陕西山利科技发展有限责任公司
虚拟化技术白皮书
2015/4/21
目录
第一章云计算 (2)
1.1云计算概念 (2)
1.2云计算的架构 (3)
1.3云的模式 (5)
第二章我们帮助企业做什么-云计算IT基础架构设计构建企业私有云 (6)
2.1是什么因素驱动企业构建私有云 (6)
2.2私有云的优势是什么 (7)
第三章云计算核心技术-----虚拟化 (8)
3.1虚拟化简介 (8)
3.2虚拟化常见类型 (9)
3.3为什么企业采用虚拟化 (12)
3.4虚拟化市场现状 (17)
第四章主流的虚拟化软件 (20)
4.1 服务器虚拟化 (20)
4.2 桌面虚拟化 (21)
第五章虚拟化在行业中的发展特点 (23)
5.1军工行业 (23)
5.2金融行业 (25)
5.3教育行业 (26)
附录1华为云计算整体解决方案 (30)
1.华为服务器虚拟化解决方案 (31)
2.华为桌面虚拟化解决方案 (37)
附录2中兴云计算整体解决方案 (49)
1.中兴服务器虚拟化解决方案 (49)
2.中兴桌面虚拟化解决方案 (58)
引言：以前企业建立数据中心主要依靠购买服务器来实现，这个过程很冗长，需要经历申请、采购，再到交付，但现在不一样了，企业在OA平台提交申请后，我们就能直接在虚拟服务器上部署一台虚拟机安装应用给部门使用。而就在过去的两年里，企业又从“虚拟化”进入了"云计算"的新时代。
第一章云计算
1.1云计算概念
狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、平台、软件)。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务。
图1-1 云计算概念
1.2云计算的架构
这个云架构共分为服务和管理两大部分。
图1-2云计算的服务架构
1.在服务方面，主要以提供用户基于云的各种服务为主，共包含3 个层次。
(1)Saas,Software as a Service （软件即服务），SaaS是最常见的，也是最先出现的云计算服务。通过SaaS这种模式，用户只要接上网络，通过浏览器就能直接使用在云上运行的应用。SaaS云供应商负责维护和管理云中的软硬件设施，同时以免费或者按需使用的方式向用户收费，所以用户不需要顾虑类似安装、升级和防病毒等琐事，并且免去初期高昂的硬件投入和软件许可证费用的支出。
(2)Paas, Platform as a Service （平台即服务），通过PaaS这种模式，用户可以在一个提供SDK（Software Development Kit，软件开发工具包）、文档、测试环境和部署环境等在内的开发平台上非常方便地编写和部署应用，而且不论是在部署还是在运行的时候，用户都无需为服务器、操作系统、网络和存储等资源的运维操心。PaaS主要面对的用户是开发人员。这层的作用是将一个应用的开发和部署平台作为服务提供给用户。
(3)Iaas,Infrastructure as a Service（基础设施即服务）, 通过IaaS 这种模式，用户可以从供应商那里获得他所需要的计算或者存储等资源来装载相关应用，并只需为其所租用的那部分资源付费，而这些烦琐的管理工作则交给 IaaS 供应商来负责。
从用户角度而言，这3 层服务是独立的，因为它们提供的服务是完全不同的，而且面向的用户也不尽相同。但从技术角度而言，云服务的这3 层是有一定依赖关系的。比如，一个SaaS层的产品和服务不仅需要用到SaaS层本身的技术，而且还依赖PaaS层所提供的开发和部署平台或者直接部署于IaaS 层所提供的计算资源上，而PaaS层的产品和服务也很有可能构建于IaaS层服务之上。
2.在管理方面，主要以云管理层为主，它的功能是确保整个云计算中心能够安全、稳定地运行，并且能够被有效管理。就好像一个公司离不开其董事会的管理一样。与过去的数据中心相比，云最大的优势在于云管理的优越性。云管理层也是前面3 层云服务的基础，并为这3 层提供多种管理和维护等方面的功能和技术。如图1-3 所示，云管理层共有9 个模块，这9 个模块可分为3 层，它们分别是用户层、机制层和检测层。
图1-3 云计算管理层的架构
1.3云的模式
根据云计算服务性质的不同，可以将云计算区分为公有云、私有云和混合云。
图1-4 云的模式
1.公有云是一种对公众开放的云服务，能支持数目庞大的请求，而且因为规模的优势，其成本偏低。公有云由云供应商运行，为最终用户提供各种各样的
