IBM公司对虚拟化的理解与实现

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1、 2010 IBM Corporation 虚拟化的理解与实现虚拟化的理解与实现 2010 IBM Corporation 2企业数据中心的转型由技术革新支持的由技术革新支持的业务模式加速转变业务模式加速转变 日渐增加的日渐增加的操作性问题操作性问题 2010 IBM Corporation 相相对稳对稳定的定的资产资产投投资资Global Annual Server Spending (IDC)Source:IBM Corporate Strategy analysis of IDC data不可控制的管理和能源开支不可控制的管理和能源开支$0B50100150200250300199619

2、971998199920002001200220032004200520062007200820092010New system spend Management and admin costsPower and cooling costsTo make progress,delivery organizations must address the server,storage and network operating cost problem,not just CAPEXIDCIDC成本趋势图成本趋势图 2010 IBM Corporation 4“I realized,these gu

3、ys(IBM)are ahead of me.Theyve actually thought through the consequences of this new life that were building.And we immediately organized to partner with the technology,and the technologists,and the vision.”Eric Schmidt,CEO GoogleBusiness Partner LeadershipConference 20084IT的简化 SimplifiedSharedSiloed

4、Dynamic 2010 IBM Corporation 5企业范围内的IT需求和供应链 一个共享服务中心，一个共享服务中心，在使用者在使用者,业务线或者应用之间实现业务线或者应用之间实现“IT 基础设施共享基础设施共享”业务策略和服务层协议（业务策略和服务层协议（SLA）促成）促成IT基础设施的动态和自动地优化基础设施的动态和自动地优化 从而减少开支，并且增加服务的灵活度和质量从而减少开支，并且增加服务的灵活度和质量ResourcesIdentities/SecurityWorkloads/DataProvisioningOptimizationAvailabilityPolicies:IT

5、 service definitions Service agreements Business prioritiesServices:That meet business requirementsAdapted from Gartner 2010 IBM Corporation 虚拟化功能和好处虚拟化功能和好处共享共享虚拟资源池虚拟资源池ResourcesExamples:LPARs,VMs,virtual disks,VLANsBenefits:Resource utilization,workloadmanageability,flexibility,isolation集合集合虚拟资源池

6、虚拟资源池ResourcesExamples:Virtual disks,IP routing to clonesBenefits:Management simplification,investment protection,scalability仿真仿真虚拟资源池虚拟资源池ResourcesExamples:Arch.emulators,iSCSI,virtual tapeBenefits:Compatibility,software investmentprotection,interoperability,flexibility隔离隔离Add,Replace,or Change虚拟资源

7、池虚拟资源池ResourcesExamples:Spare CPU subst.,CUoD,SAN-VCBenefits:Continuous availability,flexibility,software investment protectionResourceType YResourceType X 2010 IBM Corporation Page 7服务器虚拟化的不同层次服务器虚拟化的不同层次虚拟资源池虚拟资源池实现方法实现方法例子例子Virtual runtimes(application containers)Middleware provides JVM,J2EE,or C

8、LR application containers Multiple middleware instances act as one WebSphere VE Microsoft and Sun JVMs BEA Liquid VM Virtual operating systems(application containers)OS creates virtual OS environment per app.Each container has its own name space,files,root,z/OS Address Spaces AIX 6.1 WPARs Solaris C

9、ontainers HP-UX Syst.Res.Part.MS SoftGrid Virtual servers(virtual machines/LPARs)Virtual I/O Virtual networks Virtual devices(CPUs,memory,I/O adapters,)Hypervisors HW partitioning Virtual I/O Servers Self-virtualizing I/O adapters In-memory VLANs zSeries PR/SM and z/VM Power Hypervisor HP vPars,Inte

10、grity VM Sun Logical Domains VMware,MS Hyper-V,Xen,KVM,Virtual Iron,HardwareApplicationsMiddlewareOperatingSystemsSystem Stack There are three levels in the system stack at which virtualization is often done:(1)hardware virtualization,(2)OS virtualization,and(3)middleware virtualization Concurrent u

11、se of virtualization at these levels requires coordinated management 2010 IBM Corporation 多租户模式的开发成本和潜在的开支多租户模式的开发成本和潜在的开支Upfront Development CostsScalability(potential to lower costs per tenant)传统ASP 模式虚拟化HW/SW共享中间件Cloud 2010 IBM Corporation 传统的传统的 ASP 模式模式Application Service Providers host each te

