虚拟化的力量

摘 要：本文从实际生活出发，用浅显的语言一步步引入了包括服务器虚拟化、操作系统虚拟化、DOCKER、SDN等当前热门应用的由来，阐述了这些应用背后虚拟化技术的思想。

关键词：云计算；DOCKER；SDN

随着云计算这一有些修辞意味的概念逐渐被大众接受，更接近技术概念的虚拟化也逐渐频频崭露头角，但对大多数非专业人来说，虚拟化的概念还是过于抽象，虚拟化有什么魔力呢？

虚拟化在我们生活中无处不在，原始社会的以物易物是实物交换，可如果你的物品不是我需要的就不会成交，这样的交易显然效率极低，于是就有了货币，货币就是对物品价值的一次虚拟化，有了等值的货币，交易就变得简单和高效多了。货币流通了几千年，但就在近几年，即使你身上没有带传统意义的货币，你只要有手机，无论微信还是支付宝一样可以各种交易，甚至刷脸指纹等方式，还有信用卡、贷款等方式，这其实都是对货币更高层次的虚拟化，可见虚拟化大大提高了效率。

计算机领域的虚拟化相对于现实社会是迟到的，但又是具有先天的技术和应用优势的，从60年代Unix诞生起，虚拟化技术就开始了发展，我们计算机教学中应用的最普遍的是以VMWARE公司的Workstation为代表的虚拟机软件，他能够在物理单台计算机上虚拟出多个独立的操作系统，可以进行各种测试实验，并具有快照等系统回滚功能，在编程测试、网络安全和各类复杂网络测试领域基本是必须的工具，极大的提高了效率。

技术总是不断的向前发展，随着电子集成工艺水平的不断提高，CPU性能越来越强，企业为了搭建网站购买了一台安装WINDOWS操作系统的高性能服务器，为了运行CMS系统又购买了安装LINUX操作系统的高性能服务器，为了运行邮件系统又买了一台服务器。可企业网站的访问量不大，服务器95%的资源处于闲置状态，现在的问题是我能不能利用一台服务器的计算资源，同时运行多个互相独立的操作系统，将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台相互隔离的虚拟服务器，我们不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力——这就是服务器的虚拟化

以上说的是服务器性能强劲，服务需求小，可实际应用中还会出现相反的情况，就是一些大运算量需求，单台服务器无法满足，如何来处理？实际上按照上述思路，既然一台服务器能虚拟出多台计算机，那么多台服务器也能虚拟出一台性能更强劲的“超级”计算机，就像一个能力强的人能干3个人的工作，而一个100人的团队能完成个人无法完成的一个大工程一样。是的——这就是云计算，他通过虚拟化的思想，把计算机的计算能力、存储能力、网络能力等资源虚拟化成“资源池”，然后按需分配给用户，闲置的资源可以动态调用，再一次极大的提高了资源的利用率。

虚拟化到这个程度就完美了么？我们发现通过上诉方式虚拟出的服务器还是有大量的冗余，比如任何一个应用布置在服务器上都需要很庞大的基础环境做支撑，如果布置一个应用的基础环境是N，则布置M个同类应用的基础环境就是M*N，这里面含有大量的冗余，有冗余就有虚拟化技术的空间，于是出现了操作系统层的虚拟化，这就是从2013年横空出世的Docker（容器技术），有了容器技术的支撑，基于容器的应用可以快速大量的布置，而且消耗资源极少，例如我们可以瞬间布置出50个互相隔离的LINUX系统，Docker技术目前也是云计算领域炙手可热的研究方向。

有了云计算这样强有力的技术支撑，采用分布式架构、对海量数据进行分布式数据挖掘需要的大数据就开始登场了，基于云计算的大数据应用遍地开花，一个新的时代就要来临了。

原来我们的印象中，路由器交换机是看得见摸得着的物品，就是网络的基础设备，价格很高，需要就得购买安装上，不用就放在那里，过时了就升级或更换设备，按照虚拟化的思想想一想，路由器交换机不也是有计算、存储功能的一个个独立的资源么，既然如此，为什么不能把价格低廉的接入部分和价格昂贵的核心控制部分分离，用虚拟化的概念把网络设备统一管理，按照用户的需求动态调配网络实现诸如ACL、QOS等功能，用户需要就分配资源，用户不用资源就动态调配给别的用户，这样不是大大提高了网络的使用率么，而且需要就动态生成一台路由器生成一台防火墙，不用就回收到资源池，而且所有的控制算法都是实时的不用一个一个的修改设备配置，似乎也没有什么三层交换机、路由器、防火墙、应用网关这些各式各样的传统硬件设备的区别了，这一切都是可以虚拟出来的，这就是现在包括思科华为等各大厂商全力推進的SDN（软件定义网络），这就是对传统路由交换的虚拟化。

虚拟化的思想无处不在，人类社会发展到今天，虚拟化的案例比比皆是，比如股票期货市场就是对实体经济的虚拟化，虽然没有实物现场交换，但极大的提高了实体世界的运行效率。只要有重复性、低效率的地方就有虚拟化的发展空间，在计算机领域虚拟化进程刚刚开始，虚拟化技术的发展就是软件定义一切，这就是人类的智慧，这就是历史的趋势。

参考文献：

[1]百度百科.计算机虚拟化技术.

[2]百度百科.服务器虚拟化.

[3]刘鹏.云计算（第二版）[M].电子工业出版社.

作者简介：

徐峰（1970.09—），男，汉族，山东威海人，教授职称，硕士学位，物联网工程学院教师。