IT 资源。云供应商负责从应用程序、软件运行环境到物理基础设施等IT 资源的安全、管理、部署和维护。在使用 IT 资源时，用户只需为其所使用的资源付费，无需任何前期投入，所以非常经济，而且在公有云中，用户不清楚与其共享和使用资源的还有其他哪些用户，整个平台是如何实现的，甚至无法控制实际的物理设施，所以云服务提供商能保证其所提供的资源具备安全和可靠等非功能性需求。
2.私有云主要为企业内部提供云服务，不对公众开放，在企业的防火墙内工作，并且企业IT 人员能对其数据、安全性和服务质量进行有效地控制。与传统的企业数据中心相比，私有云可以支持动态灵活的基础设施，降低IT 架构的复杂度，使各种IT 资源得以整合和标准化。
3.混合云是把公有云和私有云结合到一起的方式，即它是让用户在私有云的
私密性和公有云灵活的低廉之间做一定权衡的模式。比如，企业可以将非关键的应用部署到公有云上来降低成本，而将安全性要求很高、非常关键的核心应用部署到完全私密的私有云上。
第二章我们帮助企业做什么-云计算IT基础架构设计构建企业私有云
当我们想到云中的计算机资源时，我们通常想到的是公共云，如 Google 或Amazon 所提供的产品，其基础架构或应用程序通过 Internet 与世界各地数百万客户共享。云计算已经被证明是企业的一个不错的选择，因为它可以降低成本，并产生灵活性。但安全性和可用性仍然是需要解决的问题。这就是为什么越来越多企业选择使用私有云，私有云是企业自己使用的云，它所有的服务不是供别人使用，而是供自己内部人员或分支机构使用，私有云的部署比较适合于有众多分支机构的大型企业或政府部门，随着这些大型企业数据中心的集中化，私有云将会成为他们部署IT系统的主流模式。
2.1是什么因素驱动企业构建私有云
在IDC最近的一项调查中，业务和IT 领导者表明他们的组织迁移到私有云的主要驱动因素是使应用和基础架构平台标准化，提高 IT 人员工作效率、降低IT 预算的总规模，同时提高资源利用率，采用运营支出模式（在流程中节省资本支出），实现更快、更灵活的内部 IT 服务交付也是重要的因素。
图2-1 迁移到私有云的因素
2.2私有云的优势是什么
和公有云相比，私有云具体有以下优势：
1.数据安全
虽然每个公有云的提供商都对外宣称，其服务在各方面都是非常安全，特别是对数据的管理。但是对企业而言，特别是大型企业而言，和业务有关的数据是其的生命线，是不能受到任何形式的威胁，所以短期而言，大型企业是不会将其关键的应用放到公有云上运行的。而私有云在这方面是非常有优势的，因为它一般都构筑在防火墙后。
2.SLA（服务质量）
因为私有云一般在防火墙之后，而不是在某一个遥远的数据中心中，所以当公司员工访问那些基于私有云的应用时，它的SLA应该会非常稳定，不会受到网络不稳定的影响。
3.充分利用现有硬件资源和软件资源
企业对于私有云的投资并非一个全新的投资项目，可通过整合企业当前现有IT基础设施来达到最终目的，把现有的存储、服务器、网络等硬件捆绑在一起进行兼容性问题测试。目前厂商提供的大多数私有云解决方案都能提供融合基础架构的解决方案。
4.不影响现有IT管理的流程
对大型企业而言，流程是其管理的核心，如果没有完善的流程，企业将会成为一盘散沙。不仅与业务有关的流程非常繁多，而且IT部门的流程也不少，在这方面，公有云很吃亏，因为假如使用公有云的话，将会对IT部门流程有很多的冲击，比如在数据管理方面和安全规定等方面。而在私有云，因为它一般在防火墙内的，所以对IT部门流程冲击不大。
第三章云计算核心技术-----虚拟化
虚拟化是云计算当中的核心技术之一，它可以让IT基础设施更加灵活化，更易于调度，且能更强的隔离不同的需求应用。在云计算当中会有很多的需求，这就需要为这些应用需求弹性的分配资源，用户需要企业的服务性很高，企业就要保证这些不同的应用在“云”上还可做到很好的隔离。这些需求都是需要一些底层的技术来帮企业去实现。虚拟化技术往往也是在这些“云计算”方案当中承担这样的角色，它在IaaS中确实是很核心的技术。
3.1虚拟化简介
在计算机技术中，虚拟化（英语：Virtualization）是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的配置更好的方式来应用这些资源。这些资源的新虚拟部分是不受现有资源的架设方式，地域或物理配置所限制。一般所指的虚拟化资源包括计算能力和数据存储。
虚拟化本质：将原来运行在真实环境上的计算系统或组件运行在虚拟出来的环境中。
