2011-03-25 10:20:37 來(lái)源：e-works
數(shù)據(jù)中心的大量建設(shè)的確提升了企業(yè)的信息化水平，但隨著數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等IT 設(shè)備數(shù)量迅速增長(zhǎng)，能耗也急劇增加。如何衡量一個(gè)數(shù)據(jù)中心是否綠色節(jié)能，目前國(guó)際公認(rèn)的指標(biāo)就是PUE 值：
PUE值越低，意味著節(jié)能做的越好。PUE 越大說(shuō)明越多的電能都被電源、UPS、服務(wù)器風(fēng)扇、空調(diào)等其他設(shè)備消耗了。目前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的PUE 平均值在2.5 以上，能做到2 以下的寥寥無(wú)幾。如果PUE 值是2.5，說(shuō)明IT設(shè)備每耗一度電，就有多達(dá)1.5 度電被其他配套設(shè)備及環(huán)境保障設(shè)備消耗掉了。而國(guó)外優(yōu)秀的數(shù)據(jù)中心PUE 可做到1.5 甚至更低。這說(shuō)明我國(guó)數(shù)據(jù)中心在綠色節(jié)能方面還有很大的潛力。從PUE 公式可見(jiàn)，通過(guò)降低數(shù)據(jù)中心總用電消耗或增加IT 設(shè)備能源消耗所占的比例都可以降低PUE 以達(dá)到數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的作用。
在數(shù)據(jù)中心采用虛擬化技術(shù)可以有效降低IT 設(shè)備的耗電量以減少數(shù)據(jù)中心總用電量。通過(guò)虛擬化技術(shù)對(duì)IT 設(shè)備的整合，可以大大減少數(shù)據(jù)中心IT 設(shè)備的數(shù)量及其使用空間，降低電力消耗和冷量需求，減少數(shù)據(jù)中心整體的運(yùn)維成本，進(jìn)而減少碳排放量和降低PUE 值，推動(dòng)建設(shè)綠色環(huán)保的數(shù)據(jù)中心。
二、虛擬化是實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的有效手段
虛擬化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60 年代，最早應(yīng)用于IBM 大型機(jī)硬件的分區(qū)。虛擬化是指通過(guò)向資源客戶(hù)屏蔽這些資源的物理性質(zhì)和邊界的方式將IT資源合并。簡(jiǎn)單地理解，虛擬化就是將各類(lèi)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行邏輯抽象、分配、管理的過(guò)程。虛擬化改變了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的資源應(yīng)用模式，將實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行在虛擬的基礎(chǔ)上，并且用戶(hù)體驗(yàn)絲毫不會(huì)下降。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，虛擬化技術(shù)日趨成熟，數(shù)據(jù)中心通過(guò)使用虛擬化，可以將各類(lèi)計(jì)算機(jī)資源有機(jī)整合，集中管理，提高資源利用率，進(jìn)而減少企業(yè)大量的采購(gòu)成本、電力成本、制冷成本和管理成本，當(dāng)然也就為實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心打開(kāi)了一條重要的技術(shù)通道。
目前，虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：
（一）服務(wù)器虛擬化
服務(wù)器虛擬化技術(shù)的價(jià)值已在許多環(huán)境中得到驗(yàn)證，越來(lái)越多的用戶(hù)開(kāi)始借助服務(wù)器虛擬化技術(shù)提高數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)處理效率。服務(wù)器虛擬化是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心比較成熟的技術(shù)，就是將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，將一臺(tái)服務(wù)器抽象成多臺(tái)虛擬服務(wù)器，或者將多臺(tái)服務(wù)器抽象成一臺(tái)虛擬服務(wù)器來(lái)用，這樣我們就不受服務(wù)器物理上的限制，精簡(jiǎn)服務(wù)器的基礎(chǔ)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，提高IT資源的利用率。[page]
目前主要有4 種類(lèi)型的服務(wù)器虛擬化技術(shù)：
1、完全虛擬化
這是目前各大數(shù)據(jù)中心最主要的虛擬化方法，借助介于虛擬服務(wù)器和底層硬件之間的VMM 中間層來(lái)管理包括CPU、內(nèi)存和磁盤(pán)等在內(nèi)的所有物理設(shè)備。在完全虛擬化環(huán)境下，VMM 運(yùn)行在硬件上，將原有物理設(shè)備虛擬化成不同屬性的虛擬設(shè)備，供上層多個(gè)客戶(hù)操作系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)。
客戶(hù)操作系統(tǒng)不用改動(dòng)就可以安裝到完全虛擬化的服務(wù)器上，但VMM 加大了處理器的負(fù)擔(dān)。VMware 的Workstation、GSX、ESX 和微軟的Virtual PC、Virtual Server 就是全虛擬化技術(shù)的產(chǎn)品。
2、半虛擬化
依然是通過(guò)VMM 來(lái)管理對(duì)硬件的訪(fǎng)問(wèn)，但需要修改客戶(hù)操作系統(tǒng)的內(nèi)核代碼，通過(guò)為客戶(hù)操作系統(tǒng)提供操作接口來(lái)達(dá)到客戶(hù)操作系統(tǒng)直接訪(fǎng)問(wèn)硬件的作用。半虛擬化減輕了處理器的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)性能。但只適用于某些開(kāi)源操作系統(tǒng)的使用。Xen 就是半虛擬化技術(shù)的產(chǎn)品。
3、操作系統(tǒng)虛擬化
操作系統(tǒng)虛擬化沒(méi)有VMM 中間層，在操作系統(tǒng)之上實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的虛擬化，即操作系統(tǒng)本身負(fù)責(zé)為上層的虛擬服務(wù)器分配硬件資源。由于采用這種技術(shù)的虛擬服務(wù)器要運(yùn)行在統(tǒng)一操作系統(tǒng)上，管理方便，但靈活性差。SWsoft的Virtuozzo 和Sun 基于Solaris 平臺(tái)的Container 就是操作系統(tǒng)虛擬化的代表。
4、硬件虛擬化
硬件虛擬化技術(shù)就是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬化技術(shù)。AMD 和英特爾提供的新一代芯片的設(shè)計(jì)都考慮到了硬件虛擬化功能。
