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《資料中心虛拟化技術權威指南》一1.3 虛拟化技術分類

本節書摘來自異步社群《資料中心虛拟化技術權威指南》一書中的第1章,第1.3節,作者【巴西】gustavo a. a. santana,更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視

資料中心虛拟化技術權威指南

雖然正式的定義有助于了解技術之間的相似點,但對某單一技術的分析要求關注它們的不同之處。基于這個意圖,本書提出了一個分類系統,旨在協助分析各種虛拟化技術。

在古希臘,分類法的字面意思是“一種布置方法”。通俗而言,分類法為一組元素内的變化和關聯提供了一個高層次的視野。

毫無疑問,最著名的分類法是生物學,它基于科學觀察到的生物特性,為生物體定義了階層化分組。在現代生物分類法中,每個層次組均給定一個排名,如(從最一般的到最具體的)域(domain)、界(kingdom)、門(phylum)、綱(class)、目(order)、科(family)、屬(genus)以及種(species)。

因為每個組均可被分割為子組,直到一個物種被完全歸類,是以,生物分類法圖形上可以以樹狀形式表示。圖 1-7 通過一個目前被認可的“生命之樹”小子集舉例說明了生物分類機制。

為了簡單起見,圖 1-7 隻是描述了 4 個級别(域、界、門、綱)。從真核生物域(多細胞生物) 以及動物界(動物),展現了如下的 3 個門。

脊索動物門:所彙集的動物包括那些帶有鰓裂、背神經索、脊索,以及在生命階段有肛後尾的。其子集包括有哺乳綱、鳥綱和爬行綱。

節肢動物門:包括那些帶有一個外部骨架、一個分段軀體和多關節肢的無脊椎動物。昆蟲綱、蛛形綱、 唇足綱均屬于這個門。

扁形動物門:雙側不分段的軟體動物,無體腔。它們也可以分為幾個子類,如圖中所描述的縧蟲綱、渦蟲綱和吸蟲綱。

此外,圖 1-7 說明了來自 3 個不同門的動物(鴨、蝴蝶和渦蟲)。

除了由分類定義的類型之外,物種可以被進一步按照其他的資訊來分類,如地理分布、大小、識别特征和生命周期等。這種分類模型反映出來的特征正如本書所研究的并應用于資料中心虛拟化技術的分組。

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從此,每個虛拟化“物種”将會按照以下特征進行分類:

仿真;

類型和子類型;

可擴充性;

技術領域和子領域;

優勢。

此刻,我相信您已經清楚了仿真的含義(通過它,it 資源将通過虛拟化而生成)以及優勢(虛拟化的好處)。是以,在後續的章節中将接着讨論虛拟化的其他功能特征。

盡管與生物圈相比虛拟化技術在種類變化上遠遠不及,但我們的分類系統也可以從階層化分類中受益。在虛拟化技術中,第一層将被簡單稱為分類和将涉及的實體元件數量和邏輯元件數量之間的比例。

如圖 1-8 所示為 3 種類型的虛拟化技術。

在池化虛拟技術中,幾個實體元件會同時工作進而組建一個單獨的邏輯實體,這些邏輯實體與原來的實體分享其特征。如圖 1-8 所示,動物世界裡的一個類比是一群鴨子,它們按照更加符合空氣動力學的“v”形隊伍飛行,增加了效率和單一個體的範圍(巧合的是,字母“v”也存在于大多數虛拟化技術的命名之中)。

池化技術可以進一步分為兩個子類。

同構:資源池中的所有元件都是由相似的元件所組成。

異構:這裡,資源池由不同的實體元件所組成,并可以部署某些層次結構。在這種情況下,虛拟實體必須具有相似性,至少實體資源池中要有一個。

根據前面章節(“資料中心虛拟化起源”)中的例子所解釋,虛拟記憶體就可以歸類為采用異構子類所實作的池化虛拟技術(因為虛拟記憶體是由兩個不同的儲存設備所組成,它們是主記憶體和輔助

記憶體)。

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根據定義,在抽象虛拟化技術中,為了建立一個邏輯實體,仿真不會增加或減少實體元件的數量。在這些技術中,一個實體資源建立一個單獨的虛拟元件來提供不同的特征,以實作裝置或使用者互動。如圖 1-8 所示,以 caligomennon(貓頭鷹蝶)所使用的模仿為例說明了這些技術,而這些技術也被用作防禦其獵食者的一種機制。

關于書中所分析到的全部虛拟化技術,我發現了以下兩個抽象子類。

位址重映射:當隻改變位址或辨別符時,邏輯裝置共享實體實體的屬性。

結構化:是指一個不共享裝置格式的虛拟元件部署其虛拟化。例如,兩個路由器可以通過一個隧道,建立一條虛拟背靠背連接配接。

按照這種分類法,hsrp 使用了位址重映射子類的方式,部署一個抽象虛拟化。

注意:

盡管多個路由器接口可以作為同一 hsrp 組的一部分,但常見的情況是,一個組内隻能有一個活動 ip。然而,以這種分類法,可認為 glbp(多個網關之間部署負載平衡)是一種池化虛拟技術。