12、nants application in dedicated hardware,middleware and operating system 2010 IBM Corporation ASP 模式模式优点优点-无需重新设计应用无需重新设计应用-市场推出最快市场推出最快-通过有限的共享基础设施和自动化可以通过有限的共享基础设施和自动化可以提高一点效能提高一点效能潜在开支潜在开支-每个服务器所能支持的租户数有限每个服务器所能支持的租户数有限-最高的维护性开支最高的维护性开支 2010 IBM Corporation 操作系统操作系统vs硬件虚拟化硬件虚拟化硬件虚拟化硬件虚拟化 设计成一个服务器可

13、以支持不同类型的操设计成一个服务器可以支持不同类型的操作系统作系统 特点为虚拟化硬件资源成为虚拟机特点为虚拟化硬件资源成为虚拟机 Examples:IBM Power Systems LPARS操作系统虚拟化操作系统虚拟化 基于单一的宿主操作系统实例基于单一的宿主操作系统实例 比较高效率的实现管理和更新比较高效率的实现管理和更新 适合于整合或者部署单一的操作系统的适合于整合或者部署单一的操作系统的环境环境 Examples:IBM AIX 6.1 WPARs Xen Para-virtualization 2010 IBM Corporation 操作系统虚拟化Server HardwareP

14、res.LayerBusiness LayerData LayerAppPres.LayerBusiness LayerData LayerAppPres.LayerBusiness LayerData LayerAppOSVirtual-OSVirtual-OSVirtual-OSOS Virtualization 好处只要更新宿主系统，所有的虚拟实例都自动更新使用应用的模板可以动态的分配应用灵活的资源管理可以实时调整磁盘，CPU和内存资源坏处单一的操作系统实例应用需要穿越两层操作系统才能到达CPU/IO（影响性能）;对共享的操作系统部件(DLLs)有潜在的集成问题Tenant 1s use

15、rsTenant 2s usersTenant 3s users 2010 IBM Corporation Server HardwarePres.LayerBusiness LayerData LayerAppPres.LayerBusiness LayerData LayerAppPres.LayerBusiness LayerData LayerAppHypervisorVirtual HWOSVirtual HWOSVirtual HWOS硬件虚拟化好处极少的操作系统集成问题因为无共享的操作系统部件或者目录每个分区可以配置不同的或者不通版本的操作系统坏处每个虚拟的操作系统都要消耗内存每

16、个操作系统都要消耗磁盘空间，必须购买许可证，必须单独管理，即便它们是相同的版本.Tenant 1s usersTenant 2s usersTenant 3s users 2010 IBM Corporation 虚拟化模式虚拟化模式优点优点-少量的或者不需要重新设计应用少量的或者不需要重新设计应用-比共享中间件模式少前期的开发费用，更快的推向比共享中间件模式少前期的开发费用，更快的推向市场市场-对每个租户有很好的隔离的安全性和可用性对每个租户有很好的隔离的安全性和可用性-相比较完全共享模式有高度的客户化相比较完全共享模式有高度的客户化-为每个租户具有简便的备份和恢复方案为每个租户具有简便的备

17、份和恢复方案-通过中介模块提供多租户的额外功能，比如存取控通过中介模块提供多租户的额外功能，比如存取控制，计费等制，计费等潜在开支潜在开支（相对于共享中间件模式）（相对于共享中间件模式）-租户数量扩展性较差租户数量扩展性较差-管理费用较高管理费用较高-如果多服务器的话，部署开销较高如果多服务器的话，部署开销较高 2010 IBM Corporation 共享中间件模式共享中间件模式Hardware,OS and Application server layers are shared,to varying degrees,across users.Data Layer comprises Sh

18、ared Databases with either shared or separate tables.Presentation LayerBusiness LayerData LayerManagement LayerDirectory ServicesSecurityProvisioningAppServer HW and OS LayerServer Hardware and OS Layers are shared across usersMetadata LayerTenant ATenant BSeparate TablesShared TablesTenant ATenant

