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摘 要 本文探讨了虚拟化技术在信息化建设中的应用，提出了虚拟化技术在信息系统建设与整合过程中的必要性与可行性，重点阐述了虚拟服务平台在信息系统整合中起的重要作用及其发展前景。随着互联网与云计算技术的广泛应用，作为云核心的虚拟化技术，将为我国信息化发展起到更加重要的作用。
关键词 信息化 虚拟化技术 系统整合
中图分类号：TP368.5 文献标识码：A
一、引言
随着科学技术的不断发展，互联网、移动互联网已经真正进入人们的社会生活，随之而年来的是“资源的无限需求和有限供给，总体社会资源高效利用和粗放管理等诸多挑战” 。虚拟技术、云计算、数据中心作为新型资源服务模式应运而生。虚拟技术作为“云”的基础和核心，为用户提供资源的“多种粒度”分配、动态扩展和回收的手段，广泛的需求使得虚拟技术的研究、开发、应用在IT业蓬勃发展。
二、虚拟化技术的发展
虚拟化（Virtualization）技术的发展要追溯到十九世纪六十年代，至今已有四十多年的发展历史，作为IT业的研究领域之一，它与操作系统有着同样悠久的历史。
在计算机技术发展过程中，虚拟化技术始终以各种方式存在，最早的程序员为了使程序代码执行的更快，将程序指令和数据存放在内存中因而出现了虚拟内存。随着计算机的不断发展，人们为了充分利用昂贵的大型服务器资源，出现了虚拟服务器，然而虚拟技术的内涵远远不止这些。伴随科学技术的发展，虚拟网络、虚拟微处理器、虚拟文件、虚拟存储等新技术层出不穷，IT业正在从更广泛的领域更高级的抽象来思考虚拟技术的发展。如今的虚拟技术已经成为一个非常强大的概念，“虚拟化技术是资源的逻辑表示，它不受物理限制的约束” 。
历史上第一台虚拟机是1965年IBM公司开发的System/360 Model 40 VM[2]。其设计初衷是将当时先进的虚拟内存概念用于计算机的其它子系统，从而搭建共享系统，实现多用户共享昂贵物理计算机资源的目标。真正将虚拟技术应用于大型机，是以IBM VM/370 為标志，直至今日VM/370的设计理念，仍然存在于IBM z系列的大型机上。
随着台式计算机性能的日益提高，20世纪90年代小型机、微机领域的虚拟化技术应用迅速升温，带动了沉寂一时的虚拟化技术发展，与此同时虚拟化软件也呈现出“百花齐放”的繁荣景象。
未来的虚拟化技术将为云计算提供安全、可靠、自适应的基础架构。
三、虚拟化技术的应用背景
我国信息化发展已经经历了近30年，各级政府部门和企业内部都运行着十几个以至于几十个不同功能的应用系统，这些系统的应用从某种程度上，起到了对各单位信息化的促进作用。但随着各单位信息化的不断深入，IT主管部门逐渐发现这些系统之间产生了不可逾越的数据鸿沟，宝贵的数据资源不能够得到充分利用，相反为了维护这些系统，需要花费大量的人力对这些应用进行管理。IT管理人员通常称这样的系统为“信息孤岛”。维护“信息孤岛”需要耗费大量资源包括：电力、环境、服务器等等，它在方方面面影响着信息化发展，主要表现为：
（1）信息孤岛之间数据封闭，无法实现各系统间的数据一致性校验。（2）软件功能交叉、重复，数据多头重复采集，增大数据采集量。（3）无法建设综合管理的辅助决策支持系统。（4）各系统之间由于体系架构和物理设计上难于实现数据聚合。（5）纵横交错的信息源造成数据不一致，数据维护难度大。
据2009年的一项研究报告显示，虚拟化技术已经被大多数CIO、IT总监、IT技术经理等IT管理者及其系统架构师、网络工程师、数据库工程师所接受，绝大多数用户或多或少的对虚拟化技术有了一定的了解，并广泛参与测试工作，但在测试中有近三成人表示“未达到预期目的”，其关键在于虚拟化技术应用难以衡量的投资回报率。
