红帽Linux平台:虚拟化技术发展详解

I. 引言

  上世纪90年代,采用2.4版内核使红帽Linux平台成为企业级平台。当时,金融行业率先采用红帽Linux,随后各行各业都认识到了Linux的性价比优势。此后,红帽Linux平台不断发展。它现在能够很好地应用在异构环境中,可降低关键任务计算成本并具有很高的可扩展性,这些都超出了分析师和客户的预期。

  在为这个企业级平台增添新的开源技术时,红帽选择的首要标准是新技术要能提高平台的价值。红帽新技术(Red Hat Emerging Technologies)团队一直以制订满足客户未来需要的技术路线图为己任,他们会将最合适的技术纳入产品开发计划。

  红帽公司通过客户顾问委员会(Customer Advisory Board)以及与开源社区的互动实现与客户的紧密合作,还通过不同的技术论坛与硬件和软件合作伙伴展开紧密合作。

  1. 红帽为什么关注虚拟化?

  Linux用在采用英特尔处理器的硬件产品上以后,对传统上专有的Unix计算平台产生了巨大影响。虚拟化也具有与此相似的重要意义,它可能为企业客户带来新一轮价值提升。

  红帽关注虚拟化是因为客户关注这个问题。客户知道,虚拟化技术可以提高计算系统的利用率,可以让他们自由决定何时以及怎样升级系统和应用软件,而且能够在需要时迅速部署资源,所有这些都可以帮助客户降低成本。

  2. 红帽技术路线图不仅限于虚拟化 

  虚拟化本身确实能带来很大益处,但是如果与系统部署、安全管理,尤其是数据管理方面的最佳实践配合使用,则会获得最好的效果。可迁移计算就是能起到这种增效作用的做法之一。在这种计算模式中,每个服务器的个性化配置都存储在一个高度可用的库中,这样这些配置数据就可以复制到多个位置或说在多个位置重建,从而提高了移动性和可用性。可迁移计算与虚拟化结合的终极优势是什么?这会给客户带来什么价值?

  可迁移计算与虚拟化结合具有重大意义。从根本上看,虚拟化将服务器硬件与服务器软件分离开来。增加管理程序后,所有硬件对软件来说都是相同的。这样一来,就可以在配置不同的硬件上部署完全相同的软件,即在CPU数量和类型、I/O及网卡的数量和类型、存储器容量等完全不同的机器上部署相同的软件。与此类似,“可迁移服务器”概念的本质是,将系统中的软件与这些软件的详细配置信息分离开来。两个IP地址、数据库体系、系统微调参数以及Web内容完全不同的系统可能运行相同的LAMP套件。在可迁移计算模式中,所有这些数据都会被记录下来并保存到一个副本中。

  在这种情况下,相同的LAMP套件可以部署到任何基于管理程序的系统上,然后再添加可迁移数据,形成个性化配置不同的系统。这样一来,管理团队就可以管理一群可用于多种任务的服务器;管理为数不多的、久经考验的、可管理企业工作负荷的“套件”;管理可装载到这些套件中的特定“配置数据”。

这3种管理自由实现了移动性和共享性,从实用角度来看具有前所未有的益处。今天,很多公司的硬件利用率达到10%就是很幸运的了,这个数字仅仅提高到30%就会让各公司极大受益,而拥有这3种管理自由,硬件利用率远远超过50%并不难于实现。对可添加到已运行套件上的配置数据进行备份,提高可迁移性,将极大地改善系统的可用性。在所用套件上实现标准化可极大地缩短启动系统运行的时间,最大限度地减少必须跟踪的可写数据可极大地提高移动性。这些标准套件、桌面程序等,基本上是只读系统软件。

  虚拟化背景资料

  1. 发展过程与重要事件

  有些形式的虚拟化技术已经存在很多年了,这些虚拟化技术大多用在较大规模的大型机系统上。现在Linux系统上也已经出现了一些成熟度各自不同的虚拟化技术。但是,这些产品没有一个能满足客户的所有需求。有些产品需要修改代码,否则不同的客体操作环境或不同的操作环境版本就不能同时运行。很多产品都较大地降低了系统性能,尤其是在共享I/O存取时更是这样。

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  2. 客户需求

  客户需要虚拟化有很多原因。尽管本文已经列出了很多,但是以下几条原因可以解释大多数的客户需求:

  • 用虚拟服务器可以将多个工作负荷合并到一个服务器上;

  • 用虚拟服务器可以无需升级而在新型硬件上运行遗留应用;

  • 用虚拟服务器可以实现手动或动态负载均衡;

  • 用虚拟服务器可以建立“沙盒”或安全地隔离系统

  • 用虚拟服务器可以将工具置入DOM 0,以建立强大的监控和调试环境;