19、BTenant 1s usersTenant 2s usersTenant 3s users 2010 IBM Corporation 共享中间件模式共享中间件模式优点优点-快速增加租户的扩展能力快速增加租户的扩展能力-由于基础设施由所有租户共享，开由于基础设施由所有租户共享，开销非常的有效销非常的有效-比虚拟化或者折中的办法减少资源比虚拟化或者折中的办法减少资源浪费浪费潜在开支潜在开支-对原本单租户的应用需要重新设计，对原本单租户的应用需要重新设计，或者重新编码或者重新编码Time to Market impact of re-architecting applications for mu

20、lti-tenancyHigher upfront costs when code changes are necessary-需要有经验的程序员需要有经验的程序员-需要提供给单个租户备份或者恢复等需要提供给单个租户备份或者恢复等额外特性额外特性 2010 IBM Corporation Page 17虚拟资源对象和虚拟用具（虚拟资源对象和虚拟用具（Virtual Appliance）Virtual IT ConfigurationsVirtualWebServerVirtualWebServerWebServerVirtualDatabaseServerDatabaseServerAppSe

21、rverVirtualAppServerAppServerVirtual resource objectsProvisionable rapidlyAdjustable dynamicallyMovable while activeDurable over HW generationsStorable and versionablein shared librariesDistributable as appliancesVirtualSystemsVirtualDisksVirtualLANsMulti-System Virtualization Management Software Ph

22、ysical Resources with Virtualization Technologies虚拟资源对象虚拟资源对象由虚拟机或者应用程序容器构成由虚拟机或者应用程序容器构成(virtual HW,OS,or MW API)包含程序的逻辑以及状态；可能包含用户数据包含程序的逻辑以及状态；可能包含用户数据可以合并来组成复杂的虚拟资源可以合并来组成复杂的虚拟资源(molecules made of atoms)通常打包成单一文件通常打包成单一文件通过隐藏内部结构而成为虚拟用具通过隐藏内部结构而成为虚拟用具(virtual appliances)2010 IBM Corporation 18虚拟

23、化的角色扩展集成和简化集成和简化物理整合物理整合WindowsServerLinux ServerMainframe orUnix ServerNetworksStorageVVVVVEnsembleEnsembleEnsembleHighly Virtualized Data CenterServiceMgmt.Green IT抽象和资源池化抽象和资源池化Multi-System VirtualizationVirtual Servers,Storage,NetworksStorageServersNetworksVVVResourcePoolsResilience Better hardw

24、are utilization Improved IT agility Lower power consumption Improved resource optimization Simplified HA solutions Better SW investment protection Ready-to-run packaged software Decouple complexity from scale Integrated autonomic mgmt Dynamic energy optimization Data center security foundationSecuri

25、ty 2010 IBM Corporation 虚拟化带来的好处和挑战虚拟化带来的好处和挑战“Virtualization without good management is more dangerous than not using virtualization in the first place,”Gartner What is in my environment?What has changed?What is the utilization of my environment;how do I optimize,manage workloads?How do I demonstra

26、te accountability to my application owners?Source:http:/ 2010 IBM Corporation 云计算云计算智慧的服务提供方式云计算是一种新的计算模式，利用互联云计算是一种新的计算模式，利用互联网技术把大量可扩展网技术把大量可扩展(和弹性和弹性)的的IT相关相关的能力作为一种服务提供给多个用户的能力作为一种服务提供给多个用户 2010 IBM Corporation 云计算的定义云计算的定义-IBM-IBM 蓝云架构委员会蓝云架构委员会 21一种新的用户体验和业务模式一种新的用户体验和业务模式“云计算”是一种新出现的计算模式，它是一个

27、IT计算资源池计算资源池，并将应用、数据、及其他资源，以服务服务的形式通过网络提供给最终用户。一种新的一种新的 ITIT架构管理方法架构管理方法“云计算”是一种新的方式来管理大量的高虚拟化的 IT资源。从管理的角度来看云计算，它可以将多个小的资源组装成大型的资源池，也可以将大型资源虚拟化成多个小型资源，而最终目的都是提供服务服务。服务的服务的消费者消费者服务目录服务目录组件库组件库云计算云计算系统管理员系统管理员数据中心基础设施数据中心基础设施监控管理监控管理服务和资源服务和资源组件提供商组件提供商 /软件和服务发布商软件和服务发布商发布、修改发布、修改组件和服务组件和服务的模版的模版 使用服

