伺服器虛擬化整合已經是大家熟悉的名詞,虛擬化的應用,不在侷限於傳統的金融業與製造業,虛擬化將造成機房的革命,讓機房空間、電力能更有效的利用,以應付不斷成長的業務需求。


虛擬化簡介

 


虛擬化走入各行各業
過去主要是製造與金融產業採用虛擬化技術,但今年伺服器虛擬化卻呈現不同的樣貌,包含研華、茂德、國華人壽、臺北縣政府、奇景光電與聯電等,都陸續導入虛擬化的應用,全家便利商店、輔仁大學則在洽談虛擬化的解決方案。

伺服器整合效益
從IDC的調查數據顯示,企業之所以要進行伺服器虛擬化整合,首項考量的因素就是系統的整合,讓資源能更有效的運用,且這股趨勢則呈現穩定上揚的現象,預計未來將有更多的企業走向虛擬化。

虛擬化的發展,臺灣落後歐美
過去這一兩年來,歐美等國家虛擬技術正在大放異彩,但臺灣由於管理者趨於保守的心理,虛擬化的腳步與美國相比至少慢上3年,甚至比起其他的亞洲國家如日本、泰國等,臺灣虛擬化的腳步則是緩慢。

三大主流的x86伺服器虛擬化技術
虛擬化技術可以在單一介面下管理不同的作業系統,並進行資源分配達到充分利用系統資源的目的,目前x86伺服器運用虛擬化技術共有三大主流技術,這些廠商分別為VMware、微軟(Microsoft)與Xen。


導入須知與案例

 


伺服器虛擬化導入停看聽
伺服器虛擬化整合並非適合每一個企業環境,必須審慎評估後,確定沒問題後,才可導入,iThome並條列式將虛擬化的十大技巧列出,可供企業導入虛擬化前參考。

國內某大型銀行全面進行虛擬化
透過虛擬化技術,該銀行可以針對業務需求,快速地創造出不同的伺服器環境以滿足不同的需求,相較於過去,要買一臺伺服器需要耗時數個禮拜,但現在不用一天就可以透過虛擬化的應用創造出伺服器環境。

研華明年1Q前完成90臺伺服器整合
研華於今年初開始正式導入虛擬化技術,目前已把其中40臺伺服器整合至6臺2U 2路雙核心的伺服器,並預計在明年第1季完成該公司90臺Windows作業平臺伺服器完成虛擬化整合。虛擬化走入各行各業

根據2006年亞太區虛擬化使用調查的數據顯示,在x86伺服器虛擬化的環境中,有68%的使用者執行業務營運的應用程式,有32%便是執行一些測試或開發為主的應用程式。企業在執行虛擬化的過程中,第一步驟便是在虛擬化的環境中,進行系統上線前的測試,確保系統的穩定性。

今年6月VMware正式在臺成立辦公室,這間辦公室隱身在臺北101大樓中,在數十坪的辦公室裡,業務人員不斷接聽企業洽談虛擬化的解決方案,伺服器虛擬化不再是陌生的名詞,今年伺服器虛擬化逐漸興起。

VMware表示,過去大家對虛擬化不熟悉,要逐一教育大眾什麼是虛擬化,但今年卻不同以往,主動詢問的人數增加許多,光是上一季在臺灣地區就有30~40個企業導入案例。

過去主要是製造與金融產業採用虛擬化技術,原因在於這2種產業需要的運算資源高,隨著每年業務量的增多,伺服器的數目也跟著增加,造成伺服器管理不易,透過虛擬化能集中整合系統,方便管理。

但今年伺服器虛擬化卻呈現不同的樣貌,包含研華、茂德、國華人壽、臺北縣政府、奇景光電與聯電等,都陸續導入虛擬化的應用,此外,如兆豐金控、第一銀行、富邦金控都在今年都擴大伺服器虛擬化應用的範圍。除此之外,目前包含全家便利商店、輔仁大學都在洽談虛擬化的解決方案。值得一提的是,在今年12月亞洲大學IT設備採購公告中,更指明要使用虛擬化的軟體,虛擬化的應用已經走入各行各業。

