在過去幾年中，由于技術的變化和快速增長的服務及資源需求，企業資訊系統有了很大的改變。計算機資源的需求從未達到如此的高度。利用新的通信手段（如智能手機、社會化網絡和即時消息），使用者希望從任何地方，在任何時候都能立即通路資訊。而且，公司管理層需要高水準的服務，在有限的預算條件下支援企業及業務需求。
1.1 虛拟化：it變革的核心
it經理面臨對資訊系統進行變革和現代化改造的巨大壓力。為了滿足日益增長的需求，同時控制成本，就必須實施伺服器虛拟化。伺服器虛拟化已經成為現代計算的基礎，為雲計算（cloud computing）鋪平了道路。我們已經進入了一個新計算時代，曾經用于測試和開發的技術現在已經用在關鍵應用上。
在2012年，vmware vsphere 5是企業環境中部署得最多的伺服器虛拟化解決方案。它已經成為生産環境中的标準。microsoft、citrix和oracle也都提供了替代的方案，但是從硬體和軟體上說，它們與資料中心的各個組成部分的內建度和相容性都無法和vmware vsphere 5相比。
為了從vmware的許多優勢中獲益，it團隊必須了解這種技術和資料中心各個組成部分之間的互相作用。這些團隊必須發展跨學科技能，并采納利用該技術潛能和加速與資料中心內建所必需的方法學。虛拟化環境主要對系統管理者和網絡、存儲及安全團隊産生影響。從早期就讓這些成員加入，他們就能夠支援這一項目而不是阻礙它的實施，他們必須具備自我教育訓練的能力和改變傳統方法的動力，這樣的改變需要教育訓練、網上資訊和web研讨會的支援。在項目的一些階段，請求服務供應商分享他們的知識是很有幫助的。
這是重新思考工作流程和規程的一個機會。可以規劃一次概念驗證（proof of concept，poc）來确定解決方案的功能特征，但是考慮到這一技術已經在各種活動和各類業務中證明了自己的成功，這一過程現在似乎已經沒有意義。
管理團隊也必須了解這一點，他們必須意識到與機構和工作流程相關的變化，以及項目成功所需要的投資。
有了這些支援，機構各個層面上的每個人都應該意識到與虛拟化相關的問題和深層次變化，以及公司由此得到的利益。
1.1.1 伺服器虛拟化
伺服器虛拟化是掩蓋硬體裝置實體資源的一個抽象層（abs traction layer），為系統提供與實際形式不同的資源。從本質上說，硬體資源是有限的。伺服器虛拟化突破了這些限制，開啟了一個具有潛力的新世界。伺服器虛拟化并不是一個新概念，它是ibm在20世紀60年代為其大型主機系統創造的概念。在很長的時間内，它似乎是x86環境所無法采用的技術，但是vmware在1998年取得了成功。
vmware技術将整個x86伺服器虛拟化為一個邏輯實體—虛拟機（virtual machine，vm）。如圖1-1所示，低級别的虛拟化層次（稱為虛拟化管理器hypervisor）可以在單個實體機器上運作多個作業系統。
圖1-1 沒有虛拟化，一台實體機器上隻能運作一個作業系統， 而虛拟化允許在一台機器上同時使用多個作業系統
虛拟化管理器使得作業系統獨立于所處的硬體，為在單台機器上整合各種基于伺服器的服務帶來了許多可能性。
1.1.2 采用伺服器虛拟化的要素
後面幾節将介紹在it環境中采用伺服器虛拟化應該考慮的因素。
1. 資源的浪費
在實體環境中，據估計有80%的資料中心伺服器平均使用率低于10%。而從占地面積、耗能和散熱方面來說，資料中心都将達到極限。這種浪費的根源在于許多公司都在運作單個應用程式的x86伺服器上投入了大量資金。這使得實體伺服器數量劇增，考慮到它們的實際使用，運作成本簡直是天文數字。據估計，管理者花費大約70%的時間支援或者維護無法給公司帶來任何價值的營運活動。
