虚拟化
solution
- 存储虚拟化
- 服务器虚拟化
- 网络虚拟化
- 桌面虚拟化
业务挑战
在虚拟存储环境下，所有的存储资源在逻辑上被映射为一个整体，对系统来说是单一视图的透明存储，而单个存储设备的容量、性能等物理特性却被屏蔽掉了。无论后台的物理存储是什么设备，服务器及其应用系统看到的都是系统管理员非常熟悉的存储设备的逻辑映像。通过实现存储虚拟化，可以统一管理所有的存储设备，大大降低系统存储管理的复杂性，减少管理人力投入，提高管理效率。
提高存储效率主要表现在释放被束缚的容量、整体使用率达到更高的水平。虚拟化存储技术解决了这种存储空间使用上的浪费问题，它把信息系统中各个分散的存储空间整合起来，形成一个连续编址的逻辑存储空间，突破了单个物理磁盘的容量限制，几乎可以100%地使用磁盘容量，而且由于存储池扩展时能自动重新分配数据和利用高效的快照技术降低容量需求，从而极大地提高了系统存储资源的利用率。
存储虚拟化引擎具备了丰富的数据管理功能，如复制、容灾、快照等，可以直接使用，满足信息系统各种需求，而无需花费高额费用来使用多个存储设备本身的功能，从而打破厂商存储系统的封闭给数据管理带来的壁垒，大幅降低采购成本。应用存储虚拟化后，未来增加存储设备无需再额外购买数据管理功能，只需要考虑容量、性能和可靠性，连接上存储系统中即可使用，同样可以分享存储虚拟化引擎的高级数据管理功能，简单、快捷、方便。
信息系统数据存放在存储设备上，实时进行读写访问。部署存储虚拟化后，通过虚拟化引擎来管理多台存储设备，而对于主机系统而言物理的存储设备是透明的。因而，当任何一台存储设备或连接链路发生故障时，对系统不会产生任何影响。同时利用虚拟化引擎的高级数据管理功能，可以满足即时快照、异地备份、远程容灾等需求，全面保护信息系统数据安全，保障系统运行的持续性。
信息化建设的核心是信息的管理和使用，目的是最大程度的发挥数据的价值。信息系统规模庞大，结构复杂，数据种类繁多、数量较大，涉及到各种各样的软硬件。存储虚拟化技术切合信息化的需求，能有效解决数据管理及相关设备管理的难题，促进部门信息的整合和共享，有利于进一步挖掘和利用信息数据的价值，大幅加快信息化的进程。
解决方案
存储虚拟化有着多种实现模式
存储虚拟化实现技术比较：
存储带内虚拟化解决方案：
用途：
●异构存储系统整合
●统一数据管理，在业务运行同时完成复制、镜像、CDP等各种数据管理功能
优点：
●服务器、存储设备的兼容性好
●虚拟化和数据管理功能由专用硬件实现，不占用主机资源
●丰富的数据管理功能
●配置简单，易于实施
缺点：
●虚拟化设备发生故障，整个系统将中断
典型产品 VPLEX 系列使用案例：
存储带外虚拟化解决方案：
用途：
●一般用于不同存储设备之间的数据复制
优点：
●虚拟化设备发生故障，整个系统将不会中断
缺点：
●主机资源占用较大
●大部分产品缺乏数据管理功能
●主机和存储系统需要严格的兼容性认证
●数据初始化同步复杂
●配置复杂，实施难度高
业务挑战
在IT成本不断提高的形式下，虚拟化因其具有节约成本的优势而更加令人瞩目。随着服务器虚拟化技术的普及，不仅提高了数据中心的资源利用率，减少能源的消耗，还为数据管理员带来了高效便捷的管理体验。
1.降低运营成本
服务器虚拟化降低了IT基础设施的运营成本，令系统管理员摆脱了繁重的物理服务器、OS、中间件及兼容性的管理工作，减少人工干预频率，使管理更加强大、便捷。
2.提高应用兼容性
服务器虚拟化提供的封装性和隔离性使大量应用独立运行于各种环境中，管理人员不需频繁根据底层环境调整应用，只需构建一个应用版本并将其发布到虚拟化后的不同类型平台上即可。
3.加速应用部署
采用服务器虚拟化技术只需输入激活配置参数、拷贝虚拟机、启动虚拟机、激活虚拟机即可完成部署，大大缩短了部署时间，免除人工干预，降低了部署成本。
4.提高服务可用性
用户可以方便地备份虚拟机，在进行虚拟机动态迁移后，可以方便的恢复备份，或者在其他物理机上运行备份，大大提高了服务的可用性。
5.提升资源利用率
通过服务器虚拟化的整合，提高了CPU、内存、存储、网络等设备的利用率，同时保证原有服务的可用性，使其安全性及性能不受影响。
6.动态调度资源
