虛擬基礎架構

利用虛擬基礎架構，可以在整個基礎架構範圍內共享多台計算機的物理資源。利用虛擬機可 以在多台虛擬機之間共享單台物理機的資源以實現最高效率。資源在多個虛擬機和應用程式之間進行共享。業務需要是將基礎架構的物理資源動態映射到應用程式的 驅動力，即便在這些需要發生變化時也是如此。可將 x86 伺服器與網路和存儲器聚合成一個統一的 IT 資源池，供應用程式根據需要隨時使用。這種資源最佳化方式有助於組織實現更高的靈活性，使資金成本和運營成本得以降低。

基本介紹

• 中文名：虛擬基礎架構

雲計算

即便你的企業還沒有準備使用私有雲或者混合雲，依然可以採用下面的方式簡化未來的遷移過程。

在雲計算出現之前，企業採用虛擬化技術的主要目的在於降低總擁有成本，並且從數據中心獲得投資回報。

不論是第一次接觸虛擬化技術，還是已經能夠部署複雜的雲就緒基礎架構，企業都需要認真評估做出的決定將會對未來的適應能力產生哪些影響，確保任何將要在數據中心套用的新技術都能夠支持並促進基礎架構的不斷發展，應對伴隨虛擬化和雲計算浪潮而來的變化趨勢。
即便企業還不能夠下定決心將業務負載立刻遷移到雲中，但也需要確保將要部署的IT系統在時機成熟之後能夠實現順利遷移。沒有人能夠準確預測虛擬化和雲技術的發展趨勢，因此需要提前制定規劃，以應對這種不可避免的趨勢對生產環境中IT基礎架構層可能造成的影響。也就是說，你需要一種面向未來的基礎架構。

在設計雲就緒基礎架構的過程當中，決策者需要考慮如何在儘量滿足現有IT需求的同時，預測這些需求將會在未來發生哪些變化。也就是說，IT管理層需要考慮如何實現以下目標：

• 構建一套可以按需擴展和縮減的靈活基礎架構；
  
• 構建一套具有很強適應性的虛擬化基礎架構；
  
• 能夠管理高性能混合雲；
  
• 降低總體管理開銷和數據中心複雜性；
  
• 避免廠商鎖定（vendor lock-in）
  

越來越多的企業開始採用雲計算技術。事實上，Gartner預測到2017年底，幾乎一半的大型企業將會部署混合雲環境。公司使用雲計算的時間越晚，其總擁有成本就越高，當最後不得不選擇雲環境時，可能需要在基礎架構方面做出巨大變化。
越來越多的業務套用將會發布新的雲版本，這種方式可以幫助企業降低部署流程和物理基礎架構方面的開銷。另一方面，Docker的成功已經促使一些雲提供商——包括Amazon Web Service和微軟Azure——為應用程式貨櫃提供服務和技術支持。不論企業選擇將負載遷移到容器還是公有雲當中，cloud-ready基礎架構都可以讓你更加輕鬆地適應這些變化。

特性

構建可適應性雲基礎架構的目標是儘量縮短故障時間，高效應對可能發生的變化。比如，虛擬化廠商在平台中增加了一套新的特性，企業如果想要想要使用這些新的特性，就需要一套具有足夠靈活性和擴展性的基礎架構以滿足其部署需求。
雲就緒基礎架構當中包含了三個重要層級：物理層、hypervisor層和管理層。當然也可能包含其他層級，但是這三層決定了雲基礎架構的靈活性和可擴展性。
物理層、hypervisor層和管理層是緊密結合在一起的，如果實現協同工作，那么就形成了雲基礎架構。但是仍然需要在特定的層級當中滿足擴展性和靈活性需求，否則整個系統仍然不能正常工作。必須在hypervisor層和物理層解決擴展性問題，而在管理層解決靈活性問題。
如果想要在雲基礎架構當中實現可擴展性和靈活性，企業就需要選擇恰當的虛擬主機和管理工具。高效的、面向未來的基礎架構需要使用主流產品，比如微軟Hyper-V、VMware vSphere或Citrix XenServer作為虛擬化平台，同時使用System Center或者vCloud Director作為管理工具。最好的工具可以確保基礎架構能夠應對未來的IT變革浪潮，並且在不久的將來適應混合雲模型。

