虛擬化技術(shù)在云服務(wù)中的應(yīng)用前景

　　云服務(wù)已經(jīng)成為當(dāng)今企業(yè)、學(xué)校、單位，乃至是家庭業(yè)務(wù)流程中的核心服務(wù)，而支撐著這種服務(wù)的技術(shù)就是虛擬化技術(shù)?；谔摂M化技術(shù)的云服務(wù)極大改變了現(xiàn)在的企業(yè)業(yè)務(wù)負載運維模式。該文介紹了虛擬化技術(shù)以及云服務(wù)在當(dāng)前社會的服務(wù)情況，并討論了在未來應(yīng)用中的前景情況。

　　《智能系統(tǒng)學(xué)報》已于2006年3月正式出刊,雙月刊。是由中國人工智能學(xué)會和哈爾濱工程大學(xué)聯(lián)合主辦，是中國人工智能學(xué)會會刊之一。主要刊登神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與神經(jīng)計算、智能信息處理、自然語言理解、智能系統(tǒng)工程、機器翻譯、復(fù)雜系統(tǒng)、機器學(xué)習(xí)、知識工程與分布式智能、機器人、智能制造、粗糙集與軟計算、免疫系統(tǒng)、機器感知與虛擬現(xiàn)實、智能控制與智能管理、可拓工程、人工智能基礎(chǔ)、生物信息學(xué)與人工生命等內(nèi)容。

　　虛擬化技術(shù)從20年前就開始顯露出它的市場應(yīng)用價值，然而在那個時代，很少有人能夠高瞻遠矚地看到這項技術(shù)對未來數(shù)字化世界的巨大影響。要說服一個企業(yè)運用虛擬化技術(shù)是一件非常費勁甚至最終沒有結(jié)果的事情——管理層無法理解，為什么在一臺電腦上要同時安裝、運行兩個操作系統(tǒng)，“運行兩個肯定比運行一個慢得多，這怎么行”是這些管理者最直接、也最常見的理由。

　　如今，世界，尤其是信息世界飛速變化，讓人有些難以適應(yīng)。云端、虛擬化，早已成為企業(yè)運維的重要手段，在很多企業(yè)中已經(jīng)成為支柱技術(shù)。全世界的企業(yè)數(shù)據(jù)中心，早已廣泛運用虛擬化技術(shù)。

　　1 虛擬化技術(shù)概述

　　我認為虛擬化就是一種抽象的資源。例如，我們平時的操作系統(tǒng)，都是建立在實體硬件上的。而將這些硬件資源抽象化，就可以脫離實體的束縛，從而可以在一臺物理機器上同時運行多個操作系統(tǒng)。

　　目前，提供虛擬化服務(wù)的公司主要有VMware、微軟、RedHat、Citrix等等，但VMware的產(chǎn)品和服務(wù)使用范圍更加廣泛，幾乎成為虛擬化的代名詞。

　　在虛擬化的產(chǎn)品服務(wù)出現(xiàn)之前，如果要部署一個新的操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序，就必須購買一臺新的服務(wù)器，因為軟件和底層硬件是相關(guān)聯(lián)的。隨著應(yīng)用程序越來越多，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器也越來越多，運行維護越來越麻煩，維護費用(包括電費、散熱費用等等)越來越高，企業(yè)不堪重負。最大的問題是，巨大的投入并沒有帶來應(yīng)有的巨大收益，原因很簡單：每一個部署的應(yīng)用程序，只使用了服務(wù)器的一部分資源，沒有使用的那部分，就浪費掉了，這部分的投資相當(dāng)于扔到了水里。

　　如今，虛擬化技術(shù)大行其道，我們可以在一套硬件設(shè)備上同時部署、運行多個操作系統(tǒng)或是應(yīng)用程序，讓每套硬件設(shè)備能夠最大限度地發(fā)揮性能，只有當(dāng)硬件真正無法符合時(例如內(nèi)存或者容量不夠)，我們才需要購買新的硬件設(shè)備。部署應(yīng)用程序不再需要購買物理服務(wù)器了，直接在虛擬服務(wù)器中部署即可。同時，由于相同負載下，使用的服務(wù)器及其他硬件設(shè)備減少，因此數(shù)據(jù)中心的耗電、散熱需求也相應(yīng)減少，運維成本隨之下降。虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了企業(yè)的基本理念：用最少的投入換得最大的產(chǎn)出。

