在2006年11月8日,权威研究机构Gartner发布了一份服务器技术发展的研究报告,其中有一个不同寻常的预测:到2010年,共享的操作系统虚拟化将成为主流虚拟化技术。
文中提到的服务器操作系统虚拟化厂商包括:Sun Solaris Containers、SWsoft Virtuozzo,以及IBM z/OS和HP。
操作系统虚拟化与主流虚拟化技术的差别
对于大多数CIO而言,有可能是第一次听说操作系统虚拟化的概念。
在一些人的思维概念中,虚拟化和虚拟机是同名词。
Gartner的研究报告首次打破了这一错误观念。
操作系统虚拟化强调的是在单一操作系统内核实例的基础上实现虚拟化,这一点是它与虚拟机技术的最本质的不同。
虚拟机技术,无论是VM ware、Hypervisor,还是ParaVirtualization并行虚拟化,都是在多个虚拟的硬件层上安装多个Guest操作系统,然后再运行应用程序。
比较两台分别采用操作系统虚拟化和虚拟机技术的服务器,用户看到的最明显的差异就是操作系统实例数量的不同。
有趣的是,这一点核心差异同时构成了操作系统虚拟化的最大优势和最大劣势。
由于只有一个操作系统内核,少了虚拟机和Guest操作系统两个资源消耗层次,操作系统虚拟化的运行效率、理论最大密度和运行在虚拟环境中的应用性能,都天生超过虚拟机技术,减少了操作系统实例的数量,也意味着在安装部署、补丁升级、备份迁移的数据量和效率等管理特性上的优势。
同理,操作系统虚拟化只能是同一种操作系统的划分和衍生,无法支持异种操作系统并存于同一个物理服务器之上,同时由于虚拟环境不完全等同于一份完整的操作系统,某些需要直接访问硬件层(无论是虚拟的还是物理的)的应用无法在操作系统虚拟化环境中运行。
操作系统虚拟化的相对优势
操作系统虚拟化软件与服务器虚拟化软件如虚拟机和分区相比有很多潜在的优势。
操作系统虚拟化技术的优势包括:
◆ 低管理成本 – 管理员无须为每一项应用安装和维护一个单独的操作系统实例。
很清楚,虚拟化操作系统的某些方面需要进行定制,但大多数操作系统虚拟化解决方案提供了自动完成定制的工具。
较低的操作系统实例潜在地降低了每项应用的管理成本,因为更多的应用可以通过单个操作系统实例来进行管理。
◆ 快速响应 /更佳的性能 – 运行在虚拟操作系统的实例可以快速启动和停止,因为启动一项任务无须起动整个操作系统。
同样,因为应用几乎仅消耗他们应用程序所需要的资源,因而可以根据业务需求变化更加精确的进行资源分配。
因为没有像操作系统那样分为多层,虚拟系统的性能和本地服务器系统的性能几乎完全一样。
灾难恢复也同样可以快速完成。
◆ 较高的利用率 – 每个虚拟操作系统实例相对较低的资源占用允许在单个服务器上运行更多的应用程序。
例如,经测试,Sun在单个的系统上提供最多达4000个Solaris Containers。
而SWsoft的Linux 版 Virtuozzo可以在X86 32位系统上支持5,000 VPS,在安腾系统上超过10,000个VPS。
◆ 有限的系统软件许可证成本– 当包含许可证费用的操作系统被虚拟化时,用户无需为额外应用实例支付更多的许可证费用。
例如,当Windows操作系统部署在虚拟机上时或者当Red Hat Linux部署在IBM p5分区时,每一个新的操作系统实例需要购买额外地许可证。
通过操作系统虚拟化技术,每台服务器实际上仅安装一个操作系统,不管这台服务器上创建了多少个虚拟操作系统实例,极大地降低了系统软件的许可证费用。
注意,尽管目前就运行更高级软件产品的许可条款而言各独立软件开发商(ISV)之间很少保持一致,如在虚拟化环境中运行的中间件,应用程序,数据库服务器等软件。
实际上,在考虑其产品运行在虚拟化操作系统实例的许可证问题时,第三方的软件包许可证具有明显不同的条款。
例如,Oralce针对Solaris Containers就采用与分区技术一样的许可证策略,因此,用户仅需要基于每个Container实际使用的CPU数目来为Oraclede 软件许可证付费,而不是整个物理服务器所能提供的所有资源。
◆ 精细的资源控制– 因为操作系统虚拟化就本质而言是资源管理的变种,通过额外的方式隔离每种应用程序,它拥有和传统的资源管理软件一样的精细控制粒度。
这种控制允许管理工具精确地为虚拟操作系统实例进行资源分配,方便用户轻松地建立成本驱动模型来部署资源。
操作系统虚拟化的技术不足
然而,操作系统虚拟化技术并不是完美的,也无法全面替代虚拟机技术。
在用户需要一个相对完整的虚拟环境进行研发,或整合多种操作系统,或整合多个处于不同操作系统版本和补丁级别的传统应用于同一服务器时,只有虚拟机技术能够充分满足这种需求。
从这种意义上说,虚拟机技术是以牺牲效率为代价换取了更大的灵活性。
企业在考察虚拟化技术的时候,通常都需要进行完整的测试,才能为企业内部各种不同的应用找到最适合它的虚拟化部署方案。
从这个角度而言,两种虚拟化技术的并存是必然的。
用户必将看到针对这种混合环境的更有效的管理工具的出现,只有这样,才能满足未来物理+虚拟机+操作系统虚拟化的实际的IT基础设施应用需求。
对于操作系统虚拟化技术,如何处理好与操作系统之间的关系,进入甚至融合为下一代下两代操作系统系统的一部分,成为决定其命运的关键。
虚拟化已经渗透到IT基础设施的所有方面:硬件芯片、存储、网络、应用。
操作系统本身也必将完成虚拟化的演进,虚拟化特性将成为未来操作系统不可或缺的部分。
操作系统虚拟化技术最适合以下几种情况:
◆ 不同实例间的特征属性高度一致 (例如,不同的应用非常相似以至于对内核版本和补丁水平具有完全一样的需求。
)
◆ 管理员希望最大化管理资源分配,他们关心随着需求变化他们能给应用程序分配的资源的精确值,监控资源的消耗并最大化实时资源调整的灵活性。
◆ 管理员希望最大化硬件资源利用率,在单台服务器上部署尽可能多的应用实例。
◆ 管理员希望通过避免管理多个实例带来的工作量来最小化整个环境的管理成本。
◆ 管理员希望降低任何相关的系统软件许可证成本。
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