構建方式

技術和趨勢的不斷發展促使用戶對於虛擬基礎架構和雲技術產生了新的理解，進而影響著企業對於數據中心的設計和構建方式。
我們可以看到很多企業開始採用不同於以往的虛擬基礎架構方式來構建數據中心，這標誌著虛擬化技術已經成熟。市場中存在虛擬基礎架構差異性需求，一些虛擬基礎架構企業甚至開始採用和過去完全不同的虛擬基礎架構設計理念。
對於大多數人來說，雲環境就是一組相同的x64架構商業伺服器，可以根據用戶需求提供相應虛擬基礎架構服務。藉助於自動化流程管理軟體，同時避免將用戶數據存儲在（無狀態化）伺服器當中，雲能夠快速恢復發生故障的虛擬基礎架構實例。企業可以根據用戶需求創建或者銷毀虛擬基礎架構實例，並且虛擬基礎架構整個操作過程能夠有效應對可能發生的故障。然而，現在很多雲環境的構建方式和之前相比已經發生了巨大變化。

虛擬基礎架構的狀態化實例

首先，通過將虛擬基礎架構實例存儲在本地固態硬碟或者磁碟當中，“狀態化”這一概念又重新回到了虛擬基礎架構伺服器實例當中，這樣做的原因在於易於實現。

虛擬基礎架構的共享存儲和低速網路並不能滿足IO密集型實例的需求，使用不同虛擬基礎架構伺服器運行多個應用程式，同時訪問虛擬基礎架構共享存儲空間這種方式對於IO密集型套用來說並不合適，因此一些企業開始將虛擬基礎架構實例存放在本地存儲設備當中，一種全新的虛擬基礎架構實例模型便誕生了。
這種方式從根本上改變了原有虛擬基礎架構，因此管理員需要進行認真規劃虛擬基礎架構，以防止銷毀虛擬基礎架構實例時發生數據丟失的情況。這是一種提升應用程式性能的有效方式，因此虛擬基礎架構使用範圍將會不斷擴展。

不斷發展的虛擬基礎架構容器技術

以hypervisor為基礎的傳統雲在很多方面將會被最新出現的虛擬基礎架構容器所取代。虛擬基礎架構容器支持多個實例同時共享作業系統和應用程式的單個鏡像。這種方式不僅能夠成倍增加虛擬基礎架構伺服器當中的實例數量，並且能夠大幅減少虛擬基礎架構存儲和網路流量。雖然其包含了一些限制性條件，比如同一台虛擬基礎架構伺服器上的所有對象必須使用相同的作業系統，但是虛擬基礎架構的限制通常不會帶來很大影響。
VMware一直十分關注虛擬基礎架構容器技術的發展，擔心虛擬基礎架構影響自己的核心業務，並且已經推出了可以運行在虛擬機作業系統當中的虛擬基礎架構容器。在虛擬基礎架構容器的基礎上增加額外的虛擬基礎架構虛擬機層看起來可能是多此一舉，但是可以起到出人意料的效果，因為VMware可以使用自己的虛擬基礎架構管理工具來控制整個部署過程。

虛擬基礎架構的高性能計算

虛擬基礎架構的高性能計算在幾年之前就已經誕生了，但其並不是真正意義上的雲。雖然擁有虛擬基礎架構資源池，但並不是針對多租戶的。對於National Labs來說，虛擬基礎架構高性能計算已經發揮了非常重要的作用——採用這種方式，核彈模擬實驗不會和石油以及天然氣建模形成相互影響。
然而隨著虛擬基礎架構伺服器性能越來越強大，擁有越來越多的DRAM，這種情況正在發生改變。現在X64架構的虛擬基礎架構伺服器的記憶體使用記錄是6TB，這足以滿足雲環境的需求。大型虛擬基礎架構實例非常常見，甚至可能需要單獨占用一台多CPU伺服器，但是藉助於流程控制機制依然能夠實現極大的靈活性並且節省大量系統資源。
由此產生的趨勢是高性能計算開始轉向租賃模式，虛擬基礎架構服務提供商根據企業選擇的服務等級向其提供平台和軟體。專用雲可以更好地滿足硬體和虛擬基礎架構實例需求。這些都將為企業——甚至是中小企業——提供強大的按需計算能力，將會從根本上影響整個行業。

