软件虚拟和应用虚拟模式

　　软件虚拟模式和应用虚拟模式在原理上也比较相似，虚拟层软件都需要运行在一个主操作系统上，而与系统硬件并不相关。二者的不同之处在于，前者在虚拟层上运行客户操作系统（因而被称为虚拟机），而后者则在虚拟层上运行应用软件域。

　　软件虚拟模式最为普通用户熟悉，例如最近几年颇为火热的VMwareGSXServer和微软VirtualServer2005就是最广为人知的虚拟机产品。虚拟机技术是通过虚拟机软件来创建一个完整的系统环境，在这个软件生成的系统环境下可以运行各种服务器应用软件。由于虚拟机本身也是一个在OS上运行的应用，所以在一台物理服务器上可以运行很多个虚拟机，每个虚拟机内可以独立运行其应用，在虚拟机内运行的应用好像是在自己专有的一套OS环境下，这样应用就通过虚拟机相互隔离。虚拟机可以通过虚拟I/O来共享物理I/O设备，而不必配备专用的I/O设备如网卡等。

　　而应用虚拟模型出现的时间最晚，如Sun在Solaris10里提供的SolarisContainer（也叫N1GridContainer），号称可以让每个Solaris10创建多达8192个安全、无故障软件分区。

　　这种模式无疑可以提高单一系统的资源利用率，在一个操作系统上实现系统资源的高利用率，只要用户的硬件足够强大，可以把众多业务系统运行在独立的动态系统域（Zone）里。

　　需要说明的是，上述四种模式并非割裂的关系，可以混合使用。据中国惠普CSG企业服务器产品经理裴晖的介绍，惠普于2005年初发布的HP-UX11iv2，在这个版本上惠普提出了HPVSE（VirtualServerEnviorment）体系，这一体系包括基于硬件的nPAR技术、逻辑虚拟模式下的vPAR、软件虚拟模式下的HPVirtualMachine和应用虚拟模式下的HPResourcePartition技术。裴晖补充说，HPVSE体系与其他虚拟技术的不同在于设定阈值时的人性化设计。其他虚拟机管理工具在设定计算资源变更阈值时，通常是对CPU占用率这一指标进行设定，例如某应用令分区内CPU有80％以上的负载，则调用其他分区的闲置CPU资源。但问题在于，如果用户不知道一个应用对CPU的负载有多大的时候怎么办？笔者从惠普提供的HPVSE演示Flash看到，用户的确可以针对应用指标设定阈值，例如在设定Web服务器时，可以设定Http连接数超过1000时调用计算资源，Http连接低于200时主动释放计算资源。

　　四种虚拟模式的应用特性

　　应用虚拟软件虚拟逻辑虚拟硬件虚拟

　　独立文件系统无有有有

　　独立网络地址无有有有

　　独立安全配置和口令无有有有

　　独立OS内核版本无有有有

　　独立OS补丁无有有有

　　资源虚拟粒度每OS最多8192个动态域（SolarisContainer）据虚拟机不同而异1/20CPU（HPVSE）1CPU

　　需要管理的OS镜像数量单个多个多个多个

　　系统软件许可证单个多个多个多个

　　主OS是否故障点是是无主OS无主OS

　　虚拟实施周期快中等较慢慢

　　硬件故障隔离无无无无

　　应用隔离程度弱强强完全

　　实施成本低较低较高高

　　虚拟原动力：服务器效率

　　目前，一般企业内的服务器仅能达到15%～30%的系统处理能力，绝大部分的服务器负载都低于40%，大部分的服务器处理能力并没有得到利用，IT投资回报率偏低。正如41年前IBM研发虚拟技术的出发点，让一台机器尽可能多地让更多用户和应用程序有效使用，一直都是虚拟技术发展的原动力。

　　中科院物理所量子模拟科学中心（量子中心）的徐力方研究员对此感触颇深。2002年底，物理所定购了两台满配32颗Power4的IBMp690服务器，一台用于后台作业运算，一台作为登录节点和交互作业运算。但到了2003年9月，由于研究所的科研项目和学生迅速增加，交互作业节点作业拥挤，导致整机效率下降。

　　怎么办？徐力方咨询了IBM的技术人员，得到的答复是可以采用逻辑分区的技术，将登录节点机划分为8/24两个分区，8颗CPU的分区用于节点登录，另24颗CPU用于后台作业。但这样做仍然存在问题，因为8颗CPU又不够交互作业使用，徐力方介绍说，由于科研项目运行的并行程序众多,其中有学生们自行编写或修改自开放源码，难以避免多数子作业运行完毕，而少数子作业还在运算的情况，这样就会出现计算能力的浪费。如果用逻辑分区把分区细分，又会出现某些项目在细分区上无法计算的情况——分区资源变更又浪费时间。

　　这一问题最终得到了圆满解决，2003年10月，IBM发布了AIX5Lv5.2，IBM的工程师随后以动态逻辑分区的方式配置了5个动态分区，高峰时每个研究组各占20％的资源，但闲暇时则每个分区都能调用所有的计算资源，这样，既做到资源的合理分配，又做到了资源的充分利用。

　　量子中心的案例中，虽然使用了5个分区，但都采用的是AIX操作系统，那么多操作系统的虚拟应用情况如何？据中国惠普CSG企业服务器产品经理王镝介绍，国内已有实际用户实施了多操作系统虚拟。王镝介绍说，2005年，国内某用户采购了1台配置32颗安腾2处理器的（其中16颗为待激活状态）HPIntegritySuperDome服务器，系统先以硬分区技术划分为两个物理分区，然后每个物理分区用vPAR和HPVirtualMachine技术划分为三类逻辑分区，分别运行社保交易服务器、BEAWeblogic应用服务器、Oracle数据库服务器，分别运行在HP-UX和Linux平台上，统一以HPWorkloadManagement管理。这样，当日常白天医保交易繁忙时，可将数据库服务器分区的计算资源调配到社保交易分区，晚上进行批处理业务的时候再调配；而在月末各分区的业务都繁忙时，以iCOD（按需扩容）或TiCOD（购买待激活CPU若干小时的点卡）的方式，将待激活CPU临时调配到各个分区。这样，用户既获得了足够的计算资源和安全性，但又只需较低的成本，保证了投资回报率。