IT 虚拟化是创建 IT 设备或资源的虚拟版本，而不是物理版本。许多人仅根据虚拟机 (VM) 来考虑虚拟化，其中一台物理机托管许多运行不同操作系统实现的 VM。例如，单个 Intel 或 IBM POWER 系统使用 Windows、Linux、IBM i 或 AIX 操作系统托管多个不同的虚拟机的情况并不少见，这大大减少了数据中心 (DC) 所需的物理硬件空间。
但是仅仅从虚拟机的角度来考虑虚拟化是错误的。虚拟化技术用于多种不同的 DC 功能，包括一些您甚至可能不认为是虚拟化功能的功能。本周，让我们来看看虚拟化的世界，以及它在哪些方面可以并且将使您受益。
虚拟化简介
虚拟化起源于 1960 年代中期，当时用户依赖于缓慢且低效的批处理，并且需要昂贵的大型机来加速该过程。多个用户需要一个资源共享系统来同时执行多个批处理作业。启用这些功能的原始大型机操作系统使整个系统过于复杂且未优化。过去每台机器都有一个操作系统映像。硬件资源和软件系统紧密耦合。安装一个硬件来提高性能需要用户关闭整个系统，当系统运行时，大多数机器一次只能运行一个应用程序以避免系统冲突。为了解决这个问题，发明了计算的虚拟化模型。
术语虚拟化被描述为将服务请求或系统资源与为服务提供动力的底层物理基础设施分离。它是在软件系统中模拟硬件功能的科学——创建物理系统的虚拟版本，例如硬件平台、存储和网络资源。硬件资源在逻辑上分布在软件应用程序之间，这些软件应用程序可以消耗虚拟基础设施环境中的计算能力，而不必依赖于物理硬件组件。因此，虚拟化让组织可以像操作几台服务器机器一样操作数百台服务器。这种能力转化为简单、低成本、可管理和优化的服务器操作。
虚拟化的工作原理
在机器级别，每个计算操作都用二进制数字、1 和 0 表示。这些数字也可以表示为计算机处理器中的晶体管状态：开和关状态。计算过程涉及这些状态或二进制数字的变化组合。这些变化的组合或计算过程源于用户、软件应用程序、操作系统和底层硬件之间的通信。
当用户执行应用程序功能时，软件应用程序与操作系统通信，操作系统又与硬件资源通信以执行以二进制数字表示的必要计算操作。操作系统不会将硬件视为物理设备，而是它们所代表的二进制数字。
虚拟化通过模拟可以在机器级别以二进制数字解释的硬件功能来利用此过程，并以称为虚拟机 (VM) 的软件容器的形式提供虚拟化环境。每个虚拟机通常是隔离的，并为操作系统和软件应用程序提供一个与其他虚拟机分开运行的环境。底层硬件资源在 VM 之间同时汇集，并使用 Hypervisor 动态交付。Hypervisor 或虚拟机管理器 (VMM) 可以定义为用于在多个 VM 之间分配物理硬件资源的进程、软件、固件或技术。
虚拟化提供商有什么好处？
IT 虚拟化只是创建可供不同实体使用的虚拟资源，包括虚拟机、操作系统、桌面、应用程序和用户。这些虚拟资源的使用方式与任何物理 IT 资源或应用程序相同。IT 世界中的虚拟化示例包括：
- 服务器虚拟化——将一个物理服务器划分为几个较小的虚拟机 (VM)，这些虚拟机在相同的硬件上运行，并且可以彼此独立地启动、停止和访问。在 Intel 机器上运行多个 Windows VM 服务器，或在 IBM POWER 机器上运行不同的 IBM i、Linux 和 AIX 分区是众所周知的服务器虚拟化实现。
- 磁盘驱动器分区——分区硬盘驱动器可以被认为是一种虚拟技术，因为它将一组物理硬盘驱动器划分为多个磁盘驱动器，这些驱动器可以分配给不同的服务器或工作站。
- 网络虚拟化——通信端口，例如以太网端口，可以被虚拟化并划分成几个不同的IP地址，供不同的VM使用，允许同一台机器上的不同VM共享网卡。
- 桌面虚拟化（Virtual Desktop Interface，VDI） ——虚拟化工作站负载，而不是服务器负载。瘦客户端、智能手机、台式机和平板电脑等客户端使用远程显示协议在主机上运行虚拟桌面。他们所有的桌面处理都在虚拟桌面上进行，但所有结果都显示在客户的本地桌面上。
- 应用程序虚拟化——使用应用程序虚拟化产品，将应用程序安装在远程主机上，然后像在本地运行一样交付到用户桌面。应用程序虚拟化允许管理员将应用程序安装到中央服务器一次，从而更简单地更新应用程序和推出补丁。
