從1959年的國(guó)際信息處理大會(huì)上，克里斯托弗發(fā)表的《大型高速計(jì)算機(jī)中的時(shí)間共享》(Time Sharing in Large Fast Computers)學(xué)術(shù)報(bào)告當(dāng)中，提出虛擬化的概念后，虛擬化技術(shù)由此萌芽。
虛擬化技術(shù)最初起源于 20 世紀(jì) 60 年代的 IBM 大型機(jī)，并且經(jīng)歷了從“硬件分區(qū)”->“虛擬機(jī)”->“準(zhǔn)虛擬機(jī)”->“虛擬操作系統(tǒng)”的發(fā)展歷程。對(duì)于稀少而昂貴的大型機(jī)硬件進(jìn)行分區(qū)，從而提高大型機(jī)的利用率。
60年代初， IBM研究中心為一臺(tái)IBM 7044系統(tǒng)的每一部分建立一個(gè)7044鏡像，叫做7044/44X。允許用戶在同一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，讓用戶盡可能的充分利用昂貴的大型機(jī)資源。這是IBM虛擬機(jī)概念的開(kāi)端，這也是最早在商業(yè)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的虛擬化。
虛擬化和系統(tǒng)分區(qū)在大型機(jī)系統(tǒng)上存在了幾十年，從運(yùn)行OS/390、z/VM、z/OS 的 IBM 大型機(jī)，到近來(lái)的 IBM System i 和System p 平臺(tái)，以及 HP 的HP 9000 和 Integrity 產(chǎn)品線。
小型機(jī)虛擬化何去何從
然而，現(xiàn)在一提起虛擬化，人們會(huì)很自然的想到X86平臺(tái)的虛擬化，在90年代的時(shí)候，人們開(kāi)始將虛擬化技術(shù)引入X86平臺(tái)，近幾年，基于Intel Xeon系列和AMD Opteron系列的服務(wù)器性能有了非常巨大的提升，越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)和工藝先后被英特爾和AMD引入處理器的設(shè)計(jì)和制造中，比如，64位計(jì)算、直連結(jié)構(gòu)、多核、內(nèi)嵌內(nèi)存控制器、硬件輔助虛擬化技術(shù)(Intel VT、AMD-V)、32nm等，這些技術(shù)也使得虛擬化在X86平臺(tái)上的應(yīng)用越來(lái)越成熟。
VMware大中華區(qū)總裁宋家瑜曾表示，虛擬化會(huì)加快并逐步淘汰小型機(jī)，當(dāng)時(shí)小型機(jī)只有IBM、HP和SUN三家生產(chǎn)銷(xiāo)售，SUN被Oracle收購(gòu)后風(fēng)光不再，HP的PC機(jī)勢(shì)頭高過(guò)小型機(jī)，只有IBM公司是小型機(jī)和服務(wù)器的擁有者，用戶選擇小型機(jī)的余地越來(lái)越少,很多用戶不得不考慮選用更加開(kāi)放的PC服務(wù)器。
雖然X86服務(wù)器的勢(shì)頭不可阻擋，但是對(duì)于企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、ERP、商業(yè)智能等仍然堅(jiān)守在小型機(jī)的陣營(yíng)當(dāng)中，尤其是大型數(shù)據(jù)中心、金融、電信、政府、醫(yī)療、國(guó)防、交通等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的行業(yè)中。
小型機(jī)虛擬化的優(yōu)勢(shì)
IBM和HP作為小型機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商，當(dāng)然不會(huì)放過(guò)虛擬化這個(gè)巨大的市場(chǎng)。那么小型機(jī)虛擬化究竟有什么好處，從幾個(gè)方面來(lái)分析一下。
第一，性能損失少。X86在引入虛擬化技術(shù)后，性能仍然是一個(gè)巨大的問(wèn)題，一方面是X86的架構(gòu)本來(lái)就對(duì)虛擬化不友好，最大的問(wèn)題在于I/O瓶頸，小型機(jī)的虛擬化一直支持專用IO設(shè)備，用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫(kù)的生產(chǎn)中非常普遍。SAP的測(cè)試更加有數(shù)據(jù)證明：X86/64虛擬化后，SAP應(yīng)用會(huì)損失40%以上的性能。而小型機(jī)的虛擬化，性能損失控制在2%以內(nèi)。
第二，高擴(kuò)展性。包括單個(gè)虛擬機(jī)能支持的最大CPU數(shù)量，最大內(nèi)存數(shù)量，hypervisor能支持的被虛擬化的單個(gè)物理設(shè)備的限制等等。這些X86平臺(tái)都沒(méi)有辦法和小型機(jī)相比。
第三，靈活性。在某些小型機(jī)中，能在運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬機(jī)的CPU和內(nèi)存，既可以增加也可以減少，而無(wú)需重啟機(jī)器，而且調(diào)整的顆粒度非常靈活，可以最小到0.01個(gè)CPU。而X86的虛擬化軟件，目前只能增加，而無(wú)法減少。小型機(jī)對(duì)于一臺(tái)物理設(shè)備上能支持的虛擬機(jī)的數(shù)量也超過(guò)X86服務(wù)器。
第四個(gè)，總擁有成本。小型機(jī)的虛擬化軟件基本在購(gòu)買(mǎi)硬件時(shí)就已經(jīng)內(nèi)置了，而X86的虛擬化軟件還需要高額的授權(quán)費(fèi)，當(dāng)你需要的虛擬機(jī)數(shù)量特別多，總計(jì)算能力大的情況下，小型機(jī)的虛擬化能給企業(yè)帶來(lái)總體成本的減少。
