虛擬化是一個廣義的術語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行，將一個計算機資源從另一個計算機資源中分離出來的一種技術。從當前的技術發展趨勢上來看，虛擬化和數據中心自動化是私有云的兩大技術基礎。一個云計算的應用必定是基于虛擬化的，將硬件變成服務要看產品在虛擬化的能力，只有在虛擬化的環境下，云才是可能。本文將介紹虛擬化的發展歷程、云計算時代的虛擬化技術、服務器虛擬化、應用程序虛擬化以及System Center對虛擬化的管理，本文的重點在于虛擬化管理，因為這是我們在實際應用中落地的東西。

虛擬化發展歷程：

虛擬化的概念在 20 世紀 60 年代首次出現，利用它可以對屬于稀有而昂貴資源的大型機硬件進行分區。隨著時間的推移，微型計算機和 PC 可提供更有效、更經濟的方法來分配處理能力，因此到 20 世紀 80 年代，虛擬技術已不再廣泛使用。

但是到了20 世紀 90 年代，研究人員開始探索如何利用虛擬化解決與廉價硬件激增相關的一些問題，例如，利用率不足、管理成本不斷攀升和易受攻擊等。現在，虛擬化技術處于時代前沿，可以幫助企業升級和管理他們在世界各地的 IT 基礎架構并確保其安全。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。 CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同時運行多個操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。

云計算的平臺包括三類服務：軟件基礎實施即服務IaaS、平臺即服務PaaS、軟件即服務SaaS，而這三類服務的基礎則是虛擬化平臺，其關系結構如下圖1所示：
 

▲ 云計算技術服務模式圖

毫無疑問，虛擬化正在重組IT工業，同時它也正在支撐起云計算，如果把云計算單純理解虛擬化，其實也并為過，因為沒有虛擬化的云計算，是不可能實現按需計算的目標的。

虛擬化技術

虛擬化是資源的邏輯表示，這種表示不受物理限制的約束，它的主要目標是對包括基礎設施、系統和軟件等IT資源的表示、訪問、配置和管理進行簡化，并為這些資源提供標準的接口來接收輸入和提供輸出。

虛擬化技術包括兩個層面，其一是硬件層面的虛擬化，其二是軟件層面的虛擬化。實際上，我們通常所說的虛擬化是指服務器虛擬化技術，除此之外，在應用層、表示層、桌面、存儲和網絡都可以做全方位的虛擬化，虛擬化的類型可以用下圖2來表示：

▲ 虛擬化的類型

(1)網絡虛擬化

網絡虛擬化通常包括虛擬局域網和虛擬專用網。虛擬局域網是其典型的代表，它可以將一個物理局域網劃分成多個虛擬局域網，或者將多個物理局域網中的節點劃分到一個虛擬局域網中，這樣提供一個靈活便捷的網絡管理環境，使得大型網絡更加易于管理，可以通過集中配置不同位置的物理設備來實現網絡的最優化。

虛擬專用網幫助管理員維護IT環境，防止來自內網或者外網中的威脅，使用戶能夠快速、安全地訪問應用程序和數據。目前虛擬專用網在大量的辦公環境中使用。

(2)存儲虛擬化

存儲虛擬化就是為主機創建物理存儲資源的過程。通過虛擬化技術，多個存儲介質模塊(如硬盤、RAID)通過一定的手段集中管理起來，所有的存儲模塊在一個存儲池中得到統一管理。Redundant Array of independent Disk,(RAID)技術是虛擬化存儲技術的雛形，目前使用的存儲還有Network Attached Storage(NAS)和Storage Area Network(SAN)。

(3)桌面虛擬化

桌面虛擬化技術，維基百科上給出的定義是：“Desktop virtualization (或者成為Virtual Desktop Infrastructure) 是一種基于服務器 的計算模型，并且借用了傳統的瘦客戶端 的模型，但是讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優點：將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并統一管理;同時用戶能夠獲得完整PC的使用體驗。桌面虛擬化最大的好處在于能夠使用軟件從集中位置來配置PC及其它客戶端設備，這樣方便了企業用戶集中管理計算機，運維部門可以在數據中心加強對應用軟件、系統補丁、殺毒軟件的管理和控制。

(4)表示層虛擬化

在本地計算機顯示和操作遠程計算機桌面，在遠程計算機執行存儲信息和程序，一般通過終端服務來實現。

(5)應用虛擬化

在一臺計算機上顯示和操作計算機桌面，在另一臺計算機上執行程序和存儲信息。

目前在微軟的虛擬化產品線中，已經有了服務器虛擬化、應用虛擬化、桌面虛擬化、表示層虛擬化產品，如下圖3所示：

▲ 微軟虛擬化產品

服務器虛擬化

服務器虛擬化可以說是最為熟悉的，就是讓多個操作系統和應用程序同時運行在不同的虛擬機上，而這些虛擬機建立在同一個物理服務器上。但是一個服務器上的虛擬服務器的數量取決于硬件的能力，所有虛擬服務器共享相同的硬件上，但是相互獨立運行，單獨的虛擬服務器可以自行升級、啟動，不會影響到其他虛擬服務器。

