虚拟化软件选型对比.docx
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虚拟化软件选型对比
虚拟化软件选型对比
一.服务器虚拟化软件选型
一.1服务器虚拟化技术
服务器虚拟化也称系统虚拟化，它把一台物理计算机虚拟化成一台或多台虚拟计算机，各虚拟机间通过被称为虚拟机监控器（VirtualMachineMonitor，VMM）的虚拟化层共享CPU、网络、内存、硬盘等物理资源，每台虚拟机都有独立的运行环境。
虚拟机可以看成是对物理机的一种高效隔离复制，要求同质、高效和资源受控。
同质说明虚拟机的运行环境与物理机的环境本质上是相同的；高效指虚拟机中运行的软件需要有接近在物理机上运行的性能；资源受控指VMM对系统资源具有完全的控制能力和管理权限。
一般来说，虚拟环境由三个部分组成：
硬件、VMM和虚拟机。
VMM取代了操作系统的位置，管理着真实的硬件。
服务器虚拟化示意图
对服务器的虚拟化主要包括处理器（CPU）虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化三部分，部分虚拟化产品还提供中断虚拟化和时钟虚拟化。
CPU虚拟化是VMM中最核心的部分，通常通过指令模拟和异常陷入实现。
内存虚拟化通过引入客户机物理地址空间实现多客户机对物理内存的共享，影子页表是常用的内存虚拟化技术。
I/O虚拟化通常只模拟目标设备的软件接口而不关心硬件具体实现，可采用全虚拟化、半虚拟化和软件模拟几种方式。
按VMM提供的虚拟平台类型可将VMM分为两类：
完全虚拟化（FullVirtualiztion），它虚拟的是现实存在的平台，现有操作系统无须进行任何修改即可在其上运行；类虚拟化（Para-Virtualiztion），虚拟的平台是VMM重新定义的，需要对客户机操作系统进行修改以适应虚拟环境。
完全虚拟化技术又分为软件辅助和硬件辅助两类。
按VMM的实现结构还可将VMM分为以下三类：
Hypervisor模型，该模型下VMM直接构建在硬件层上，负责物理资源的管理以及虚拟机的提供；宿主模型，VMM是宿主操作系统内独立的内核模块，通过调用宿主机操作系统的服务来获得资源，VMM创建的虚拟机通常作为宿主机操作系统的一个进程参与调度；混合模型，是上述两种模式的结合体，由VMM和特权操作系统共同管理物理资源，实现虚拟化。
一.1.1UNIX服务器虚拟化技术
从总体角度划分Unix上的虚拟化技术主要由硬件分区技术、逻辑分区技术和基于操作系统的虚拟化构成。
一.1.1.1物理分区技术
硬件分区是指在专用服务器上实现，通过逻辑和电气方式隔离多个操作系统实例的分区技术。
常见的硬件分区技术有HP的nPar（nodepartition），Sun的DynamicSystemDomain。
1）HP的物理分区即nPar
硬件分区是使用称为npartition的HP技术在单元板级别完成的。
如下图是HPnPar示意图。
HPnPar示意图
硬件分区在支持多个单元板的服务器（Integrity和PA-RISC）上实现，用来隔离（以逻辑方式和电气方式）多个操作系统实例。
也就是说，分配给一个硬件分区的单元板、核心、I/O卡以及内存只能供在该分区中运行的操作系统使用。
如果一个分区中的操作系统、软件或甚至是硬件出现问题，运行在其他分区中的操作系统和软件不受影响。
硬件分区的重要特性包括：
∙在单元板级别实现。
∙提供功能隔离和电气隔离。
∙通过软件分区可以进一步细分nPartition。
∙在支持npartition的Integrity服务器上，npartition可以运行HP-UX、OpenVMS、Linux、MicrosoftWindows或所有这些操作系统（在单独的分区中）。
2）Sun的硬件分区即动态系统域（DynamicSystemDomains）
