联想虚拟化技术白皮书v1.1

联想虚拟化技术白皮书LenovoVirtualizationTechnologyWhitepaper联想服务器业务应用方案中心2008年9月联想应用方案中心第2页共21页版权声明本方案书版权属于联想（北京）有限公司。未经联想（北京）有限公司事先书面授权，不得复制、转载、出版、泄露或用作原用途以外的其他目的。版本说明版本日期版本号作者建立、修改原因及主要改动状态2008-3-31V1.0丁士明、姚泉、熊莹建立发布2008-9-3V1.1丁士明增加了P2V、备份等方案介绍，部分章节进行调整，内容进行修改，更正了一些文字笔误。地址：中国北京市海淀区上地创业路6号邮编：100085网址：电话：800-810-8888传真：[phone]联想应用方案中心第3页共21页目录第1章前言...................................................................................4 1.1传统服务器模式遇到的挑战.....................................................................4 1.2虚拟化的革命......................................................................................5 第2章虚拟化技术介绍.....................................................................6 2.1虚拟化概念.........................................................................................6 2.2虚拟化特性.........................................................................................6 2.3INTELVT技术.....................................................................................8 第3章主流虚拟化软件介绍.............................................................10 3.1虚拟化分类.......................................................................................10 3.2主流虚拟化软件介绍............................................................................10 第4章联想虚拟化解决方案.............................................................12 4.1虚拟化单机方案.................................................................................12 4.2虚拟化集群方案.................................................................................13 4.3P2V技术介绍....................................................................................18 4.4虚拟化备份技术介绍............................................................................18 4.5完善的虚拟化系统服务.........................................................................19 4.6应用领域.........................................................................................19 4.7虚拟化硬件平台.................................................................................20 联想应用方案中心第4页共21页第1章前言近年来，虚拟化技术引起了全球范围内的极大关注，整个IT领域围绕在虚拟化技术周围各种关注的声音变得越来越强烈。全球各大厂商也都在虚拟化这个领域投入重兵，期待取得重大突破，为产业和社会带来更大的利益。著名的市场调研和分析机构Gartner认为未来十年内，虚拟化将是IT行业所面临的最具革命性的一种技术。1.1传统服务器模式遇到的挑战20世纪90年代，广泛采用的IT平台在应用范围和复杂性方面急速发展，由此导致的诸多问题目前仍在困扰着各IT基础架构公司。过去的十年中，应用程序体系结构到瘦客户端多层体系结构的迁移、Windows服务器的多次更新换代、Linux的快速成长，种种技术变革连续不断地席卷而来，冲击着各IT公司。在世界各地的IT公司中，服务器数量、网络复杂程度和存储容量也随着一波波的技术变革而激增。为重新掌控基础架构而采取的策略和措施本身又常常引发更多问题。