虛擬化概述：模式的觀點(diǎn)

虛擬化是如何工作的？

虛擬化可以通過(guò)很多方法來(lái)證實(shí)。它不是一個(gè)單獨(dú)的實(shí)體，而是一組模式和技術(shù)的集合，這些技術(shù)提供了支持資源的邏輯表示所需的功能，以及通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口將其呈現(xiàn)給這些資源的消費(fèi)者所需的功能。這些模式本身都是前面介紹過(guò)的各種不同虛擬形式的重復(fù)出現(xiàn)。

下面是在實(shí)現(xiàn)虛擬化時(shí)常常使用的一些模式和技術(shù)：

1. 單一資源的多個(gè)邏輯表示 這種模式是虛擬化最廣泛使用的模式之一。它只包含一個(gè)物理資源，但是它向消費(fèi)者呈現(xiàn)的邏輯表示卻仿佛它包含多個(gè)資源一樣。消費(fèi)者與這個(gè)虛擬資源進(jìn)行交互時(shí)就仿佛自己是惟一的消費(fèi)者一樣，而不會(huì)考慮他正在與其他消費(fèi)者一起共享資源。虛擬機(jī)就是這種模式的一個(gè)例子。硬件物理分區(qū)和邏輯分區(qū)（如 IBM System p、System z 和 System i 服務(wù)器）或軟件產(chǎn)品（如 VMware、Microsoft Virtual Server 和 Xen）都實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器的虛擬化。數(shù)據(jù)庫(kù)視圖的使用將數(shù)據(jù)與消費(fèi)者隔離開(kāi)來(lái)，這樣可以基于消費(fèi)者的角色和身份驗(yàn)證對(duì)資源進(jìn)行訪問(wèn)，即使在所有消費(fèi)者同時(shí)訪問(wèn)相同的數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題。另外，網(wǎng)格使用虛擬化技術(shù)來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)，并在邏輯上將其作為一個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)給消費(fèi)者。

多個(gè)資源的單一邏輯表示 這種模式包含了多個(gè)組合資源，以便將這些資源表示為提供單一接口的單個(gè)邏輯表示形式。在利用多個(gè)功能不太強(qiáng)大的資源來(lái)創(chuàng)建功能強(qiáng)大且豐富的虛擬資源時(shí)，這是一種非常有用的模式。存儲(chǔ)虛擬化就是這種模式的一個(gè)例子。IBM 的 SAN Volume Controller 可以將幾個(gè)存儲(chǔ)卷組合在一起，將它們呈現(xiàn)為一個(gè)大型的單一存儲(chǔ)設(shè)備。消費(fèi)者并不知道自己的數(shù)據(jù)被分散到了多個(gè)磁盤(pán)上。在服務(wù)器方面，集群技術(shù)可以提供這樣的幻想：消費(fèi)者只與一個(gè)系統(tǒng)（頭節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行交互，而集群事實(shí)上可以包含很多的處理器或節(jié)點(diǎn)。實(shí)際上，這就是從 IT 技術(shù)設(shè)施的角度看到的網(wǎng)格可以實(shí)現(xiàn)的功能。多種資源集都是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)化的用戶界面呈現(xiàn)出來(lái)，例如用戶使用的門(mén)戶，或應(yīng)用程序使用的標(biāo)準(zhǔn)接口。從計(jì)算角度來(lái)看，網(wǎng)格在接受任務(wù)請(qǐng)求，對(duì)任務(wù)負(fù)載進(jìn)行調(diào)度和管理，并在提供資源和返回結(jié)果的同時(shí)提供任務(wù)負(fù)載虛擬化的能力。

在多個(gè)資源之間提供單一邏輯表示 這種模式包括一個(gè)以多個(gè)可用資源之一的形式表示的虛擬資源。虛擬資源會(huì)根據(jù)指定的條件來(lái)選擇一個(gè)物理資源實(shí)現(xiàn)，例如資源的利用、響應(yīng)時(shí)間或臨近程度。盡管這種模式與上一種模式非常類似，但是它們之間有一些細(xì)微的差別。首先，每個(gè)物理資源都是一個(gè)完整的副本，它們不會(huì)在邏輯表示層上聚集在一起。其次，每個(gè)物理資源都可以提供邏輯表示所需要的所有功能，而不是像前一種模式那樣只能提供部分功能（例如，前一種模式是文件的一部分，這種模式是文件的一個(gè)完全副本）。這種模式的一個(gè)常見(jiàn)例子是使用應(yīng)用程序容器來(lái)均衡任務(wù)負(fù)載。在將請(qǐng)求或事務(wù)提交給應(yīng)用程序或服務(wù)時(shí)，消費(fèi)者并不關(guān)心到底是幾個(gè)容器中執(zhí)行的哪一個(gè)應(yīng)用程序的副本為請(qǐng)求或事務(wù)提供服務(wù)。消費(fèi)者只是希望請(qǐng)求或事務(wù)得到處理。一個(gè)具體的例子是 IBM 的 WebSphere？ Application Server Extended Deployment.另外一個(gè)例子是文件虛擬化，其中為了滿足冗余或性能的需要，可能為數(shù)據(jù)維護(hù)提供多個(gè)副本。當(dāng)消費(fèi)者訪問(wèn)文件時(shí)，文件系統(tǒng)（如通用并行文件系統(tǒng) （GPFS））就會(huì)定位這些文件眾多副本中的一個(gè)，但是消費(fèi)者并不知道正在使用的文件副本的具體位置。

