数据中心网络虚拟化分为哪些方面?（数据中心虚拟化和桌面虚拟化有啥区别）

来源：网络技术联盟站 

虚拟化并非一夜之间出现，其发展经历了多个阶段。最早期的虚拟化形式可以追溯到20世纪60年代，当时的虚拟化主要是为了解决硬件资源利用率低的问题。随着计算机技术的不断发展，虚拟化逐渐演变成了一种全面而复杂的技术，应用于数据中心的方方面面。

虚拟化的类型

硬件虚拟化

硬件虚拟化是最早应用的虚拟化形式之一。它通过在物理服务器上运行一个称为Hypervisor的软件层，将物理服务器划分为多个虚拟机（VM），每个VM可以独立运行操作系统和应用程序。著名的硬件虚拟化技术包括VMware的ESXi和Microsoft的Hyper-V。

软件虚拟化

软件虚拟化是在操作系统层面实现的虚拟化。通过在操作系统上运行虚拟化软件，可以在同一台物理服务器上同时运行多个操作系统。这种虚拟化方式的典型代表是Docker等容器技术，它们提供了更轻量级的虚拟化解决方案。

操作系统虚拟化

操作系统虚拟化是一种介于硬件虚拟化和软件虚拟化之间的形式。它通过在操作系统内核中运行一个称为hypervisor的模块，将系统资源划分为多个虚拟环境。这种方式通常用于服务器虚拟化和云计算平台。

云与虚拟化

虚拟化和云计算是两个密切相关但又不同的概念。

虚拟化

虚拟化是一种技术，用于从物理硬件系统创建多个模拟环境或专用资源。它的目的是通过虚拟机监视器（Hypervisor）或容器技术，在单个物理服务器上运行多个虚拟机。每个虚拟机具有自己的操作系统和应用程序，它们之间是相互隔离的。

虚拟化主要特点：

1. 资源隔离： 虚拟化技术通过将硬件资源抽象为虚拟实体，实现了资源的隔离和独立性。
2. 灵活性： 可以在同一台物理服务器上运行不同类型的操作系统和应用程序，提高了硬件资源的利用率。
3. 管理简化： 允许轻松地创建、移动和管理虚拟机，减少了硬件依赖性。

云计算

云计算是一种提供计算、存储和网络等资源的模式，通过任何网络按需向用户提供这些资源。它基于一组原则和方法，允许用户通过互联网访问共享的计算资源，而无需拥有和维护物理硬件。

云计算主要特点：

1. 按需服务： 用户可以根据需要随时获取和释放计算资源，实现弹性和灵活性。
2. 共享资源： 通过网络共享资源，多个用户可以同时访问同一组计算、存储和网络资源。
3. 自助服务： 用户可以通过自助服务门户自主配置和管理所需的计算资源，无需直接干预云提供商。

关系和区别

虚拟化是云计算实现的基础技术之一。通过虚拟化，硬件资源得以池化，形成一个可动态分配的资源池，为云提供了灵活性和可伸缩性。

虚拟化关注的是硬件资源的虚拟化，而云计算提供了更高层次的服务抽象，包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）等。

虚拟化主要关注资源的分隔和隔离，而云计算更侧重于服务的按需交付和资源的共享。

关键技术和概念

虚拟机（VM）与宿主机

虚拟机是虚拟化技术中的基本单元，它是一个完整的计算环境，包括操作系统和应用程序。宿主机是运行虚拟机的物理服务器。Hypervisor负责管理虚拟机的创建、运行和销毁。

Hypervisor（超级监控程序）

Hypervisor是虚拟化的核心组件，负责在物理硬件上创建和管理虚拟机。它分为Type 1（裸机型）和Type 2（主机型）两种，分别嵌套在硬件上或运行在操作系统之上。

虚拟化管理工具

虚拟化管理工具用于监控和管理虚拟化环境，提供了对虚拟机的创建、配置、迁移和监控的功能。常见的管理工具有vCenter（VMware）、Hyper-V Manager（Microsoft）等。

数据中心虚拟化

数据中心虚拟化是一种利用虚拟化技术将传统的物理数据中心转变为数字化、可管理的数据中心的过程。它的目标是通过将硬件资源抽象为虚拟实体，实现更高效、灵活和可扩展的数据中心运营。通过数据中心虚拟化，企业能够更好地应对业务需求的变化，提高资源利用率，并简化管理任务。

在虚拟化数据中心中，关键的工作原理主要涉及虚拟服务器的创建和管理。

虚拟服务器的创建

数据中心虚拟化的第一步是通过虚拟化层将物理硬件抽象化。这由虚拟机监视器（Hypervisor）来实现，它运行在物理服务器上，并允许多个虚拟机（VM）共享硬件资源。

在虚拟化层的支持下，管理员可以创建虚拟机。每个虚拟机被视为一个独立的计算环境，具有自己的操作系统、应用程序和资源。

资源的池化和调度

虚拟化层将物理服务器上的CPU、内存、存储等资源汇总为一个资源池。这样的资源池使得管理员可以更灵活地分配和管理资源。

数据中心虚拟化允许虚拟机在不同的物理服务器上动态迁移。这种动态调度的能力使得系统可以根据负载情况自动调整资源分配，确保高效的资源利用。

灵活的管理和监控

管理员可以使用虚拟化管理工具来监控和管理虚拟化环境。这些工具提供了集中化的管理界面，允许管理员对虚拟机进行创建、配置、迁移等操作。

虚拟化环境支持自动化操作，包括自动扩展、负载均衡和备份。这使得管理变得更加简便，同时提高了系统的可用性和弹性。

数据中心虚拟化通过将物理资源虚拟化，实现了对硬件资源的最大化利用和更灵活的管理。

我们再来了解一下另外两个跟数据中心虚拟化相关的概念：

• 虚拟存储
• 虚拟网络

虚拟存储

存储虚拟化是将物理存储资源抽象为虚拟存储池，以供虚拟机使用。通过存储虚拟化，可以在不同的存储设备之间共享和迁移数据，从而提高存储资源的利用率。典型的存储虚拟化技术包括RAID（冗余磁盘阵列）、存储虚拟化设备（SVD）等。