整合測試環境掀開虛擬化應用的序幕
專門負責電腦連線服務的財金資訊,由於必須開發相當多的應用程式,面對這樣的業務屬性,財金資訊將虛擬化技術使用在測試的環境中,過去的程式開發人員需要不同的測試環境時,必須要將實體的伺服器重新設定成符合開發人員的系統環境,造成研發的障礙。
透過虛擬化技術可以快速建立測試環境,並在測試過後,能快速恢復到原始的狀態,因此,一臺實體的伺服器不再只有單一的測試環境,可以虛擬出許多的測試環境,提高伺服器的使用率。

此外,伺服器虛擬出的測試環境也能運用在教育訓練的環境中,專門培訓國內資訊專業人才的恆逸資訊便是採取這樣的策略。

恆逸資訊於2年前在學員的個人電腦中內建微軟(Microsoft)的Virtual PC虛擬化軟體,讓一臺電腦主機中至少模擬出2臺以上的電腦環境。

恆逸教育訓練中心在未導入微軟的虛擬化軟體時,每一臺電腦只有一個應用環境,比方以.NET程式語言的教學,如果講師要教導網頁應用程式的撰寫,由於往往會涉及到用戶端與伺服器端,但由於一臺電腦只有一個實體環境,學員每次只能練習一種操作環境,另一部分則只能靠講師的解說而無法讓學員實際操作。

如果需要2個以上的使用環境,恆逸教育訓練中心都會在學員的電腦中內建虛擬化的作業環境,恆逸教育訓練中心知識產品事業群技術主任吳翠鳳表示,透過虛擬化的解決方案,讓一臺個人電腦等級的電腦,就能模擬出多臺電腦的效果,方便學員能練習到每一個項目。

恆逸資訊的虛擬化應用屬於測試環境的應用,而兆豐金控的伺服器虛擬化應用,則已開始從測試階段逐步走入系統運作的階段。

2004年,兆豐金控開始使用VMware ESX Server虛擬化軟體,在此時期兆豐金控主要將虛擬化運用在應用程式測試上,由於虛擬化系統的穩定度仍受質疑,因此不敢在虛擬化環境下執行業務營運的應用程式。

兆豐金控表示,在不確定虛擬化環境的穩定度前,在虛擬化的作業環境中,先執行一些測試用的應用程式,由於這些應用程式,對於系統的穩定度要求不高,再加上虛擬化可以整合伺服器的資源,讓一臺測試的伺服器可以抵上多臺伺服器,因此便從測試應用程式做為該公司虛擬化的序幕。

在測試階段的一年間,兆豐金控逐漸發現在虛擬化環境中,穩定度仍有不錯的表現,再加上業務的增長,造成機房空間的不足,以兆豐金控為例,一坪機房的租金就要2,600元,促使兆豐金控走上伺服器虛擬化整合。

2005年,兆豐金控將36部伺服器整合在一臺IBM x445 8路伺服器,在這臺高階x86伺服器中,可虛擬36臺虛擬機器,兆豐金控表示,一臺7U的IBM x445伺服器,可整合36臺實體伺服器,讓機房的空間仍更充分的利用。


IDC亞太區虛擬化使用調查

隨著伺服器虛擬化的應用逐漸成長,IDC針對伺服器虛擬化的應用進行調查,調查的國家包含臺灣、香港、印度、馬來西亞、中國大陸與新加坡,總樣本數為250份。IDC並樂觀看待虛擬化的發展,IDC亞太區系統、儲存與軟體研究部門副總裁Avneesh Saxena表示,虛擬化是未來資料中心的重要發展關鍵,也會是企業發展動概IT的環境的基石。

伺服器整合效益

臺灣真正首度大規模導入虛擬化的成功案例為南山人壽,隸屬於美國國際集團(AIG)的南山人壽於2002年導入VMware虛擬化技術,是國內最早完整使用虛擬化技術的企業。南山人壽當初導入虛擬化技術主要配合AIG集團策略,南山人壽為配合整體集團的策略,也跟著導入虛擬化技術。

