虚拟化如何在云计算中提供优势

虚拟机管理程序是一种商品，那么我们该何去何从?

虚拟化物理计算机是公有云和私有云的中坚力量，使企业能够优化硬件利用率、增强安全性、支持多租户等。

早期的虚拟化方法主要基于模拟CPU，例如在基于PowerPC的Mac上的x86，使用户能够运行DOS和Windows。不仅需要模拟CPU，而且还要模拟硬件环境中的其他组件，包括图形适配器、硬盘、网络适配器、内存和接口。

在90年代末期时，VMware在虚拟化技术中有了重大突破，他们推出的技术可以让大部分代码直接在CPU上执行，而不需要被转译或模拟。

在VMware之前，运行在相同硬件的两个或两个以上的操作系统会互相干扰，因为他们会争夺资源并试图执行特权指令。VMware智能地拦截这些类型的指令，动态地重写代码，并存储新的转译用于重复使用和快速执行。

总之，这些技术比以前的模拟器运行地更快，帮助定义了我们现在所知道的x86虚拟化，包括旧的“管理程序”大型机概念，这是让IT创建和运行虚拟机的平台。

云计算时期虚拟化技术的关键变化

多年来，VMware及其专利统治着虚拟化领域。在服务器端，VMware的ESX在裸机上运行，它成为领先的第一类(或本机)管理程序。在客户端，VMware Workstation在现有桌面操作系统内运行，它是第二类(或托管)管理程序。

虚拟化技术不只是针对开发人员或跨平台软件使用的技术，虚拟化是一个强大的技术，它通过将服务器放在可替代的虚拟化容器中，提高效率和可管理性。

多年来，涌现出一些有趣的开源项目，包括Xen和QEMU(快速模拟器)。这些都不像VMware那么快速和灵活，但它们为我们指明了一条发展道路，并且奠定了基础。

大约在2005年，AMD和英特尔公司开发了新的处理器扩展到x86架构，为特权指令提供了硬件辅助。AMD和英特尔公司分别将其称之为AMD-V和VT-x，这些扩展改变了格局，最终将服务器虚拟化带到更多供应商。不久后，Xen利用这些新的扩展创建了硬件虚拟机(HVM)，这种虚拟机使用QEMU的设备模拟，以及来自VT-x和AMD-V扩展的硬件辅助来支持专有操作系统，例如微软Windows。

一家名为Qumranet的公司也开始将虚拟化基础设施增加到Linux内核，被称为基于内核的虚拟机(KVM)，并开始使用QEMU设施来托管虚拟机。微软最终也加入了这个领域，在2008年推出了Hyper-V。

云计算时代一个新的行业诞生

当虚拟化最终变得“自由”，或者至少不需要昂贵的许可费就可以访问，我们开始看到新用例的出现。具体来说，亚马逊开始使用Xen平台来出租其多余的计算能力给第三方客户。通过其API，他们拉开了弹性云计算革命的序幕，这意味着应用程序自身可以自我配置资源来满足你工作负载。

现在，开源虚拟机管理程序已经日趋成熟，并且在云计算中普及。除了VMware之外，企业开始尝试使用KVM或Xen管理程序的架构。这些尝试并不是关于控制成本，更多地是关于利用云计算的弹性本质，以及这些开源替代品正在构建的标准。

未来：高性能弹性基础设施

通过虚拟机管理程序的商品化，创新现在正专注于私有/公共云硬件架构以及围绕它们的软件生态系统：存储架构、软件定义网络、智能化和自主编排，以及应用程序API。

传统服务器已经慢慢让位给弹性的自定义云计算应用程序，这些程序才是计算的未来，虽然在一段时间内这两者会共存。

展望未来，IT部门对虚拟化商品化作出的反应可以分为以下几类：

现状：改变是很难的，一些企业会习惯于他们已经使用多年的解决方案。这意味着，他们需要面对已经20到25年之久的存储和管理架构。这还意味着继续支付管理程序许可费用，锁定在专门针对传统应用程序的虚拟化平台，并且无法支持企业内部的弹性云计算应用程序。

公共云：这移除了管理你自己的基础设施的负担。然而，公共云可能不是运行传统服务器应用程序的最佳位置，因为这些程序需要专门的资源和增强的安全性。此外，虽然公共云资源最初具有成本效益，但扩展规模的成本会让内部资本投资看起来更具吸引力。

云框架：这包括工具包选项，例如OpenStack，这是针对云计算的优秀的开源框架。Rackspace等公司让它可以扩展。然而，很少有IT公司能够真正构建和管理OpenStack部署。

超级融合基础设施：Nimboxx等公司正在提供交钥匙解决方案，这些方案提供与框架和工作流程相同的弹性云优势，以在单一模块化设备中支持传统应用程序。这些数据中心一体机允许公司从小规模开始，并逐渐向外扩展。它们还可以作为传统应用程序和弹性云应用程序之间的桥梁。

当考虑超级融合基础设施解决方案时，企业必须弄清楚“堆栈所有者”和“堆栈依赖者”之间的重要区别。堆栈依赖者是指，在虚拟机中运行以及位于另一个供应商的管理程序之上的解决方案。堆栈所有者是指，在裸机运行并自己构建整个堆栈的供应商。

这些差异带来的影响：

许可费用：堆栈所有者使用主要云服务提供商相同的开源管理程序(KVM或者Xen)，企业无需支付昂贵的软件许可费用。而堆栈依赖者通常为多个管理程序提供支持，而对开源版本只有有限的支持。

性能：堆栈所有者在裸机上运行，让他们能够对存储和计算的硬件资源进行直接控制。堆栈依赖者在虚拟机中运行，这意味着每个I/O操作遵循低效率路径。堆栈依赖者宣称从三节点急群众有16000 IOPS，而堆栈所有者可以从单个节点提供18万 IOPS。

简单性：堆栈所有者从单一窗格管理整个终端到终端基础设施，在私有企业内部解决方案中提供公共云的体验。而堆栈依赖者减轻了一些存储管理复杂性，但总体而言，系统和虚拟机管理仍然需要从多个界面的多个应用程序进行管理。

安全性：堆栈所有者对硬件的各个方面有着直接控制权，并可以支持静态数据加密等技术。堆栈依赖者缺乏这种控制，因为它们运行在虚拟机内。其设计中的固有因素是在堆栈启动前需要其他东西，例如管理程序，这阻碍了它们包含数据集敏感部分的能力。

软件定义：堆栈所有者拥有一切，这意味着软件定义任何事物都是可能的，包括实时自我学习系统，可以根据需求提高或减少资源，以及重新分配工作负载。堆栈依赖者只是拥有存储池。

真正的突破在于，让这些复杂的技术可供企业使用，以及小型企业。下一代类似VMware的公司将会是在简单的、易于部署、易于扩展和高性能产品中提供真正弹性私有云的优势，同时支持传统工作负载的供应商。

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