虛擬機器技術應用浮上檯面

虛擬機器並非全新的技術，但是近來軟、硬體廠商紛紛加重對虛擬化的支援，頻繁的舉動突顯了它的重要性，是否表示虛擬機器正由高階伺服器的應用進入商用電腦？

虛擬機器技術原本應用在高階伺服器，其方式是在每部單機的底層硬體與上層軟體之間，產生一個虛擬層，並在上層的軟體中創造多個邏輯區，每個邏輯分區相當於一個虛擬機器，等同一部完整的電腦，包括獨立的處理器、記憶體、作業系統與檔案系統等。虛擬層負責配置處理器與記憶體等資源給不同的虛擬機器，這種做法的優點是，可以在一部伺服器中安裝多種不同的作業系統，不但各自獨立，而且這些虛擬化的硬體規格是一致的。

此技術侷限在高效能伺服器的原因，是因為底層硬體資源必須足以支撐所有虛擬機器，舉例來說，實體的記憶體必須大於各虛擬機器所需的總和。此外，虛擬機器無法直接使用底層的硬體資源，必須透過虛擬層，以致於採用軟體形式的虛擬機器技術，一直存在二進位碼轉換的效能瓶頸，使得底層硬體所具備的效能條件更嚴苛以獲得補償，即使虛擬化的優點不少，卻無法普及到一般的商用電腦。

電腦規格革新帶動虛擬化
然而，近來由於硬體零組件價格持續下跌，但效能卻越趨強大，甚至連處理器大廠都不約而同地宣佈支援，是否表示虛擬機器技術將由伺服器進入商用電腦。或是高階伺服器走向小型化？

我們針對商用電腦發展、IT架構管理與虛擬機器軟體的發展，分析此領域的近況與應用。

　改善商用電腦運算效能
隨著硬體價格下滑，但效能不斷提升。處理器由單核心進入雙核心、記憶體採用高容量與高傳輸頻寬、磁碟陣列技術成為主流等硬體規格發展以外，作業系統即將由32位元轉變到64位元，而且每次汰換過程中，均因相容性考量而全面升級，企業面臨運算效能過剩的問題，商用電腦當成了高效能的打字機，此點反映出投資的成本未能重覆利用，也就是平臺效能未完全反應升級的成效。換個方向想，強大的運算能力正契合了虛擬機器的應用，在商用電腦中創造虛擬的辦公作業系統，不但適宜地展現這些電腦強悍的運算效益，部署虛擬機器也比系統全新安裝來得容易。虛擬機器在磁碟上，儲存成單獨的檔案形式，這些檔案可以集中保存在檔案伺服器，當需要時，才由此伺服器將檔案複製到用戶端電腦，由於使用者所有作業與更動都在虛擬機器上，原本用戶端系統仍是乾淨的。這適合用在人力派遣或新進員工訓練，對管理者而言，部署新的作業環境只是複製檔案等簡單動作，改善以往耗時費力的安裝步驟。

另一個好處是，辦公室環境伴隨著檔案的可攜性而更便利，相對於以往僅透過檔案伺服器存取文件，前者已具備行動辦公室的雛形。

整合IT系統與辦公室應用環境
由於企業面臨的第二個問題是難以整合的IT系統與應用環境，前者因為建置初期缺乏長遠規劃，後者則是不同部門的作業需要，軟、硬體規格缺少通用性。為了因應商業服務負載量而更新時，卻面臨供應商不再提供技術援助，使得原本只要部份更新，演變成全面汰換，大幅增加了營運成本。

現實情況下，共通的軟、硬體規格有其困難點，無論是IT系統或辦公環境，但虛擬機器技術卻可以達到硬體配置一致性，因為所有模擬的硬體層都相同，而且均是各種作業系統支援的主流規格，虛擬化底層的一致性表示基礎架構的高度整合，也因此，使用者得以動態地配置虛擬機器中的資源，從增加記憶體或硬碟容量、新增網路卡等，不用再仰賴供應商，或無法與軟體匹配等。操作過程比實體機器安裝更方便，移除後也不會影響系統穩定。