注意：與購買伺服器的成本相比，管理、執行等間接成本和電力消耗成本已經成為巨額的費用，最多的時候，它們高達伺服器初始成本的4倍。
維護伺服器基礎架構運作條件的高成本浪費了企業的資金，造成營運效率低下，不利于創新和管理新項目的能力。
與這種浪費對立的是，管理層向it經理施加壓力，要求他們在保證一定服務水準的同時，在相同（甚至更少）的it預算下應對不斷增加的請求量。虛拟化是滿足這類需求，同時降低成本并且保持公司it系統最新的一種方法。
2. 伺服器虛拟化中的技術
伺服器技術在過去幾年有了很大的進步，已經具備了多核64位處理器和更大的記憶體管理能力。現在，在一個能夠容納幾十個作業系統的伺服器上安裝單個作業系統顯然是沒有道理的。
虛拟化技術最大限度地利用了多核處理器，而且可以達到很高的整合水準。現在的伺服器在性能上達到4年前的10至12倍。這大大地增強了與aix、sun和hp-ux等unix伺服器競争的能力。除了一些特殊的配置以外，sap或者oracle等政策性應用程式在虛拟化的x86環境中都能工作得很不錯。
硬體中也已經內建了許多支援原生虛拟化的功能特性：
處理器通過intel vt（虛拟技術virtualization technology）和amd v（virtulization）擁有了内置虛拟化功能。
儲存設備制造商直接與vmware技術接口，從伺服器接管某些與存儲相關的任務（稱作vaai：vstorage apis for array integration）。
諸如cisco nexus 1000v和最近的ibm dvs5000v等一些網絡交換機能夠簡化這種環境中的網絡管理。
從這幾個例子可以看出，硬體和軟體公司已經開始開發完全內建和利用虛拟化技術潛力的産品。
1.1.3 虛拟化環境規範
考慮了實施虛拟化環境的要素之後，你應該熟悉這種環境的基本規範。
1. 更改資料中心模型
用封裝在檔案中的虛拟實體代替實體伺服器，這改變了資料中心目前的模型。在虛拟化之前，使用的是由許多小規模實體伺服器組成的分布式模型。通過虛拟化，這種模型變成圍繞單個伺服器站點的集中化整合模型。存儲成為支柱，為了部署虛拟機器，它必須提供高性能和資料安全解決方案。網絡也起着關鍵的作用，因為一旦選擇雲計算模型，公司就完全依賴網絡和網際網路連通性。是以，網絡帶寬必須足夠。
這一變革迫使企業重新定義目前的基礎架構。
2. 虛拟機
在虛拟環境中，管理者管理的是虛拟機（virtual machine，vm）。vm包含了一個實體伺服器的全部内容：作業系統（稱作客戶作業系統）、應用程式和資料。
至于基礎架構，vm與實體伺服器完全相同，不需要進行應用移植。管理者可以很精确地微調vm的大小。這種配置粒度使他們能夠為vm提供所需的資源。
vm互相完全隔離（作業系統、系統資料庫、應用程式和資料）。如果一個vm遭到病毒感染或者作業系統崩潰，不會危及其他vm。目前，vm之間的屏障還從未打破過。
vm的所有元件都包含在檔案中，這稱為封裝（encapsulation）。封裝簡化了備份、複制、災難恢複計劃過程以及新環境的遷移，帶來了很好的使用靈活性。
而且，vm完全獨立于它們所在的硬體。在傳統的實體環境中，作業系統與所安裝的硬體緊密聯系。（這種環境很龐大，要求每個伺服器都需要有一個安裝了特定驅動程式的主映像。）而在虛拟化環境中，虛拟化層總是為vm提供相同的虛拟硬體（圖形卡、scsi卡等），是以可以建立相同的vm而不需要考慮底層硬體。這減少了專用于每種類型硬體的多種主映像的建立，使大規模部署變得更加簡單。
注意：許多公司在老的伺服器上部署關鍵應用程式，對這些伺服器的更新被無限延後的原因就是遷移的複雜性。利用虛拟化，這些伺服器可以簡單地轉換為虛拟伺服器，不需要重新安裝作業系統或者應用程式。