　　虛擬化的優(yōu)點絕不僅止于此，硬件資源的整合只是其中一項而已。各種企業(yè)、單位，都可以從虛擬化應(yīng)用中獲得優(yōu)勢，比如提升工作負載的移動性、增加平均故障間隔時間、更簡便的災(zāi)難恢復(fù)等等。而虛擬化，尤其是服務(wù)器虛擬化，還為新的運營模式——云計算，奠定了基礎(chǔ)。

　　云服務(wù)是在互聯(lián)網(wǎng)+發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。當(dāng)硬件與軟件的關(guān)聯(lián)性被剝離(虛擬化)，當(dāng)寬帶發(fā)展到一定的程度，云服務(wù)便應(yīng)運而生了。云服務(wù)的核心就是將“虛擬的計算能力”作為商品，在互聯(lián)網(wǎng)上進行流通。

　　2 虛擬化技術(shù)及云服務(wù)在現(xiàn)實中的運用

　　如前面所說，當(dāng)虛擬化技術(shù)還沒有流通的時候，如果要增加計算能力，必須購買新的硬件來進行擴展，所花的成本非常大。而在虛擬化技術(shù)催生了云計算后，計算能力可以通過互聯(lián)網(wǎng)來進行擴展，雖然在服務(wù)器端，它的本質(zhì)依然需要依靠硬件，但在客戶那邊，計算能力已經(jīng)脫離了物理硬件，變成了一種虛擬資源，客戶可以通過更少的成本，來獲得相應(yīng)的計算能力。

　　這樣做能獲得的好處很多。我們可以以一個簡單的辦公室私有云模式為例。在一個辦公室中，假設(shè)有10個職員，每個人都有需要存儲的私有數(shù)據(jù)，也有一些數(shù)據(jù)是大家都需要用到的。在傳統(tǒng)模式中，每個職員都會把所有數(shù)據(jù)放在自己電腦的硬盤中，于是10個職員就需要10個硬盤，增加了硬件成本。而大家都需要使用的共有數(shù)據(jù)，同樣會被放在10個硬盤中，這又造成了硬盤容量的浪費;而更大的問題還在后面。當(dāng)共有數(shù)據(jù)需要更新時，麻煩來了，這時需要把10個職員的硬盤全部更新一遍，這樣每個職員才能都得到更新后的數(shù)據(jù)，增加了時間成本、增加了出錯幾率?？偠灾@種傳統(tǒng)模式的工作效率很低，無法適應(yīng)當(dāng)今時代的要求。

　　這時，基于虛擬化技術(shù)的私有云模式的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。在私有云平臺上搭建文件服務(wù)器，原來在10個硬盤中存放的共有數(shù)據(jù)，全部存放在私有云中，由虛擬化平臺進行管理。當(dāng)數(shù)據(jù)更新時，不是更新到職員的硬盤里，而是在私有云平臺進行更新，所有的職員都可以同步訪問更新后的數(shù)據(jù)，節(jié)省了硬件資源，增加了工作效率。而私有云還可以組建磁盤陣列，為每一份數(shù)據(jù)進行備份，增加了安全性。最大的好處是：用戶的數(shù)據(jù)脫離了電腦(軟件硬件剝離)，職員在辦公室的任何一臺電腦上，都可以用專有的帳號密碼去訪問私有云，增加了工作負載的移動性?？偠灾瑹o論從運維成本、工作效率、安全性、移動性，云服務(wù)都有無法比擬的優(yōu)勢。

　　當(dāng)我們需要部署虛擬機、數(shù)據(jù)庫的時候，假設(shè)將虛擬機和數(shù)據(jù)庫直接部署在實體硬件上的操作系統(tǒng)中，一旦硬件出現(xiàn)損壞，那么整個系統(tǒng)都將處于癱瘓狀態(tài)，非常麻煩。而如果將數(shù)據(jù)庫等部署在云平臺上，由于使用了虛擬化技術(shù)，所有的硬件資源都是虛擬的抽象資源，當(dāng)服務(wù)器硬件出現(xiàn)問題時，故障轉(zhuǎn)移、災(zāi)難恢復(fù)都變得更加簡單，甚至可以直接將整個系統(tǒng)全部移動、復(fù)制到備用平臺上，而無需從頭再來，這在企業(yè)運維中簡直是不可估量的價值。