虛擬基礎架構的GPU實例

任何使用虛擬基礎架構的高性能計算或者大數據的企業都應該知道GPU加速是實現超級計算機性能的關鍵。但是由於在虛擬基礎架構的數據移動和應用程式規模方面存在巨大壓力，因而使用虛擬基礎架構的GPU實例構建雲仍然存在非常大的挑戰。即便如此，我們仍然可以看到Nvidia已經開始對應這種挑戰，虛擬基礎架構成功構建了GPU雲，即將提供大規模雲服務。在未來幾年當中，許多高端虛擬基礎架構超級計算機將會遷移到雲環境當中，以實現更好的控制能力。

虛擬基礎架構的大數據和物聯網

似乎每個人都在思考大數據是否會達到艾位元組（exabytes）這樣的規模，但是需要注意的是所有虛擬基礎架構數據都需要在網路當中流動。路由信息的靈活性將會決定雲如何處理大數據，而虛擬基礎架構雲處理大數據的方式又將會影響所需的網路頻寬。
軟體定義網路（SDN）可以在這個過程當中產生很大影響，但是虛擬基礎架構集中雲不足以滿足所有負載需求，虛擬基礎架構可以通過使用靠近數據的衛星雲來減少數據流，但是這樣會對整個雲邊界的虛擬基礎架構流程管理帶來巨大挑戰。
GPU和並行計算是提高虛擬基礎架構的雲性能的前提條件，但是對於虛擬基礎架構大數據和高性能計算來說，虛擬基礎架構在工作負載和數據架構方面存在著根本性差異。最有可能的情況是發展成為鍵值/數據（key/data）存儲模型，並且不再作為虛擬基礎架構通用雲。

虛擬基礎架構的未來發展方向

虛擬基礎架構的專業性系統可能出現在未來的雲環境當中。隨著ASIC晶片開發周期不短縮短，並且虛擬基礎架構模組變得更加靈活和具有針對性，虛擬基礎架構為特定任務設計系統的能力也在逐步增強。
例如有些人希望使用專用雲來簡化虛擬基礎架構應用程式部署。隨著開始使用以虛擬基礎架構伺服器為基礎的視頻工具交付方式，事實上我們已經擁有了首個視頻編輯雲。虛擬基礎架構這種方式受到了大家的廣泛歡迎並取得了很大成功。我們希望不斷出現更多的虛擬基礎架構專用雲，比如語音識別系統，當然，還有一切流量的入口：虛擬基礎架構搜尋引擎。
對於虛擬基礎架構雲來說，還沒有引起大家廣泛關注的一點是針對小規模虛擬基礎架構雲環境的專用化模型。這種方式通過針對特定領域提供專業知識和重點關注來提高附加值，比如法律、健康、政府和軍事領域。隨著虛擬基礎架構容器使用量的不斷增加以及越來越多的企業開始使用SaaS，垂直化趨勢應該可以得到更好的發展。

虛擬基礎架構

在建立虛擬基礎架構時,有許多設計要素會有助於形成穩健的最終部署，確保虛擬基礎架構長期穩定運行。

虛擬基礎架構從底層硬體直到上層的虛擬化軟體，有太多因素都需要在規劃虛擬基礎架構時認真考慮。探討怎樣運用虛擬基礎架構逐層分析的方法實現一個新的虛擬基礎架構部署，同時提出產品選型、環境規劃戰略。

需要作出的關鍵決策之一就是：選定虛擬基礎架構平台。虛擬基礎架構層負責協調每個運行在您的虛擬基礎架構中的虛擬的工作負荷。在為您的虛擬基礎架構方案選擇一個虛擬基礎架構平台之前，請基於您當前和未來的IT工作負載評估擴展性：這些負載如何裝載到軟體空間來提供軟體定義的服務，虛擬基礎架構是否能被管理層平台操控，是否能提供足夠的計算功能，是否有足夠的性能來支持您的套用在虛擬基礎架構環境中運作。

由於虛擬基礎架構主機需要物理硬體，您當然總會期望能在每個物理主機上儘可能合理地放置最高數量的虛擬機。

您可能會想要了解您的虛擬基礎架構組織的歷史增長率，以及任何虛擬基礎架構擴張計畫。例如，如果您的公司計畫啟用另一個分支機構，通過向虛擬基礎架構層中新增一台虛擬化主機，您應該能輕鬆搞定。相反，如果您打算關閉一個業務部門，您也應該能夠輕鬆地縮減規模。在虛擬基礎架構管理程式層向上和向下擴展的靈活程度是選擇虛擬基礎架構管理工具時需要考慮的重要因素。