SunFire系统可以划分为若干个域。
每个域均基于为其分配的系统板插槽。
进一步讲，每个域均被从电气上隔离在不同的硬件分区中，这保证了一个域中的某种故障不会影响到服务器上的其他域。
每个域的配置均由驻留于高端服务器的系统控制器（SC）上的配置数据库来确定。
配置数据库－在高端系统上则为平台配置数据库（PCD）－可控制如何将系统板插槽从逻辑上分区为域。
域配置表示了预定的域配置。
因此，该配置可以包含空的插槽和已占用的插槽。
给定域上插槽的可用数量是由ACL控制的。
ACL是可用组件列表（对于高端系统域）或访问控制列表（对于中型系统域）的缩写。
所有域的ACL均保存在SC上。
在更改插槽的状况之前，必须先将它分配给域，或对域来说该插槽是可用的。
将插槽分配给某个域后，它对于所属的域是可见的，而对于其他的域既不可见也不可用。
反之，在将插槽分配并连接到其他域之前，必须先从它当前所在的域中断开与该插槽的连接并取消对该插槽的分配。
逻辑域是隶属于域的一组插槽。
而物理域则是物理上互连的一组板。
插槽可以是逻辑域的成员，而不必是物理域的一部分。
在域引导之后，可以将系统板和空的插槽分配给逻辑域，或从逻辑域取消对它们的分配，但是只有在操作系统发出请求之后，才允许它们成为物理域的一部分。
尚未被分配给域的系统板或插槽对所有域均是可用的。
平台管理员可以将这些板分配给域，不过通过设置SC上的ACL，也可以使具有适当权限的用户能够将可用的板分配给域。
一.1.1.2逻辑分区技术
逻辑分区是指在服务器或物理分区上对CPU、内存、I/O等资源的物理划分，资源之间没有电气隔离。
代表的技术有IBM的LPar（logicalpartition）、DLpar（dynamiclogicalpartition），HP的vPar（virtualpartition）和Sun的LogicalDomains。
1）HP的逻辑分区技术即vPar（virtualpartition）
逻辑分区和运行在操作系统上的虚拟化技术也被称为软件分区。
软件分区提供比nPar更细的分区。
vPar可以在处理器核心级别对服务器资源进行划分，提供功能隔离并非电气隔离。
vPar只支持HP-UX实例。
HPvPar示意图
2）IBM的逻辑分区技术
Ø逻辑分区（Lpar）
逻辑分区（LPAR）就是将单台服务器划分成多个逻辑服务器，彼此运行独立的操作系统和应用程序。
逻辑分区不同于物理分区（PhysicalPartitioningPPAR），物理分区是将物理的将物理资源组合形成分区，而逻辑分区则不需要考虑物理资源的界限。
相对而言，逻辑分区具有更多的灵活性，可以在物理资源中自由的选择部件，这需要有比较好的保证，即最大化的使用系统资源，但又最小化不必要的资源再分配，并且方便的进行再分配。
在逻辑分区的环境下，如CPU、内存和I/O都可以独立的分配给每个分区。
逻辑分区的配置和管理是通过硬件管理控制台（HardwareManagementConsole）。
Ø动态逻辑分区（DLpar）
单台服务器上管理、协调工作量，逻辑分区提供许多灵活性，因为可以将单台服务器划分成多台逻辑服务器，而且每台逻辑服务器都具有自己的资源，然而，逻辑分区也有些限制，如要增加或删除资源，必须停止逻辑分区的运行，然后重新引导分区。
动态逻辑分区，则消除了以上的局限，例如具有动态增加、删除资源的能力，可以动态的增加、删除CPU、内存和适配卡，而不用重新启动机器。
动态逻辑分区，具有逻辑分区的所有优点，又增加了动态改变系统资源使用的能力。
IBMDLpar示意图
在动态逻辑分区的环境下，提供了更大的灵活性，硬件资源可以按需分配，具体优势包括：
∙RAS（reliability,availability,serviceability）性能进一步得到提高。
