虚拟化数据中心未来

前言

众所周知，在今天，虚拟化已然成为IT业界最为热门的话题。所有的IT供应商，都试图让用户相信，虚拟化技术能够帮助企业打造更高效、可管理性更高、资源配置更灵活的数据中心。无疑，由于目前数据量不断呈爆炸性的增长，原有的数据中心由于自身需求不断变化，在进行整合和扩容时，早期建设时的无序与混乱，这个时候就面临巨大的压力。无论是人为还是客观导致，企业对业务需求的高要求，使得一个自动化的7×24小时无人值守的数据中心环境，成为企业向往的目标。

或许，读者要问了，上述这些都是企业发展所面临的必然困境，这与虚拟化有什么关系。我们简单回顾一下虚拟化的发展历史。虚拟化的概念在 20 世纪 60 年代首次出现，利用它可以对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。随着时间的推移，微型计算机和 PC 可提供更有效、更经济的方法来分配处理能力。因此到 20 世纪 80 年代，虚拟技术已不再广泛使用。到了 20 世纪 90 年代，研究人员开始探索如何利用虚拟化解决与廉价硬件激增相关的一些问题，例如，利用率不足、管理成本不断攀升和易受攻击等。

虚拟化所面临的应用挑战

所以，虚拟化并不是一个新鲜的话题，并且我们发现似乎大多数IT技术都来源于大型机，这与高性能计算机发展历程相似，所有的技术总是从塔尖诞生，然后逐渐普及到大众层面。让我们回到虚拟化本身，根据Gartner的报告显示，目前只有10%的服务器实现了虚拟化，这里我们指的是PC服务器，但这一数字，在未来五年内有望达到50～60%。这样迅速的一个增长是因为，虚拟化为企业IT建设带来了便利，但同时，也给传统的应用带来了挑战。

一些软件工程师发现，运行一个应用程序的服务器是浪费的，因为这台服务器耗费了大量的资源却仅仅使用了一小部分的处理能力。目前，IT部门利用服务器虚拟化好处的理由之一就是减少数据中心的耗电量。遗憾的是，他们不知道促使他们采用虚拟化的同样的理由也影响到了他们数据中心的效率。为什么做服务器虚拟化这样的好事会对数据中心的效率产生负面影响呢？

一台服务器有电源、内存、硬盘、风扇、板卡、处理器和其它消耗电源的组件。这些组件产生某种形式的有价值的计算能力。在服务器接通电源之后，所有这些组件立即要消耗电源，即使在没有任何计算任务的时候也是如此。这就是已知的固定损耗。服务器的固定损耗一般占服务器最大耗电量的33%至50%。随着处理器利用率的增加，电源的消耗也增加，但是，固定的损耗没有变化。遗憾的是没有采用虚拟化的服务器一般运行一个应用程序，处理器的平均利用率大约是5%至10%，当然一些虚拟化供应商宣称目前利用率只在5%之下。

这就意味着这台服务器的每千瓦小时的成本要远远高于运行10个应用程序/操作系统（也就是虚拟机）的主机服务器。这个情况扩大化，数据中心也面临同样的问题。

那我们，或者说IT管理员们如何在虚拟化环境中提高数据中心基础设施的效率？两个最有效的改进方法是正确的尺寸和转换到紧靠热源的制冷。在简单点说，应用现在已经成为标准模式的模块化产品。模块化可升级基础设施随着IT工作量的增加而增加。使用这种基础设施的数据中心能够把总电费账单节省60%以上（或者减少虚拟化的应用规模）。除了节省能源之外，采用模块化不间断电源系统和队列内冷却设备有两个主要的好处：有针对性的可用性和改善的容量以及改变管理。

在一台主机服务器上的多个虚拟机将极大地提高主机服务器的重要性，因为一个电源或者热事件能够破坏整个虚拟化的机架（假如没有现成的备份策略的话）。采用模块化电源和冷却设备，单个机架可以有针对性地使用N+1不间断电源或者N+1队列内冷却设备，达到具体的可用性水平。这种有针对性的可用性将节省提供不必要的高电源和冷却的成本，减少不需要的IT机架和设备。

说了这么多，我们似乎已经确定了，虚拟化对于数据中心未来变革的必然性。

虚拟化和云计算

我们来看看，思科定义的DC3.0，即他们最新的数据中心发展蓝图。根据这张蓝图，我们可以看到，整个思科的数据中心技术是五个阶段。第一阶段是服务器联网、第二阶段是存储联网，第三阶段是统一交换联网。就是把第一和第二阶段在融合起来。而第四阶段就是目前正在进行的，针对VMware优化的联网。

如何针对VMware优化？VMware本身做的服务器虚拟化，通过在服务器上的虚拟机来重新定义整个局域网络的管理机制。思科是做网络交换的，乍一看仿佛二者并没有什么关联。其实不然，VMware在九月份召开的VMworld 2008上，全新的虚拟化数据中心操作系统(VDC-OS)。VDC-OS事实上，是VMware利用云计算技术创建的虚拟数据中心操作系统。您是否注意到，虽然前面有虚拟数据中心的定义，但后面关键的是操作系统。对，这多少暴露了VMware未来的野心。