此外，這也是為虛擬基礎架構方案提升工作負載可用性的好思路。當您的虛擬基礎架構平台有更新發布時，當前的虛擬基礎架構主機將需要進行升級。在虛擬基礎架構主機升級期間，保障運行中的虛擬基礎架構的工作負載的可用性至關重要。物理主機必須組成集群來實現高可用性，虛擬基礎架構平台必須提供提供故障轉移功能以確保工作負載可以在升級之前遷移到另一台主機。

注意不要被（供應商）鎖定。市場上的虛擬基礎架構供應商並不算少。雖然VMware繼續維持虛擬基礎架構主導地位，但許多組織計畫將VMware vSphere和Microsoft HYPER-V混合部署。

但這是一個好辦法嗎？某些虛擬基礎架構計算功能只有隻有特定的虛擬化廠商能夠實現。例如，VMware 和 HYPER-V 有 SR-IOV 功能，提高了虛擬基礎架構資源密集型應用程式的性能。但是VMware不支持實時遷移虛擬機，而 HYPER-V 不支持為 Linux虛擬機啟用SR-IOV 功能。

另一個要考慮的虛擬基礎架構設計問題是應用程式的支持。您的業務流程應用程式可能會在您當前部署的虛擬基礎架構主機上成功運行，但如果軟體需要升級怎么辦？您可能需要跟您的虛擬基礎架構應用程式供應商溝通，了解他們的虛擬基礎架構升級細節，虛擬基礎架構升級變化是否會影響到您託管的特定的應用程式。

許多虛擬基礎架構應用程式供應商開始採用新的貨櫃化開發方法。因此，您可能希望虛擬基礎架構部署支持套用貨櫃化的虛擬化伺服器/主機。

利用不同虛擬基礎架構供應商的軟體部署虛擬化主機的一個附帶好處是，如果在未來某一時刻您的組織決定實施虛擬基礎架構私有雲，您將擁有更多選擇餘地。

並非所有虛擬基礎架構公共雲提供商都能支持源自每一家虛擬基礎架構上的工作負載。例如，如果您在HYPER-V 虛擬機上承載您的虛擬基礎架構應用程式，並打算遷移到亞馬遜EC2公共雲，您就需要對這些虛擬機進行轉換，才能被基於 Xen 的亞馬遜 EC2支持。

由虛擬基礎架構主機提供的兩個最重要的服務是：存儲和網路。

虛擬基礎架構存儲服務為存儲協定、存儲陣列和存儲網路提供必要的支持。您對虛擬基礎架構的選擇會直接影響到物理存儲層。例如，如果虛擬基礎架構部署在一個虛擬化主機上的存儲服務程式對存儲協定和存儲陣列缺乏支持，您就無法訪問和利用虛擬基礎架構底層物理存儲基礎設施——您的整個基礎架構可能需要進行升級。

您應該選擇具備以下特徵的虛擬基礎架構主機，可以不停機線上擴展存儲，整合的物理存儲層同時支持數據塊存儲和檔案的存儲、更大的虛擬化負載容量。別擔心虛擬基礎架構空間耗盡。您可以在隨時為虛擬基礎架構工作負載增加存儲資源，但虛擬基礎架構物理主機是否支持存儲擴展是個問題。如果物理主機不支持存儲動態擴展，虛擬基礎架構管理將會很艱難。

同時，網路服務層必須提供必要的協定才能支持對物理網路基礎設施的管理，同時對虛擬基礎架構主機上運行的虛擬機提供網路隔離。

融合的虛擬基礎架構具有成本效益並能提供靈活的管理。傳統的方法是，通過規劃每個虛擬基礎架構網路部件的冗餘來組建一個高可用和冗餘的網路。例如，許多組織使用單獨的交換機、網路路徑和線纜來部署專用的乙太網網路。雖然這辦法能有效解決當前虛擬基礎架構問題，卻難以有效地適應未來虛擬基礎架構網路的變化。冗餘控制由物理網路層完成，這就增加了在網路組件管理方面的開銷。

大多數虛擬基礎架構供應商支持融合網路架構，此場景下存儲和網路的流量將共用相同的交換機和線路。虛擬基礎架構要求您用單個網路適配器來承載各種流量，如群集、虛擬機、管理，等等。