有故障的CPU可以动态删除，另外动态逻辑分区组合CUoD是CPU可动态备份，故障的CPU可以被后备的CPU透明的替换。
∙升级PCI系统主板（带热插拔功能），升级可不需重新启动而又不影响其他的分区
∙转移系统资源到最需要的分区中。
例如，应用程序如耗尽了CPU资源，另外的CPU可以动态的分配到此分区。
∙通过CUoD功能可动态的激活并使用资源，这些后备的资源，可以在系统管理员认为机器需要更多的处理能力时激活使用，而这些后备资源可以在客户确定要激活时才付费。
∙I/O设备，如光驱、带机，可以很快又容易的从一个分区再分配到另一个分区以供安装、备份等用。
∙在系统运行的高峰时刻，可以在分区之间移动CPU，内存，高峰过后则可将这些资源重新转移回去。
∙新创建的分区可以比较简单的从空闲的资源池（CPU、内存和I/O）中获取资源。
ØIBM逻辑分区的其它技术
VIO服务器
VIO服务器负责向使用它们的客户端提供I/O服务。
它们的物理适配器供一个或多个VIO客户端分区共享。
这有助于消除对专用网络和/或I/O的需求，从而减少了成本。
IBM的实现方法使用了共享以太网和虚拟SCSI来支持共享网络和磁盘I/O。
VIO示意图
微分区和共享处理器逻辑分区（SharedProcessorLogicalPartitioning，SLPAR）
微分区允许客户端将它的CPU资源分一部分给虚拟分区，并且最高支持一个CPU的1/10的资源。
虚拟服务器可以在任何物理服务器上运行，因为物理处理器是完全共享的。
也可以通过使用一种称为未封顶分区的特性来扩大CPU数量和它们的授权容量（EntitledCapacity，EC），授权容量在创建CPU的配置文件时配置。
这是一个重要特性，因为允许系统在突发的CPU密集时期（从共享一个处理器池的其它逻辑分区）使用未使用的CPU资源，这些资源在其它时间是空闲的，这样，能够以一种动态方式简化工作负载管理。
如下图是微分区的示意图。
微分区示意图
动态分区迁移（LivePartitionMobility）
动态分区迁移是在IBM的POWER6架构中引入的，支持将正在运行的LPAR（可以是AIX或Linux）从一个物理服务器移动到另一个服务器。
3）SUNSolaris的逻辑分区，即逻辑域（LogicalDomains）
SUNSolaris可以基于服务器物理资源，如CPU、内存、I/O、和存储等资源，创建服务器分区，该分区叫做virtualdomain虚拟域，或称logicaldomain逻辑域，每个LDom可以运行一个单独的操作系统。
相比硬件分区的动态域逻辑域有如下特性：
∙逻辑域移动（DomainMobility）—域可动态移动，随资源及维护需求增长进行调节，或是在利用率较低时通过单个移动命令来降低能量消耗。
∙虚拟I/O动态重组（VirtualI/ODynamicReconfiguration）—能够无需重新启动即为一个域增添虚拟服务和虚拟设备。
∙网络接口单元的混合I/O特性（HybridI/OforNetworkInterfaceUnits）—允许从一个来宾域（GuestDomain）的虚拟网络接口直接访问一个I/O域下的物理网络接口。
一.1.1.3基于操作系统的虚拟化技术
基于操作系统的虚拟化技术是指基于操作系统层面的虚拟化技术。
代表技术有HP在Integrity架构服务器上的VM（VirtualMachine），IBM的WPar（WorkloadPartition），Sun的SolarisContainers。
1）HPIntegrity上的VM技术
IntegrityVM—IntegrityVirtualMachines允许亚核心级别分区。
通过时间片实现。
Ø提供功能隔离而不是电气隔离，虚拟出的操作系统被称为guest虚拟操作系统。