最後,分區虛拟化技術的特點是采用獨立的邏輯分區來模拟實體資源的特點。盡管有點粗略,但圖 1-8 中,渦蟲類從原始标本中創造了完美的生命副本,其示範了動物界中的鏡像行為。

本書分類學将分區技術劃分為以下兩個類型。

資源配置設定型:可以為每一個虛拟分區預留實體資源的資産。

沒有資源配置設定型:對于每個建立的分區,沒有資源控制部署。

回顧前面章節中所讨論的内容,“大型機虛拟化”,ibm 虛拟機毫無疑問符合這個分區虛拟化類型,并且屬于資源配置設定型。

與虛拟化技術相關的一大風險是:仿真可以被盲目地接受。我常常見到工程師在虛拟化技術上非常自信,以至于他們已經完全忘記了在設計時考慮其局限性。

為了避免災難性的情況,強烈建議讀者清楚地了解每個虛拟化技術的可擴充性,如:

可以池化在一起的裝置的最大數量;

每個裝置的位址重映射的最大數量;

分區的最大數量。

正如動物物種可以定位于一個單獨的地理區域,虛拟化技術也可以放置在一個“技術領域”。這些抽象的位置在前面章節中已被簡單提到。

在過去的 30 年裡,資料中心基礎設施虛拟化解決方案附屬于 3 個基本領域:伺服器、存儲和網絡。“定位”一個虛拟化技術到這 3 個領域中的其一,會進一步指定可能與它們有直接互動的營運團隊。

對于本書中所探讨的虛拟化技術,圖 1-9 說明了其技術定位。

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就像生物物種不知道虛幻的界限一樣,圖 1-9 描繪的大量技術可能屬于一個以上的技術領域。最近的趨勢反映出,為了達到操作簡化和資源優化的目的,技術整合已經在資料中心中實作。

盡管應用虛拟化技術(如java虛拟機jvm和sap netweaver景觀虛拟化管理lvm)也可以在我們的分類系統提供另一個領域,但它們超出了本書的範圍。如圖 1-9 所示,本書的重點是針對基礎設施的虛拟化技術。

這一分類系統往前更進一步,可以對每個技術領域内進行子分區内定義。是以,子分區将準确地指明在單一技術領域最常用的元件中,“哪裡”正在被執行虛拟化。例如,存儲虛拟化可以在以下位置執行。

儲存設備:代表着資料存放的位置。

主機:代表了能有效檢索和儲存資料的計算機系統。

互連:包括主機和儲存設備之間的網絡或媒介。

在伺服器技術中,虛拟化肯定會發生在計算機系統内部。然而在這些裝置内,有多個元件可以被有效地部署虛拟化。

硬體:不依賴于所安裝的任何作業系統提供虛拟化。

作業系統:軟體層直接控制伺服器硬體,并是以提供了虛拟化特性。

應用:虛拟化是通過運作在伺服器作業系統之上的一個标準應用來執行的。

提示:

伺服器的虛拟化将在第 13 章詳細讨論。

一般來說,網絡虛拟化是在網絡裝置上執行的(盡管在本書中對于這個陳述有顯著例外)。盡管如此,這些虛拟化技術可以分布在網絡平面之中,它代表着網絡裝置中不同的功能元件。

網絡虛拟化技術可以聚合、建立或分割一個(或更多)如下平面。

資料平面:處理穿越兩個或兩個以上網絡接口的流量(穿越資料包)。負責大部分流入這些裝置的資料,它也被稱為轉發平面。

控制平面:處理直接送往網絡裝置本身和起源于其他裝置的流量。例如,來自路由協定的控制資料包,控制資料平面的行為。

管理平面:運作元件用于裝置管理,如指令行界面(command-line interface,cli)、簡單網絡管理協定(simple network management protocol,snmp)。這個平面通常會與第三方軟體互動,可以修改控制平面和資料平面的行為。

圖 1-10 描繪了本書所包含用于虛拟化技術的分類領域和分區。

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本書将隻采用網絡平面來為存儲網絡技術建立分區。這是因為從存儲的角度來看,它們顯然與分區互連相對應。此外,為了簡單起見,統一計算系統(unified computing system,ucs)服務配置檔案将被歸類為伺服器虛拟化技術。

下面我将示範這個分類系統是如何開展實際工作的(後文簡稱為虛拟化分類)。在表 1-1 中,我将使用它來對前一章節“資料中心虛拟化起源”中所描述的技術進行分組。

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1阿特拉斯計算機的虛拟記憶體最初是由16000字的主記憶體和96000字的輔助存儲所組成。

2這些值是參考hsrp v1版本給出的。

顯然,這個分類系統并不是對虛拟化技術進行分類唯一的途徑。本書中主要是用來對一個技術進行分析之前,為其提供快速的可視化。

然而,作為對這個特别系統的辯護,讓我指出一個事實:自瑞典植物學家 carl linneaeus在1735 年提出了第一個動物和植物科學分類方法,生物分類領域便陷入了沒完沒了的讨論和不斷修正之中。是以,就像他們所分類的生命形式一樣,分類法才能不斷發展。希望本書提出的這一點能代表朝向更好地了解 it 的演變邁出一小步,或者至少是一個有趣獨到的見解……