單個(gè)資源的單一邏輯表示 這是用來(lái)表示單個(gè)資源的一種簡(jiǎn)單模式，就仿佛它是別的什么資源一樣。啟用 Web 的企業(yè)后臺(tái)應(yīng)用程序就是一個(gè)常見(jiàn)的例子。在這種情況下，我們不是修改后臺(tái)的應(yīng)用程序，而是創(chuàng)建一個(gè)前端來(lái)表示 Web 界面，它會(huì)映射到應(yīng)用程序接口中。這種模式允許通過(guò)對(duì)后臺(tái)應(yīng)用程序進(jìn)行最少的修改（或根本不加任何修改）來(lái)重用一些基本的功能。也可以根據(jù)無(wú)法修改的組件，使用相同的模式構(gòu)建服務(wù)。

復(fù)合或分層虛擬化 這種模式是剛才介紹的一種或多種模式的組合，它使用物理資源來(lái)提供豐富的功能集。信息虛擬化是這種模式一個(gè)很好的例子。它提供了底層所需要的功能，這些功能用于管理對(duì)資源、包含有關(guān)如何處理和使用信息的元數(shù)據(jù)以及對(duì)信息進(jìn)行處理的操作的全局命名和引用。IBM WebSphere Information Server 就是這樣一個(gè)例子，它提供了一些利用到異構(gòu)資源和統(tǒng)一元數(shù)據(jù)的廣泛連接來(lái)集成、豐富和傳遞信息所需的功能，有些體系架構(gòu)或框架，例如 Open Grid Services Architecture（OGSA）或者 Grid Computing Components，實(shí)際上都是虛擬化的組合或虛擬化的不同層次。這個(gè)框架中的每一層都是更低一層的抽象，它為上層提供了一個(gè)定義好的接口。隨著我們?cè)谶@個(gè)架構(gòu)中的層次（或框架堆棧）的上升，底層提供的資源都組合成了更復(fù)雜的功能。例如，任務(wù)負(fù)載虛擬化和信息虛擬化就為已經(jīng)虛擬化過(guò)的基礎(chǔ)設(shè)施（系統(tǒng)、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)）提供了更高級(jí)的虛擬化。

關(guān)于虛擬化管理

對(duì)于任何虛擬化環(huán)境來(lái)說(shuō)，一個(gè)非常重要的方面是減少動(dòng)態(tài)的和復(fù)雜的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的管理和維護(hù)需求。另外，通過(guò)軟件和工具實(shí)現(xiàn)的模式和技術(shù)都支持這些管理任務(wù)。這些模式和技術(shù)的組合可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

" 為 IT 基礎(chǔ)設(shè)施中所有資源的管理訪問(wèn)提供單一且安全的接口

" 允許管理員對(duì)所有資源進(jìn)行診斷

" 對(duì)所有資源進(jìn)行配置和修改管理

" 發(fā)現(xiàn)并維護(hù)可用資源目錄

" 監(jiān)視資源并記錄它們平時(shí)的健康狀況

" 當(dāng)某個(gè)條件達(dá)到已建立的上限值時(shí)，觸發(fā)器就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)操作；此時(shí)執(zhí)行的操作可能包括通知管理員手工作出響應(yīng)，也可能會(huì)根據(jù)正確的條件自動(dòng)進(jìn)行響應(yīng)

" 根據(jù)資源的使用情況、可用性和服務(wù)級(jí)別要求提供資源或收回資源；資源的提供可以手工、半自動(dòng)或根據(jù)建立好的策略自動(dòng)完成

" 獲得并維護(hù)資源的使用和檢測(cè)信息，并提供適當(dāng)?shù)膱?bào)告，例如對(duì)資源消耗進(jìn)行記錄

" 提供補(bǔ)充最終用戶或應(yīng)用程序安全性的安全機(jī)制

" 為滿足最終用戶和應(yīng)用程序 SLA 而記錄所有資源的性能信息

結(jié)束語(yǔ)

" 虛擬化是資源的邏輯表示，它不會(huì)受物理限制的約束。虛擬化的主要目的是簡(jiǎn)化對(duì)資源的訪問(wèn)和對(duì)這些資源的管理。消費(fèi)者通過(guò)受虛擬資源支持的標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)對(duì)資源進(jìn)行訪問(wèn)，這消除了從這些資源的物理實(shí)現(xiàn)對(duì)它們進(jìn)行的訪問(wèn)。這些交互是通過(guò)一些虛擬化的基本模式來(lái)闡述的。虛擬化允許 IT 基礎(chǔ)設(shè)施管理員動(dòng)態(tài)管理資源的配置，同時(shí)還可以減少任何變化對(duì)最終用戶和應(yīng)用程序的影響。

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