28、务使用服务云计算云计算 2010 IBM Corporation 2010 IBM Corporation 云的不同服务层次和类型基础架构作为服务基础架构作为服务(IaaS)(虚拟的服务器、存储、网络)应用、流程和信息作为服务应用、流程和信息作为服务(SaaS)(行业应用,CRM,ERP,OA等)平台作为服务平台作为服务(PaaS)(优化的中间件 应用服务器、数据库服务器等)公共云公共云(提供商提供商-互联网互联网)私有云私有云(数据中心数据中心 内部网内部网)混合云混合云(公共和私有公共和私有)提供的是提供的是“服务服务”IBM例子例子Websphere extreme scaleTSAMV

29、MControl市场例子市场例子 2010 IBM Corporation 云计算服务的交付模式分类云计算服务的交付模式分类客户客户服服务务创新的业务模式服服务务服服务务服务整合服务整合服务整合服务整合服务整合服务整合公共云公共云企业企业Source:IBM Corporate Strategy连接连接连接连接 核心业务应用 套装应用 合规要求比较高的应用 测试系统 存储云 开发系统 可变动存储 软件作为一种服务 网站托管私有云私有云混合云混合云企业私有云企业私有云私有云私有云:64%公共云公共云:30%客户感兴趣程度客户感兴趣程度vs.2010 IBM Corporation 云的服务生命周

30、期和云的服务生命周期和IT服务管理服务管理DefinitionOfferingSubscription&InstantiationProductionTerminationIBM/ISV/IT Dept Subscriber(e.g.Line of Business)Administrator/SLMService Template DefinitionCreate Build-and Management Plans for Service Service Offering Creation&RegistrationDefine Service based on Template and r

31、egister it in the CatalogService Catalog ManagerService Offering Subscription&InstantiationSelect Service,specify parameters and SLAsAutomatically instantiate the ServiceSubscriber(e.g.Line of Business)Service Instance TerminationDestroy Service and free up resourcesCloudServiceManual or Autonomic E

32、xecution of Management Plans leveraging Automation and VirtualizationEnsure SLA ConformanceService Management PlatformCommon Resource Pools 2010 IBM Corporation August 24,2008云计算的架构视图的具体组成End User Requests&Operators服务请求和操作Design&BuildImage Library(Store)DeploymentOperationalLifecycle of ImagesIT基础设施

33、和应用提供者服务建立和部署Virtual Image ManagementService CatalogRequest UIOperational UIOptimized Middleware(image deployment,integrated security,workload mgmt.,high-availability)Service Oriented ArchitectureInformation ArchitectureUser Request Management/Self Service PortalSecurity:Identity,Access,Integrity,Is

34、olation,Audit&ComplianceUsage AccountingLicense ManagementImage Lifecycle ManagementProvisioningPerformance ManagementAvailability/Backup/RestoreService Lifecycle ManagementService ManagementVirtual Resources&AggregationsSMP ServersNetwork HardwareStorage ServersSystem ResourcesBladesStorageVirtuali

35、zed InfrastructureServer Virt.Storage Virt.Network Virt.2010 IBM Corporation IBM IaaS 云架构图云架构图Tivoli Service Automation Manager(BlueCloud/TSAM)ITUAMTPMITMITDS云计算服务管理平台云计算服务管理平台虚拟资源虚拟资源&聚合聚合SMP 服务器网络存储服务器物理资源物理资源刀片存储虚拟化基础架构平台虚拟化基础架构平台虚拟服务器虚拟存储虚拟网络服务请求&操作IT基础架构提供者服务创建和实现设计设计&创建创建映像库映像库安装安装映像的运作映像的运作虚拟映虚拟映像管理像管理终端用户请求终端用户请求&操作员操作员服务目录用户请求界面用户操作界面核心技术：虚拟化技术和云计算服务管理平台 2010 IBM Corporation 云的建设策略云的建设策略ConsolidateVirtualizeStandardizeand automate 降低基础设施的复杂度 减少人员编制 更好的管理 降低运营成本 消除物理资源边界 提高硬件利用率 降低硬件成本 简化部属 规划服务标准 降低部署周期 高可扩展性 灵活的交付虚拟化虚拟化标准化和自动化标准化和自动化优化优化Cloud 2010 IBM Corporation