IBM的小型機(jī)虛擬化：Power VM
IBM的虛擬化技術(shù)始于大型機(jī)時(shí)代，迄今已經(jīng)有40多年的發(fā)展歷史，不僅技術(shù)成熟度比較高，而且各種虛擬化功能也不斷得到豐富。
在 2001 年，經(jīng)過(guò) 4 年的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，IBM 發(fā)布了一款面向中端 UNIX 系統(tǒng)的管理程序，該管理程序支持全局分區(qū)。2004 年發(fā)布了高級(jí) Power 虛擬化技術(shù)(Advanced Power Virtualization，APV)，它是 IBM 第一款真正的虛擬化解決方案，支持共享資源，在 2008 年被重新命名為 Power VM，是IBM Power System虛擬化技術(shù)全新和統(tǒng)一的品牌，包含邏輯分區(qū)(LPar)、微分區(qū)、Hypervisor、虛擬I/O服務(wù)器、APV、PowerVMLx86、Live Partition Mobility。
PowerVM Micro-Partitioning(微分區(qū))每個(gè)處理器內(nèi)核最大支持10個(gè)動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)。利用Power 服務(wù)器，可以將多達(dá)254個(gè)獨(dú)立的虛擬服務(wù)器運(yùn)行在一臺(tái)物理Power服務(wù)器上，每個(gè)虛擬服務(wù)器有自己的處理器、內(nèi)存和I/O 資源。這些分區(qū)可以以1/100核心的顆粒度分配處理器資源。
動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移(Live Partition Mobility)可將正在運(yùn)行的AIX 或Linux 分區(qū)從一個(gè)物理服務(wù)器遷移到另一個(gè)兼容的服務(wù)器，而不會(huì)在計(jì)劃內(nèi)系統(tǒng)維護(hù)、遷移、配置和工作負(fù)載管理過(guò)程中出現(xiàn)應(yīng)用中斷。
IBM POWER服務(wù)器的虛擬化應(yīng)用發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：簡(jiǎn)單的服務(wù)器整合，以資源共享為特征的動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)架構(gòu)，面向云計(jì)算環(huán)境的自動(dòng)化管理。而隨著用戶對(duì)虛擬化的接受程度越來(lái)越高，在小型機(jī)上部署虛擬化的比率也在逐年增高。
在IBM看來(lái)，“虛擬化技術(shù)使IT 組織可將多種工作負(fù)載合并到單一平臺(tái)上，對(duì)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，滿足業(yè)務(wù)和應(yīng)用的需求。先進(jìn)的虛擬化已成為企業(yè)數(shù)據(jù)中心有效部署服務(wù)器、降低成本的重要技術(shù)，對(duì)于成功采用服務(wù)器池和云計(jì)算具有至關(guān)重要的作用。”
HP的多種虛擬化策略
HP在虛擬化的研究上也不甘示弱， 擁有許多不同的分區(qū)和虛擬化戰(zhàn)略。它們的產(chǎn)品組合包括 nPartition、vParititon 和 Integrity 虛擬機(jī)(IVM)。nPartition 基于硬件分區(qū)，于 2000 年首次發(fā)布，在 2001 年，HP 發(fā)布了 HP-UX Virtual Partitions (VPARs)，它實(shí)際上更像一種分區(qū)技術(shù)，而不像一種虛擬化解決方案。真正的虛擬化是在 2005 年的 Integrity 虛擬機(jī)中引入的，這種技術(shù)支持分區(qū)擁有操作系統(tǒng)的完整副本和共享資源。
Integrity 虛擬機(jī)是 HP 的旗艦虛擬化產(chǎn)品，它在某些方面類(lèi)似于 PowerVM。它的工作原理是，在完全隔離的環(huán)境中，在邏輯分區(qū)或物理分區(qū)上有一些獨(dú)立的來(lái)賓實(shí)例，這些實(shí)例具有不同的操作系統(tǒng)版本和用戶，能夠細(xì)粒度地控制 CPU 和 I/O 設(shè)備共享。從某種程度上講，這種細(xì)粒度控制實(shí)際上優(yōu)于 PowerVM，因?yàn)橐粋€(gè)分區(qū)可以擁有最小 1/20 的 CPU 資源，而 PowerVM 只允許擁有最小 1/10 的 CPU 資源。
而在2006年推出的HP VSE(Virtual Server Environment，虛擬服務(wù)器環(huán)境)系列產(chǎn)品成為整體虛擬化解決方案的前端。目前基于安騰架構(gòu)的HP Integrity動(dòng)能服務(wù)器都已完美加入VSE虛擬化技術(shù)。VSE是一個(gè)多操作系統(tǒng)平臺(tái)上的集成虛擬化解決方案，讓IT部門(mén)能夠?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)服務(wù)器環(huán)境配置為可重復(fù)利用的資源池，實(shí)現(xiàn)資源集中管理，提高資源利用效率和供應(yīng)自動(dòng)化，滿足企業(yè)的業(yè)務(wù)需求。
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