能力。正是在这种产业生态环境中,近年来it虚拟化技术脱颖而出,成为提升企业it系统适应性、建设适应性it基础设施、打造动成长企业的必由之路;同时,it系统的虚拟化水平也成为衡量企业实现动成长企业愿景的重要标准。

虚拟化的绝妙之处在于,通过将服务器资源分配到多个虚拟机,虚拟化支持不同的应用、甚至不同的操作系统在同一企业级服务器上同时运行。每个虚拟机就像一台独立的服务器,但实际上在同一物理服务器内运行。在一台服务器上运行多个应用能够提高服务器效率,并减少需要管理和维护的服务器数量。当应用需求增加时,可以迅速创建更多虚拟机,从而无需增加物理服务器即可灵活地响应不断变化的需求。而且,利用虚拟技术,it管理员可以在服务器之间移动正在运行的虚拟机,同时保持服务器持续可用。

抽象地说,虚拟化是资源的逻辑表示,它不会受物理限制的约束。换句话说,虚拟化为数据、计算能力、存储资源以及其它资源提供了一个逻辑视图,而不是物理视图。

实际上,不论是服务器虚拟化,还是存储虚拟化,甚至网络虚拟化、数据虚拟化等等,都只是部件层面的虚拟化。虚拟化技术的未来应当是将整个数据中心虚拟化,使用户能够获得一个随需应变数据中心。

走向云端

ibm 早在 40 多年前就率先在大型主机上使用了虚拟技术,并在此后在自己的系统和软件中注入了各种虚拟技术,云计算管理,实现不同服务器、软件、存储和网络的自动管理和优化。ibm 虚拟技术和自动化技术的结合帮助减少了支持 it 运行所需的人员数量。今天,ibm 可以将客户数据中心中超过 80% 的部分实现虚拟化。为进一步发挥虚拟的威力,ibm 正在创建包括所有物理和虚拟系统的集成管理视图。ibm 早在 5 年前最先推出具有自管理功能的自动化技术,并为市场提供了一系列最成熟的自动化功能,包括在超过 75 种软件、硬件和服务产品中提供了 500 多种不同的虚拟功能,可以自动检测各种系统、事务处理、工作流或业务流程何时处于运行不正常的状态,并在不影响系统其它部分的情况下采取纠正措施。这些功能已经远远超出了系统管理软件的范畴并包括了芯片技术。具有”智能搜索”特性的软件和软件工具可以寻找和清除各种故障,自主管理像 blue gene 超级计算机和大型主机这样的服务器和存储设备。

对大多数企业而言,虚拟化的最初动力是降低成本。服务器无序蔓延而且效率低;运营成本、能源冷却、空间耗费严重,缺乏经验丰富的员工将工作负载迁移至虚拟环境中;虚拟化后工作负载的服务协议水平slas无法满足要求,只有部分it架构实现虚拟化……通向“集中整合”的征程任重道远。

正如ibm这样业内领先的公司所做的,他们正在尝试改变人们看待虚拟化的方式。将一切虚拟化不仅仅是在服务器上通过创建分区来进行虚拟化,而是虚拟化整个it环境,我们可以用另一个it热门词汇来形容,那就是云计算。在数据中心中,一个完整的云计算环境其中可以包含 ibm 服务器,也可以包含惠普、或是戴尔的服务器,以及磁带、文件和所有类型的存储以及网络。虚拟化正在将整个it结构变成一个巨大的逻辑资源池,可以将企业从it的繁杂维护中解放出来,从而投身到更加广阔的创新空间中去。

云计算帮助持续的节约成本,改进服务交付,以及提高业务敏捷性。在云环境下可以自动保留和回收计算能力,以充分利用资源,并利用业务就绪云计算产品来支持标准化,从而大幅提高生产力并快速实现投资收益率。云计算提供的是自助服务的能力,可以将应用程序堆栈作为服务提供,确保将资源提供给与企业客户最相关的工作负载,支持弹性调整,以免发生破坏性的容量不足的情况。在提高业务敏捷性方面,可以加快新服务或资源的供应并调整已确定的服务的规模,以便动态地支持创造性,使业务决策几乎完全摆脱基础结构的约束,对虚拟资源可以进行“现收现付”的自助服务访问,以保护业务资本。

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