在服务器虚拟化技术中，数据中心从传统的单一服务器变成了统一的资源池，用户可以即时地调整虚拟机资源，同时数据中心管理程序和数据中心管理员可以灵活根据虚拟机内部资源使用情况灵活分配调整给虚拟机的资源。
7.降低能源消耗
通过减少运行的物理服务器数量，减少CPU以外各单元的耗电量，达到节能减排的目的。
解决方案
通过部署服务器虚拟化软件，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甚至上百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”。
客户收益：
利用服务器虚拟化降低 IT 成本并提高控制力
利用虚拟化平台整合服务器硬件，可消除超额配置、提高服务器利用率和限制 IT 对环境的影响。 通过服务器整合可以实现成本削减： 将硬件和运维成本削减 50% 之多，将能源成本削减 80% 之多，每年可从每项虚拟化的服务器工作负载上省下 3,000 多美元的成本。 将调配新服务器的时间缩短 70% 之多。 利用 业务连续性和内置的灾难恢复功能减少停机并提高可靠性。 按需提供 IT 服务，摆脱对硬件、操作系统、应用或基础架构提供商的依赖。
利用桌面和服务器虚拟化降低服务器成本
利用虚拟化平台整合服务器硬件，可以将现有的硬件利用率从只有 5% 提高至 80% 之多。还可通过减少数据中心内的服务器数量来降低能耗。服务器虚拟化可以将硬件需求减少至原来的1/8~1/15，从而减轻组织 IT 对于环境的影响，而无需牺牲可靠性或服务级别。 服务器和桌面硬件整合还可帮助您将每应用的成本降低 20% 到 30%，并将数据中心每平方英尺建设成本减少 1,000 美元。可实现比一般商用解决方案高 50% 到 70% 的主机虚拟机密度。
避免超额配置，提高服务器利用率
通过将 x86 服务器与虚拟化平台整合在一起，更充分地利用现有硬件。在传统的“每个工作负载配备一台机器”的服务器调配方式下，大多数服务器只能以其总负载能力的 5% 到 15% 运行，这导致了超额配置和利用率低下。可以将 x86 服务器转变为独立于底层硬件运行的虚拟机，借此缓解服务器数量剧增状况并提高利用率。 每个虚拟机均代表一个可以运行 Windows、Linux、Solaris 和 NetWare 操作系统和软件应用的完整系统；许多虚拟机可以同时在同一物理服务器上独立运行。通过在高配置的 x86 服务器上运行多个工作负载，可以将服务器硬件的利用率从 10-15% 提高到 80% 之多。
借助服务器整合降低硬件和运维成本
对硬件进行整合意味着数据中心只需配备较少的服务器，因此可以降低硬件和维护开支以及电力和散热成本。借助虚拟化，每虚拟化一台服务器，每年即可节约超过 3,000 美元的成本。 还可以将 IT 资源和预算从战术性维护转变为战略性项目。
统一管理
借助虚拟化同意管理平台vMware vCenter或者Microsoft SCVMM，可以将所有基于 x86 的异构操作系统安置到同一个虚拟硬件平台上进行管理。利用详细的性能图表监控和分析虚拟机、资源池以及服务器的利用率和可用性。以所需的详细级别定义对您重要的性能指标，并实时或以指定的时间间隔查看这些指标。
服务器虚拟化是将系统虚拟化应用于服务器上，可以将一个服务器虚拟成多个服务器使用。服务器虚拟化技术的核心为把服务器CPU、内存、设备与I/O虚拟化分配给每个客户使用。这就导致了服务器虚拟化技术拥有以下优势。
服务器虚拟化逻辑架构：
虚拟化技术是指计算元件在虚拟软件的基础上而不是真实的硬件基础上运行，是软件重新配置的过程，其目的是为了提高计算效率。虚拟化技术分为：网络虚拟化、网络设备虚拟化和网络功能虚拟化三种技术。
●网络虚拟化(Network Virtualization )，通常是指对物理网络及其组件进行抽象，并从中分离网络业务流量的一种技术。
●网络设备虚拟化(Network Device Virtualization )，是指将物理上独立的多台设备整合成一台单一逻辑上的虚拟设备，或者将一台设备虚拟化成多台逻辑上独立的虚拟设备，前者是多虚一技术，后者是一虚多技术。通过将多台设备虚拟化成单台网络设备，可以使设备可用的端口数量、转发能力、性能规格都倍增，真正简化了网络管理。当部署一虚多技术时，可以将设备的网络功能物理上分离为几个独立的单元，供不同的用户使用，这些用户的业务虽然都由这一台设备完成，但是网络之间是完全隔离，业务完全不能互访，保证了用户数据的安全。
