虛擬化的發展史

 
虛擬化技術在 20 世紀 60 年代首次開發,當時是爲了對大型機硬件進行分區以提高硬件利用率。如今,基於 x86 體系結構的計算機依然面臨着 20 世紀 60 年代大型機經歷過的同樣問題:缺乏靈活性和未得到充分利用。VMware 於 20 世紀 90 年代發明了針對 x86 平臺的虛擬化技術,以解決未得到充分利用及其他一些問題,在此過程中克服了許多難題。現在,VMware 已成爲 x86 虛擬化領域的全球領軍企業,擁有 150,000 多家客戶,其中包括財富 100 強中的全部企業。

最初:大型機虛擬化

30 多年前,IBM 率先實施虛擬化,作爲對大型機進行邏輯分區以形成若干獨立虛擬機的一種方式。這些分區允許大型機進行“多任務處理”:同時運行多個應用程序和進程。由於當時大型機是十分昂貴的資源,因此設計了虛擬化技術來進行分區,作爲一種充分利用投資的方式。

對 x86 虛擬化的需求

在 20 世紀 80 年代和 90 年代,由於客戶端-服務器應用程序以及價格低廉的x86 服務器和臺式機成就了分佈式計算技術,虛擬化實際上已被人們棄用。20 世紀 90 年代 Windows 的廣泛使用以及 Linux 作爲服務器操作系統的出現奠定了 x86 服務器的行業標準地位。x86 服務器和桌面部署的增長帶來了新的 IT 基礎架構和運作難題。這些難題包括:
  • 基礎架構利用率低。根據市場調研公司美國國際數據集團 (International Data Corporation, IDC) 的報告,典型的 x86 服務器部署平均達到的利用率僅爲總容量的 10% 到 15%。組織通常在每臺服務器上運行一個應用程序,以避免出現一個應用程序中的漏洞影響同一服務器上其他應用程序的可用性的風險。
  • 物理基礎架構成本日益攀升。爲支持不斷增長的物理基礎架構而需要的運營成本穩步攀升。大多數計算基礎架構都必須時刻保持運行,因此耗電量、製冷和設施成本不隨利用率水平而變化。
  • IT 管理成本不斷攀升。隨着計算環境日益複雜,基礎架構管理人員所需的專業教育水平和經驗以及此類人員的相關成本也隨之增加。組織在與服務器維護相關的手動任務方面花費過多的時間和資源,因而也需要更多的人員來完成這些任務。
  • 故障切換和災難保護不足。關鍵服務器應用程序停機和關鍵最終用戶桌面不可訪問對組織造成的影響越來越大。安全***、自然災害、流行疾病以及恐怖主義的威脅使得對桌面和服務器進行業務連續性規劃顯得更爲重要。
  • 最終用戶桌面的維護成本高昂。企業桌面的管理和保護帶來了許多難題。在不影響用戶有效工作的能力的情況下控制分佈式桌面環境並強制實施管理、訪問和安全策略,實現起來十分複雜且成本高昂。必須不斷地對桌面環境應用數目衆多的修補程序和升級以消除安全漏洞。

VMware 解決方案:x86 硬件的全面虛擬化

1999 年,VMware 推出了針對 x86 系統的虛擬化技術,旨在解決上述很多難題,並將 x86 系統轉變成通用的共享硬件基礎架構,以便使應用程序環境在完全隔離、移動性和操作系統方面有選擇的空間。

x86 虛擬化的難題與障礙

x86 計算機與大型機不同,它在設計上不支持全面虛擬化,因此 VMware 必須克服難以解決的難題才能在 x86 計算機上開發出虛擬機。

在大型機和 PC 中,大多數 CPU 的基本功能都是執行一系列存儲的指令(即軟件程序)。x86 處理器中有 17 條特定指令在虛擬化時會產生問題,從而導致操作系統顯示警告、終止應用程序或直接完全崩潰。因此,這 17 條指令是在 x86 計算機上首次實現虛擬化時的嚴重障礙。

爲應對 x86 體系結構中會產生問題的這些指令,VMware 開發了一種自適應虛擬化技術。在生成這些指令時此技術會將它們“困住”,然後將它們轉換成可以虛擬化的安全指令,同時允許所有其他指令不受干擾地執行。這樣就產生了一種與主機硬件匹配並保持軟件完全兼容性的高性能虛擬機。VMware 首創了這項技術,如今已成爲虛擬化技術領域無可爭議的領軍企業。
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