以下是IT公司所反映的部分随之产生的问题：„出现大量每台只安装一个应用程序从而未得到充分利用的基于x86的服务器„“根据最坏情况下的工作负载来确定所有服务器的配置”这一策略导致服务器的配置普遍过高，资源利用效率较低，大部分利用率低于15%„服务器需求的数量不断增加„电力、空调、空间等能源成本不断增加„提交变更请求与实际操作变更之间存在较长的延迟„新的服务器、存储和网络连接的置备周期较长„安排的有限宕机时间不足以完成维护工作„由于缺少相应的构建策略或无力贯彻这些策略，导致服务器的构建过程不一致、不可重现„由于修补程序测试系统与生产系统不匹配，因此仓促地大范围应用修补程序会导致应用程序的功效或性能被削弱„针对各个分散的Linux、Windows和NetWare等操作系统的服务器应用了多种基础架构管理系统„设备数量、状态和所有权等信息不完整以上所列的难题令人忧心忡忡，但在这场与成本高昂、不灵活且杂乱无序的基础架构的抗争中，IT公司已开始重占上风。第一步，IT公司一般会将其IT基础架构集中到一起，以减少服务器所占的位置，从而可以更好地进行监测。第二步，他们将采用新一代基础架构技术和方法体系。当前，IT公司的普遍共识是，为业务部门提供成本较低但服务级别较高的基础架构，从而联想应用方案中心第5页共21页能够针对业务部门的需求快速做出响应。例如，成千上万家企业都采用了服务器虚拟化技术，该技术能够提供与其他IT基础架构相同的收益。该技术将存储、网络连接和计算虚拟化和谐地组合在一起，创建了一种新的基础架构软件，称为虚拟基础架构。1.2虚拟化的革命1.2.1虚拟化的诞生早在上世纪60年代，IBM公司就发明了一种操作系统虚拟机技术，允许在一台主机上运行多个操作系统，让用户尽可能地充分利用昂贵的大型机资源。随着技术的发展和市场竞争的需要，大型机上的技术开始向小型机或UNIX服务器上移植。IBM、HP和SUN后来都将虚拟化技术引入各自的高端RISC服务器系统中。近两年以来，随着IT虚拟化的大潮一浪又一浪的袭来，虚拟化技术日益成熟，受到各大IT公司和众多用户的关注和使用。目前，在虚拟机这片战场上除了老牌劲旅VMware和Microsoft，诸如Xen、Parallels等诸多新兴的虚拟机产品和技术也是不断的涌现出来。不仅如此，如果说Microsoft、Redhat、Apple、Sun等更多操作系统厂商的加入，带来了虚拟机软件和操作系统软件整合的又一波潮流，那么Intel和AMD的加入，更是将虚拟机的战火烧到了处理器的层面上。随着更多软硬件厂商的加入，使得虚拟机技术从单一的软件产品逐步转向软硬件结合的系统化、网络化的整体解决方案中来。1.2.2虚拟化的机遇随着存储虚拟化、集成虚拟化等新的虚拟化技术和产品的推出，作为虚拟技术先驱的虚拟机技术必定对世界和中国的相关产业产生重大的影响。在可预见的将来，虚拟机技术将走入每个企业、每个家庭，乃至世界上的每一个角落。也许，一场伟大的变革正在悄然而生。当今，IT机构要采取怎样的措施，才能使其企业获得持久稳固的竞争优势？IT技术未来的发展方向，决不仅仅是提高系统性能，而是需要以综合的方法来满足业务对IT系统的需求，提高系统适应变化的能力才是有效的解决之道。正是在这种产业生态环境中，IT虚拟化技术脱颖而出，成为提升企业IT系统适应性、建设适应性IT基础设施的必由之路，它将大大改善传统模式的现状，实现整合、管理、优化的最大价值。联想应用方案中心第6页共21页第2章虚拟化技术介绍本章对虚拟化技术进行综述性介绍，包括虚拟化的概念、特性和高级功能，以及IntelVT硬件虚拟化技术，最后介绍了虚拟化技术给用户带来的好处。2.1虚拟化概念服务器虚拟化就是在服务器上安装一个虚拟机监控器（VirtualMachineMonitor，VMM）软件，将服务器物理的CPU、内存、网卡和硬盘等资源抽象出来，映射成若干个虚拟的CPU、内存、网卡和硬盘，构成虚拟机，每个虚拟机上可运行一个独立的操作系统和若干应用软件。虚拟机的产生打破了操作系统和硬件的互相依赖性，屏蔽了硬件平台的动态性、分布性和异构性，实现了硬件资源的共享和复用，提供多个独立的、隔离的应用环境。2.2虚拟化特性虚拟化技术主要有四大特性：分区、隔离、封装和硬件独立。2.2.1分区分区是指在单一物理服务器上同时和独立地运行多个虚拟机。分区意味着虚拟化层为多个虚拟机划分服务器资源的能力；每个虚拟机可以同时运行一个单独的操作系统，使得能够在一台服务器上运行多个应用程序；每个操作系统只能看到虚拟化层为其提供的“虚拟硬件”（虚拟网卡、虚拟内存、虚拟CPU等等），从而使它认为它是运行在自己的专用服务器上。分区这个特性可以提高物理资源的利用率并减少物理服务器的数量。图2-1虚拟化分区特性2.2.2隔离隔离是指同一系统中虚拟机之间互相独立地运行，影响某一个虚拟机的崩溃、病毒等问题都不会影响在同一物理主机上运行的其它虚拟机，隔离功能还可以确保一个虚拟机不会占用同一系统中其它虚拟机的资源。联想应用方案中心第7页共21页由于这种隔离，可以在单一物理服务器上同时运行多个负载/应用程序/操作系统，而不会出现传统x86服务器体系结构中的一些有局限性的问题（比如应用程序冲突、DLL冲突等等）。同时，虚拟机之间不会泄露数据，而且应用程序只能通过配置的网络连接进行通信。图2-2虚拟化隔离特性2.2.3封装封装是指将所有与虚拟机有关的内容（硬件配置、BIOS配置、内存状态、磁盘状态、I/O设备状态、CPU状态）储存在独立于物理硬件的一组文件中，复制和移动虚拟机就像复制和移动文件一样简单。封装特性带来的好处：服务器资源调配类似于拷贝文件；服务器迁移类似于数据迁移，而不是搬动物理服务器；备份和恢复也相对简单很多，类似于数据的备份和恢复；数据管理技术可用于服务器管理；同时还可以进行数据生命周期管理，分层存储；也可以为应用程序提供标准化的虚拟硬件，可保证兼容性。图2-3虚拟化封装特性2.2.4硬件独立性硬件独立性是指虚拟软件的虚拟化层从操作系统和应用程序中抽取硬件，所以虚拟机不在乎实际硬件是什么，从而达到相对于硬件独立。由于虚拟机是运行在虚拟化层之上的，所以它们只能看到虚拟化层提供的虚拟硬件，而虚