　　在可見的未來中，物聯(lián)網(wǎng)、增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實，都將成為人們生活中的一部分。這時虛擬化技術(shù)、云服務(wù)都將起到至關(guān)重要的作用。試想一下，在餐廳里，不再是使用紙質(zhì)的菜單，而是直接在餐桌上進行操作，而所有的菜譜數(shù)據(jù)，都不是部署在餐廳的電腦中，而是直接部署在整棟綜合體的數(shù)據(jù)中心里，餐廳的管理者，不需要使用某一個特定電腦，甚至只需要用自己的手機，登入數(shù)據(jù)中心里為自己劃分的一塊“虛擬化資源”，利用數(shù)據(jù)中心超強的處理能力，對餐廳相關(guān)的用戶進行全面的大數(shù)據(jù)分析，這是在以往以PC為終端的部署模式中想都不敢想的。而一旦服務(wù)器硬件出現(xiàn)故障，比如硬盤，那么數(shù)據(jù)中心的災(zāi)難恢復(fù)技術(shù)又可以體現(xiàn)出巨大的用途。如果餐廳的老板不用虛擬化技術(shù)，而是把所有的一切都用本地電腦的方式來運維，這將耗費多少人力物力成本?效率又將是何其低下?小到一個餐廳，大到整個飲食業(yè)，都將可以從這種基于虛擬化技術(shù)的云服務(wù)模式中獲得巨大的利益。

　　再比如醫(yī)療行業(yè)，很多醫(yī)院已經(jīng)部署了先進的云平臺解決方案，核心便是虛擬化技術(shù)。這樣做有很多優(yōu)點：資源具有彈性，比如應(yīng)對不同時間段(如掛號高峰期)業(yè)務(wù)壓力需求，靈活分配資源;系統(tǒng)具有高度可用性：虛擬機在線熱遷移等特性保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)不會在遷移過程中當(dāng)機，最大程度保障整體系統(tǒng)的可用性;運營的便捷性：使用云平臺簡化醫(yī)院信息中心運維壓力，統(tǒng)一視圖，提升測試、上線效率。這種靈活的運維模式，無論對于醫(yī)院還是患者，都是一件好事?，F(xiàn)在醫(yī)院的運營壓力很大，醫(yī)院人滿為患，而患者也為了得到對應(yīng)的醫(yī)療資源忙于奔波、苦不堪言，醫(yī)患關(guān)系也比較緊張。而基于虛擬化技術(shù)的云平臺可以大大提高醫(yī)院的整體業(yè)務(wù)流程，降低運維成本，客觀上為患者提供了便利。

　　更甚者——這種模式不僅節(jié)省了本地的硬件成本，同樣節(jié)省了軟件成本，本地的電腦上甚至只需要一個最簡單的瀏覽器即可，因為所有的應(yīng)用全部是在云端上運行的。這已經(jīng)形成了硬件、軟件、數(shù)據(jù)全面的云端化，所有的工作負載都不在本地，因此遷移、恢復(fù)變得異常簡單，安全性大大增強。

　　3 虛擬化技術(shù)及云服務(wù)的發(fā)展應(yīng)用

　　隨著移動端消費者和員工的涌現(xiàn)、大數(shù)據(jù)分析的普及以及行業(yè)的快速創(chuàng)新，這使得墨守成規(guī)的企業(yè)可能在數(shù)周內(nèi)就被淘汰。如今，能夠快速推出新計劃并變革業(yè)務(wù)發(fā)展方向的能力至關(guān)重要。企業(yè)必須向一種能夠敏捷、高效地支持業(yè)務(wù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施演進，以確保繁榮發(fā)展并保持遙遙領(lǐng)先。

　　企業(yè)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施必須不斷演變和革新，提供更多類似云的屬性，以便帶來出色的服務(wù)敏捷性，幫助開發(fā)人員等內(nèi)部利益相關(guān)者快速開展全新云原生應(yīng)用開發(fā)等工作，并使外部客戶能夠在合作時獲得他們期望的體驗。

　　參考文獻：

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

　　[2] 什么是云計算?[EB/OL].中國云計算網(wǎng).(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.