另外，對於虛擬基礎架構的場景中，不同的流量需要隔離，理解這一點很重要。這是虛擬基礎架構提供某些服務質量功能的必要方法。

部署雲

即便你的企業現在還沒有準備使用私有雲或者混合雲，依然可以採用下面的虛擬基礎架構方式簡化未來的遷移過程。
在雲計算出現之前，企業採用虛擬基礎架構技術的主要目的在於降低總擁有成本，並且從數據中心獲得投資回報。儘管這種虛擬基礎架構理論現在依然是正確的，但是雲技術的發展已經使得IT部門不再只是關注於如何控制成本。
不論是第一次接觸虛擬基礎架構技術，還是已經能夠部署複雜的雲就緒虛擬基礎架構，企業都需要認真評估現在做出的決定將會對未來的適應能力產生哪些影響，確保任何將要在數據中心套用的新技術都能夠支持並促進虛擬基礎架構的不斷發展，虛擬基礎架構應對伴隨虛擬化和雲計算浪潮而來的變化趨勢。
即便企業現在還不能夠下定決心將業務負載立刻遷移到雲中，但也需要確保將要部署的IT系統在時機成熟之後能夠實現虛擬基礎架構順利遷移。沒有人能夠準確預測虛擬基礎架構和雲技術的發展趨勢，因此需要提前制定規劃，以應對這種不可避免的虛擬基礎架構趨勢對生產環境中IT虛擬基礎架構層可能造成的影響。也就是說，你需要一種面向未來的虛擬基礎架構。在設計雲就緒虛擬基礎架構的過程當中，決策者需要考慮如何在儘量滿足現有IT需求的同時，預測這些需求將會在未來發生哪些變化。也就是說，IT管理層需要考慮如何實現以下目標：

• 構建一套可以按需擴展和縮減的靈活虛擬基礎架構；
  
• 構建一套具有很強適應性的虛擬化虛擬基礎架構；
  
• 虛擬基礎架構能夠管理高性能混合雲；
  
• 虛擬基礎架構降低總體管理開銷和數據中心複雜性；
  
• 避免虛擬基礎架構廠商鎖定（vendor lock-in）
  

越來越多的企業開始採用雲計算技術。事實上，幾乎一半的大型企業將會部署混合雲環境。公司使用雲計算的時間越晚，其總擁有虛擬基礎架構成本就越高，當最後不得不選擇虛擬基礎架構雲環境時，可能需要在虛擬基礎架構方面做出巨大變化。
越來越多的業務套用將會發布新的虛擬基礎架構雲版本，這種方式可以幫助企業降低部署流程和虛擬基礎架構方面的開銷。為應用程式貨櫃提供服務和技術支持。不論企業選擇將負載遷移到虛擬基礎架構還是公有雲當中，虛擬基礎架構都可以讓你更加輕鬆地適應這些變化。

虛擬基礎架構中實現可擴展性和靈活性

構建可適應性雲虛擬基礎架構的目標是儘量縮短故障時間，高效應對虛擬基礎架構可能發生的變化。比如，虛擬化廠商在平台中增加了一套新的特性，企業如果想要想要使用虛擬基礎架構這些新的特性，就需要一套具有足夠靈活性和擴展性的虛擬基礎架構以滿足其部署需求。
雲就緒虛擬基礎架構當中包含了三個重要層級：物理層、hypervisor層和管理層。當然也可能包含其他層級，但是這三層決定了雲虛擬基礎架構的靈活性和可擴展性。
物理層、hypervisor層和管理層虛擬基礎架構是緊密結合在一起的，如果虛擬基礎架構實現協同工作，那么就形成了雲虛擬基礎架構。但是仍然需要在特定的虛擬基礎架構層級當中滿足擴展性和靈活性需求，否則整個虛擬基礎架構系統仍然不能正常工作。必須在hypervisor層和物理層解決擴展性問題，而在管理虛擬基礎架構層解決靈活性問題。
如果想要在雲虛擬基礎架構當中實現可擴展性和靈活性，企業就需要選擇恰當的虛擬基礎架構虛擬主機和管理工具。高效的、面向未來的虛擬基礎架構需要使用主流產品。好的虛擬基礎架構工具可以確保虛擬基礎架構能夠應對未來的IT變革浪潮，並且在不久的將來適應混合雲模型。