真实计算模式
虚拟计算模式 图3-1 虚拟化本质
3.2虚拟化常见类型
虚拟化常见类型：基础设施虚拟化、系统虚拟化、软件虚拟化。
1.基础设施虚拟化
（1）网络虚拟化：将网络的硬件与软件资源整合，向用户提供虚拟网络连接的虚拟化技术。分为虚拟局域网（VLAN)虚拟化和虚拟专用网（VPN)。
图3-2网路虚拟化
（2）存储虚拟化：为物理的存储设备提供一个抽象的逻辑视图，用户可以通过这个视图中的统一逻辑接口来访问被整合的存储资源。分为基于存储设备的存储虚拟化（如磁盘阵列）和基于网络的存储虚拟化（如NAS, SAN)。
图3-3存储虚拟化
2. 系统虚拟化
核心思想：使用虚拟化软件在一台物理机上虚拟出一台或多台虚拟机(VM) （1）PC/服务器虚拟化：系统虚拟化的最大价值所在。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”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力。
图3-4 服务器虚拟化
（2）桌面虚拟化：解决个人电脑的桌面环境（包括应用程序和文件等）与物理机之间的耦合关系。经过虚拟化的桌面环境被保存在远程的服务器上，当用户使用具有足够显示能力的兼容设备（比如PC, 智能手机等）在桌面环境上工
作时，所有的程序与数据都运行和最终保存在这个远程的服务器上。
图3-5 桌面虚拟化
3. 软件虚拟化
（1）高级语言虚拟化：解决的是可执行程序在不同体系结构计算机间迁移的问题。由高级语言编写的程序将编译为标准的中间指令，这些指令在解释执行或编译环境中被执行。（如Java虚拟机JVM)
图3-6 高级语言虚拟化
（2）应用程序虚拟化：将应用程序与操作系统解耦合，为应用程序提供了一个虚拟的运行环境，其中包括应用程序的可执行文件和它所需的运行时环境。应用虚拟化服务器可以实时地将用户所需的程序组件推送到客户端的应用虚拟化运行环境。(如VMWareThinApp)
图3-7 应用程序虚拟化
3.3为什么企业采用虚拟化
3.3.1传统数据中心的资源配置模式---烟囱式构架”
在客户/服务器这个时代，C/S结构被广泛使用，客户端是用户界面和其他应用代码，服务器端一般是数据库。那个时代，很多开发工具也配合着做了很多定制，如：空间可以直接关联SQL。虽然后来随着业务逻辑的逐步复杂化，可以把部分逻辑代码通过存储过程进行封装，但是还是没有改变二层的本质。
图3-8 C/S两层架构
这种企业架构更多地从技术视角，几乎没有其他视角（业务视角），因为当时的应用需求相对简单、业务逻辑简单，C/S二层结构确实能满足当时的用户需求。各个系统逐步形成了一个独立信息孤岛，可以看到企业中的系统几乎都是烟囱式的结构，示意图如图3-9。
图3-9 二层架构下烟囱式系统
随着Web应用的兴起，二层结构显然不能适应这个变化，这些“胖”的客户端显得“响应”太慢；一方面系统的维护成本持续增加，一方面系统新需求越来越多。这给企业架构带来的新的机遇和挑战。
3.3.2传统“烟囱式”数据中心的缺陷
图3-10烟囱式”数据中心的缺陷
缺陷1：成本过高
?随着IT 设备的不断增多，安装和维护成本不断上升，包括数据中心空间、机柜、网线、耗电量、空调和人力成本等。
?机房空间有限
?服务器、存储系统的无序扩张，缺乏系统灵活性
缺陷2：服务器、存储设备利用率低
?大多数服务器都是单机运行，有些服务器工作负载很重，而有些服务器工作负载很轻，服务器资源不能被合理、有效利用。
?多种存储系统各自独立形成信息孤岛，存储设备资源利用程度不同，有的几近饱和，有的过于闲置
缺陷3：缺乏可管理性
? IT设备数量太多，数据中心的复杂性也不断提高，难于管理。
?新服务器、存储和应用的部署时间长。
?硬件维护需要数天/周的变更管理准备和数小时的维护。
缺陷4：兼容性差
系统和应用迁移到新的硬件平台后无法与旧系统兼容。
缺陷5：高可用性问题
?当服务器或核心业务升级时，需要中断，无法保证 24 小时运行。
?会因部分服务器意外宕机使得系统平台达不到 99.999%可用性的要求。
3.3.3 采用系统虚拟化架构使企业IT架构变得灵活
实施系统虚拟化可以打破数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备障碍，集中管理和动态使用物理资源及虚拟资源，提高弹性和灵活性，以减低成本、改进服务、管理风险。系统虚拟化帮企业成就架构动态化。