IT资源的利用越来越成为IT主管部门的关注点，而桌面虚拟系统成为关注热点，对于下属单位较多的企业，虚拟桌面系统为确实IT管理部门降低了维护成本，增加了系统的安全性。提高可靠性和降低运维成本这两项具有关联性的工作，已经成为各单位数据中心的工作重点。以整合为目的的服务器虚拟化成为公认的解决之道。
四、虚拟技术应用于资源整合
经过多年信息化建设工作，在建设过程中产生的一系列孤立的资源维护，直接影响IT管理部门的工作效率。通过建立统一的应用服务平台，有效地进行资源整合，为业务部门提供高效、便捷的服务，已经成为各单位IT主管部门的首要任务。一些软件厂商适时地出台了各种针对系统整合、数据整合的方案，各路大军的中间件产品应运而生。但从资源整合手段来看，不乏两个方面的整合，其一是物理环境整合，即将多台设备整合为一台或较少几台高性能设备，实现统一管理和快速反应；其二是逻辑整合，通过系统管理软件等手段对物理上分散的设备资源和数据资源进行虚拟化的集中管理。
例如某部委机关信息化建设启动较早，但初期缺乏统一规划，经过数年的建设后，在线运行的系统约有十几个，但每个系统的使用率比较低，这是一个较为典型的可以利用虚拟化技术进行资源整合的案例。
资源整合工作首先应根据单位现状进行资源的重新规划，通过建立符合实际需要的虚拟化服务平台，对平台的服务器、存储、网络进行虚拟化管理。
（一）现状资源的重新规划。
首先IT主管部门应根据各系统使用情况，摸清资源占用率，对资源中心进行规划，通过引进新型高性能服务器，将原有系统迁移到服务器上，利用虚拟技术支持多系统的特点，将几个系统迁移到一台服务器中，共享服务器资源及数据资源。例如：一台基于westmere-EX架构的Xeon E7-8837最多可以虚拟出64台虚拟机，这样IT部门就可以通过VClient或VCenter对虚拟服务器进行系统部署与管理。也可以通过vmotion高级虚拟化功能实现诸如：在零停机（用户毫无察觉）的情况下执行实时迁移、持续地自动优化资源池中的虚拟机、主动将虚拟机从发生故障或性能不佳的服务器中移出等功能。 （二）虚拟化服务平台。
服务器、网络、存储设备的建设，是各单位信息化建设的基础，也是系统运行和维护的保障。建立合理、高效的服务基础平台，对提高系统建设、运行、管理的质量和效率起着“事半功倍”的作用。
1、虚拟服务器工作原理。
服务器虚拟化是将硬件、操作系统和应用程序一同装入一个可迁移的虚拟机档案文件中，每台服务器上有多个负载，软件相对于硬件独立。
图1 资源整合整体架构图
VMware vSphere虚拟化平台的工作原理是将平台中的每台服务器安装配置vSphere虚拟架构软件，用来承担虚拟化宿主服务器的作用，此软件功能是在单个服务器上，生成多个虚拟服务器，这些虚拟服务器从功能、性能和操作方式上，等同于传统的物理服务器。这样以前的物理服务器就变身为VMware vSphere服务器上的虚拟机，当物理主机被虚拟化后，计算资源均被池化。当资源池里一个节点发生故障时，运行在其上的虚拟机将自动遷移到健康的物理主机上，从而大大提高资源利用率，降低成本及宕机风险，增强了系统和应用的可用性，提高系统的灵活性和快速响应。
2、虚拟存储。
为了实现存储服务，需要在虚拟化层中对存储资源实现虚拟化的管理，以实现存储的集中分配使用、集中备份以及充分利用VMware虚拟化技术中的虚拟机动态在线从一台实体服务器迁移到另一台实体服务器上的特性等。采用光纤存储阵列产品，配置冗余的光纤交换机，组成标准的SAN集中存储架构，虚拟平台上的所有虚拟机都以封装文件的形式存放在SAN存储阵列上。通过共享的SAN存储架构，进行动态的存储管理与调配。
3、虚拟网络。
