從虛擬化到云端數(shù)據(jù)中心
原創(chuàng)一夜之間,IT業(yè)仿佛實現(xiàn)了飛躍性的跨越:從虛擬化到達了云計算的境界,在這場演進中,我們一直看到的是IBM這個藍色巨人的影子,從業(yè)界第一臺應(yīng)用虛擬化的大型機,到目前IBM擁有虛擬化領(lǐng)域最完整和最領(lǐng)先的解決方案,從硬件虛擬化到虛擬化軟件和管理,再到新一代數(shù)據(jù)中心,甚至基于虛擬化的云計算基礎(chǔ)架構(gòu),IBM在幫助企業(yè)整合資源,管理工作負載,自動化流程和優(yōu)化服務(wù)交付能力方面一直走在前端。
第一個虛擬化系統(tǒng)
也許大家都知道,虛擬化起源于大型機,起源于對分時系統(tǒng)的需求。在1959年的國際信息處理大會上,一篇名為《大型高速計算機中的時間共享》被認為是虛擬化技術(shù)的最早論述。到了上世紀60年代,“虛擬化”被作為術(shù)語創(chuàng)造出來并使用至今。當時虛擬化是指一臺虛擬機(當時也稱為偽機),用來描述在IBM M44/44X系統(tǒng)上建立虛擬機(之前也被稱為偽機 )。而建立和管理虛擬機在當時被稱為虛擬化平臺,或更多人稱之為服務(wù)器虛擬化。
首個虛擬化系統(tǒng):IBM 的M44/44X是IT歷史上第一臺虛擬化系統(tǒng),這是位于紐約約克鎮(zhèn)高地的托馬斯J ·沃森研究中心設(shè)計、運營的一臺實驗性計算機系統(tǒng)。它是基于對IBM的7044 (即'M44'),模擬多個7044虛擬機-即'44X’。 IBM M44/44X是一個突破性的機器,用來探索傳呼,虛擬機概念,和計算機性能的測量。
1967年至1972年,完全虛擬化 (Full virtualization)成為現(xiàn)實。IBM的另一臺研究體系CP-40首次向外界展示并證明了其CP/CMS操作系統(tǒng)的控制程序能夠進行完全虛擬化。通過分布式開放源碼系統(tǒng),CP-40可以為每個的CP / CMS的用戶提供了一個模擬的,獨立的計算機。也正是從這個時間開始,IBM的虛擬機家族穩(wěn)步前進。每一個這樣的虛擬機有基本的計算機的完整功能,并且,虛擬機(與它的用戶)無法區(qū)分與個人系統(tǒng)的區(qū)別。其結(jié)果便是,一臺CP-40可同以時由多個用戶進行復(fù)用,允許在一臺主機上運行多個操作系統(tǒng),讓用戶盡可能地充分利用昂貴的大型機資源。
完全虛擬化將硬件與軟件一同整合變?yōu)榭赡?,邁出這一步的仍然是IBM,1972年,IBM公司在著名的System/360基礎(chǔ)上增加了系統(tǒng)硬件的虛擬內(nèi)存功能,這也就是 IBM System/370。隨后,VM 繼續(xù)發(fā)展,今天,你能夠在 System z9 主機上發(fā)現(xiàn) VM, 它甚至能夠向后兼容到 System/360。
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發(fā)展中的虛擬化
由于虛擬化技術(shù)技術(shù)在商業(yè)應(yīng)用上的優(yōu)勢,RISC 服務(wù)器與小型機成為了虛擬化技術(shù)第二波受益者。1999年,IBM 公司在 AS/400 上提出了上“邏輯分區(qū)(LPAR)”技術(shù)和新的高可用性集群解決方案。在 POWER 管理程序上運行的 AS/400 LPAR 令單臺服務(wù)器工作起來如同 12 個獨立的服務(wù)器。而在 2002 年,IBM 還更進一步,其 AIX5L v5.2 還首次包括了 IBM 實現(xiàn)的動態(tài)邏輯分區(qū)(DLPAR)。DLPAR 允許在無需重啟系統(tǒng)的情況下,將包括處理器、內(nèi)存和其它組件在內(nèi)的系統(tǒng)資源分配給獨立的分區(qū)。這種在不中斷運行的情況下進行資源分配的能力不僅令系統(tǒng)管理變得更加輕松,而且因為能夠更好地使用資源而幫助降低總擁有成本。
從60年代UNIX系統(tǒng)誕生起,虛擬化技術(shù)和分區(qū)技術(shù)就開始了發(fā)展,并且經(jīng)歷了從“硬盤分區(qū)”到“虛擬機”再到“準虛擬機”再到“虛擬操作系統(tǒng)”,再到“服務(wù)器虛擬化”、“存儲虛擬化”和“融合虛擬化”的發(fā)展歷程。經(jīng)過近30年的發(fā)展,虛擬化技術(shù)在高端服務(wù)器產(chǎn)品上的應(yīng)用日臻成熟。
