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摘要 服务器虚拟化的关键是将运行在多台物理服务器上的应用整合到一台物理服务器上，不仅运行起来相互独立，而且提高了设备的利用效率，降低了设备能耗。本文首先介绍了虚拟化的核心技术，然后通过实例对服务器虚拟化技术进行了分析，最后提出了服务器虚拟化技术的研究方向。
关键词 服务器虚拟化技术 节能 数据机房
引言
从20世纪50年代虚拟化概念的提出，到20世纪60年代虚拟化技术的商用，再到近年来虚拟化技术在国内外数据机房中的广泛应用，虚拟化技术一直以来都因其具备节能减排、易于管理等诸多特点而备受关注。
服务器虚拟化技术是将虚拟化技术应用于服务器上，将一个服务器虚拟成若干个服务器使用。服务器虚拟化技术具备降低运营成本、提高资源利用率、动态调度资源、提高应用兼容性、加速应用部署、提高服务可用性、降低能源消耗等特点。本文结合国内主流运营商的建设经验，以某运营商通过服务器虚拟化技术对OSS域内系统进行硬件平台整合方案为例对服务器虚拟化技术的原理和应用进行分析和介绍。
1 服务器虚拟化的核心技术
服务器虚拟化的核心技术包括：CPU虚拟化、内存虚拟化、设备与I／O虚拟化和虚拟机实时迁移技术。
1.1CPU虚拟化
CPU虚拟化技术把物理CPU抽象成虚拟CPU，任意时刻一个物理CPU只能运行一个虚拟CUP指令。每个客户操作系统可以使用一个或多个虚拟CPU。在这些客户操作系统之间，虚擬CPU的运行相互隔离，互不影响。
1.2内存虚拟化
内存虚拟化技术是把物理机的真实物理内存通过虚拟机管理器进行统一管理，包装成多个虚拟的物理内存分别供若干个虚拟机使用，使得每个虚拟机拥有各自独立的内存空间。从本质上讲，物理机的内存是一段连续的地址空间，上层应用对于内存的访问多是随机的，因此虚拟机监视器需要维护物理机里内存地址块和虚拟机内部看到的连续内存块的映射关系，保证虚拟机的内存访问是连续的、一致的。
1.3设备与I／O虚拟化
I／O虚拟化技术与设备把物理机的真实设备统一管理，包装成多个虚拟设备给若干个虚拟机使用，响应每个虚拟机的设备访问请求和I／O请求。
虚拟网络接口是I／O虚拟化技术中的重要部分。在服务器虚拟化中每个虚拟机都变成了一个独立的逻辑服务器，它们之间的通信通过网络接口进行。每一个虚拟机都被分配了一个虚拟的网络接口，从虚拟机内部看来就是一块虚拟网卡。服务器虚拟化要求对宿主操作系统的网络接口驱动进行修改。修改后，物理机的网络接口不仅要承担原有网卡的功能，还要通过软件虚拟出一个交换机。虚拟交换机工作于数据链路层，负责转发从物理机外部网络投递到虚拟机网络接口的数据包，并维护多个虚拟机网络接口之间的连接。当一个虚拟机与同一物理机上的其他虚拟机通信时，它的数据包会通过自己的虚拟网络接口出发，虚拟交换机收到该数据包后将其转发给目标虚拟机的虚拟网络接口。
1.4实时迁移技术
实时迁移技术是在虚拟机运行过程中，将整个虚拟机的运行状态完整、快速地从原来所在的宿主机硬件平台迁移到新的宿主机硬件平台上，并且整个迁移过程是平滑的，用户几乎不会察觉到任何差异。由于虚拟化抽象了真实的物理资源，因此可以支持原宿主机和目标主机硬件平台的异构性。
实时迁移技术需要虚拟机监视器的协助，即通过原主机和目标主机上虚拟机监视器的相互配合，来完成客户操作系统的内存和其他状态信息的拷贝。实时迁移技术开始以后，内存页面被不断地从源虚拟机监视器拷贝到目标虚拟机监视器。这个拷贝过程对源虚拟机的运行不会产生影响。最后一部分内存页面被拷贝到目标虚拟机监视器之后，目标虚拟机开始运行，虚拟机监视器切换源虚拟机与目标虚拟机，源虚拟机的运行被终止，实时迁移过程完成。
2 虚拟化技术应用实例与分析