vSphere 虚拟网络的运行方式与物理以太网交换机十分相似。它检测与其虚拟端口进行逻辑连接的虚拟机，并使用该信息向正确的虚拟机转发流量。但不具备物理交换机所拥有的一些高级功能。
vSphere Distributed Switch 在虚拟服务平台上所有关联主机之间充当单一交换机。这使得虚拟机可在跨多个物理服务器进行迁移时确保其网络配置保持一致。分布式端口是连接到主机的 VMkernel 或虚拟机的网络适配器的 vSphere Distributed Switch 上的一个端口。端口组为每个端口指定了诸如宽带限制和 VLAN 标记策略之类的端口配置选项。网络服务通过端口组连接到标准交换机。端口组定义通过交换机连接网络的方式。通常，单个标准交换机与一个或多个端口组关联。分布式端口组是与 vSphere Distributed Switch 相关联的端口组，用于指定各成员端口的端口配置选项。分布式端口组可定义通过 vSphere Distributed Switch 连接到网络的方式。
五、结束语
虚拟化是继互联网之后，又一个对整个信息产业有突破性潜力的信息技术。互联网技术是从应用程序方面，突破信息的格式局限，虚拟化技术则是从最底层入手，突破空间局限，通过虚拟服务平台将分散的计算资源整合到一起，统一调配，供不同的虚拟机使用。虚拟化作为一种理念已揭开了一个新时代的序幕。虚拟化技术利用软件把不同层面的应用分开，其带来的结果是简化了管理，使IT资源得到有效利用。
虚拟化技术不仅降低IT采购成本、能源消耗，实现绿色环保，还能快速响应政府、企业的业务变革，作为“云计算”的核心，虚拟化技术的已被大多数CIO及IT主管部门所接受，特别是对于管理业务繁杂，但业务量不高的应用群体，利用虚拟技术建立服务平台将会在各单位的信息化建设中发挥更大优势。
（作者单位：国家新闻出版广电总局信息中心）
注释：
①广小明、胡杰、陈龙、郭京.虚拟化技术原理与实现.电子工业出版社.
②因特尔开源软件技术中心、复旦大学并行处理研究所 系统虚拟化原理与实现清华大学出版社 2009.3
③中国虚拟化技术及应用现状的调查报告年.北京无忧创想信息技术有限公司，2009.
关键词 信息化 虚拟化技术 系统整合
中图分类号：TP368.5 文献标识码：A
一、引言
随着科学技术的不断发展，互联网、移动互联网已经真正进入人们的社会生活，随之而年来的是“资源的无限需求和有限供给，总体社会资源高效利用和粗放管理等诸多挑战” 。虚拟技术、云计算、数据中心作为新型资源服务模式应运而生。虚拟技术作为“云”的基础和核心，为用户提供资源的“多种粒度”分配、动态扩展和回收的手段，广泛的需求使得虚拟技术的研究、开发、应用在IT业蓬勃发展。
二、虚拟化技术的发展
虚拟化（Virtualization）技术的发展要追溯到十九世纪六十年代，至今已有四十多年的发展历史，作为IT业的研究领域之一，它与操作系统有着同样悠久的历史。
在计算机技术发展过程中，虚拟化技术始终以各种方式存在，最早的程序员为了使程序代码执行的更快，将程序指令和数据存放在内存中因而出现了虚拟内存。随着计算机的不断发展，人们为了充分利用昂贵的大型服务器资源，出现了虚拟服务器，然而虚拟技术的内涵远远不止这些。伴随科学技术的发展，虚拟网络、虚拟微处理器、虚拟文件、虚拟存储等新技术层出不穷，IT业正在从更广泛的领域更高级的抽象来思考虚拟技术的发展。如今的虚拟技术已经成为一个非常强大的概念，“虚拟化技术是资源的逻辑表示，它不受物理限制的约束” 。
历史上第一台虚拟机是1965年IBM公司开发的System/360 Model 40 VM[2]。其设计初衷是将当时先进的虚拟内存概念用于计算机的其它子系统，从而搭建共享系统，实现多用户共享昂贵物理计算机资源的目标。真正将虚拟技术应用于大型机，是以IBM VM/370 為标志，直至今日VM/370的设计理念，仍然存在于IBM z系列的大型机上。