图3-11 系统虚拟化带给企业业务的改变实现系统虚拟化给IT系统带来好处的同时也给企业的业务运行带来了益处：
1. 整合和提高资源使用率降低投资成本
如果每个应用程序都位于自己的特定物理服务器上，通常会出现两种情况：①服务器数量剧增会迅速导致失控②大多数服务器CPU和存储资源方面的利用
率都不足三分之一，并且无法与其他设备共享；其结果是服务器利用率极低，并且难以进行管理。相比之下，多个虚拟机能够整合到一个物理设备中，可显著减少要管理的物理机数量，大幅提高处理资源和存储资源的利用率，并在降低能源成本的同时减少占用的数据中心空间。所有这些因素综合起来可降低成本，轻松快速地实现投资回报。
2. 提高环境可靠性
服务器虚拟化可显著提高环境的可靠性。因为虚拟机没有和底层硬件绑定，所以能够在不干扰用户的情况下移动虚拟机。因此，服务器维护和升级操作都不需要中断应用程序使用。如果某个应用程序正在虚拟机上运行，这时又需要进行硬件维护，则只需在维护期间将该应用程序移到其他物理机上，等任务结束后再
将其移回原位即可。而且，在新的应用程序启用之前，可使用虚拟机轻松对其进行测试，从而提高IT环境的稳定性和可预测性。管理员可以利用空闲资源运行测试虚拟机，而无需占用专门的硬件资源。这可大大增强部署应用程序的信心，有助于在生产环境中运行工作负载之前发现任何意外。此外，服务器虚拟化可实现对IT资源的按需访问。过去执行重新部署需要数天时间，而启用新的应用程序则需要数周；现在，IT方面只需投入少量精力即可快速满足用户需求。这样可以大幅提高业务环境的灵活性，IT部门可以随着业务需求的增长或改变迅速做出响应。
3. 大幅简化IT管理工作
虚拟机可大幅简化IT管理工作，因为不必再逐一配置和管理服务器。虚拟化可利用高级工具实现工作负载平衡、容量规划、虚拟机实时迁移和自动化部署，从而提高管理效率。自动化管理可将IT人员从乏味的常规任务中解脱出来，从而使他们能够将时间投入到可增加业务价值的更具战略意义的事务上。
4. 提高业务系统高可用性、业务连续性和灾难恢复
对任何企业来说，停机都是代价高昂的，但如果应用程序正常运行时间和工作效率与企业的创收能力紧密相关，这时停机对业务成本带来的负面影响就尤为巨大，而且还会让 IT 人员和业务经理心绪不宁。标准业务连续性解决方案价格昂贵而且难以实施，但是借助服务器虚拟化方案，企业能够利用复制的虚拟机构建远程站点，从而显著加快恢复速度。此外，借助服务器虚拟化，IT 部门可经济高效地测试灾难恢复站点，以确保在出现站点故障时迅速重新启动。只需用几分钟时间即可在任何服务器上部署测试灾难恢复计划所需的虚拟机，并且在辅助站点上无需相似硬件。如果不采用服务器虚拟化，许多公司都无法承受构建测试服务器而花费的时间和精力。
综上所述，服务器虚拟化是一种能够节省资金和提高效率的IT战略。通过将应用程序和操作系统从底层硬件中分离出来，企业可以减少设备和管理费用，实现以前因过于昂贵和复杂而难以部署的高可用性和灾难恢复功能，并且能够对用户要求和形势变化快速做出响应。在考虑虚拟化的优势时，不仅要考虑硬件和能源成本节约，还应看到业务正常运行时间方面的优势，尤其是导致实际收益减
少的停机事件几乎不再发生。上述这些优势使大多数公司能很容易论证虚拟化实施带来的成本合理性。
3.4虚拟化市场现状
从截至2012年末的统计数据分析，国内客户对于“服务器虚拟化”的采用
要要高于“桌面虚拟化”，在产品技术服务的选择上国际厂商VMware，Citrix的采用率要远高于国内产商。
1.虚拟化市场总体现状
多数客户未同时采纳“桌面虚拟化”与“服务器虚拟化”，未采用桌面虚拟
化的客户主要原因在于最终使用者的接受程度，用户体验以及预算成本方面受限。
图3-12 虚拟化市场总体现状
2.服务器虚拟化现状
2012年服务器虚拟化的部署在国内取得了良好的发展，其中以运营商、高等院校为代表的客户群体已经充分认识到其优势。
图3-13 服务器虚拟化市场现状
3.桌面虚拟化现状
图3-14桌面虚拟化市场现状
采用虚拟桌面的用户的日常应用，其中以日常的OFFICE办公软件，IE等为首，而行业客户生产业务如OA、MIS客户端的应用也占大部分份额，但是在制图与影音娱乐方便的应用相对很少。
图3-15虚拟桌面的日常应用
4.应用虚拟化现状
应用虚拟化技术在近两年发展很快，在一些涉工业制造与绘图设计的机构里，已经开始广泛使用应用虚拟化得产品和技术，比如CAD、UG等大型行业软件不仅单机授权价格高达数万元，而且每次进行安装配置都非常耗费时间。
图3-16应用虚拟化市场现状