总24期
Insight    洞察
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服务器、桌面、存储,哪种虚拟化技术更适合你?
文/张寅飞
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云原生正在成为IT新常态。Gartner预测,到2022年将有75%的全球化企业将在生产中使用云原生的容器化应用。云原生热点技术井喷式爆发,进一步推进传统虚拟化服务商全面开放拥抱云原生,加速了虚拟化技术的演进步伐。

虚拟化技术是在计算机不同的层面将物理资源进行抽象,即“使用逻辑来表示资源,使其摆脱物理限制的约束,提高物理资源的利用率。”在不同的领域或层面,根据物理资源的不同适用不同的虚拟形式。下面分别对服务器虚拟化、桌面虚拟化、存储虚拟化进行介绍。

服务器虚拟化:云计算的基石

常说的服务器虚拟化是将虚拟化技术应用在服务器上,物理资源抽象成逻辑资源,让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”,使一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器。服务器虚拟化技术作为云计算基础架构层面(IaaS)的核心技术,打破了计算机内部实体结构间不可切割的障碍,使用户能够以比原本更好的配置方式来应用计算机硬件资源,为实现云数据中心奠定了基础。除上述硬件虚拟化方向外,操作系统级虚拟化也是目前业界的主要发展方向。内核通过创建多个虚拟的操作系统实例来隔离不同的进程,Docker容器技术即在此范畴内。

在中国市场,VMware在金融、电信以及在大型企业云数据中心占据领先地位,华为和紫光股份旗下新华三集团则紧随其后。

VMware是最早的商用服务器虚拟化产品和解决方案提供商,目前仍然是服务器虚拟化市场的领导者,vSphere在传统计算虚拟化架构方面有较多积累。近年来VMware将业务重心向云基础架构解决方案及超融合转型,提出软件定义数据中心等理念。VMware当前将vSphere列入其HCI领域产品,以计算虚拟化为依托,向应用现代化、混合云、云虚拟网络等领域拓展。VMware还将Kubernetes嵌入到vSphere控制平面中重点增强容器能力(vSphere7.0中发布),并于2019年8月推出VMware Tanzu产品,提供适用于所有应用的统一平台。融合Kubernetes将vSphere转换为Kubernetes原生平台运行应用程序,无缝支持VM和容器两种虚拟化场景,意图通过不断增长的解决方案组合,进入云原生应用高地,实现规模化增长。

华为FusionSphere在2014年首次进入x86服务器虚拟化基础设施魔力象限。华为一开始选择Xen,但是由于Xen本身在技术和生态方面的不足,6.3版本开始才转向KVM,起步较晚,但后期在功能和性能上提高迅速。目前FusionShpere进入维护阶段,延续之前的主要特性,产品套件目前只包含FusionCompute,主要负责硬件资源的虚拟化,以及对虚拟资源、业务资源、用户资源的集中管理。2020年开始华为云重兵投入到HCS系列及擎天架构的发展,擎天架构提供包含x86、鲲鹏、昇腾AI等多种算力选择,同时,擎天架构也得以让虚拟机、裸机、容器共享资源池。虚拟化逐渐迁移到擎天架构,硬件卸载计算、存储、网络的管理工作,实现CPU侧虚拟化资源零消耗,提高资源利用率。基于统一的擎天架构,可以在本地数据中心为客户提供与华为云一致的云服务使用体验,帮助企业构建了以应用为中心的云原生基础设施。

2021年是H3C CAS虚拟化平台商用的第十个年头,从1.0版本演进到了7.0版本,并在持续地发展。CAS平台由CVK虚拟化内核系统、CVM虚拟化管理平台和CIC云业务管理中心三个组件构成,提供强大的数据中心虚拟化及管理能力,将基础架构资源及其相关策略整合成弹性数据中心资源池,并允许用户通过自服务门户按需使用资源。核心虚拟化采用KVM架构,路线选择正确,成熟度高。独创一键运维系列、DRX、异构迁移、异构容灾等功能,自主可控,简单易用,功能丰富,安全可靠。H3C CAS 7.0在基本的虚拟化功能基础上,集成更稳定、更安全、更高性能的实时虚拟化内核,集成Kubernetes支持在CVM管理平台对虚拟机、容器集群进行统一管理和配置,提供更符合用户体验的新界面、更契合用户业务应用场景的虚拟化功能特性、更融合开放的合作生态圈,这些优化与特色功能使H3C CAS 7.0在诸多方面领先于其他厂商提供的服务器虚拟化产品,为客户提供一个集计算资源管理、网络资源管理、存储资源管理、虚拟机操作与性能监控管理、虚拟化安全管理的、高可用的全融合虚拟化平台。H3C CAS服务器虚拟化平台继续保持着较强的市场创新能力,加强了在政府、教育、工业等细分领域的市场份额提升。