●网络功能虚拟化(Network Function Virtualization)，是指通过基于行业标准的服务器、存储和网络设备，来取代私有专用的网元设备。虚拟可扩展局域网技术VXLAN，通用路由封装网络虚拟化技术NVGRE等。
业务挑战：
传统的数据中心网络中，都是通过STP+VRRP的方式进行网络拓扑设计，用户构建网络时，为了保证可靠性，通常会采用冗余设备和冗余链路，这样就不可避免的形成环路。而二层网络处于同一个广播域下，广播报文在环路中会反复持续传送，形成广播风暴，瞬间即可导致端口阻塞和设备瘫痪。因此，为了防止广播风暴，就必须防止形成环路。
STP需要阻塞掉冗余设备和链路，也降低了网络资源的带宽利用率。因此在实际网络规划时，从转发性能、利用率、可靠性等方面考虑，会尽可能控制STP网络范围。在运行动态路由、使能生成树条件下，任意物理链路的Up/Down故障都会引起网络路由的振荡、VRRP状态变化或生成树的重新计算，甚至可能引起应用系统业务流的中断。
因此，在传统数据中心架构中大量运用的二层网络产生的拥塞和丢包，需要三层以上协议来保证重传，效率低；另一方面，二层以太网网络采用生成树协议来保持数据包在互联的交换机回路中传递，也会产生大量冗余。
解决方案：
构建下一代数据中心
数据中心资源的虚拟化有助于降低成本，提高灵活性和永续性，以及增强对业务需求的响应能力。在数据中心的应用中，网络虚拟化主要是通过将多台物理设备虚拟成一台逻辑设备的方式，来减少设备节点，并通过跨设备链路聚合技术取代传统部署方式中的STP+VRRP协议，使网络拓扑变得简洁，具备更强的扩展性，以满足虚拟机迁移所需要构建的二层网络环境，同时，其毫秒级的故障收敛时间，为虚拟机迁移提供了更加宽松的实现环境。
主要的虚拟化技术：
VSS（Virtual Switching Supervisor）技术
VSS（Virtual Switching Supervisor）技术是思科公司基于以太网交换机设备的一种网络系统虚拟化技术。它的功能是将多台思科交换机虚拟成单台交换机，VSS技术使用机箱间NSF/SSO作为两台机箱间的主要高可用性机制，当一个虚拟交换机成员发生故障时，网络中无需进行协议重收敛，传输的流量不会发生任何中断。在传统模式中，一台交换机发生故障就会导致STP/HSRP和路由协议等多个控制协议进行收敛，而VSS将多台设备虚拟化成一台设备，协议需要计算量大为减少。
通过VSS技术，可以使设备可用的端口数量、转发能力、性能规格都倍增。虚拟化的设备之间还有主备关系，除了单台设备的双控板备份，虚拟化的设备之间也有主备备份关系。采用VSS技术使得交换机更容易管理，简化网络提高了运营效率，登录虚拟化设备可以直接管理虚拟化为一体的所有设备，简化了网络管理。
IRF2(Intelligent Resilient Framework2
IRF2(Intelligent Resilient Framework2，即第二代智能弹性架构技术)技术是H3C公司提出的网络设备虚拟化技术。IRF1是其提出的第一代智能弹性架构技术，仅解决了接入层的网络结构简化和大量的接入层设备管理维护问题，而业务的简化并没有解决。IRF2的实现不仅可以实现端到端的网络结构简化，管理维护简化，同时可通过机框式设备虚拟化，实现了全网业务的简化。
IRF形成的虚拟设备采用1:N冗余，即Master负责处理业务，Slave作为Master的备份，随时与Master保持同步。当Master工作异常时，IRF将选择其中一台Slave成为新的Master，由于在IRF系统运行过程中进行了严格的配置同步和数据同步，因此新Master能接替原Master继续管理和运营IRF系统，不会对原有网络功能和业务造成影响，同时，由于有多个Slave设备存在，因此可以进一步提高系统的可靠性。
IRF采用分布式聚合技术来实现上/下行链路的冗余备份，可以跨设备配置链路备份，用户可以将不同成员设备上的物理以太网端口配置成一个聚合端口，这样即使某些端口所在的设备出现故障，也不会导致聚合链路完全失效，其它正常工作的成员设备会继续管理和维护剩下的聚合端口。这对于核心交换系统和要求高质量服务的网络环境意义重大，它不但进一步消除了聚合设备单点失效的问题，还极大提高全网的可用性。
