虚拟化的发展史

 

虚拟化技术在 20 世纪 60 年代首次开发，当时是为了对大型机硬件进行分区以提高硬件利用率。如今，基于 x86 体系结构的计算机依然面临着 20 世纪 60 年代大型机经历过的同样问题：缺乏灵活性和未得到充分利用。VMware 于 20 世纪 90 年代发明了针对 x86 平台的虚拟化技术，以解决未得到充分利用及其他一些问题，在此过程中克服了许多难题。现在，VMware 已成为 x86 虚拟化领域的全球领军企业，拥有 150,000 多家客户，其中包括财富 100 强中的全部企业。

最初：大型机虚拟化

30 多年前，IBM 率先实施虚拟化，作为对大型机进行逻辑分区以形成若干独立虚拟机的一种方式。这些分区允许大型机进行“多任务处理”：同时运行多个应用程序和进程。由于当时大型机是十分昂贵的资源，因此设计了虚拟化技术来进行分区，作为一种充分利用投资的方式。

对 x86 虚拟化的需求

在 20 世纪 80 年代和 90 年代，由于客户端-服务器应用程序以及价格低廉的x86 服务器和台式机成就了分布式计算技术，虚拟化实际上已被人们弃用。20 世纪 90 年代 Windows 的广泛使用以及 Linux 作为服务器操作系统的出现奠定了 x86 服务器的行业标准地位。x86 服务器和桌面部署的增长带来了新的 IT 基础架构和运作难题。这些难题包括：

• 基础架构利用率低。根据市场调研公司美国国际数据集团 (International Data Corporation, IDC) 的报告，典型的 x86 服务器部署平均达到的利用率仅为总容量的 10% 到 15%。组织通常在每台服务器上运行一个应用程序，以避免出现一个应用程序中的漏洞影响同一服务器上其他应用程序的可用性的风险。
• 物理基础架构成本日益攀升。为支持不断增长的物理基础架构而需要的运营成本稳步攀升。大多数计算基础架构都必须时刻保持运行，因此耗电量、制冷和设施成本不随利用率水平而变化。
• IT 管理成本不断攀升。随着计算环境日益复杂，基础架构管理人员所需的专业教育水平和经验以及此类人员的相关成本也随之增加。组织在与服务器维护相关的手动任务方面花费过多的时间和资源，因而也需要更多的人员来完成这些任务。
• 故障切换和灾难保护不足。关键服务器应用程序停机和关键最终用户桌面不可访问对组织造成的影响越来越大。安全攻击、自然灾害、流行疾病以及恐怖主义的威胁使得对桌面和服务器进行业务连续性规划显得更为重要。
• 最终用户桌面的维护成本高昂。企业桌面的管理和保护带来了许多难题。在不影响用户有效工作的能力的情况下控制分布式桌面环境并强制实施管理、访问和安全策略，实现起来十分复杂且成本高昂。必须不断地对桌面环境应用数目众多的修补程序和升级以消除安全漏洞。

VMware 解决方案：x86 硬件的全面虚拟化

1999 年，VMware 推出了针对 x86 系统的虚拟化技术，旨在解决上述很多难题，并将 x86 系统转变成通用的共享硬件基础架构，以便使应用程序环境在完全隔离、移动性和操作系统方面有选择的空间。

x86 虚拟化的难题与障碍

x86 计算机与大型机不同，它在设计上不支持全面虚拟化，因此 VMware 必须克服难以解决的难题才能在 x86 计算机上开发出虚拟机。

在大型机和 PC 中，大多数 CPU 的基本功能都是执行一系列存储的指令（即软件程序）。x86 处理器中有 17 条特定指令在虚拟化时会产生问题，从而导致操作系统显示警告、终止应用程序或直接完全崩溃。因此，这 17 条指令是在 x86 计算机上首次实现虚拟化时的严重障碍。

为应对 x86 体系结构中会产生问题的这些指令，VMware 开发了一种自适应虚拟化技术。在生成这些指令时此技术会将它们“困住”，然后将它们转换成可以虚拟化的安全指令，同时允许所有其他指令不受干扰地执行。这样就产生了一种与主机硬件匹配并保持软件完全兼容性的高性能 虚拟机。VMware 首创了这项技术，如今已成为虚拟化技术领域无可争议的领军企业。