在2002年時,南山人壽將全臺各據點的Windows NT伺服器進行整合,將179臺伺服器整合成105臺伺服器(使用8臺4路~8路的高階x86伺服器整併74臺伺服器)。

當初負責協助南山人壽系統建置的天剛資訊策略產品事業處產品業務部經理廖鴻銘表示,當初南山人壽除了因集團的策略因素外,透過虛擬化可以達到資源的充分利用,也是他們考量的原因之一。

從IDC的調查數據顯示,企業之所以要進行伺服器虛擬化整合,首項考量的因素就是系統的整合,讓資源能更有效的運用,且這股趨勢則呈現穩定上揚的現象,以2005年為例,便有44%的企業希望透過虛擬化達到資源整合,至2006年成長至45%,未來將有更多的企業走向虛擬化。

伺服器資源充分利用
近年來x86伺服器的硬體規格越來越強大,伺服器在未進行虛擬化前,大多數的伺服器只使用到部分的效能,透過虛擬化就能將數個獨立的伺服器整合成為一臺伺服器,充分利用伺服器的運算效能。

根據亞太區伺服器虛擬化調查顯示,亞太地區導入虛擬化的企業中,x86伺服器在導入虛擬化前,伺服器最多只能達到43%的運作效能,但虛擬化後,運算效能提高至63%。

以南部某光電廠為例,今年6月因擴建廠房而新購一批伺服器,而該光電廠曾面臨到底要用實體伺服器與虛擬的伺服器環境的困擾,最後因為硬體成本考量,而決定選擇虛擬化的方案進行伺服器整合。

該光電廠於今年12月完成伺服器整合,該公司共購買3臺惠普(HP)ProLiant DL580伺服器,目前每一臺伺服器共安裝了2顆雙核心的處理器,每一臺伺服器最多可以擴充至4顆處理器,並預留2顆處理器便於往後系統的升級。

而這3臺伺服器,共虛擬出21個虛擬的作業系統,讓這3 臺伺服器能夠取代21臺實體伺服器,達到資源充分利用的目的。

節省空間與電力
此外,伺服器的整合也可節省機房空間與電力。

茂德於今年10月底,購買一臺2路ProLiant DL 380伺服器,將40臺中低階伺服器透過虛擬化進行整合,達到有效的利用。雖然導入虛擬化技術,光是VMware ESX Server軟體授權費就要花費50萬元,但茂德卻是看長期發展的成本。

茂德當初導入的主因,就是因為機房空間逐漸不足,近40臺的伺服器整合為一臺,將增加出許多機房的空間,除了空間的節省,茂德更希望透過整合40臺伺服器達到節省電力的目的。

根據VMware的資料顯示,以1,000臺伺服器透過虛擬化整合為50臺為例,一年便可以節省70%~80%的機房空間、耗電量與空調。

因此,IT主管想要了解的,就是IT的投資能帶來何種效益,根據亞太區伺服器虛擬化調查報告顯示,企業採購IT設備時,首先會考量整體擁有成本(TCO)與投資效益(ROI)(占56%),而第二名為減少人員配置與減輕工作量占(占15%),其次為節省硬體資源與每單位的運算成本,分別占13%、11%。企業導入虛擬化後,可提升伺服器的使用效率與節省電力、空間的消耗,這也是目前臺灣企業考量導入虛擬化技術的重要原因之一。

強化安全性
國華人壽決定導入虛擬化便是要強化安全性,該公司電子商務部科長邱雅翎表示,過去為了將伺服器的硬體資源充分發揮,一臺伺服器可能執行不同的應用程式,只要在這臺伺服器上操作的任何人,都可看到各項應用程式,造成系統安全的漏洞。

因此,國華人壽將伺服器虛擬化,透過VMware虛擬中心(VirtualCenter)的功能,可單點管理所有的實體伺服器與虛擬機器,利用使用者分層權限的功能,讓伺服器管理人員,因權限的區分而管理不同的虛擬機器。