客户收益：
●降低总体拥有成本（TCO）：数据中心虚拟化可以帮助IT部门提高设备利用率和能源利用的有效性，提升运营效率，以及降低投资开支。
●提高永续性：数据中心虚拟化所提供的抽象能力有助于在不中断正常业务的情况下进行预先安排的停机维护，以及更加迅速地从意外断网事故中恢复。
●提高灵活性：因为IT部门不会受到服务和物理硬件之间预定关系的限制，所以一个协调一致的虚拟化基础设施可以迅速地满足新的应用和服务需求。
客户挑战
桌面虚拟化是用虚拟电脑环境的产物，取代实体计算机交付到用户端。虚拟计算机被存储在远程服务器中并且可以交付应用到用户设备上。它的操作方式和操作实体机器相同。一台服务器可以交付多个个性化虚拟桌面镜像。IT部门可以在数据中心、而不是在每个用 户的桌面管理众多的企业客户机，这就减少了现场支持工作，并且加强了对应用软件和补丁管理的控制。 管理PC向来棘手，而没完没了的应用软件升级、补丁及反威胁更新更是让这项工作困难重重。即便有基于网络的安装和补丁管理工具来减轻负担，IT部门还是把太多时间花到了桌面上，处理个人软件、多个版本的ActiveX控件、驱动程序或者DLL冲突、恶意软件感染、配置不当的硬件等引起的诸多问题。
解决方案
思杰的XenDesktop桌面虚拟化结合了思杰特有的FlexCast™交付技术，可通过单一解决方案满足各种要求。利用FlexCast，IT部门能够交付各种虚拟桌面– 每种桌面都经过专门定制，可满足每位用户的性能、安全性和灵活性要求。
思杰的虚拟桌面的FlexCast技术，包含了以下几种技术，用户可以根据其自身需求，选择合适的技术：
托管共享桌面 （即发布共享的Windows服务器的桌面）可提供封闭、经过简化的标准环境，提供一组核心应用，适合不需要 – 或者不允许 – 个性化定制的任务型员工。这种模式最多可在一台服务器上支持500位用户，与任何其他 虚拟桌面技术相比都可以大大节约成本。
基于VM的托管VDI桌面提供个性化Windows桌面体验，通常适用于办公室工作人员 – 能够通过任何网络安全地交付给任何设备。这种方案结合了集中管理和全面用户个性化定制的优点，每台服务器一般能支持60到70个桌面。
托管刀片PC桌面使技术人员和超级用户能够运行CAD/CAM和GIS等专业图形应用 – 它们通常要求更多处理资源。这种方式能够提供集中化的所有优势，同时每台服务器只托管一个桌面 – 确保每位用户都有专用计算能力。
本地流技术桌面 （即我们平时所提的无盘工作站技术）利用富客户端的本地计算能力，同时集中管理桌面的统一镜像。这种方法很简便而且成本低廉，能够利用现有PC资源并最大限度降低数据中心开销，帮助客户初步实施桌面虚拟化。它还适用于使用无盘PC的政府部门和大学实验室 – 确保最高的数据安全性。
在桌面上安装虚拟应用 能够以最低的安装成本实现全面虚拟桌面的大部分投资回报及诸多管理优势 – 这使它成为初次尝试桌面虚拟化的客户的理想起点。虚拟应用 在本地设备上运行，但集中进行管理。因为虚拟应用能够脱机工作，因此这种模式也是移动用户的理想选择。
VDI方式的技术原理
在VDI虚拟桌面模式下，操作系统和应用均运行于后台的服务器上。其运算结果，通过高性能的传输协议，将屏幕显示传输至前端的客户端、如瘦客户端。数据和应用都只在后台服务器上运行，前端客户端只负责显示和输入输出。所以其构架对前端设备的简化，以及数据的安全性都有很大的优势。
客户收益
1. 安全性
信息保存在数据中心保证了数据的安全性；
可以灵活通过AD的组，以及配合各种策略来管理用户权限及各种安全限制
2. 管理性
维护桌面的费用大大降低。
可以集中进行桌面以及应用的维护。部署及升级都可以以一对多的方式批量完成
3. 性价比
桌面前端设备为瘦客户端，便宜，更新周期长，大大节省终端设备投入
介绍客户端管理和安全管理成本
4. 灵活性
可以方便地通过添加后台服务器方式进行系统横向扩展
客户端部署可以方便快速地部署到任何地方，对网络带宽要求低
5. 用户体验
高效的交付协议保证和本地类似的用户体验
6. 其他
瘦客户机节省占地，保持工作台整洁
与无盘方式相比，更加安全，而且对网络带宽的要求大大降低