VMware虚拟化数据中心操作系统(VDC-OS)架构图

而且，VMware CEO马瑞兹也宣称，Windows Server操作系统已经过时，VMware将开发虚拟的数据中心操作系统管理应用程序，也就是VDC-OS。微软基础架构服务器营销企业副总裁鲍勃·凯利(Bob Kelly)对此回应说：已经有多次关于Windows已经死亡的预言了，这种观点都出于自身利益。微软将虚拟化技术作为可选项，这是操作系统的一项功能，可用于大型处理主机和Linux分发。另外，VMware开发数据中心的做法将进入一个竞争激烈的市场，惠普就是这个领域强劲的竞争对手。惠普已经投入数亿美元收购相关企业，包括Opsware、EDS和Neoware，希望能成为数据中心领域的翘楚。

鲍勃·凯利说的是VMware可能面临的一个问题，但仅仅是可能。我们现在看到的是，VMware并非想要和惠普、IBM这样有合作关系的硬件厂商竞争，他选择的是和思科合作。这其中关系，貌似很负责。现在VMware的大股东是EMC，而EMC和思科是传统的紧密合作伙伴，双方在虚拟化交换机产品上有着非常紧密的合作。

VMware设想的VDC-OS在数据中心中，是出于CPU之上，操作系统和应用软件之下的层面。但VMware虚拟化产品本身只是个软件，如何支撑。这个时候，思科推出了Nexus 1000V，这个东东也是个软件，但他和思科所有的接入式交换机都是代码共享的。问题迎刃而解。

思科Nexus 1000V的架构图

这印证了VMware对VDC-OS的构想，操作系统用于控制整个数据中心和云系统，包括所有的硬件、软件和虚拟机。应用VDC-OS操作系统，可以实现按需增加计算能力的要求。即，在需要增加计算资源时，数据中心的计算能力不会因为操作系统的限制而成为瓶颈。例如传统的操作系统对于系统内的CPU数目是有一定的限制的，而基于虚拟化技术，这种限制会被排除，数据中心在扩展计算能力的同事，可用性和安全性也能得到显著提高。

VMware 总裁兼首席执行官马瑞兹称：“VMware最初十年的目标是帮助客户构建具备高度灵活性和弹性的动态高效型虚拟化基础平台。”简单说，这个平台就是云计算的基础。

我们可以看看VDC-OS的架构图，其对虚拟架构进行了拓展，主要有三个方面：

首先，它提供了一组基础架构服务（Infrastructure vServices），可以将服务器、存储设备和网络无缝聚合为“按需使用”云资源池，并将其分配给最需要它们的应用程序。

其次，它提供了一组应用程序服务（Application vServices），可以充分确保所有应用程序的可用性、安全性和扩展性保持在合适的级别，无论这些应用程序是针对哪些操作系统、开发框架或架构所设计运行。

最后，VDC-OS 还提供了一组云服务（Cloud vServices），可以集中“按需使用”云及“备用”云之间的计算容量。传统操作系统仅能针对单个服务器进行优化，并且只支持写入其接口的应用程序，与之不同的是，VDC-OS可作为整个数据中心的操作系统，支持写入任何操作系统的任何种类的应用程序——无论是以前的 Windows 应用程序，还是现今运行于混合操作系统环境中的分布式应用程序。

云计算的催化剂

尽管VMware VDC-OS无法替代Linux系统或Microsoft Windows操作系统（独立服务器一般采用这两款系统来运行应用软件），Vmware的"云技术计划"的目标是使公司产品范围遍及数据中心的各个部分，从服务器到存储器到网络，并且实现Vmware系统管理程序直接建立在运行这款操作系统的服务器上。这才是VMware最终的目标。

对于企业来说设定任何一个长远规划目标，必然有其经济上考量。根据IDC的报告，到2012年在IT云服务上的开支将达到420亿美元，而这个增长部分是由于美国经济危机以及波及全球范围的经济衰退所推动的。云模式为企业提供了一种获得IT和使用IT的更经济的方法，尤其是在经济衰退的情况下。这对中小企业来说非常重要，而中小企业也正式任何经济恢复计划的主要目标。

云服务将更多地应用到那些制造、金融、医疗、能源、媒体和其他行业的传统公司中，这些用户需要更好地向现有用户提供服务，同时也需要获得新的客户、新的增长以及更高的利润。”

这最终自然而然地就要归结于推动云计算的发展，因为这些服务需要高可扩展性、经济实惠的、灵活的IT基础架构来提供支持。随着企业越来越多地依赖于通过网路向用户提供服务，所以他们对服务器、存储、IP网络架构、系统管理软件等的需求也将有所增长。

到2012年云计算开支将增长25%，到2013年的增长率将近1/3。

这样就更清晰了，经济危机的前提下，能抵御灾害并实现增长，相信任何一家企业都不会拒绝，抛开技术层面来看，这也是云计算迅速走红的一个重要原因。

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