3. 靈活性
靈活性是虛拟化環境的主要特征之一。vm可以從一台實體伺服器以完全透明的方式轉移到另一台伺服器上。這減少了服務中斷并簡化了管理者在執行計劃維護或者向新平台遷移時的日常管理。将負載配置設定給不繁忙的伺服器也很容易。
4. 即時部署
虛拟化革新了傳統伺服器管理方法和伺服器的運作。利用即時部署能力，新伺服器能夠在幾分鐘内投入使用，而在傳統的實體環境中這可能要花費數周。這完全改變了時限性，使公司能夠很快地适應與業務相關的變革，例如，合并、收購和新服務或者新計劃的實施。特殊的需求能夠很快滿足，也能改進使用者服務。
5. 将資源集中到群集
esxi主機伺服器能夠聚集到稱為群集（cluster）的實體中，這時的虛拟環境可以作為一個整體而不是單獨的單元來管理。因為實體資源在群集中共享，可以獲得進階的高可用性功能。在高活動率的時候，負載可以自動地在群集中所有伺服器上共享。這簡化了管理者的工作并保證了應用程式的服務水準。
6. 服務品質
為了保證每個vm都能通路所需的資源，可以實施服務品質（quality of service, qos）。qos可以在多個級别上設定—vm、esxi主機伺服器或者群集。
1.1.4 虛拟化的好處
伺服器虛拟化提供了無法抗拒的直接好處，主要有：
成本降低：成本的降低是企業的主要關注點。虛拟化是降低capex（資金支出）和opex（營運支出）的方法之一。資料中心内的伺服器越少，意味着投資越低、維護成本越低、占地面積越小，電力消耗和散熱的成本也越低。降低電力消耗和散熱的成本是最根本的好處，因為這方面的費用最多可達基礎架構硬體成本的3倍。而且，電費可能逐年增加，限制甚至降低電力消耗也就更加關鍵。
如圖1-2所示，伺服器虛拟化是降低資料中心電力消耗的一種方法。
2000～2010年間資料中心的電力消耗增長曲線在2006～2007年開始降低。在2000～2005年間，電力消耗翻了一番（從300億千瓦時/年增長到600億千瓦時/年），而在2005～2010年間，增長率隻有56%，這種情況是由三個因素造成的：經濟危機減緩了投資；資料中心的電力消耗得到了更好的控制；大規模采用虛拟化，從根本上減少了伺服器的數量。
服務等級協定（sla）的改進：利用vsphere 5的先進功能，可以非常簡單地實作高可用性解決方案，同時又将管理者從耗時的群集解決方案中解放出來。而且，實作活動恢複計劃和備份操作也比原來簡單得多，這解決了過度狹窄的備份視窗以及相關的時間限制問題。
靈活性：虛拟化能夠很輕松地适應增長的需求，不管這些需求是業務需求、與合并收購相關的企業需求還是使用者需求。靈活性增強了反應能力和創新能力，因為任何項目必需的專用基礎架構可以簡單地建立，而不需要大量的投資。
圖1-2 通過伺服器虛拟化，資料中心電力消耗減少的情況（以上圖形 摘自2011年8月jonathan g. koomey（斯坦福大學）的研究
操作效率：虛拟化的固有功能極大地簡化了程式化維護操作、遷移的各個階段和軟體更新，而在實體環境中這些操作都極其耗費資源。
自動化：這使管理者可以解放出來，從事其他工作，并允許使用者獨立地使用資源，而不需要來自it團隊的幫助。自動化減少了不提供附加值的重複工作，對于成本的降低起到關鍵的作用。成本降低和資訊系統自動化水準存在直接的聯系。
使用者：使用者得到的益處最多，因為他們将it當作一個服務消費，而不需要通過it團隊。
标準化：應用統一标準的能力更好地滿足法規的要求，為日常營運提供更有效的過程。
但是，認為實作這一環境就能解決所有的問題也是個錯誤。在虛拟化展現出所有潛力之前，還需要經曆多個階段。