- 存储虚拟化——允许将来自多个不同服务器或存储设备的存储汇集在一起，以显示为单个存储设备，可以从中央控制台进行管理并分配给不同的客户端。也称为云存储，存储虚拟化提供更好的存储管理和利用。
虚拟化的好处
虚拟化为 IT 组织提供了许多好处，包括：
- 降低成本——通过虚拟化共享硬件减少了资本支出，其中一台机器或 IT 资源可以代表多台机器或资源。这减少了在机器上的资本支出并降低了维护成本。
- 更快的桌面和服务器配置和部署——服务器或工作站可以在现有机器上克隆，并在数小时内启动，而不是数天或数月。
- 占用空间更小并节省能源——虚拟化减少了数据中心资源的大小，显着减少了机架空间，并且因为您运行的机器更少，从而降低了能源成本。减少的机架空间也降低了数据中心的成本和维护。虚拟网络不会覆盖尽可能多的机器，从而在为不同公司提供服务或满足监管要求时更容易创建分段子网，例如为支付卡行业 (PCI) 数据安全标准 (DSS) 实施分段信用卡处理。
- 可移植性和迁移——虚拟化使移动硬件配置或在不同硬件之间复制硬件配置变得容易。迁移功能可以更轻松地将机器迁移或克隆到不同的环境，以实现业务连续性、高可用性、灾难恢复，或者创建测试或 QA 环境。
- 减少应用程序安装、升级和维护——应用程序虚拟化允许您在更少的服务器上安装关键应用程序，提供更快的应用程序升级，并为用户维护更少的应用程序副本。
- 提高 IT 运营效率——过去需要数天或数月才能完成的服务器和工作站部署、设置和维护等任务现在可以在几分钟或几小时内完成，从而使 IT 运营人员能够专注于更多业务特定任务。您的 IT 员工变得更有效率和生产力。
- 提高硬件利用率——存储虚拟化允许您将现有存储汇集到一个存储池中，从而允许您重新利用和重用现有存储，而不必淘汰旧存储。在单台机器上运行多个 VM 可以提高服务器的利用率，从而充分发挥服务器的功能。
- 更轻松地迁移到云——由于虚拟化技术将 IT 处理与其底层硬件和软件环境分离或抽象化，虚拟化使得将处理迁移到云环境变得更加容易。
虚拟化的五个注意事项
在为虚拟世界准备服务器工作负载时，您需要考虑一系列因素，以确保虚拟化资源的性能、效率、成本效益、安全性和可用性。以下考虑因素将是实现这些目标的关键：
- 安全性和合规性：虚拟化可能会影响 IT 工作负载访问和在不同网络、计算和存储层之间切换的方式。受到严格监管的行业可能需要将敏感的用户数据存储在单独的物理存储中。
- 软件性能损失：具有高 I/O 要求的工作负载或同时处理大量具有低 I/O 要求的工作负载可能会降低虚拟环境中的软件性能。在数据传输、备份和恢复过程中也会出现性能损失。高网络延迟也可能影响用户在云中运行软件的体验。
- 更高的成本：与本地物理基础设施安装相比，应用程序在虚拟环境中的执行速度往往较慢。这可以通过为在 VM 中托管软件应用程序的服务器部署更好的硬件来弥补。因此，维持最佳软件性能的总开销会增加。
- 管理复杂性：用户可以自定义和微调虚拟机以满足每个 IT 工作负载和应用程序的独特需求，这可能会增加管理工作和操作虚拟基础架构的复杂性。对于虚拟机管理员来说，这可能会通过多个管理控制台增加一层管理职责，负责处理由网络、软件、管理、操作系统和硬件虚拟化组成的分布式基础架构环境。虚拟化平台必须与底层系统紧密集成，以最大限度地发挥整个系统的性能潜力。可能需要智能基础设施监控和管理功能来维持虚拟化基础设施环境中的最佳操作。
- 让您的基础架构面向未来：快速敏捷的业务组织需要根据不可预测和不断变化的使用需求动态扩展基础架构资源。应制定适当的容量规划策略和工具，以保持业务组织在利用虚拟基础架构资源时在竞争中生存所需的敏捷性。
针对虚拟化优化的基础架构环境和系统允许组织在更少的底层物理系统中托管多个服务器、硬件或应用程序映像。虚拟化系统具有高度可扩展性和灵活性，可应对需求高峰，从而优化资源投资。虚拟化还支持额外的安全性、灾难恢复和可用性措施，以确保消费者数据在充分遵守法规的情况下受到保护。管理良好的虚拟环境简化了管理软件和服务器资源的工作，同时保持业务连续性。
最重要的是，虚拟化提供了对物理基础设施环境的显着改进。对于许多对灵活性和可扩展性有很高要求的工作负载，虚拟化可能是必要的。下一波虚拟化允许用户在隔离的、可移植的和可复制的虚拟环境中运行多个分布式应用程序特别有趣，并且在 IT 人员中引起了极大的炒作——它被称为容器化。