今天,服务器虚拟化核心技术依然处于不断演进的进程中,加强对系统管理、混合云的应用是未来技术的关注点;加强对人工智能应用的适配性将是重要方向,以应用带动产品技术发展;生态化支持能力将是未来应用的主要趋势,其逐渐走向开放平台架构;数据安全、用户体验等重点功能将成为竞争的关键点;开源架构全面倒向KVM,同时兼容支持云原生。

桌面虚拟化:随时随地交付桌面应用

桌面虚拟化指将计算机的桌面进行虚拟化,以达到桌面应用的安全性和灵活性。桌面虚拟化的核心与关键并不是后台虚拟化技术的桌面虚拟,而是真正地能让用户通过各种手段,在任何时间、任何地点、通过任何可联网的设备都能访问到自己的桌面。国内桌面虚拟化市场主要厂商为Citrix、VMWare、华为、新华三集团等。

Citrix Virtual Apps and Desktops是Citrix公司提供的虚拟化解决方案,可以向任何设备交付安全的虚拟应用程序和桌面,而将大多数安装、设置和升级等虚拟机和虚拟应用程序的维护工作留给Citrix统一处理。Citrix HDX桌面协议将先进的优化技术与ICA协议结合,形成了HDX网络优化技术,覆盖了从数据中心到客户端设备的各种Citrix现有产品的体验,增加了针对多媒体、语音、视频和3D图形的改善功能,提升图形和多媒体性能,以最有效的方式改善终端用户体验。Citrix Virtual Apps and Desktops服务除独立部署外,支持在本地数据中心和公有云中混合部署、统一管理。通过混合云、多云方法,可以灵活地在全球不同的资源位置部署不同的应用程序和桌面。

VMware Horizon为VMware桌面虚拟化和应用虚拟化产品套件,支持一个在数据中心中运行的虚拟桌面和应用平台,并提供集中管理。为任何地点、使用任何设备的终端用户提供虚拟桌面和应用。VMware Horizon支持无网络连接情况下访问,支持公有云托管,与包含vSphere、vSAN和NSX的VMware软件定义的数据中心紧密集成,提供了无缝的全包式解决方案,因此无需构建、测试和支持不同的存储、虚拟化及网络连接产品,即可跨多个数据中心大规模快速交付Windows和Linux桌面资源,通过单个数字化工作空间使终端用户能够轻松访问虚拟桌面和已发布的应用。

华为FusionAccess桌面虚拟化以服务器虚拟化为基础,允许多个用户桌面以虚拟机的形式独立运行,同时共享CPU、内存、网络连接和存储器等底层物理硬件资源。FusionAccess采用自研HDP虚拟桌面传输协议,HDP具有显示清晰细腻、视频播放流畅、声音音质饱满、较好的兼容性、带宽较低等特点,并可将授权用户安全连接至集中式虚拟桌面。FusionAccess与FusionSphere协同工作,可提供一个完整的端到端桌面虚拟化解决方案,此解决方案不仅能增强控制能力和可管理性,还可以提供与PC一致的桌面体验。数据、信息和知识财产将保留在数据中心内,而且永远不外流。FusionAccess主要用于简单办公、安全上网、分支机构和移动办公四大场景。

H3C Workspace云桌面是新华三自主研发的基于VDI、IDV和VOI混合架构的桌面虚拟化产品。通过Workspace云桌面管理平台可以将虚拟化的桌面组件(包括应用软件、操作系统和用户数据等)转移到云数据中心进行托管,并进行统一管理、集中控制。用户可使用瘦终端、胖终端、移动端、PC等设备访问桌面操作系统,给用户提供与PC机类似的使用体验。H3C Workspace云桌面虚拟化架构下最大的特征就是集中化,主要表现在以下方面:安全集中,有了应用和数据集中,对应用安全性的监控以及对机密数据的保护变得更为容易,只需重点保护服务器端安全即可,无需考虑终端安全。管理集中,对于用户能使用什么应用、访问什么数据,管理员可以集中统一控制;对于用户虚拟桌面所使用的硬件资源,管理员可以在服务器端进行统一调度、弹性分配,将闲置的硬件资源提供给其他用户,真正做到按需分配硬件资源;对于用户在虚拟桌面里的各种操作行为,也可以进行统一监控。在VDI模式下,所有数据集中在云端,本地终端没有任何数据。在IDV和VOI模式下,每个终端都有个人网盘,个人数据可以通过网盘的方式集中到后端数据中心进行保存。运维集中,VDI模式下,终端上由于没有任何数据和应用,只需要连接虚拟桌面的简单功能即可,所有维护工作集中到了服务器端。在IDV和VOI模式下,应用和操作系统可通过管理平台进行统一批量推送和更新,可以极大地提升运维效率。

