小型机虚拟化依然在前行

ZDNet至顶网服务器频道 02月17日 新闻消息：从1959年的国际信息处理大会上，克里斯托弗发表的《大型高速计算机中的时间共享》(Time Sharing in Large Fast Computers)学术报告当中，提出虚拟化的概念后，虚拟化技术由此萌芽。

虚拟化技术最初起源于 20 世纪 60 年代的 IBM 大型机，并且经历了从“硬件分区”->“虚拟机”->“准虚拟机”->“虚拟操作系统”的发展历程。对于稀少而昂贵的大型机硬件进行分区，从而提高大型机的利用率。

60年代初， IBM研究中心为一台IBM 7044系统的每一部分建立一个7044镜像，叫做7044/44X。允许用户在同一台主机上运行多个操作系统，让用户尽可能的充分利用昂贵的大型机资源。这是IBM虚拟机概念的开端，这也是最早在商业系统上实现的虚拟化。

虚拟化和系统分区在大型机系统上存在了几十年，从运行OS/390、z/VM、z/OS 的 IBM 大型机，到近来的 IBM System i 和System p 平台，以及 HP 的HP 9000 和 Integrity 产品线。

小型机虚拟化何去何从

然而，现在一提起虚拟化，人们会很自然的想到X86平台的虚拟化，在90年代的时候，人们开始将虚拟化技术引入X86平台，近几年，基于Intel Xeon系列和AMD Opteron系列的服务器性能有了非常巨大的提升，越来越多的先进技术和工艺先后被英特尔和AMD引入处理器的设计和制造中，比如，64位计算、直连结构、多核、内嵌内存控制器、硬件辅助虚拟化技术(Intel VT、AMD-V)、32nm等，这些技术也使得虚拟化在X86平台上的应用越来越成熟。

VMware大中华区总裁宋家瑜曾表示，虚拟化会加快并逐步淘汰小型机，当时小型机只有IBM、HP和SUN三家生产销售，SUN被Oracle收购后风光不再，HP的PC机势头高过小型机，只有IBM公司是小型机和服务器的拥有者，用户选择小型机的余地越来越少,很多用户不得不考虑选用更加开放的PC服务器。

虽然X86服务器的势头不可阻挡，但是对于企业的关键业务数据库、ERP、商业智能等仍然坚守在小型机的阵营当中，尤其是大型数据中心、金融、电信、政府、医疗、国防、交通等关系国计民生的行业中。

小型机虚拟化的优势

IBM和HP作为小型机领域的领先厂商，当然不会放过虚拟化这个巨大的市场。那么小型机虚拟化究竟有什么好处，从几个方面来分析一下。

第一，性能损失少。X86在引入虚拟化技术后，性能仍然是一个巨大的问题，一方面是X86的架构本来就对虚拟化不友好，最大的问题在于I/O瓶颈，小型机的虚拟化一直支持专用IO设备，用于关键数据库的生产中非常普遍。SAP的测试更加有数据证明：X86/64虚拟化后，SAP应用会损失40%以上的性能。而小型机的虚拟化，性能损失控制在2%以内。

第二，高扩展性。包括单个虚拟机能支持的最大CPU数量，最大内存数量，hypervisor能支持的被虚拟化的单个物理设备的限制等等。这些X86平台都没有办法和小型机相比。

第三，灵活性。在某些小型机中，能在运行过程中动态调整虚拟机的CPU和内存，既可以增加也可以减少，而无需重启机器，而且调整的颗粒度非常灵活，可以最小到0.01个CPU。而X86的虚拟化软件，目前只能增加，而无法减少。小型机对于一台物理设备上能支持的虚拟机的数量也超过X86服务器。

第四个，总拥有成本。小型机的虚拟化软件基本在购买硬件时就已经内置了，而X86的虚拟化软件还需要高额的授权费，当你需要的虚拟机数量特别多，总计算能力大的情况下，小型机的虚拟化能给企业带来总体成本的减少。

IBM的小型机虚拟化：Power VM

IBM的虚拟化技术始于大型机时代，迄今已经有40多年的发展历史，不仅技术成熟度比较高，而且各种虚拟化功能也不断得到丰富。

在 2001 年，经过 4 年的设计和开发，IBM 发布了一款面向中端 UNIX 系统的管理程序，该管理程序支持全局分区。2004 年发布了高级 Power 虚拟化技术(Advanced Power Virtualization，APV)，它是 IBM 第一款真正的虚拟化解决方案，支持共享资源，在 2008 年被重新命名为 Power VM，是IBM Power System虚拟化技术全新和统一的品牌，包含逻辑分区(LPar)、微分区、Hypervisor、虚拟I/O服务器、APV、PowerVMLx86、Live Partition Mobility。

PowerVM Micro-Partitioning(微分区)每个处理器内核最大支持10个动态逻辑分区。利用Power 服务器，可以将多达254个独立的虚拟服务器运行在一台物理Power服务器上，每个虚拟服务器有自己的处理器、内存和I/O 资源。这些分区可以以1/100核心的颗粒度分配处理器资源。

动态分区迁移(Live Partition Mobility)可将正在运行的AIX 或Linux 分区从一个物理服务器迁移到另一个兼容的服务器，而不会在计划内系统维护、迁移、配置和工作负载管理过程中出现应用中断。

IBM POWER服务器的虚拟化应用发展经历了三个阶段：简单的服务器整合，以资源共享为特征的动态基础架构，面向云计算环境的自动化管理。而随着用户对虚拟化的接受程度越来越高，在小型机上部署虚拟化的比率也在逐年增高。

在IBM看来，“虚拟化技术使IT 组织可将多种工作负载合并到单一平台上，对资源进行动态分配，满足业务和应用的需求。先进的虚拟化已成为企业数据中心有效部署服务器、降低成本的重要技术，对于成功采用服务器池和云计算具有至关重要的作用。”

HP的多种虚拟化策略

HP在虚拟化的研究上也不甘示弱， 拥有许多不同的分区和虚拟化战略。它们的产品组合包括 nPartition、vParititon 和 Integrity 虚拟机(IVM)。nPartition 基于硬件分区，于 2000 年首次发布，在 2001 年，HP 发布了 HP-UX Virtual Partitions (VPARs)，它实际上更像一种分区技术，而不像一种虚拟化解决方案。真正的虚拟化是在 2005 年的 Integrity 虚拟机中引入的，这种技术支持分区拥有操作系统的完整副本和共享资源。

Integrity 虚拟机是 HP 的旗舰虚拟化产品，它在某些方面类似于 PowerVM。它的工作原理是，在完全隔离的环境中，在逻辑分区或物理分区上有一些独立的来宾实例，这些实例具有不同的操作系统版本和用户，能够细粒度地控制 CPU 和 I/O 设备共享。从某种程度上讲，这种细粒度控制实际上优于 PowerVM，因为一个分区可以拥有最小 1/20 的 CPU 资源，而 PowerVM 只允许拥有最小 1/10 的 CPU 资源。

而在2006年推出的HP VSE(Virtual Server Environment，虚拟服务器环境)系列产品成为整体虚拟化解决方案的前端。目前基于安腾架构的HP Integrity动能服务器都已完美加入VSE虚拟化技术。VSE是一个多操作系统平台上的集成虚拟化解决方案，让IT部门能够将一个或多个服务器环境配置为可重复利用的资源池，实现资源集中管理，提高资源利用效率和供应自动化，满足企业的业务需求。