協助老舊應用程式的遷移
公司的老舊系統,向來都是IT管理人員頭痛的一件事,一來系統的逐漸老舊,原廠的支援也越加薄弱,再加上維護人才的逐漸凋零,造成系統維護上的窘境,如國泰產險導入虛擬化的原因,就是因為企業內部有許多舊系統。

為了解決這個問題,國泰產險透過虛擬化的方式,將舊系統藉由虛擬化的方式來延長使用壽命,透過VMware的轉移工具,可自動從實體轉成虛擬,節省人力支出。

虛擬化降低異地備援的成本
過去在執行異地備援時,因需要建置同一套額外的硬體進行備援,但這套硬體使用的機率卻是相當低,虛擬化卻解決了這樣的問題。

目前財金資訊的虛擬化技術,也用於備份系統,過去的備份方式,主要將實體伺服器做實體的備援,也就是說一臺伺服器必須要對應一臺備援的伺服器,但由於備份伺服器使用率偏低,造成系統資源的浪費,因此,財金資訊於2004年透過微軟(Microsoft)的Virtual Server,將3個備份伺服器與超商徵稅服務系統整合在一臺伺服器上,讓資源能更有效的利用。

不同於財金資訊的實體伺服器備援模式,虛擬化後的伺服器更是需要備援,以國華人壽而言,預計從明年起將進行第二階段虛擬伺服器備援的工作,主要還是擔心一個籃子放太多雞蛋,造成系統穩定性的疑慮。

VMware的虛擬化軟體中有一項高可用(HA)的功能,透過2臺以上的伺服器,當某一臺伺服器故障或升級時,可將虛擬的應用環境移轉至另一臺伺服器上,而國華人壽也冀望透過這套技術的導入,強化系統的穩定性。

為了強化系統的安全,兆豐金控更將虛擬化觸角,延伸至實體與虛擬的伺服器上,原因在於相較於其他行業,金融業對於資料的安全性是相當的重視,必須確保每一項運作都能持續不斷,因此兆豐金控便冀望透過虛擬將走向混合式備援模式。

從今年起兆豐金控開始將虛擬化的觸角延伸至異地備援,兆豐金控表示,異地備援在過去是相當昂貴的一項投資,但透過虛擬化技術,讓實體轉虛擬的方式,讓14臺實體的伺服器,備份於林口異地備援中心的一臺IBM x460伺服器上,這種做法相對於過去的實體備援,節省不少成本。

雖然目前VMware已經推出即時的資料備援更新,但兆豐金控每天只需做一次備援資料更新,兆豐金控表示,雖然現在可以做到即時的資料備援,但因為目前的頻寬還不夠大,再加上沒有實際的需求,目前還不打算運作及時的備份模式。

除林口的備援中心,由於VMware的虛擬伺服器環境都是以檔案的形式儲存,兆豐金控目前還備份第2套VMware檔案格式在第2線的儲存設備(NAS)中,加強系統的安全性,「只要VMware的檔案還在,就不用擔心本身系統的不穩定」,兆豐金控表示。

目前兆豐金控除實體對虛擬的備援模式之外,預計明年虛擬的伺服器也將進行備援,兆豐金控表示,在過去由於只做測試,根本不需要備援,但隨著虛擬化的應用越來越深入後,虛擬化的伺服器環境也必須要確保穩定度。

但虛擬化的備援模式,也有一些問題,比方說,要將實體的伺服器備援成虛擬化環境中,在實體轉虛擬的過程中,是要花費許多時間,以兆豐金控為例,光是14部伺服器轉換成虛擬化伺服器環境中,就花費2天的時間。虛擬化的發展,臺灣落後歐美

相對於歐美虛擬化技術的發展逐漸成為主流的時刻,臺灣目前伺服器虛擬化應用則是正要起步,過去這一兩年來,歐美等國家虛擬技術正在大放異彩,但臺灣虛擬化的腳步卻是蹣跚,VMware表示,臺灣與美國相比至少慢上3年,甚至比起其他的亞洲國家如日本、泰國等,臺灣虛擬化的腳步則是緩慢。