在存儲領(lǐng)域,最早的虛擬化出現(xiàn)在上世紀九十年代初,即第一種RAID子系統(tǒng)。早就1978年,IBM就獲得了RAID(冗余獨立磁盤陣列)概念的專利。作為一種存儲虛擬形式,RAID首先將物理設(shè)備組合為池,然后從這一池中“切割”出一組虛擬邏輯單元(LUN)并將其提供給主機。
到九十年代末,許多新型的存儲虛擬化技術(shù)相繼出現(xiàn),它們的目標多數(shù)都是改善管理和利用率。從那以后,存儲虛擬化已經(jīng)從一種獨立的技術(shù)發(fā)展成為存儲基礎(chǔ)設(shè)施管理工具中的一個重要特性。也就是說,它不僅駐留在主機服務(wù)器上和磁盤陣列上,也越來越多地出現(xiàn)在存儲網(wǎng)絡(luò)中的智能交換機上。
存儲虛擬化還可以實現(xiàn)更高層次的管理功能。卷管理也被認為是虛擬化的一種形式,而且目前已經(jīng)成為多數(shù)數(shù)據(jù)中心管理存儲網(wǎng)絡(luò)和大型存儲陣列的必備工具。在未來的幾年中,它將會成為入門級存儲陣列中的一個標準特性,并且廣泛應(yīng)用于IP存儲和入門級存儲網(wǎng)絡(luò)。
在2003年5月,IBM推出可提供數(shù)據(jù)塊級存儲虛擬的SAN卷控制器(SAN Volume Controller),在業(yè)界第一次允許客戶擁有一個對其存儲基礎(chǔ)架構(gòu)進行管理的控制界面。在2004年10月,IBM推出了擁有邏輯分區(qū)(LPAR)功能的DS8000。通過使用IBM POWER5微處理器和IBM虛擬引擎技術(shù),DS8000在實現(xiàn)高性能的同時,降低了多種業(yè)務(wù)應(yīng)用的成本。
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虛擬化生態(tài)系統(tǒng)及驅(qū)動力
一直到今天,從處理器層面的廠商,再到操作系統(tǒng)層面的軟件廠商的加入,從數(shù)量眾多的第三方軟件廠商的涌現(xiàn)再到各服務(wù)器系統(tǒng)廠商的高調(diào)推動,我們看到一個趨于完整的服務(wù)器虛擬化的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸形成。這也使得在過去的幾年時間里,虛擬化開始成為IT業(yè)界最受關(guān)注的熱點話題。
IT技術(shù)未來的發(fā)展方向,決不僅僅是為了提高系統(tǒng)性能,而是需要以綜合的方法來滿足業(yè)務(wù)對IT系統(tǒng)的需求,提高系統(tǒng)適應(yīng)變化的能力。正是在這種產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境中,近年來IT虛擬化技術(shù)脫穎而出,成為提升企業(yè)IT系統(tǒng)適應(yīng)性、建設(shè)適應(yīng)性IT基礎(chǔ)設(shè)施、打造動成長企業(yè)的必由之路;同時,IT系統(tǒng)的虛擬化水平也成為衡量企業(yè)實現(xiàn)動成長企業(yè)愿景的重要標準。
虛擬化的絕妙之處在于,通過將服務(wù)器資源分配到多個虛擬機,虛擬化支持不同的應(yīng)用、甚至不同的操作系統(tǒng)在同一企業(yè)級服務(wù)器上同時運行。每個虛擬機就像一臺獨立的服務(wù)器,但實際上在同一物理服務(wù)器內(nèi)運行。在一臺服務(wù)器上運行多個應(yīng)用能夠提高服務(wù)器效率,并減少需要管理和維護的服務(wù)器數(shù)量。當應(yīng)用需求增加時,可以迅速創(chuàng)建更多虛擬機,從而無需增加物理服務(wù)器即可靈活地響應(yīng)不斷變化的需求。而且,利用虛擬技術(shù),IT管理員可以在服務(wù)器之間移動正在運行的虛擬機,同時保持服務(wù)器持續(xù)可用。
抽象地說,虛擬化是資源的邏輯表示,它不會受物理限制的約束。換句話說,虛擬化為數(shù)據(jù)、計算能力、存儲資源以及其它資源提供了一個邏輯視圖,而不是物理視圖。