  • 可以将已知应用软件捆绑成一个虚拟软件并按需部署到虚拟服务器上,以形成“专用软件”;

  • 可以将虚拟化作为一种机制,用以在现有工作负荷中建立高可用的备份和失效转移能力。

  3. 目前存在的各种虚拟化方法

  Bochs、UML、VMWare、chroot()和其他很多技术都是面向x86系统的。但是x86架构一开始设计时并未考虑虚拟化问题,因此每种虚拟化技术在实施时都需要做很多权衡。直到最近英特尔和AMD才增强了各自产品的虚拟化和共享I/O能力。
Xen并行虚拟化技术具有卓越的性能,而且开源社区已经修改了Linux内核,以使Xen成为内核标准。一旦英特尔VT和AMD的“Pacifica”技术全面上市,对系统性能影响最小的、灵活的虚拟化技术将无处不在。到2007年,将出现很多4核、4插座x86系统,这些系统会进一步提高Xen和红帽企业级Linux的价值。

  红帽虚拟化战略:平台虚拟化

  红帽将提供一个小的管理程序,作为标准红帽企业级Linux操作环境的基础,同时还提供一个较大的、具有重要作用的管理程序,用于调试、性能监控和测试。客户可以通过购买整套软件来获得管理程序和客体,也可以购买标准红帽企业级Linux产品,并将它们作为客体使用。

  我们的战略是集成Xen并与英特尔/AMD紧密合作,以充分利用这两家公司置入其芯片组的虚拟化技术。这样,客户就可以在对系统性能造成的影响最小的情况下,最大限度地受益于虚拟化技术。

  1. 为客户解决问题

  1. 技术问题

  客户可以自由保留较旧版本的红帽企业级Linux和应用套件,将它们作为客体运行在最新的硬件和软件上,客户无需进行移植或迁移,节省成本。用逐步改变而不是截然不同的方法实施虚拟化。

  2. 业务问题

  合并工作负荷并实现负载均衡后,与未采用虚拟化技术相比,一般用较少的服务器就可满足需求,从而节省了成本。

  能够迅速增加计算容量,可以节省成本。

  允许密封数据,提高了安全性。

  3. 红帽平台模式的价值

  红帽拥有成千上万开源开发人员的支持。红帽以适当的价格提供订阅服务:为客户提供额外的测试、集成和技术支持,并向客户提供升级产品,以改正软件错误、解决安全问题和提供新功能。

  我们的主要优势在于:

  1. 由于我们采用开源模式,所以我们拥有成千上万的代码贡献者,一个巨大的社区在注意和测试安全问题,而且与专有模式相比,开源模式的开发成本极低。这帮助客户节省了大量成本。
2. 由于开发工作是由社区进行的,因此红帽可以集中精力提高产品的质量,加强支持服务和培训工作。我们的知识库会迅速扩大,我们将成为利用和管理虚拟化技术的专家,我们会通晓所有最佳实践。

  3. 我们的开源模式几乎对每个客户来说都是“最好的”,而且随着时间的推移,我们的产品将超过这些专有产品,就像红帽Linux在很多情况下已经超过Unix一样。

  红帽公司提供的培训、咨询和附加分层产品及服务帮助客户从其安装的红帽产品中获得更高的价值。

  4. 存储虚拟化

  红帽与社区和存储厂商紧密合作,已经为用虚拟化技术提升存储网络和网络存储制订了完整的路线图。集群逻辑卷管理器(Clustered Logical Volume Manager)、红帽全球文件系统(Red Hat Global File System)等产品与现代存储体系配合,可以极大地提高虚拟化技术的价值。

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  5. 虚拟化管理

  红帽公司正在扩展我们久经考验的管理工具集,以满足由于实施虚拟化技术而不断提高的灵活性需求。

  6. 合作伙伴战略

  实际上,基于业界标准的开源虚拟化技术就是建立在红帽与合作伙伴的成功合作基础之上。红帽自公司成立之初就一直与Xen开发组织合作,而且为Xen产品做出了自己的贡献。Fedora Core 4增加了Xen技术,而且早期用户已经开始在Fedora Core 4上进行开发工作了。

  英特尔和AMD都向红帽的开发和测试实验室提供了各自的虚拟化硬件,这两家公司也都在研究有关产品的上市计划。

  红帽一直与ISV合作,他们为红帽平台提供支持,确保与迁移到新版基础软件或硬件平台相比,客户在向虚拟系统迁移时,无需额外的测试或认证工作。

  1. Xen

  2. 英特尔/AMD

  3. OEM

  4. 其他虚拟化技术提供商和项目