虛擬化概述：模式的觀點

虛擬化是如何工作的？

虛擬化可以通過很多方法來證實。它不是一個單獨的實體，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，以及通過標(biāo)準(zhǔn)接口將其呈現(xiàn)給這些資源的消費者所需的功能。這些模式本身都是前面介紹過的各種不同虛擬形式的重復(fù)出現(xiàn)。

下面是在實現(xiàn)虛擬化時常常使用的一些模式和技術(shù)：

1. 單一資源的多個邏輯表示 這種模式是虛擬化最廣泛使用的模式之一。它只包含一個物理資源，但是它向消費者呈現(xiàn)的邏輯表示卻仿佛它包含多個資源一樣。消費者與這個虛擬資源進(jìn)行交互時就仿佛自己是惟一的消費者一樣，而不會考慮他正在與其他消費者一起共享資源。虛擬機就是這種模式的一個例子。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）都實現(xiàn)了服務(wù)器的虛擬化。數(shù)據(jù)庫視圖的使用將數(shù)據(jù)與消費者隔離開來，這樣可以基于消費者的角色和身份驗證對資源進(jìn)行訪問，即使在所有消費者同時訪問相同的數(shù)據(jù)庫時，也不會出現(xiàn)任何問題。另外，網(wǎng)格使用虛擬化技術(shù)來管理網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)，并在邏輯上將其作為一個系統(tǒng)呈現(xiàn)給消費者。

多個資源的單一邏輯表示 這種模式包含了多個組合資源，以便將這些資源表示為提供單一接口的單個邏輯表示形式。在利用多個功能不太強大的資源來創(chuàng)建功能強大且豐富的虛擬資源時，這是一種非常有用的模式。存儲虛擬化就是這種模式的一個例子。IBM 的 SAN Volume Controller 可以將幾個存儲卷組合在一起，將它們呈現(xiàn)為一個大型的單一存儲設(shè)備。消費者并不知道自己的數(shù)據(jù)被分散到了多個磁盤上。在服務(wù)器方面，集群技術(shù)可以提供這樣的幻想：消費者只與一個系統(tǒng)（頭節(jié)點）進(jìn)行交互，而集群事實上可以包含很多的處理器或節(jié)點。實際上，這就是從 IT 技術(shù)設(shè)施的角度看到的網(wǎng)格可以實現(xiàn)的功能。多種資源集都是通過一個簡化的用戶界面呈現(xiàn)出來，例如用戶使用的門戶，或應(yīng)用程序使用的標(biāo)準(zhǔn)接口。從計算角度來看，網(wǎng)格在接受任務(wù)請求，對任務(wù)負(fù)載進(jìn)行調(diào)度和管理，并在提供資源和返回結(jié)果的同時提供任務(wù)負(fù)載虛擬化的能力。

在多個資源之間提供單一邏輯表示 這種模式包括一個以多個可用資源之一的形式表示的虛擬資源。虛擬資源會根據(jù)指定的條件來選擇一個物理資源實現(xiàn)，例如資源的利用、響應(yīng)時間或臨近程度。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，每個物理資源都是一個完整的副本，它們不會在邏輯表示層上聚集在一起。其次，每個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完全副本）。這種模式的一個常見例子是使用應(yīng)用程序容器來均衡任務(wù)負(fù)載。在將請求或事務(wù)提交給應(yīng)用程序或服務(wù)時，消費者并不關(guān)心到底是幾個容器中執(zhí)行的哪一個應(yīng)用程序的副本為請求或事務(wù)提供服務(wù)。消費者只是希望請求或事務(wù)得到處理。一個具體的例子是 IBM 的 WebSphere？ Application Server Extended Deployment.另外一個例子是文件虛擬化，其中為了滿足冗余或性能的需要，可能為數(shù)據(jù)維護(hù)提供多個副本。當(dāng)消費者訪問文件時，文件系統(tǒng)（如通用并行文件系統(tǒng) （GPFS））就會定位這些文件眾多副本中的一個，但是消費者并不知道正在使用的文件副本的具體位置。

單個資源的單一邏輯表示 這是用來表示單個資源的一種簡單模式，就仿佛它是別的什么資源一樣。啟用 Web 的企業(yè)后臺應(yīng)用程序就是一個常見的例子。在這種情況下，我們不是修改后臺的應(yīng)用程序，而是創(chuàng)建一個前端來表示 Web 界面，它會映射到應(yīng)用程序接口中。這種模式允許通過對后臺應(yīng)用程序進(jìn)行最少的修改（或根本不加任何修改）來重用一些基本的功能。也可以根據(jù)無法修改的組件，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，它使用物理資源來提供豐富的功能集。信息虛擬化是這種模式一個很好的例子。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，實際上都是虛擬化的組合或虛擬化的不同層次。這個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定義好的接口。隨著我們在這個架構(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)虛擬化過的基礎(chǔ)設(shè)施（系統(tǒng)、存儲和網(wǎng)絡(luò)）提供了更高級的虛擬化。

關(guān)于虛擬化管理

對于任何虛擬化環(huán)境來說，一個非常重要的方面是減少動態(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，通過軟件和工具實現(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)的組合可以實現(xiàn)以下功能：

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

" 允許管理員對所有資源進(jìn)行診斷

" 對所有資源進(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的健康狀況

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

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

" 獲得并維護(hù)資源的使用和檢測信息，并提供適當(dāng)?shù)膱蟾妫�例如對資源消耗進(jìn)行記錄

" 提供補充最終用戶或應(yīng)用程序安全性的安全機制

" 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

" 虛擬化是資源的邏輯表示，它不會受物理限制的約束。虛擬化的主要目的是簡化對資源的訪問和對這些資源的管理。消費者通過受虛擬資源支持的標(biāo)準(zhǔn)接口來對資源進(jìn)行訪問，這消除了從這些資源的物理實現(xiàn)對它們進(jìn)行的訪問。這些交互是通過一些虛擬化的基本模式來闡述的。虛擬化允許 IT 基礎(chǔ)設(shè)施管理員動態(tài)管理資源的配置，同時還可以減少任何變化對最終用戶和應(yīng)用程序的影響。

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