随着台式计算机性能的日益提高，20世纪90年代小型机、微机领域的虚拟化技术应用迅速升温，带动了沉寂一时的虚拟化技术发展，与此同时虚拟化软件也呈现出“百花齐放”的繁荣景象。
未来的虚拟化技术将为云计算提供安全、可靠、自适应的基础架构。
三、虚拟化技术的应用背景
我国信息化发展已经经历了近30年，各级政府部门和企业内部都运行着十几个以至于几十个不同功能的应用系统，这些系统的应用从某种程度上，起到了对各单位信息化的促进作用。但随着各单位信息化的不断深入，IT主管部门逐渐发现这些系统之间产生了不可逾越的数据鸿沟，宝贵的数据资源不能够得到充分利用，相反为了维护这些系统，需要花费大量的人力对这些应用进行管理。IT管理人员通常称这样的系统为“信息孤岛”。维护“信息孤岛”需要耗费大量资源包括：电力、环境、服务器等等，它在方方面面影响着信息化发展，主要表现为：
（1）信息孤岛之间数据封闭，无法实现各系统间的数据一致性校验。（2）软件功能交叉、重复，数据多头重复采集，增大数据采集量。（3）无法建设综合管理的辅助决策支持系统。（4）各系统之间由于体系架构和物理设计上难于实现数据聚合。（5）纵横交错的信息源造成数据不一致，数据维护难度大。
据2009年的一项研究报告显示，虚拟化技术已经被大多数CIO、IT总监、IT技术经理等IT管理者及其系统架构师、网络工程师、数据库工程师所接受，绝大多数用户或多或少的对虚拟化技术有了一定的了解，并广泛参与测试工作，但在测试中有近三成人表示“未达到预期目的”，其关键在于虚拟化技术应用难以衡量的投资回报率。
IT资源的利用越来越成为IT主管部门的关注点，而桌面虚拟系统成为关注热点，对于下属单位较多的企业，虚拟桌面系统为确实IT管理部门降低了维护成本，增加了系统的安全性。提高可靠性和降低运维成本这两项具有关联性的工作，已经成为各单位数据中心的工作重点。以整合为目的的服务器虚拟化成为公认的解决之道。
四、虚拟技术应用于资源整合
经过多年信息化建设工作，在建设过程中产生的一系列孤立的资源维护，直接影响IT管理部门的工作效率。通过建立统一的应用服务平台，有效地进行资源整合，为业务部门提供高效、便捷的服务，已经成为各单位IT主管部门的首要任务。一些软件厂商适时地出台了各种针对系统整合、数据整合的方案，各路大军的中间件产品应运而生。但从资源整合手段来看，不乏两个方面的整合，其一是物理环境整合，即将多台设备整合为一台或较少几台高性能设备，实现统一管理和快速反应；其二是逻辑整合，通过系统管理软件等手段对物理上分散的设备资源和数据资源进行虚拟化的集中管理。
例如某部委机关信息化建设启动较早，但初期缺乏统一规划，经过数年的建设后，在线运行的系统约有十几个，但每个系统的使用率比较低，这是一个较为典型的可以利用虚拟化技术进行资源整合的案例。
资源整合工作首先应根据单位现状进行资源的重新规划，通过建立符合实际需要的虚拟化服务平台，对平台的服务器、存储、网络进行虚拟化管理。
（一）现状资源的重新规划。
首先IT主管部门应根据各系统使用情况，摸清资源占用率，对资源中心进行规划，通过引进新型高性能服务器，将原有系统迁移到服务器上，利用虚拟技术支持多系统的特点，将几个系统迁移到一台服务器中，共享服务器资源及数据资源。例如：一台基于westmere-EX架构的Xeon E7-8837最多可以虚拟出64台虚拟机，这样IT部门就可以通过VClient或VCenter对虚拟服务器进行系统部署与管理。也可以通过vmotion高级虚拟化功能实现诸如：在零停机（用户毫无察觉）的情况下执行实时迁移、持续地自动优化资源池中的虚拟机、主动将虚拟机从发生故障或性能不佳的服务器中移出等功能。 （二）虚拟化服务平台。