?。ǘ┐鎯?chǔ)虛擬化
隨著各公司數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，對(duì)于采用傳統(tǒng)存儲(chǔ)管理模式的中心，通常是在需要擴(kuò)展的時(shí)候增加新的存儲(chǔ)子系統(tǒng)，存儲(chǔ)管理員要熟練掌握各種存儲(chǔ)管理工具，才能對(duì)大型、復(fù)雜和異構(gòu)的存儲(chǔ)環(huán)境實(shí)施管理。存儲(chǔ)虛擬化正慢慢地向數(shù)據(jù)中心滲透，它將數(shù)據(jù)中心內(nèi)的所有存儲(chǔ)資源當(dāng)做是一個(gè)巨大的虛擬池，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)集中管理資源池中的各種存儲(chǔ)資源，并根據(jù)具體的需求把存儲(chǔ)資源動(dòng)態(tài)地分配給各個(gè)應(yīng)用。存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，可以整合異構(gòu)存儲(chǔ)環(huán)境，創(chuàng)建存儲(chǔ)空間利用率更高的環(huán)境，降低單位存儲(chǔ)容量成本，簡(jiǎn)化存儲(chǔ)管理，并提供一系列差異化的存儲(chǔ)服務(wù)，包括快照、磁盤(pán)鏡像、數(shù)據(jù)保護(hù)服務(wù)，比如針對(duì)災(zāi)難恢復(fù)的備份和復(fù)制等。
存儲(chǔ)虛擬化可以通過(guò)三個(gè)層面來(lái)實(shí)現(xiàn)：首先，通過(guò)特有的虛擬化設(shè)備或在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上安裝虛擬化軟件來(lái)控制存儲(chǔ)資源的分配和管理。其次，通過(guò)具有虛擬化功能的存儲(chǔ)控制器統(tǒng)一管理存儲(chǔ)系統(tǒng)，并向服務(wù)器提供存儲(chǔ)資源；最后，通過(guò)管理軟件對(duì)分配給主機(jī)的邏輯卷實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步虛擬化。
（三）網(wǎng)絡(luò)虛擬化
隨著企業(yè)IT 業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，運(yùn)行模式不斷變化，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)不斷變化、擴(kuò)展，形成了冗余復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使得數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維管理難度較高。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)簡(jiǎn)化了這種管理難題。網(wǎng)絡(luò)虛擬化與服務(wù)器虛擬化的思路相似，也是將物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備抽象成多個(gè)具有相同功能的虛擬設(shè)備，而且每臺(tái)虛擬出來(lái)的設(shè)備上也可以進(jìn)行不同功能的配置，目前廣泛應(yīng)用在防火墻、路由器、交換機(jī)以及負(fù)載均衡設(shè)備上。
另外，虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)(VPN)也是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)技術(shù)。VPN 已經(jīng)是各個(gè)企業(yè)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用多年的技術(shù)了，是一種在公用網(wǎng)絡(luò)上建立專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。VPN 對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行了抽象，允許遠(yuǎn)程用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)組織的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，就像物理上連接到該網(wǎng)絡(luò)一樣。網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以防止來(lái)自Internet的威脅，使用戶(hù)快速安全的訪(fǎng)問(wèn)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。
（四）應(yīng)用虛擬化
應(yīng)用虛擬化，就是虛擬使用應(yīng)用程序。由于服務(wù)器的性能、穩(wěn)定性和安全性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于客戶(hù)端計(jì)算機(jī)，可以將應(yīng)用程序安裝在服務(wù)器端并發(fā)布，用戶(hù)端無(wú)需安裝，只要通過(guò)應(yīng)用虛擬化技術(shù)就可以快速、靈活地使用服務(wù)器端的應(yīng)用程序。例如用戶(hù)端沒(méi)有安裝word，卻可以通過(guò)應(yīng)用虛擬化照樣閱讀word文檔。
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與應(yīng)用虛擬化密不可分的是桌面虛擬化。Windows 的遠(yuǎn)程鏈接功能就是桌面虛擬化的一個(gè)原始雛形。操作系統(tǒng)、各種應(yīng)用程序全部被安裝到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的一個(gè)虛擬機(jī)里，用戶(hù)可以通過(guò)桌面虛擬化技術(shù)訪(fǎng)問(wèn)其在服務(wù)器虛擬機(jī)上的桌面環(huán)境。桌面虛擬化的實(shí)質(zhì)是將用戶(hù)使用同運(yùn)維管理分離，一來(lái)所有的應(yīng)用環(huán)境都被安裝在服務(wù)器的各個(gè)虛擬機(jī)里，無(wú)需運(yùn)維人員對(duì)物理機(jī)逐個(gè)升級(jí)打補(bǔ)丁，便于統(tǒng)一配置、集中管理；二來(lái)用戶(hù)只需通過(guò)一個(gè)能上網(wǎng)的設(shè)備就可以隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)所需的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境。桌面虛擬化使數(shù)據(jù)中心的IT 架構(gòu)更加安全，更加可控，同時(shí)運(yùn)維成本更加低廉。
綜上所述，虛擬化技術(shù)能夠幫助企業(yè)數(shù)據(jù)中心使用較少的硬件資源和較少的電力成本實(shí)現(xiàn)更大的業(yè)務(wù)處理能力，是推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能應(yīng)用的重要技術(shù)手段。
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