目前虚拟化技术可以分为两种形式：单台服务器虚拟化和跨服务器虚拟化。下面分别通国内某主流运营商对其OSS域进行建设时选用的建设方案作为典型实例，从而进一步分析虚拟化技术在实际中的应用。
2.1实用案例
本项目采购了2台高性能的服务器，将2台高性能服务器划分为4个硬件区域，并对Solaris操作系统作镜像处理，从而分为四个Domain。下面为本项目的网络拓扑图：
本方案采用服务器虚拟化技术，并制定了以服务器硬件Domain与Solaris Container相结合的方式为建设原则。对操作系统虚拟化技术进行实施，即采用Container技术，将Solaris操作系统划分为多个Zone，每个Zone包含单个具体应用，如数据库应用、数据采集等具体应用，从而实现具体应用相互隔离、各zone相对独立的特点。Container技术对业务应用透明，无需改变具体应用，并可实现关键业务双机运行。下面为本项目中服务器－Domaino的划分方案列表：
2.2案例分析
本项目的技术特点就是采用了服务器虚拟化技术，使用此项技术之前以上四个应用(即：应急指挥调度系统、主动监控采集机、CRM系统、数据库服务器)分别运行在四个独立的物理服务器上，然而在采用了虚拟化之后，这三种应用运行在三个独立的虚拟服务器上，而这三个虚拟服务器可以被一个物理服务器托管。简而简之，服务器虚拟化使一台物理机可以运行多个虚拟服务器，而相互隔离互不干扰。
本项目的技术特点为：
(1)减少设备占用空间，降低设备能耗。
(2)提高设备使用效率，降低维护成本。
(3)隔离各业务应用，避免业务间相互影响。
(4)管理安全，业务管理员帐号可相互独立。
(5)主要业务可实现双机运行。
结束语
电信行业的快速发展也带来了大量的能源消耗问题。节能降耗工作在早在“十一五”期间就曾做出明确的提出，并制定了节能减排的目标。服务器虚拟化技术不仅具备节能减排的特点，同时还具备提高应用兼容性、提高服务可用性、动态调度资源、加速应用部署等技术优势，因此这些方面的研究也将成为服务器虚拟化技术的重要内容。
关键词 服务器虚拟化技术 节能 数据机房
引言
从20世纪50年代虚拟化概念的提出，到20世纪60年代虚拟化技术的商用，再到近年来虚拟化技术在国内外数据机房中的广泛应用，虚拟化技术一直以来都因其具备节能减排、易于管理等诸多特点而备受关注。
服务器虚拟化技术是将虚拟化技术应用于服务器上，将一个服务器虚拟成若干个服务器使用。服务器虚拟化技术具备降低运营成本、提高资源利用率、动态调度资源、提高应用兼容性、加速应用部署、提高服务可用性、降低能源消耗等特点。本文结合国内主流运营商的建设经验，以某运营商通过服务器虚拟化技术对OSS域内系统进行硬件平台整合方案为例对服务器虚拟化技术的原理和应用进行分析和介绍。
1 服务器虚拟化的核心技术
服务器虚拟化的核心技术包括：CPU虚拟化、内存虚拟化、设备与I／O虚拟化和虚拟机实时迁移技术。
1.1CPU虚拟化
CPU虚拟化技术把物理CPU抽象成虚拟CPU，任意时刻一个物理CPU只能运行一个虚拟CUP指令。每个客户操作系统可以使用一个或多个虚拟CPU。在这些客户操作系统之间，虚擬CPU的运行相互隔离，互不影响。
1.2内存虚拟化
内存虚拟化技术是把物理机的真实物理内存通过虚拟机管理器进行统一管理，包装成多个虚拟的物理内存分别供若干个虚拟机使用，使得每个虚拟机拥有各自独立的内存空间。从本质上讲，物理机的内存是一段连续的地址空间，上层应用对于内存的访问多是随机的，因此虚拟机监视器需要维护物理机里内存地址块和虚拟机内部看到的连续内存块的映射关系，保证虚拟机的内存访问是连续的、一致的。
1.3设备与I／O虚拟化