專注服務內容勝過應用工具的效能
雖然處理器由單核心進入雙核心，或作業系統由32位元進入64位元，但只表示電腦規格正處於革命性的改變，不足以說服企業汰換系統。相對的，對企業而言，迫切的問題在於，應用程式在長期的維護過程中，供應商不再提供技術援助，此時勢必要改寫程式碼，不但耗費成本，也讓企業營運面對無法預知的風險。由於這些關鍵的應用程式，維繫著企業獲利的來源，與其追求高效能，不如注重其相容性，畢竟，不管是硬體或作業系統，都只是擔任商業服務時的工具，雙核心處理器或64位元作業系統等也僅止於工具效能的提升，其中的應用程式內容才具有商業價值。企業所關注的是，如何在最小的更動下，持續地讓商業運作不中斷。

由於虛擬機器採用整個平臺遷移的方式，將實體電腦的運作環境完整地平移到虛擬化系統裡，包括應用程式中相關參數設定，即使不依賴供應商，仍能夠在模擬狀態下正常運作。企業不致於因為相容性問題而中斷商業營運，專注在服務內容和品質。比較其它僅以部份虛擬化的技術，例如儲存虛擬化，以平臺為單位的虛擬化技術應用更廣泛。常見的情況，由實體遷移到模擬環境時，當應用程式所提供的服務跨越多部平臺，如同多層次架構，則虛擬化可將整個架構移轉到虛擬環境下，包括各平臺間的參數關聯性，並在模擬環境中對外持續服務，唯一的要求是底層的硬體需足以支撐這些虛擬機器即可。這代表企業未來採購時，高階伺服器並非唯一的考量，只要效能可滿足需求，商用電腦也可擔任伺服器任務。

平臺虛擬化讓使用者有全新的體驗
雖然處理器不斷提升速度，但對使用者而言，整體平臺並沒有因此有更廣泛的應用。無論多執行續技術或雙核心等，在使用者的感受上並不深刻，因為整體平臺仍是一部單機，且改善的效能只對同一個作業系統或應用軟體服務。

應用虛擬機器技術後，使用者可以視需要切換到不同的作業系統，擷取各種系統的特點，形成一種全新的體驗。簡單地說，軟體與硬體廠商對虛擬機器技術的支援，使商用電腦的變革，開始以伺服器或工作站為標準，注重平臺應用面的提升，也就是在單一臺電腦中安裝多種作業系統，而不是持續提升處理器速度。然而，處理器廠商也開始支援虛擬機器技術，無論是Intel所提出的Vanderpool Technology或AMD的Pacifica，不過這不是用來取代市場中的軟體供應商，而是以硬體協助解決軟體的效能瓶頸。

虛擬機器分離軟體與硬體的緊密關聯
以軟體的方式所產生的虛擬化，特點是將整個平臺搬移到虛擬機器中，包括硬體與作業系統，當然，也包括應用程式。不但如此，模擬過程也包括相關設定，如目錄服務等。軟體方式具備彈性運用的優勢，使用時，具有與實體環境中一切的特性，使用者不必改變操作習慣；而遷移或可攜時，卻沒有實體環境的約束。此外，因為虛擬機器將上層的軟體與底層的硬體分離，所以兩者之間需要更動時，不會互相影響。由於虛擬機器軟體成為應用程式，所以當底層的硬體效能加強，則虛擬機器效能也同時獲益。

當虛擬機器軟體的供應商將企業常用的多層次架構實作並虛擬化後，加上處理器廠商在硬體線路上支援，表示未來可能出現高階伺服器小型化，甚至在商用電腦上達到伺服器等級的應用層，對於許多中小型企業而言，高效能伺服器不再是可望不可及的夢想，虛擬化將改變未來的IT架構。文⊙張瑞隆