歸咎原因,「主要出至管理者趨於保守的心理,」IDC系統應用分析師鐘尉彰表示。

一定年紀的IT管理者,思想趨於保守,而不願改變既定的規範,比方說,導入虛擬化後,將造成操作習慣的改變,而不願導入。

他進一步表示,雖然臺灣伺服器虛擬化的發展比不上歐美,但虛擬化的發展則呈穩定的成長,近年來大家開始意識到節能、省電的議題,虛擬化的應用將邁入起飛期。

從近期x86伺服器的銷售便可得知,根據IDC 2006年第3季伺服器追蹤季報顯示,目前臺灣x86伺服器出貨量仍以1~2路的伺服器為主,占整體市場的97.5%,但隨著伺服器虛擬化應用的增多,目前企業在導入伺服器虛擬化整合,使用的伺服器大都以高階4路以上x86伺服器為主,IDC認為,4路伺服器很有機會在明後年占出貨量的比重提升,並超越近三年來從未跨越過的門檻:5%。

虛擬化的下一步
伺服器虛擬化後,打破了作業系統與硬體的互相依賴,讓虛擬機器可以在不同的硬體上去執行,軟體廠商便看重這項變革,預計未來推出的ERP軟體,將結合VMware Infrastructure 3,降低部署時間。

目前一臺高階的x86伺服器大約可以虛擬出8個虛擬機器,因此,一臺伺服器中可以安裝8個ERP的模組,達到伺服器資源的充分利用與整合的目的。

VMware與本土的ERP業者合作已開發出如人事、薪資等70個模組,並預計未來將開發出100個模組。

目前這項合作案主要由本土的ERP廠商來主導,VMware主要是站在提供虛擬化技術的提供,透過與VMware的合作,傳統上安裝一套ERP,必須針對硬體與作業系統環境進行設定,透過虛擬化技術,把ERP與作業系統進行整合,變成一個虛擬檔案,因此安裝一套ERP時,只要將虛擬檔案複製到另一臺伺服器中,就可以直接執行,不用再針對硬體與作業系統去進行設定,達到快速部署的目的。

除了加速部署ERP的時間,虛擬化技術還能讓ERP具有災難復原的功能,VMware表示,當一臺伺服器故障時,可以把ERP在數分鐘內轉移至另一臺伺服器中。

VMware表示,採用虛擬化的ERP系統,在銷售上與傳統的做法並無不同,主要還是透過本土ERP廠商派人到用戶端進行安裝,但對於用戶而言,由於安裝程序更為便利,在教育訓練與後續維護上可以更為方便。

除了便利性外, IDC則將此次的合作案視為市場的重大變革,「未來,可能越來越多的ISV業者加入其中,未來軟體的安裝方式將隨著虛擬化發展逐漸成熟後,未來的軟體將不用再進行安裝,成為市場重要的重要面向,」鐘尉彰表示。文⊙林文彬三大主流的x86伺服器虛擬化技術

虛擬化技術可以在單一介面下管理不同的作業系統,並進行資源分配達到充分利用系統資源的目的,也就是說,虛擬化將實體伺服器、作業系統與應用程式「打包」為一個檔案,這個檔案稱為虛擬機器(VM),讓一臺實體的伺服器上執行多個虛擬機器,並按照虛擬機器運作的需求達到資源的有效利用。目前x86伺服器運用虛擬化技術共有三大主流技術,這些廠商分別為VMware、微軟(Microsoft)與Xen。

虛擬化技術領先者:VMware
VMware於1998年首先將虛擬技術引進到x86伺服器,於1999年推出第一套產品VMware Workstation,並於2001年推出VMware GSX Server與VMware ESX Server進軍伺服器市場。

VMware的產品共分3個時期,第一代虛擬化產品,大約介於1999年~2001年出產的產品,這些虛擬化產品都是經由虛擬管理程式(Hypervisor)或主機架構,只提供伺服器分割的功能,由於功能上較為陽春,造成使用上的不便,如臺灣第一家導入虛擬化技術的上海銀行,導入後該套產品後卻因為產品設計的關係而放棄導入。