ØIntegrityVM支持HP-UX、Linux和Windows实例。
2）IBM的工作负载分区（WPAR）技术
WPAR是AIX上基于操作系统的虚拟化技术。
WPAR是AIX一个重要的虚拟化元素，它允许更细粒度的工作负载。
类似于SolarisContainers/Zones，WPAR提供了将逻辑分区拆分为工作负载的能力。
每个工作负载都具有自己的包含环境，但没有自己的内核。
经过配置的WPAR是LPAR的一部分，它减少了需要维护的AIX映像的数量。
WPAR在AIX实例中共享系统资源：
目录、CPU、RAM和I/O。
3）Sun的Containers技术
SolarisContainers是指使用资源管理功能的Solaris区域。
“Containers”是一种操作系统虚拟化类型。
每个SolarisContainers只允许运行一份操作系统。
虚拟域和虚拟机允许不同类型的操作系统在同一台物理机器上相应情况下运行。
然而，就像所有虚拟机技术一样，这种方法产生极大性能开销。
对比之下，SolarisContainers相当轻便，并且几乎不会产生任何性能开销。
不过，SolarisContainers只允许运行一个操作系统版本。
Containers提供多个独立地工作负载环境，这些环境具有严格地安全性和资源管理功能。
由于只有一个操作系统映像，SolarisContainers方法相当高效，而且可减少管理杂务。
Containers内有两种区域类型：
全局区域和非全局区域。
全局区域包含Solaris操作系统地全功能安装，而且可由系统硬件引导。
这样，当某个Solaris操作系统安装由系统硬件引导时，该安装就成为全局区域。
一个系统上只运行一个全局区域。
然后，全局区域管理员创建包含Zonecfg和Zoneadm的非全局区域。
全局区域控制所有非全局区域地安装、维护、操作和删除。
一.1.1.4UNIX虚拟化技术分析
UNIX平台虚拟化分类如下表：
物理分区技术：
HP和Sun拥有真正的物理分区技术可以做到物理和电气的完全隔离。
CPU、内存、IO都分数不同的硬件分区，彼此之间不会存在影响。
缺点是只有高端服务器支持物理分区。
逻辑分区技术：
主流厂商都有自己的逻辑分区技术。
但是每种逻辑分区技术又有自身的特点。
UNIX平台虚拟化技术对比分析如下表：
基于操作系统的虚拟化技术：
HPIntegrityVM可以在HP-UXnPar的基础上再虚拟出VM可运行HP-UX、Linux、Windows的系统。
Sun的Containers技术可以在Solaris10内部再虚拟出运行Solaris9、Solaris8等版本OS的系统。
一.1.2x86服务器虚拟化技术
目前市场上服务器虚拟化软件很多，大体分为两类：
一类称为的基于硬件虚拟化技术（BareMetalArchitecture），也成为Type1；另外一类是基于主机操作系统的虚拟化软件（HostedArchitecture），也成为Type2。
一.1.2.1类型1：
基于硬件虚拟化技术
基于硬件的虚拟化技术，它的实现过程是虚拟化软件直接安装服务器裸设备上，在服务器硬件上建立一个被称作hypervisor的虚拟层。
虚拟机可以任意创建在这个虚拟层上，在虚拟机上可以安装各种操作系统，部署应用业务，代表软件有VMwarevSphere、CitrixXenServer和Hyper-V等，这类软件依赖于虚拟层内核，性能优于基于主机的虚拟化软件。
一.1.2.2类型2：
基于主机操作系统的虚拟化技术
基于主机操作系统的虚拟化技术，其实现过程是先在服务器硬件上安装主机操作系统，被称为HostOS，然后在这个主操作系统上安装虚拟化软件，建立虚拟层，在该虚拟层上创建不同GuestOS的虚拟机，代表软件有ParallelsVirtuozzo等。
