1.1 盘点虚拟化技术

谈起虚拟化技术，大家并不会觉得陌生，虚拟化技术在近些年来已经广泛地应用在各行各业中。最早提起虚拟化，很多情况下指的是服务器虚拟化技术，我们熟知的VMware Workstation就是一种虚拟化软件。通过VMware Workstation，我们可以在个人计算机上创建多个采用不同操作系统的虚拟机，例如CentOS、Windows、Ubuntu等，各个虚拟机之间是相互独立的，不会相互干扰。各个虚拟机所使用的CPU、内存、磁盘、网卡等资源依赖于所在的物理计算机上的资源。我们将创建的虚拟机称为来宾主机，其操作系统类型为来宾操作系统，所在的物理服务器为宿主机，其操作系统为宿主操作系统。VMware Workstation软件所构成的这种虚拟化方式被称为寄居式虚拟化架构。这种架构是指在宿主操作系统上，安装和运行类似于VMware Workstation的虚拟化应用程序所构成的架构。这种架构中，虚拟化应用程序完全依赖于下层的操作系统，只有在操作系统正常运行的条件下，虚拟化应用程序才能够正常运行。

还有另外一种虚拟化架构，称为裸金属架构。这种架构是将虚拟化软件直接安装在物理硬件上，不再依赖于宿主机上的操作系统。在虚拟化软件上用户可以部署需要的操作系统和应用程序。常见的虚拟化软件有VMware vSphere和Citrix XenServer等。

在过去的传统架构中，IT部门根据业务部门的实际需求来预估出所需要的服务器数量和性能，包括CPU主频、核心数、内存大小、硬盘空间和IOPS等。在进行资源预估期间，需要考虑到业务高峰期所需要的资源，以免难以满足用户的访问需求。但从另一个角度来说，这也就造成了非业务高峰期间的资源浪费，服务器的资源配置很高，但是实际使用率却很低。虚拟化技术极大程度地解决了这一个问题。将一台物理服务器通过虚拟化技术分解成若干台虚拟服务器，每台虚拟服务器上可以共享使用物理服务器的CPU、内存、硬盘、网卡等资源，并且可以根据实际需求进行调整。在业务系统部署初期，资源的利用率通常会很低，可以分配较少的虚拟服务器资源，物理服务器的剩余资源可以供给其他虚拟服务器使用，当业务系统的访问量增加，会逐步增大分配给业务系统的虚拟服务器资源。

当虚拟服务器出现资源不足情况，可以从横向扩展和纵向扩展两个方面来解决。举个例子来说明什么是横向扩展和纵向扩展。在一个鱼缸里面有10条鱼，对于10条鱼来说这个鱼缸足够了。突然有一天，鱼缸里又放入了10条鱼。这时这个鱼缸里就总共有20条鱼了，显得比较拥挤。有两种方式——横向扩展和纵向扩展来解决这个问题。

使用横向扩展，相当于在这个鱼缸旁边又放了一个鱼缸，并且保持和原有的鱼缸一样的布置，并将这两个鱼缸之间打通，允许所有的鱼在两个鱼缸之间相互移动。使用纵向扩展，相当于把原来鱼缸中鱼取出，放到一个更大的鱼缸中。

对于业务系统和服务器来说，横向扩展相当于在业务系统所在的服务器的负载升高时，添加了新的服务器运行同样的环境，由多台服务器共同承担业务系统的负载压力。纵向扩展相当于增加服务器的CPU、内存等硬件配置或相关资源，从而在单台服务器上可以承载更多的负载压力。

20世纪90年代起，VMware（威睿）和Citrix（思杰）等公司成为主要的虚拟化厂商。两家公司都相继推出了服务器虚拟化、桌面虚拟化、应用虚拟化的产品，并不断推出新版本增加产品功能。