存储虚拟化可以通过将多个存储设备汇聚成一个逻辑卷，实现数据冗余和负载均衡。例如，在一个企业数据中心中，通过存储虚拟化，可以将不同速度和容量的硬盘整合在一起，为虚拟机提供更高性能和可靠性的存储服务。

虚拟网络

网络虚拟化是通过将物理网络资源分割成多个独立的虚拟网络，使得不同的虚拟机或虚拟网络能够独立运行。这种虚拟化方式提供了更灵活的网络管理和更高的网络资源利用率。典型的网络虚拟化技术包括VLAN（虚拟局域网）、SDN（软件定义网络）等。

虚拟网络通过在物理网络基础设施上创建虚拟网络层，使得不同的虚拟机或虚拟网络可以拥有独立的网络设置、IP地址和安全策略。这样的网络虚拟化方式使得数据中心管理员能够更灵活地配置网络拓扑，提高网络资源的利用效率。

虚拟网络可以为不同的部门或项目提供独立的网络环境，确保数据的隔离和安全性。例如，在一个云计算平台中，通过虚拟网络，不同客户可以在同一物理基础设施上运行各自的虚拟机，而不会相互干扰。

数据中心虚拟化的优势

1、资源最大化利用

数据中心虚拟化通过将物理资源抽象成虚拟实体，实现了对硬件资源的最大化利用。一台物理服务器可以同时运行多个虚拟机，使得整个数据中心的计算能力更为灵活和高效。这种资源的共享和动态分配带来了极大的灵活性，使得企业能够更好地应对业务变化。

2、灵活性和可伸缩性

虚拟化技术为数据中心带来了高度的灵活性和可伸缩性。管理员可以根据业务需求轻松地创建、调整和删除虚拟机。这种灵活性使得企业能够更加迅速地适应市场变化，提高了业务的敏捷性。同时，通过自动化的管理工具，可实现快速的部署和扩展，从而适应业务需求的不断增长。

3、管理简化和自动化

虚拟化简化了数据中心的管理。通过统一的管理界面和自动化工具，管理员可以更轻松地监控和配置虚拟环境。例如，使用虚拟化管理工具，管理员可以轻松地迁移虚拟机、备份和恢复虚拟机，以及实施资源调整，大大减少了运维的复杂性。

桌面虚拟化

桌面虚拟化是一种革命性的技术，它正在重新定义企业和个人的办公方式。随着信息技术的迅速发展，传统的桌面计算模式已经无法满足当今复杂多变的工作需求。桌面虚拟化通过将用户的桌面环境从物理设备中解耦，实现了更灵活、安全、可靠的工作环境。

在桌面虚拟化中，用户的桌面操作系统、应用程序和数据不再依赖于本地设备，而是被移植到一个虚拟的环境中。这个虚拟环境可以在云端、数据中心或专用服务器上运行，用户通过终端设备（如个人电脑、平板或手机）远程访问和使用这个虚拟桌面。

桌面虚拟化的关键技术

虚拟机技术

虚拟机技术是桌面虚拟化的基础，它通过在一台物理计算机上模拟多个独立的虚拟机，每个虚拟机运行一个完整的操作系统。这种方式实现了多用户共享一台物理计算机的效果，使得不同用户可以在同一设备上同时运行不同的操作系统和应用程序。

容器化技术

容器化技术是另一种桌面虚拟化的方式，与虚拟机不同的是，容器共享主机操作系统的内核，使得它们更加轻量级和快速。Docker等容器技术成为部署和管理桌面虚拟化环境的热门选择。

桌面虚拟化的类型

VDI（虚拟桌面基础设施）

VDI 是一种常见的桌面虚拟化形式，它将用户的桌面环境部署在服务器上，用户通过终端设备通过网络访问和操作这个虚拟桌面。这种方式使得用户可以在不同设备上实现桌面环境的一致性，并提高了管理效率。

DaaS（桌面即服务）

DaaS 将桌面虚拟化推向云端，服务提供商通过云平台提供虚拟桌面服务。用户无需拥有和维护自己的虚拟桌面基础设施，只需通过互联网访问云中的桌面环境。这为企业提供了更大的灵活性和可扩展性。

桌面虚拟化的优势

1、灵活性和可访问性

桌面虚拟化为用户提供了无论何时何地都能够访问其工作环境的能力。员工可以通过个人电脑、平板电脑或智能手机等多种设备轻松访问其虚拟桌面，大大提高了工作的灵活性。

2、统一的桌面环境

在VDI和DaaS等桌面虚拟化模式下，用户无论在何处登录，都能够获得相同的桌面环境。这种一致性有助于提高工作效率，减少了用户学习不同操作系统和应用程序的负担。

3、资源集中与管理简化

通过将桌面环境集中在服务器或云端，桌面虚拟化降低了终端设备的要求，使得老旧设备也能够轻松运行虚拟桌面。同时，管理人员能够更轻松地进行集中管理、更新和维护，降低了管理成本。

数据中心虚拟化 vs 桌面虚拟化