Parallels的Virtuozzo是一款非常有代表性的操作系统虚拟化软件。
Virtuozzo在一台物理服务器上创建多个相互隔离的虚拟专用服务器（VirtualPrivateServers，VPS）。
这些VPS以最大化的效率共享硬件、软件、软件许可证以及管理资源。
对其用户和应用程序来讲，每一个VPS平台的运行和管理都与一台独立主机完全相同，因为每一个VPS均可独立进行重启并拥有自己的root访问权限、用户、IP地址、内存、过程、文件、应用程序、系统函数库以及配置文件。
与其他虚拟化软件不同的是，Virtuozzo不是去重新安装虚拟机，而是对底层操作系统进行虚拟化。
这一特点使得Virtuozzo软件消耗比较小，仅占用物理服务器1%-3%的资源，与其他虚拟化软件相比，在负载相同情况可以支持更多的虚拟环境。
目前Virtuozzo有Windows和Linux两个版本，在主机托管行业占有很高的市场份额。
该软件的不足在于不能支持异构操作系统，也就是说底层Windows平台只能虚拟出Windows的虚拟环境，不能虚拟出Linux虚拟环境。
另外，该软件过分依赖于底层操作系统，底层操作系统遇到一些异常情况，所有的虚拟环境都不能工作。
硬件
操作系统虚拟化层
宿主操作系统HostOS
虚拟环境#1
虚拟环境#2
虚拟环境#3
ParallelsVirtuozzo示意图
一.1.2.3X86服务器虚拟化资源管理技术
一.1.2.3.1虚拟化环境面临的管理问题
尽管虚拟化技术能够有效降低成本并提升灵活性，随着虚拟化使用增加和服务器数量的急剧增加，新的问题也在不断涌现：
Ø虚拟机器蔓延
利用虚拟化技术，虚拟服务器可以快速供给，但是这些虚拟服务器如果没有得到有效的管理将越来越多，而且处于无序状态，这样在这些虚拟机在很长时间不使用的情况下，就会浪费很多计算资源和存储资源。
Ø虚拟机和硬件平台的统一管理
不同厂家的虚拟化管理平台不同，虚拟环境和物理环境的，实现不同虚拟化平台和物理平台的整合将提升管理效率。
Ø部署与系统升级
对物理机操作系统、虚拟化软件、虚拟化进行统一的部署和补丁升级。
Ø性能监控
虚拟环境中一台物理机要承载多个虚拟机，对物理机和虚拟机进行性能，主动处理性能告警事件非常重要。
Ø安全控制
虚拟化环境的安全问题与物理环境同样重要，对虚拟环境的安全进行有效的控制也是很重要。
Ø虚拟环境容量管理
难以合理评估和分析虚拟环境的容量，造成计算资源和存储资源的浪费。
一.1.2.3.2HPID-VSE管理软件
HPInsightDynamics----VirtualServerEnvironment（ID-VSE）是现阶段惠普公司针对于虚拟化资源管理所提供的最全面、最完整的一体化管理解决方案。
ID-VSE包括HPVirtualizationManager、HPCapacityAdvisor和HPServerMigrationPack－UniversalEdition（SMP-UniversalEdition），可实现虚拟化资源管理、容量规划、迁移服务等功能，是优化虚拟环境最佳的管理软件之一。
ID-VSE具有如下特性：
Ø逻辑服务器技术
ID-VSE用逻辑服务器的配置文件（Logicalserverprofiles）来标识服务器，用户只知道在用哪台逻辑服务器，而不知道这台逻辑服务器究竟是在物理服务器上还是在虚拟服务器上，因此ID-VSE能根据资源的使用情况灵活地将Logicalserverprofiles在物理服务器与虚拟服务器之间移动。
逻辑服务器可以让物理服务器也具有虚拟化的灵活性。
逻辑服务器实质上是一种服务器的布局描述档案，它可以轻松地跨越物理和虚拟机被创建和迁移。
通过将逻辑身份与物理资源分离，可以按需在任何合适的虚拟机或物理机上创建或迁移逻辑服务器。
还可以为的业务应用创建具有特定配置的模版，可以保存这些模版并当需要时在几分钟内激活该配置模版。
