刘龙庚：走进云计算与虚拟化的底层核心

2012年3月在国务院政府工作报告附录部分中，政府对云计算给出了官方的解释，体现了政府对云计算产业的高度重视和美好愿景。云计算在工作报告中是这样定义的：“云计算是基于互联网的服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源，是传统计算机和网络技术发展融合的产物，它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。”

云计算是新一代信息技术的重要发展方向，是我国新一代信息技术产业实现创新突破、跨越式发展的战略机遇。尤其是当前，对中国而言是发展云计算的最佳时机，也是国内软硬件厂商赶超国外企业的重大机遇。中国政府高度重视云计算产业发展，积极探索云计算发展之路，将北京、上海、深圳、杭州和无锡等五座城市列为云计算的示范城市，财政部、发改委和工信部联合设立国家专项配套资金支持云计算示范应用，精心遴选了12个重点项目，以15亿元的真金白银护航云计算的落地之旅。各大国产软硬件厂商也积极开拓云计算业务，比如我们耳熟能详的百度云平台、淘宝阿里巴巴云、移动大云等。

在低碳经济和两化融合的大潮中，绿色节能的云计算将推动我国产业结构调整。当前我国经济区域差异化较大，进入后工业化发展阶段，云计算产业的发展对这些地区经济起到技术引领作用，也产生了诸多新的需求，而云计算最大的特点在于低成本和高效率。通过实施云计算，可以实现人员、软硬件以及能源的节约，缓解行业资源使用不足的现状。云计算强大的数据处理能力和物联网所倡导的便捷高效的管理控制方式，更是与节能减排这种理念不谋而合。在这样的大背景下，云计算行业的发展前景更加乐观。

云计算对于企业而言，最明显的是企业边际成本递减。前期投入大量的成本是不可避免的，而且投入之后的成本具有沉没属性，这种投入同固定资产投入有所不同。因为一个用户和一万个用户所付出的平台的固定成本几乎是一样的。此外，随着供给的扩大而递增，边际收益递增，与一般的传统产品生产正好相反，但是与软件产品的经济学特征表现出强烈的一致性。正如梅特卡夫法则一样，规模经济性在云计算的产业规模中就存在强者更强，弱者更弱的现象。

云计算的目标是将各种IT资源以服务的方式通过互联网交付给用户。虚拟化实现了IT资源的逻辑抽象和统一调度，在大规模数据中心管理和解决方案交付方面发挥着巨大的作用。

虚拟化是实现云计算最重要的技术基础。通过虚拟化技术可以提高资源的利用率，并能够根据用户业务需求的变化，快速、灵活地进行资源部署。虚拟化与云计算是相辅相成的，云计算落地的第一步是基础架构即服务（IAAS），而云基础架构本身又是搭建在虚拟化技术上面的。设备虚拟化、网络虚拟化和应用虚拟化等技术的实现，使得IT资源能够按需重新分配，实现支持业务运营的实时响应。

服务器虚拟化使得分隔良好的工作负荷能够再次共用硬件，并且为IT部门带来了三类不同的优势。首先，当然也是被过热、拥挤不堪的数据中心所困扰的IT部门所最迫切需要的，它通过大幅减少IT服务对空间的占用以及在电力和散热方面的消耗，终止了服务器蔓延。其次，它带来了实现弹性化和更高可用性的新途径。第三，它大大加快了设置的速度。

对于企业而言，实现服务器虚拟化，由于应用的不同场景有所不同，因而对于服务器选型的指标也有所差异。为了实现虚拟化的最大好处，不但要使用综合性虚拟化软件平台，也需要拥有多核心、高密度、可靠的内存可扩展性和强大的 I/O 吞吐量的硬件平台。

针对云计算的使用特性，企业要考虑不同的因素。如果追求存储性能，对于CPU的I/O吞吐量有较高要求；如果追求网络吞吐量，对于计算虚拟化、CPU计算能力，以及浮点计算能力就具有更高的要求。

对于计算机而言，计算复杂程度越大，要求的内存也就越多，计算所用的时间也就越长，同时也需要更多的晶体管来支持计算。在上世纪九十年代前，这确实是一个难题，怎样能让计算机更轻松的处理越来越复杂的运算？直到浮点计算的先驱William M.Kahan的出现，难题迎刃而解。而当前云计算大环境下，针对密集型计算的需求，超强的浮点运算能力需要得以保障，业界众多服务器芯片厂商也都致力于此。采用多核技术的高密集运算服务器将获得更为优秀的处理能力，考虑到数据中心建设兼顾性能卓越与投资经济的总体原则，要求服务器能够具有节约空间、降低能耗、优化散热等优势。