I／O虚拟化技术与设备把物理机的真实设备统一管理，包装成多个虚拟设备给若干个虚拟机使用，响应每个虚拟机的设备访问请求和I／O请求。
虚拟网络接口是I／O虚拟化技术中的重要部分。在服务器虚拟化中每个虚拟机都变成了一个独立的逻辑服务器，它们之间的通信通过网络接口进行。每一个虚拟机都被分配了一个虚拟的网络接口，从虚拟机内部看来就是一块虚拟网卡。服务器虚拟化要求对宿主操作系统的网络接口驱动进行修改。修改后，物理机的网络接口不仅要承担原有网卡的功能，还要通过软件虚拟出一个交换机。虚拟交换机工作于数据链路层，负责转发从物理机外部网络投递到虚拟机网络接口的数据包，并维护多个虚拟机网络接口之间的连接。当一个虚拟机与同一物理机上的其他虚拟机通信时，它的数据包会通过自己的虚拟网络接口出发，虚拟交换机收到该数据包后将其转发给目标虚拟机的虚拟网络接口。
1.4实时迁移技术
实时迁移技术是在虚拟机运行过程中，将整个虚拟机的运行状态完整、快速地从原来所在的宿主机硬件平台迁移到新的宿主机硬件平台上，并且整个迁移过程是平滑的，用户几乎不会察觉到任何差异。由于虚拟化抽象了真实的物理资源，因此可以支持原宿主机和目标主机硬件平台的异构性。
实时迁移技术需要虚拟机监视器的协助，即通过原主机和目标主机上虚拟机监视器的相互配合，来完成客户操作系统的内存和其他状态信息的拷贝。实时迁移技术开始以后，内存页面被不断地从源虚拟机监视器拷贝到目标虚拟机监视器。这个拷贝过程对源虚拟机的运行不会产生影响。最后一部分内存页面被拷贝到目标虚拟机监视器之后，目标虚拟机开始运行，虚拟机监视器切换源虚拟机与目标虚拟机，源虚拟机的运行被终止，实时迁移过程完成。
2 虚拟化技术应用实例与分析
目前虚拟化技术可以分为两种形式：单台服务器虚拟化和跨服务器虚拟化。下面分别通国内某主流运营商对其OSS域进行建设时选用的建设方案作为典型实例，从而进一步分析虚拟化技术在实际中的应用。
2.1实用案例
本项目采购了2台高性能的服务器，将2台高性能服务器划分为4个硬件区域，并对Solaris操作系统作镜像处理，从而分为四个Domain。下面为本项目的网络拓扑图：
本方案采用服务器虚拟化技术，并制定了以服务器硬件Domain与Solaris Container相结合的方式为建设原则。对操作系统虚拟化技术进行实施，即采用Container技术，将Solaris操作系统划分为多个Zone，每个Zone包含单个具体应用，如数据库应用、数据采集等具体应用，从而实现具体应用相互隔离、各zone相对独立的特点。Container技术对业务应用透明，无需改变具体应用，并可实现关键业务双机运行。下面为本项目中服务器－Domaino的划分方案列表：
2.2案例分析
本项目的技术特点就是采用了服务器虚拟化技术，使用此项技术之前以上四个应用(即：应急指挥调度系统、主动监控采集机、CRM系统、数据库服务器)分别运行在四个独立的物理服务器上，然而在采用了虚拟化之后，这三种应用运行在三个独立的虚拟服务器上，而这三个虚拟服务器可以被一个物理服务器托管。简而简之，服务器虚拟化使一台物理机可以运行多个虚拟服务器，而相互隔离互不干扰。
本项目的技术特点为：
(1)减少设备占用空间，降低设备能耗。
(2)提高设备使用效率，降低维护成本。
(3)隔离各业务应用，避免业务间相互影响。
(4)管理安全，业务管理员帐号可相互独立。
(5)主要业务可实现双机运行。
结束语
电信行业的快速发展也带来了大量的能源消耗问题。节能降耗工作在早在“十一五”期间就曾做出明确的提出，并制定了节能减排的目标。服务器虚拟化技术不仅具备节能减排的特点，同时还具备提高应用兼容性、提高服务可用性、动态调度资源、加速应用部署等技术优势，因此这些方面的研究也将成为服务器虚拟化技术的重要内容。