谈谈云计算的部署方式——关于虚拟化实现

前言

上一部分（谈谈云计算的部署方式——关于分布化实现）我们探讨了关于云计算部署中的数据和计算分布化的实现方式，这次我们继续云计算中另一个热门话题——虚拟化。重点来谈虚拟化和云计算的关系——为什么云计算需要虚拟化技术！虚拟化技术在云计算中到底如何使用！

云计算中的虚拟化需求

首先我们想到的第一个问题是云计算中为什么需要虚拟化技术？对此我的看法是：从理论角度而言云计算中并非必须使用虚拟化技术，但是从实际运营而言云计算离不开虚拟化技术。

这么说的原因如下：从理论上讲云所宣称的“数据在云端，计算在云端”，“用户按需购买存储和计算能力”，“即插即用”等特性，使用传统的分布存储和分布计算体系是完全可以完成的。也就是说抛开虚拟化技术我们仍然可做到将数据分布存于集群中存储，将运算派发到集群中执行；也可做到为不同用户的存储和计算（或者还包括带宽）设定容量和计算能力的限制；而且只要作为一种远程服务，那么自然也可做到“即插即用“。但是！作为运营实际云计算的工业考虑来看，虚拟化却是必然选择！因为运营系统不同于实验室系统，它必须考虑成本问题！考虑安全！而虚拟化技术确实可帮助我们降低成本云计算部署方案，提供一定的安全保障。

下面我们展开分析一下虚拟化在云计算中不可或缺的作用进行讨论。

虚拟化节约成本的途径

云计算运营中的成本包含设备成本和管理成本。管理成本可再分为人力成本和时间成本。如何降低这些成本是运营是否成功的关键。而虚拟化技术正是节约设备成本，人力成本，时间成本的关键所在。因此从这个意义上讲虚拟化是云计算的必然选择。

节约设备成本

运营云计算服务需要大量的机器集群，才能满足众多用户的存储和计算需求。这里我们会面临两个问题：

? 第一个是我们需要买什么样的机器做运营。

? 第二是我们需要买多少机器才够用。（这些都是商业运行必可回避的问题，可不是科研项目那样“韩信点兵，多多益善”，不敢铺张浪费呀。）

第一个问题来自于商业运营的各种历史原因。长期运营的公司必然会购买了多种不同厂商，不同配置，不同型号的机器。比如有的老机器512M内存，1G的主频，而新进的机器则有32G内存，8个四核的CPU，每个主频4G。那么怎么样才能屏蔽这些异构系统，从而能对外提供统一化的服务呢？最好和最简单的方式就是需要引入虚拟机技术将异构系统的差异屏蔽掉，以达到资源一视同仁。老机器上少跑一些虚拟机或者跑资源配置低的虚拟机，新机器配置高则多跑一些虚拟机或者跑资源配置高的虚拟机。由于虚拟机模拟的硬件平台是一致的，因此异构系统的差异被虚拟层屏蔽掉了，我们看到的统一的虚拟机资源。这样有效的混合利用了新老机器，节约了成本，方便了管理。

第二个问题也是运营中无法回避的，因为在我们无法先知先觉的确定我们到底有多少用户，到底需要多少资源；更无法了解业务增长速度。比如我们开始就为5年后的用户规模做充分准备，比如卖了1万台机器，而在前三年都只用1千台就够用，那么就意味着有9000台机器会被浪费3年或者更长。那么如果我们先只买1千台机器，到了第3年在增加9000台机器可否？回答当然是可以的，但是在物理机器上进行系统扩容可不是好办法，往往需要系统停止服务或者相对麻烦的措施才能进行。合理的方法是将服务都部署再虚拟机上，到需要扩容时（比如访问请求超过负载），则将虚拟机迁移到新购买的高性能机器上去，这样平滑无缝的扩容安全，方便，也更高效。

另外一个问题是，使用我们服务的客户并不可能一直长时间的都维持在最高负载，总有忙时和闲时。比如很多网站的访问负载集中在下班时间，而凌晨以后或者早上则很低；而有些网站则是在上班时忙，下班时闲。由于这种情况，我们如果按照所有用户最大的资源负载情况购买机器，那么必然回在大多数时间系统处于低负载，造成资源浪费。因为不可能所有用户能同时达到最大负载。要避免这种浪费，就要求计算云资源可动态调整，按照客户的忙闲进行资源动态分配和回收，从而用少量的机器满足所有的客户要求。虚拟化技术是目前最方面和安全的资源动态分配技术。

节约管理成本（人力成本和时间成本）

就虚拟化技术而言，它最大的功效应该说是便于管理。对个人用户使用桌面虚拟机来说，可能感觉不是很明显。然而对于工业IDC等运营场景来说，虚拟化所带来的便捷性则是革命性的。比如繁琐的装机过程从传统的安装操作系统变成了简单的系统镜像文件拷贝，无论时间和人力上都极大节约。对于动暨就需要上万台机器的云计算服务运营来说，低成本效果显而易见。关于虚拟机节约成本的话题，相关文章很多，我不再这里啰嗦了。

虚拟化带来的安全保障

之所以说虚拟化技术为云计算安全带来了一定保证，我们不是从授权认证这方面考虑，而是说虚拟化所实现的资源隔离性！

每个虚拟机都是在被分配（或者说限制）在给定资源容器中工作（模拟的物理资源中），相互之间实现了资源隔离。这里所说的资源重点是内存，磁盘等和数据安全密切相关的存储资源。一台虚拟机中的程序无法读取其他虚拟机所占用的资源，自己的资源也无法被其他虚拟机中的程序访问。因此达到了资源隔离的效果。这样以来，如果我们为每个用户分配不同的虚拟机作为其运行环境，那么可以说用户数据是”私密”，”安全”的。

另外虚拟机的隔离性除了为数据数据安全提供了技术支持外，还为故障隔离提供了最安全的手段。一个虚拟机中的程序可能有意或无意的非法运行造成系统崩溃，这种事故的影响只会限于当前虚拟机（最多让自己运行的虚拟机崩溃），不会影响到宿主机上的其他虚拟机和程序运行。这点和微内核操作系统的思路很像——所有组件，包括驱动都以进程形式运行于内核以外，这样当程序崩溃不会造成系统崩溃。对于虚拟化而言，hypervise好比微内核，而其上虚拟机则好比进程。而相比微内核系统，显然虚拟机的隔离更彻底，更安全。

小结：

套用书上的一句话“货币天然不是黄金,黄金天然是货币”来描述虚拟化和云计算——“虚拟化技术天然不是为了云计算，云计算天然选择虚拟化”。云计算的发展必然促成虚拟化技术的进一步飞跃。我们拭目以待吧。

（编辑：南京站长网）

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