虛擬化技術的現況 （上）

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虛擬技術最近造成一股潮流，然而它並不是一個多新的觀念，也不是一些廠商所宣稱的萬靈丹。

在過去的一年半，虛擬伺服器造成一股流行，顧客往往要求產品具備廠商所吹噓的那些功能。然而這個技術並不是什麼新東西，任何了解Unix跟大型伺服器的人都知道--大型伺服器在1970年代時就可以使用虛擬磁區。那麼，到底這股流行是怎麼出現的？

虛擬程式的含義十分廣泛，包含輸出／輸出（I/O）、儲存裝置已經其他部分的虛擬化技術，然而最近大家的焦點都放在伺服器的虛擬化--即可以在一台硬體上執行多套作業系統的能力。雖然這樣的技術老實說也是十分有歷史，但在x86平台上使用1998年出現的VMware軟體來進行伺服器虛擬---這個軟體目前主宰了x86平台的虛擬市場---卻是相對來說較新的。

在過去的幾個月，虛擬化在x86的世界裡便蔚為一股風潮。這是因為幾個不同的因素--伺服器汰換的週期快要來臨、市面上出現更多更成熟的虛擬伺服器管理工具、電腦伺服器多了一些新功能的支援，如同步多緒（SMP）功能可以讓兩個以外的處理器連到一個記憶體，以及市場逐漸認識到目前虛擬技術的良好運作。

也因此，VMware公司（在2003年底被EMC收購）最近突破了每季1億美元營收的重要關卡，同時營收也逐年成倍數成長。在二月，根據Forrester對1221家千名員工以上的北美公司所做的調查，發現其中有41%的公司已經在使用虛擬技術或已經在進行先期測試；同時有60%的公司表示在接下來的12個月中會對虛擬技術進行投資。43%的公司表示在使用x86平台的虛擬技術時最常考慮VMware，而其競爭對手Windows Virtual Server只有24% 。

然而VMware似乎無法獨佔這個金雞母太久，因為微軟跟其他公司都十分積極地推出其他產品。微軟的Virtual Server可能是其中最不成熟的軟體，但它進步速度非常快速，該公司也總是會四處分送他們的軟體。同時在數月後推出Longhorn Server時，虛擬化技術也會被內建到該作業系統中。

在另一方面，開放原始碼的虛擬化技術也在慢慢進行，也有不少廠商在暗中角力。Xen這個軟體使用跟微軟以及VMware不同的技術，同時已經被內建到Red Hat、Novell跟其他公司最新的Linux版本中，在幾個月之內也會得到Solaris平台的支援。

更彈性的方法

所謂的虛擬化，其實就是把電腦的資源，如運算能力、儲存空間以及應用程式抽離出來，讓資源的使用方式更具效率。VMware是x86平台虛擬化技術的先驅，甚至連其競爭對手都會同意，VMware是目前x86虛擬器市場的帶動者，。「VMware發掘了伺服器虛擬這個市場。他們為大家介紹了這個市場的存在，」XenSource的技術長Simon Crosby這樣表示。Crosby創造了Xen技術，同時也成立了XenSource這家公司。

在作業系統的虛擬化這個領域，也有數種不同的方法，可以依他們虛擬的層級來分類。以PowerPC版的軟體Virtual PC為例，是將硬體平台完整地用軟體來模擬，可以讓你執行給別的硬體來使用的作業系統。但這樣會對效能造成相當大的影響。相反地，VMware跟微軟的Virtual Server只虛擬必要的硬體，以讓多個作業系統可以分別執行，但只有為這個硬體設計的作業系統才能順利執行。然而這樣依舊會造成相當的處理負荷。

而其它像Solaris Containers、BSD jail以及SWsoft的Virtuozzo，都只對作業系統層級來進行模擬，可以讓處理的負荷大幅降低。在一台實體的電腦上，只執行一個作業系統，而所有的程式都使用同樣的作業系統核心來運算。只要能合於這個限制，就可以得到低負荷、高效能以及高延展性（潛在來說一台機器上可以執行上百個不同的程式）等等優點。

Xen也是使用稱之為「平行虛擬」的類似方法，提供硬體直接存取的API給各不同的作業系統，而不是完整地模擬硬體。這代表所造成的負荷十分小，效能也會突飛猛進。但這樣的技術牽涉到作業系統的修改。對開放原始碼的作業系統來說不是問題，但在像Windows之類的平台上，就造成問題了。

最近推出的支援虛擬技術的硬體--如Intel的Virtualization Technology (VT)以及AMD的Secure Virtual Machine (SVM)--都可以讓Windows系統在不經修改下，直接在平行虛擬的管理程式，比方Xen上面執行。

吸引力何在？

所以到底虛擬技術的吸引力在哪裡？我們先回到過去的1990年代，VMware的顧客開始發現虛擬技術十分好用，可以在實際部署到產品之前，建立的一個特定的虛擬環境，測試一些應用程式或軟體更新。

在2001年前後--因為預算削減，以及過去1990網路泡沫年代充斥過多的伺服器--使用者開始認真考慮公司伺服器的合併動作（Sun估計，大多數公司的伺服器只使用了15%的效能）。主要的想法就是讓亂七八糟的伺服器配置變得精簡，同時藉由將數個獨立的伺服器放到同個伺服器，更有效地使用電腦的運算效能。這也是所謂「公用運算」這個大趨勢裡的一部分。所謂「公用運算」是指將大量不同的伺服器串聯起來，變成一個單一的資源庫，然後使用虛擬技術來依照需求分割。

「基本上，隨著主從架構的誕生，我們已經漸漸接近複雜度的臨界點，」Ovum的分析師Gary Barnett表示「因為技術的過度演進，自從過了千禧年後，為不同的技術平台購買各種小容量的儲存空間便快把人們累個半死。大家總是希望這件事可以快點被控制下來，而虛擬技術可以不用去管分割硬碟的事，可以說是解決這個問題的關鍵之一。」

先進的技術

根據VMware的說法，他們的產品已經從簡單的硬碟集合演進到所謂的硬體虛擬化。這包含了各種不同的進階功能，VMware也表示各種功能都吸引了可觀的顧客。

其中一個功能是災難復原，其精髓就是當硬體故障時，可以在幾乎沒有中斷的情況下，自動把執行的伺服器從一台轉到另一台上。而現今大部分的虛擬技術都提供可以在不中斷服務的情況下，自動執行此功能的軟體。虛擬化同時也讓備份資料變得容易許多；VMware表示他們的某個客戶，可以在二十分鐘之內為兩百台虛擬伺服器提供備份。該公司同時表示，有三分之二的顧客都是因為災難復原這個功能使用虛擬技術。

「在過去，因為硬體、作業系跟應用程式緊密結合，所以當你要做災難復原時，備援系統必須要有完全一樣的硬體、應用程式跟其他部分，還要讓上面的資料完全同步，」VMware的資料管理與個人平台產品副總裁Raghu Raghuram表示：「若使用虛擬系統，你便可以帶著那個虛擬檔案，利用存取網路、磁帶，或其它的儲存裝置，把它傳到另個硬體上，然後立即開機執行。」

能夠按照意願把虛擬伺服器從一台電腦轉換到另一台這個功能，讓硬體維護跟平衡負載可以更容易進行。VMware表示有超過一半的客戶都使用一個提供該功能，名叫VMotion的工具。其他的進階應用，像是應用程式的快速配置、作業系統模擬也吸引了許多VMware的使用者。許多公司喜歡作業系統模擬功能所提供的安全性。