客户端多样化,桌面协议调优增强,虚拟桌面性能与大规模管理能力,结合公有云的混合部署能力,统一的数字空间访问控制仍是桌面虚拟化后续发展关注重点。

存储虚拟化:实现资源的逻辑映像与物理存储分开

存储虚拟化作用在一个或者多个实体上,这些实体则是用来提供存储资源或服务,将异构的存储资源通过一定的手段统一管理,组成一个巨大的“存储池”,将资源的逻辑映像与物理存储分开,从而为系统提供一张简化、无缝的存储资源虚拟视图。市场颇受关注的软件定义存储又叫Server SAN、分布式存储均属于存储虚拟化范畴。

软件定义存储(SDS)是一种能将存储软件与硬件分隔开的存储架构,SDS一般都在行业标准系统或x86系统上执行,从而消除了软件对于专有硬件的依赖性,根据需求扩展的存储能力和升级、降级硬件,大幅提高灵活性。

根据第三方权威机构IDC的数据,软件定义存储(SDS)在2019年较去年同期实现46.8%增长。国际权威咨询机构Gartner的报告也指出,到2022年,全球超过35%的企业将使用SDS构建存储系统。目前国内软件定义存储主要供应商有华为、浪潮、XSKY、新华三集团等。

华为软件定义存储产品系列包含OceanStor 100D、OceanStor 9000 V5等,均为自研产品。OceanStor 100D是2020年2月由FusionStorage系列产品更名而来,同年10月再次统一调整到OceanStor Pacific系列,统一列装分布式存储系列产品,支持纯软件产品和一体机产品形态。FusionStorage系列产品是华为自研的上一代软件定义存储产品,纯软件产品形态。将通用X86服务器的本地HDD、SDD等介质通过分布式技术组织成大规模存储资源池,提供工业界标准的块存储、文件存储、对象存储接口,同时增加支持大数据存储接口,提供基于原生HDFS的大数据存算分离方案。典型应用场景包括虚拟化、云资源池、数据库、大数据分析、备份归档、对象存储资源池。华为OceanStor 9000 V5文件存储采用全对称分布式架构,支持高性能、大规模横向扩展能力。超大单一文件系统为用户提供非结构化数据共享资源存储,是面向海量非结构化数据存储应用的横向扩展文件存储系统,适用于媒资、视频监控、资源池等场景的分布式文件存储。

新华三集团深耕分布式存储领域多年,近几年在软件定义存储市场持续取得高速发展,总市场份额排名常年处于市场第二。可提供软硬一体化交付或纯软件交付两种方式,H3C ONEStor是面向云计算、大数据场景为主的分布式存储软件产品,适用于H3C自研服务器在内的多种品牌服务器,经过五年的持续研发已经演进到了3.0版本。H3C ONEStor存储系统采用全分布式的架构:分布式管理集群、分布式哈希数据分布算法、分布式无状态客户端、分布式Cache等;这种架构为存储系统的可靠性、可用性、自动运维、高性能等方面提供了有力保证。ONEStor分布式存储系统单平台即可提供块、对象、文件、大数据等多种不同的存储接口,为用户提供多种不同的存储服务,随需而用。H3C UniStor X10000 G3系列存储是新华三提供的一体机形态分布式存储产品,海量节点横向扩展,单一命名空间支持EB级容量,兼容ONEStor所有功能,企业级高可靠和高可用性,并极易于管理和维护。新华三分布式存储产品广泛适用于云计算、虚拟化、数据库、大数据、文件共享、票据影像、HPC、视频监控、归档备份等场景,面向政府、金融、企业、运营商、广电、教育、医疗、交通、能源等各行业用户提供海量存储资源池。

超高的横向扩展能力,超强的存储性能,稳定可靠的运行能力,高效简单的管理能力,支持更广泛的应用接口、协议接口,开放兼容硬件无锁定,仍是软件定义存储发展的主要方向。

结束语

通过对服务器虚拟化、桌面虚拟化、存储虚拟化厂商技术的梳理,我们可以了解到,虽然虚拟化技术已经被云计算、云原生的光芒所掩盖,失去了昔日王者的风采,但是虚拟化技术的重要性却始终未能消减,作为软硬件系统的衔接者,哪个厂商对虚拟化技术具有更深的认知,哪个才有可能设计出更能满足企业实际应用需求的优质产品。

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