服務器虛擬化解決了存在物理服務器環境下問題，通過虛擬化層可以隔離同一臺機器上、不同操作系統中運行的程序，避免資源的沖突。另外，服務器虛擬化可以動態移動沒有充分利用的硬件資源到最需要應用的程序中，從而提高底層硬件資源的利用率。

Windows Server Hyper-v是微軟的服務器虛擬化技術，可以將多個服務器角色整合成單一物理機上執行不同的虛擬機，也可以利用Hyper-v在單一服務器中執行不同的操作系統的服務器，如windows、Unix、Linux等。Hyper-V的體系結構如下圖4所示：

▲ Hyper-v 體系結構

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應用程序虛擬化

應用程序虛擬化通過為所有共享資源創建特定于應用程序的副本解決了這一問題。應用程序與其操作系統中其他應用程序共享但容易出現問題的內容--注冊表項、特定 DLL 等等均與應用程序打包在一起，從而形成一個虛擬應用程序。虛擬應用程序在部署后，將使用自己的共享資源副本，應用程序虛擬化如下圖5所示：

▲應用程序虛擬化

應用程序虛擬化能夠顯著提高部署簡易性。應用程序在 DLL 版本或其環境的其他共享方面不再存在沖突，因此，在部署新應用程序之前，無需測試它們與現有應用程序之間是否存在沖突。Microsoft Application Virtualization，簡稱為 App-V，是 Microsoft 針對此領域提供的技術。App-V 管理員可以創建虛擬應用程序，然后根據需要進行部署。通過提供系統核心部分的抽象視圖，應用程序虛擬化可以減少部署和更新應用程序所需的時間和費用。

微軟在2008年底發布了MDOP 2008 R2，MDOP是桌面優化套件(Microsoft Desktop Optimization Pack)的縮寫。MDOP中提供了一套用于優化客戶端桌面環境的組件，其中最有名的就是應用程序虛擬化App-V(Application Virtualization)。App-V允許用戶通過網絡獲得一個軟件的虛擬運行環境，然后無需安裝軟件，直接可以在虛擬環境中運行軟件。

App-V的強大功能及靈活應用吸引了不少管理員的關注，試想，如果企業中使用了App-V，那很多用戶將無需安裝種類繁多的軟件。只要在一臺模板計算機上把常用軟件都封裝好，然后打包到App-V服務器上，用戶就可以直接從App-V服務器下載軟件的整個運行環境。由于軟件運行是在虛擬的環境中進行，用戶不用擔心兼容性問題，甚至在單機上不太可能出現的場景也可以在App-V中輕易實現，例如用戶同時運行Office95和Office2007。

虛擬化管理之System Center

虛擬化以后，企業的IT環境變得更加復雜，如物理機和虛擬機環境下的硬件資源管理，不同虛擬化技術組合使用，如何對虛擬化的資源進行管理以及高效的管理，這些問題都是虛擬化后對IT帶來的挑戰。

目前主流的虛擬化提供商均能提供相應的管理產品和技術，微軟在這方面主要通過System Center及其系列產品來實現對虛擬化的管理。System Center 可管理整個 IT 系統，它可在多個操作系統(如 UNIX 和 Linux)間處理虛擬和物理環境，而這僅需一個統一界面，它可利用虛擬化允許任何地點的人員訪問資源。System Center有四個核心產品：System Center Virtual Machine Manager(SCVMM)、System Center Configuration Manager(SCCM)、System Center Operation Manager(SCOM)、System Center Data Projection Manager(SCDPM)，如下圖5所示：
 

▲System Center核心產品

SCVMM

為當今虛擬化的數據中心，提供了一個全面的管理解決方案，幫助您集中管理的 IT 基礎設施，提高服務器利用率，以及跨多個物理和虛擬平臺的資源動態優化。

▲SCVMM

SCCM

SCCM是一款跨物理、虛擬、分布式和移動環境對Windows服務器、客戶計算機和設備進行全面接入部署全面評估、部署和更新的解決方案。它針對 Windows進行了 優化，并具備持續可擴展性，是獲得 IT 系統進行全面管理與加強控制的理想選擇。

▲SCCM

SCOM

SCOM提供了最好的用于 Microsoft Windows 的端到端的服務管理，從而幫助您提高效率和更好的控制 IT 環境.

▲SCOM

SCDPM

是 Windows 備份及恢復的新標準，利用無縫整合的磁盤和磁帶介質，為 Microsoft 應用程序和文件服務器提供持續的數據保護。System Center Data Protection Manager 為不同規模的組織帶來可靠的快速恢復服務。

▲SCDPM

除此之外，還有System Center Mobile Device Manager和System Center Essentials 2007 。

總結

虛擬化是最近幾年非常熱門的一個技術話題，本文簡要介紹了虛擬化技術的發展歷程，虛擬化技術的分類，在虛擬化技術中，重點介紹了服務器虛擬化和應用程序虛擬化，我們通常所說的虛擬化均指服務器虛擬化，但是應用虛擬化是未來的一個方向，最后介紹了微軟虛擬化管理工具—System Center，鑒于篇幅，介紹的相對簡單一些。

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