實際上,不論是服務(wù)器虛擬化,還是存儲虛擬化,甚至網(wǎng)絡(luò)虛擬化、數(shù)據(jù)虛擬化等等,都只是部件層面的虛擬化。虛擬化技術(shù)的未來應(yīng)當是將整個數(shù)據(jù)中心虛擬化,使用戶能夠獲得一個隨需應(yīng)變數(shù)據(jù)中心。
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走向云端
IBM 早在 40 多年前就率先在大型主機上使用了虛擬技術(shù),并在此后在自己的系統(tǒng)和軟件中注入了各種虛擬技術(shù),實現(xiàn)不同服務(wù)器、軟件、存儲和網(wǎng)絡(luò)的自動管理和優(yōu)化。IBM 虛擬技術(shù)和自動化技術(shù)的結(jié)合幫助減少了支持 IT 運行所需的人員數(shù)量。今天,IBM 可以將客戶數(shù)據(jù)中心中超過 80% 的部分實現(xiàn)虛擬化。為進一步發(fā)揮虛擬的威力,IBM 正在創(chuàng)建包括所有物理和虛擬系統(tǒng)的集成管理視圖。IBM 早在 5 年前最先推出具有自管理功能的自動化技術(shù),并為市場提供了一系列最成熟的自動化功能,包括在超過 75 種軟件、硬件和服務(wù)產(chǎn)品中提供了 500 多種不同的虛擬功能,可以自動檢測各種系統(tǒng)、事務(wù)處理、工作流或業(yè)務(wù)流程何時處于運行不正常的狀態(tài),并在不影響系統(tǒng)其它部分的情況下采取糾正措施。這些功能已經(jīng)遠遠超出了系統(tǒng)管理軟件的范疇并包括了芯片技術(shù)。具有"智能搜索"特性的軟件和軟件工具可以尋找和清除各種故障,自主管理像 Blue Gene 超級計算機和大型主機這樣的服務(wù)器和存儲設(shè)備。
對大多數(shù)企業(yè)而言,虛擬化的最初動力是降低成本。服務(wù)器無序蔓延而且效率低;運營成本、能源冷卻、空間耗費嚴重,缺乏經(jīng)驗豐富的員工將工作負載遷移至虛擬環(huán)境中;虛擬化后工作負載的服務(wù)協(xié)議水平SLAs無法滿足要求,只有部分IT架構(gòu)實現(xiàn)虛擬化……通向“集中整合”的征程任重道遠。
正如IBM這樣業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的公司所做的,他們正在嘗試改變?nèi)藗兛创摂M化的方式。將一切虛擬化不僅僅是在服務(wù)器上通過創(chuàng)建分區(qū)來進行虛擬化,而是虛擬化整個IT環(huán)境,我們可以用另一個IT熱門詞匯來形容,那就是云計算。在數(shù)據(jù)中心中,一個完整的云計算環(huán)境其中可以包含 IBM 服務(wù)器,也可以包含惠普、或是戴爾的服務(wù)器,以及磁帶、文件和所有類型的存儲以及網(wǎng)絡(luò)。虛擬化正在將整個IT結(jié)構(gòu)變成一個巨大的邏輯資源池,可以將企業(yè)從IT的繁雜維護中解放出來,從而投身到更加廣闊的創(chuàng)新空間中去。
云計算幫助持續(xù)的節(jié)約成本,改進服務(wù)交付,以及提高業(yè)務(wù)敏捷性。在云環(huán)境下可以自動保留和回收計算能力,以充分利用資源,并利用業(yè)務(wù)就緒云計算產(chǎn)品來支持標準化,從而大幅提高生產(chǎn)力并快速實現(xiàn)投資收益率。云計算提供的是自助服務(wù)的能力,可以將應(yīng)用程序堆棧作為服務(wù)提供,確保將資源提供給與企業(yè)客戶最相關(guān)的工作負載,支持彈性調(diào)整,以免發(fā)生破壞性的容量不足的情況。在提高業(yè)務(wù)敏捷性方面,可以加快新服務(wù)或資源的供應(yīng)并調(diào)整已確定的服務(wù)的規(guī)模,以便動態(tài)地支持創(chuàng)造性,使業(yè)務(wù)決策幾乎完全擺脫基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的約束,對虛擬資源可以進行“現(xiàn)收現(xiàn)付”的自助服務(wù)訪問,以保護業(yè)務(wù)資本。