云计算中就是要将各种资源的剩余价值最大化，能用多少就分配多少。实际应用中，如果要具体开发针对云计算的服务器，就要针对特殊应用做出优化，使用基于安全软硬件的可靠云计算整体解决方案来实现，比如在节能方面或者存储方面有较高的要求，就要因需而动。把虚拟机托管在带有低功耗处理器的服务器上，有助于降低能源费用。它还能通过降低数据中心的散热要求来间接地减少能源费用。耗电减少意味着产生更少的热量，也就减少了散热基础设施的负荷。

服务器整合是虚拟化出一个中心服务器“农场”，以取代无序化、分布式的服务器大型社区。云计算也提供了一个类似的增加附加价值的机会：使用托管服务取代未充分发挥作用、难于支持的本地计算。

在新的虚拟环境中，管理性能也变得越来越具有挑战性，尤其是当涉及到内部或公共的云资源时。当从用户到服务器的路径可能每小时都不同时，性能将会变得不太容易预测，具体取决于进程在运行时所使用的数据中心服务器池以及它是否从数据中心之内移动到数据中心之外的云资源。把独立的物理服务器分解为众多虚拟机，提高了服务器的利用率、降低了空间和电力的需求、提供了一个灵活且适应性强的平台，并且带来了一系列其它IT和商业利益。

为了了解一个特定的服务器是否应进行整合或者云计算外包，需要知道在那台服务器上究竟产生了多少涉及内存、CPU以及存储I/O活动的应用程序。部署虚拟化的企业应该始终考虑使用能提供高 I/O 带宽的处理器和能够提高 I/O 性能的芯片组技术。数据输入和输出得越快，在单位时间里完成的工作就越多，响应时间就越短。这些信息将有助于估计应用程序实现云计算外包的成本，并确定应用程序是否占用了过多资源，而导致服务器虚拟机上其他应用程序性能的降低。此外，对于企业而言整体投入产出而言，单机运算能力的强弱也将影响到单个虚拟机成本。

在前不久的重庆云博会上，我们也看到了诸多业界厂商的身影，更多的芯片厂商加入到云计算构建的底层核心部件构件当中。如AMD在重庆云博会上提出的价值云概念，令人耳目一新。节能、高效、稳定的云计算基础设施为那些仍旧存在疑虑的企业提供了多一层的基础保护伞。

借助云计算，普通用户可以通过终端设备随时随地接入网络，实现对云中数据的共享和管理，比如上传下载文档。对于企业，可以随意获取各种高可扩展的、灵活的IT资源，快速部署企业应用，在不加大硬件投资的前提下，满足业务高速增长的需求。所有这些都需要实现云服务环境下服务器管理与部署。随着CPU技术发展，多核心、大内存、大容量、多路多线程、低功耗、绿色节能、与高性能显卡融合等越来越成为主流趋势，部署在同一台服务器上应用越来越多，如何将虚拟化技术和云计算做有机结合是目前的用户所关注的焦点。而AMD在这一领域的持续投入和积极实践，在保持其低耗能高稳定性基础构件传统优势的同时，更将其基于多核，低功耗以及异构计算的虚拟化技术更好地服务于云时代，从而形成了价值云的核心，此外还联合众多国内厂商，共同构建云计算价值生态系统，这无疑为其在云计算市场的长足发展加足砝码。政府在此领域也进行积极尝试。目前重庆已启动“云端计划”，以“云”+“端”相结合的特色模式，打造百万级服务器的云计算中心，力争建设成为中国最大的离岸和在岸数据处理中心。广州市也在积极筹划建设中国最大、最先进的面向云的高性能计算服务平台。

在当前国际经济大环境下，企业选择云计算更多的初衷是希望能从中获得切实的利益，以实现IT资本投入产出比(ROI)最大化。大部分企业要求整个计算平台在部署、运行、维护、管理和升级的各个环节都要考虑性价比，从而确保高性能网格计算平台能拥有较低的总体拥有成本（TCO）。

从TechTarget中国 “2012年企业IT业务优先程度”调查中，我们发现虽然企业IT预算有所增加，但是主要更期望在软件上进行投入，硬件投入则相对要少。服务器虚拟化可以降低IT开支并提高服务器利用率。企业可以应用服务器整合或云计算外包服务来取代许多特定应用程序的服务器，所以制定最佳的战略是十分重要的。云计算的实现，以及虚拟化的技术支撑本身就是一种体现性价比的技术与应用模式，因而在实现云计算落地上仍旧要看重IT整体性价比的实现。