服务器、网络、存储设备的建设，是各单位信息化建设的基础，也是系统运行和维护的保障。建立合理、高效的服务基础平台，对提高系统建设、运行、管理的质量和效率起着“事半功倍”的作用。
1、虚拟服务器工作原理。
服务器虚拟化是将硬件、操作系统和应用程序一同装入一个可迁移的虚拟机档案文件中，每台服务器上有多个负载，软件相对于硬件独立。
图1 资源整合整体架构图
VMware vSphere虚拟化平台的工作原理是将平台中的每台服务器安装配置vSphere虚拟架构软件，用来承担虚拟化宿主服务器的作用，此软件功能是在单个服务器上，生成多个虚拟服务器，这些虚拟服务器从功能、性能和操作方式上，等同于传统的物理服务器。这样以前的物理服务器就变身为VMware vSphere服务器上的虚拟机，当物理主机被虚拟化后，计算资源均被池化。当资源池里一个节点发生故障时，运行在其上的虚拟机将自动遷移到健康的物理主机上，从而大大提高资源利用率，降低成本及宕机风险，增强了系统和应用的可用性，提高系统的灵活性和快速响应。
2、虚拟存储。
为了实现存储服务，需要在虚拟化层中对存储资源实现虚拟化的管理，以实现存储的集中分配使用、集中备份以及充分利用VMware虚拟化技术中的虚拟机动态在线从一台实体服务器迁移到另一台实体服务器上的特性等。采用光纤存储阵列产品，配置冗余的光纤交换机，组成标准的SAN集中存储架构，虚拟平台上的所有虚拟机都以封装文件的形式存放在SAN存储阵列上。通过共享的SAN存储架构，进行动态的存储管理与调配。
3、虚拟网络。
vSphere 虚拟网络的运行方式与物理以太网交换机十分相似。它检测与其虚拟端口进行逻辑连接的虚拟机，并使用该信息向正确的虚拟机转发流量。但不具备物理交换机所拥有的一些高级功能。
vSphere Distributed Switch 在虚拟服务平台上所有关联主机之间充当单一交换机。这使得虚拟机可在跨多个物理服务器进行迁移时确保其网络配置保持一致。分布式端口是连接到主机的 VMkernel 或虚拟机的网络适配器的 vSphere Distributed Switch 上的一个端口。端口组为每个端口指定了诸如宽带限制和 VLAN 标记策略之类的端口配置选项。网络服务通过端口组连接到标准交换机。端口组定义通过交换机连接网络的方式。通常，单个标准交换机与一个或多个端口组关联。分布式端口组是与 vSphere Distributed Switch 相关联的端口组，用于指定各成员端口的端口配置选项。分布式端口组可定义通过 vSphere Distributed Switch 连接到网络的方式。
五、结束语
虚拟化是继互联网之后，又一个对整个信息产业有突破性潜力的信息技术。互联网技术是从应用程序方面，突破信息的格式局限，虚拟化技术则是从最底层入手，突破空间局限，通过虚拟服务平台将分散的计算资源整合到一起，统一调配，供不同的虚拟机使用。虚拟化作为一种理念已揭开了一个新时代的序幕。虚拟化技术利用软件把不同层面的应用分开，其带来的结果是简化了管理，使IT资源得到有效利用。
虚拟化技术不仅降低IT采购成本、能源消耗，实现绿色环保，还能快速响应政府、企业的业务变革，作为“云计算”的核心，虚拟化技术的已被大多数CIO及IT主管部门所接受，特别是对于管理业务繁杂，但业务量不高的应用群体，利用虚拟技术建立服务平台将会在各单位的信息化建设中发挥更大优势。
（作者单位：国家新闻出版广电总局信息中心）
注释：
①广小明、胡杰、陈龙、郭京.虚拟化技术原理与实现.电子工业出版社.
②因特尔开源软件技术中心、复旦大学并行处理研究所 系统虚拟化原理与实现清华大学出版社 2009.3
③中国虚拟化技术及应用现状的调查报告年.北京无忧创想信息技术有限公司，2009.