虚拟怎样变成现实——精解英特尔虚拟化技术如何帮助企业实现高效整合

　　“截止2008年，不能充分利用虚拟化技术的企业将会多支出40%的采购成本和20%左右的管理成本。”

　　—— Gartner《服务器虚拟化的未来》

　　整合、提效迫在眉睫

　　随着越来越多的企业希望能够有效应对IT系统成本控制日益精细化、服务器量越来越庞大、服务器利用率低下、x86服务器可靠性提升到5个9等问题，能够显著带来成本节省、能够有效帮助服务器整合从而减少服务器数量、能够明显提升服务器资源利用率并且能够增强服务器可靠性的虚拟化技术，就成为了x86架构服务器平台的一种强烈需求。尤其是x86服务器走入了越来越多的关键行业和关键应用后，这个需求就更加突出了。

　　应用虚拟化，带来明确价值

　　在服务器领域，虚拟化可以带来更高的部件及系统级利用率，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境，以及更为简洁、统一的服务器资源分配管理模式。

　　不论是企业的规模大小，一般情况下，IT机构通常会将其70~80%的预算用做现有系统和应用管理开支。过去，IT架构总是倾向于使用一台服务器运行一个应用。尤其是在x86服务器的使用方面，这往往被看作是一种经济、高效的战略，因为一台服务器运行一个应用不仅可以简化服务器的部署工作，而且还可以减少潜在的软件冲突。在国内，这种状况尤其普遍。

　　但是，随着企业IT应用环境日益复杂，运行在服务器平台上的应用数量不断增加，这种单机运行单一平台的做法，带来了严重的后果——全球范围内的服务器数量在过去十年间增加了150倍，过多的服务器带来了处理器应用率低下、维护困难(服务器的升级、补丁，防病毒等)、维护成本高等多方面问题，而且，管理这些系统的相关成本也急剧增长。

　　与此同时发生的另一个现象是，服务器的平均性能在明显提高，例如，在运行不同类型应用时，双核平台较单核平台性能有从30%~100%不等的提升，而四核平台又比双核平台有平均60%的性能提升。

　　这两个现象碰撞的结果，在IT技术供应商端促进了可以帮助用户整合物理服务器和应用的技术创新，而在用户端，则促进了通过将应用和操作系统整合到单一平台上的需求梦想。在这种技术创新和需求梦想的碰撞、交织和沟通中，虚拟化技术被证明是一个可以帮助用户整合服务器、整合多个应用、整合多个操作系统的理想工具。一方面，多核平台带来了性能提升、可靠性提高以及全新的应用模式，另一方面英特尔硬件级别的虚拟化技术能够支持效率更高、性能更优化的本机虚拟化能力。多核，多虚拟环境通过与海量存储系统的整合，就可以实现数据中心的灵活整合。

　　英特尔虚拟化技术的硬道理

　　2005年冬天，英特尔带来了业内首例面向台式机的硬件虚拟化支持技术及相关的处理器产品,第一次在x86平台上实现了本机虚拟化，拉开了x86架构虚拟化技术应用的新时代大幕。

　　为什么业界对关键应用上的虚拟化技术始终缺乏信心为什么说英特尔虚拟化技术解决了原先纯软件方案中问题有三个原因:

　　1.处理器，原先的0级指令冲突所带来的系统不稳定性风险及复杂的系统补丁跟踪工作，在新的英特尔处理器虚拟化技术模式下得以完全解决;

　　2.内存技术，原先的软件虚拟化难以实现的大内存需求的企业级应用，通过英特尔虚拟化技术中的Extended Page Table可以得到解决;

　　3.I/O技术，英特尔虚拟化技术通过对北桥功能的扩展，可以进一步隔离虚拟机间的I/O，保证关键应用的性能及可靠性。其后不久，英特尔将这一业界首创的硬件虚拟化支持技术应用到了至强系列平台和安腾系列平台中，从而将x86服务器以及基于x86服务器的用户带入了一个更高可管理性和更强大安全性的新时代。可以说，英特尔推出的硬件辅助虚拟化技术，将x86平台带入了真正的虚拟化时代。不过，对英特尔和x86平台来说，这仅仅是开始，虚拟化技术将成为未来服务器平台的标准配置。

　　何为虚拟化

　　虚拟化是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。

　　英特尔虚拟化技术的主要特性和优势：

　　专为虚拟机监视器(VMM)提供的全新特权空间，可支持未经修改的操作系统和应用在专门为它们设计的环境中运行，从而简化硬件调用;

　　通过硬件底层指令集来支持虚拟机监视器(VMM)与已安装的Guest OS (虚拟机上的操作系统)之间的切换，使得虚拟化技术更加简单、高效、可靠;

　　虚拟机监视器(VMM)和已安装的Guest OS的处理器状态信息保留在专用内存地址空间中，这样可以缩短各个操作系统访问硬件之间的间隔时间，同时提高了各个虚拟机上的操作系统之间的安全;

　　多核：虚拟化基石

　　多核64位处理器的推出，可以说为虚拟化技术在广大的x86服务器用户里发挥作用提供了英雄用武之地。或者我们可以说，虚拟化技术之所以在近一年来的时间得到了越来越多用户的认可，与英特尔推出了以四核为代表的多核处理器息息相关。

　　这是因为，多核是运行多个操作系统和应用的虚拟化服务器的理想选择。

　　双核英特尔处理器的处理能力是类似单核处理器的两倍，因此一台服务器可以处理多达两倍的并发软件任务;而四核处理器相比较双核又有平均60%的提升，因此一台服务器可以处理更多并发软件任务。有了英特尔虚拟化技术的支持，多核的性能提升能够得到更好的体现，因为虚拟化技术可以协助处理器精准地将不同的并发软件任务分配到不同的虚拟机上，这样就可以以更加低廉的成本、更高效的速度，完成多个并发软件任务的执行。而企业可以通过整合每台服务器上的多个应用，实现更高的投资回报(ROI)，并进一步降低运营成本。

　　同时，采用英特尔虚拟化技术的VMM 所支持的操作系统范围，将比目前纯软件VMM解决方案更加广泛。因为在纯软件VMM中，目前缺少对64位客户操作系统的支持，随着英特尔64位扩展技术和英特尔安腾2处理器的部署不断扩展，这一严重缺点日益突出。基于英特尔虚拟化技术的虚拟机技术除支持广泛的传统操作系统(包括许多Linux*发行版)之外，还支持64位客户操作系统。对于那些已经走入了64位时代和即将走入64位时代的用户来说，类似英特尔虚拟化技术的CPU级别硬件辅助虚拟化技术无疑是一个不可或缺的工具。

　　另外，CPU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持操作系统直接在上面运行，从而无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大简化了VMM设计，进而使VMM能够按通用标准进行编写，性能更加强大。对于那些已经在运用虚拟化软件工具的用户来说，不用增加任何额外成本，就可以借助内置在英特尔处理器中的虚拟化技术，来提升虚拟化软件工具的性能。

　　随着英特尔四核至强处理器平台和双核安腾平台的进一步普及，越来越多的用户将享受到内置在其中的英特尔虚拟化技术的好处。