在物理服务器之间迁移服务器布局描述档案的功能首先将用于装有HPProLiant服务器刀片的HPBladeSystem产品中，随后HPIntegrity服务器刀片也开始支持这一功能。
Ø统一管理物理和虚拟资源
HPInsightDynamics----VSE软件能够让以相同的方式展现、规划和变更物理和虚拟资源，是业界第一款能够实现统一管理的集成解决方案。
HPInsightDynamics---VSE整合了各种最出色的惠普基础设施管理解决方案，为客户提供了一套快速部署复杂的IT项目和简化日常运营管理的强大工具集。
它能使的基础设施灵活应变，并将虚拟化的自主性与灵活性优势扩展到整个物理基础设施。
通过HPInsightDynamics---VSE软件，可以对物理和虚拟资源进行统一控制。
它构建在HPSystemsInsightManager基础设施管理平台之上－它的用户数量超过任何其它一款同类解决方案，可以在单一屏幕上查看所有可用的资源，而不必在各种工具之间来回切换或频繁登入/登出。
一旦拥有了准确的数据和强大的工具，就可以在不进行实际调整的情况下简化编制流程。
Ø精确控制
HPInsight软件具备精确的控制功能，该软件经过全面的集成，可与环境中的众多领先的操作系统和虚拟化平台实现无缝的协同工作。
无论是本地还是远程，都能够轻松地管理、集中和分配物理与虚拟基础设施资源。
另外，还能够实现复杂流程的自动化，轻松地管理生命周期----从初始供应和后续更新，直至最终的淘汰。
借助HPInsight软件，每名管理员所能够管理的服务器的数量增加了近一倍。
Ø实时容量规划
HPInsightDynamics---VSE软件还是业界最先进的实时容量规划工具。
它能够收集和分析来自虚拟和物理资源的数百万个历史数据要点，包括功率消耗数据。
然后，利用惠普实验室开发的SmartSolver技术，针对的工作负载找出最佳匹配，从而减少物理服务器的数量。
借助一个五星级评估系统，可以为的逻辑服务器实时找出最佳匹配，然后将其拖放到新的位置即可。
这就像是有一帮资深的专业人员在为提供协助一样，HPInsightDynamics---VSE软件帮助摆脱了传统容量规划工作中的那些单调乏味的研究和臆测。
一.1.2.3.3HPICE管理软件
HPInsightControlEnvironment（ICE）不仅是惠普公司针对ProLiantML/DL服务器专门提出的一整套全面的远程管理解决方案，可全面地提高ProLiantML/DL服务器的灵活性和可管理性，而且随时根据的需求增加虚拟机管理软件（VMS），对虚拟机和物理机进行统一管理。
在虚拟环境中，仍然需要对硬件进行健康和性能监控、远程控制、漏洞扫描、补丁管理以及电源管理依然非常重要，以便保证虚拟化硬件设备的正常运行。
HPInsightControlEnvironment（ICE）是专门为使用ProLiantML/DL服务器的客户量身订做的打包方案，它是集HPSystemsInsightManager、板载管理器、Essentials及iLO2等强大工具于一身的管理方案。
通过安装集成的ICE软件包，即可拥有全面的硬件健康和性能监控、远程控制、漏洞扫描、补丁管理以及灵活的配置和电源管理等强大功能。
HPInsightControlEnvironment（ICE）所包含的组件及相关许可为：
ØHPInsightControlManagementIntegratedInstaller――一体化安装
ØHPSystemInsightManager（SIM）――管理平台
ØHPInsightPowerManagementPack（IPM）――电源管理
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