而第二代的虛擬化產品,則是介於2003年~2005年間出產的產品,便是要改變虛擬化並不只是伺服器分割的功能,而該時期的產品,增加了虛擬化管理、處理資源規畫與實體至虛擬機器移轉等功能,正式讓不同的伺服器能達到整合的目的。

今年6月VMware推出VMware Infrastructure 3(VI3),VMware正式走入第三代的時期,VI3涵蓋了ESX Server、虛擬中心管理工具(VirtualCenter)、VMtion、分散式檔案系統軟體(VMFS),VMware表示,在x86伺服器虛擬化技術上,其他的競爭對手短時間都無法做到如虛擬中心管理工具的功能,在這塊領域上,可說是沒有競爭對手。

目前VMware的產品線中,除VI3外,共有三套主要的產品,包含VMware WorkStion、VMware Server與VMware Player,如Workstion主要提供技術人員進行軟體的研發或測試。而VMware Server則是用來取代過去的GSX Server。

急起直追的微軟
微軟於2003年併購Connectix後取得虛擬化技術,其產品包含Virtual Server與Virtual PC,但相較於VMware ESX Server的產品線,微軟的虛擬化軟體多出了一層主作業系統(Host Operating System),多出了這一中介層也代表著比起VMware效能要來得差。

但微軟開始訴求價格策略,於今年4月宣布將Virtual Server 2005 R2成為免費版,對虛擬化市場造成一場波動,微軟營運暨行銷處伺服器平臺事業部葉怡君更表示,預計於明年下半年推出的Longhorn Server將內建該公司的虛擬化軟體,微軟的虛擬化產品將走入平臺策略。

而當初選擇微軟的虛擬化軟體,財金資訊安控組組長鄧介銘表示,相較於VMware偏高的授權費,微軟當時提供免費的虛擬化軟體提供給財金資訊,因此開始使用。而選擇微軟的虛擬化軟體最大的好處除了價格外,由於操作介面與Windows作業系統相似便於上手,但鄧介銘表示,微軟的虛擬化軟體只適合在初階的應用,但如果之後要做到高階的應用,還是要選擇 VMware會比較穩定。

作業系統陸續內建Xen
繼Novell於今年7月推出的SuSE Linux Enterprise Server 10內建虛擬化技術Xen 3.0之後,陸續有更多伺服器作業系統跟進,其中包含Red Hat Enterprise Linux 5.0、微軟Longhorn Server與昇陽(Sun)的Solaris將陸續內建虛擬化技術。

Novell最早於SuSE Linux 9.0就內建Xen 2.0,而SuSe Linux Enterprise Server 10則內建Xen 3.0,除Novell外,Red Hat全球產品管理總監Joel Berman透露,由於虛擬化技術的逐漸成熟,該公司預計於今年年底推出的Enterprise Linux 5.0將內建Xen虛擬化技術。

另一方面,昇陽於11月便宣布預計於明年更新的Solaris 10作業系統,將全面支援Xen虛擬化功能。虛擬化技術,可讓支援Xen虛擬化軟體的Solaris作業系統,在虛擬的作業系統中,同時操作Solaris 10、Linux與微軟的Windows作業系統等,提供系統更加彈性的運用。

而在今年7月,微軟與XenSource宣布結盟,讓下一代伺服器作業系統Windows Longhon可以支援Linux虛擬化技術Xen。Windows Longhon伺服器作業系統預計明年底推出,而支援Xen的Longhon作業系統預計於2008年推出。文⊙林文彬


由實體到虛擬的應用進程

虛擬機器並非全新的技術,但從早期的大型主機到一般的IT系統,使用者可以先應用全虛擬化,再應用半虛擬化的過渡方式,慢慢改變使用者習慣與觀念,並同時改善執行效率。
未應用虛擬機器技術時,主機作業系統與底層硬體緊密結合,也就是一般使用者必須安裝(install)作業系統的步驟。當硬體與軟體過於緊密,會使得軟體不穩定而影響硬體執行效能。舉例來說,有些設計不良的應用程式會耗盡所有處理器的運算量,並因此影響同時運作中的應用程式,相對地,多工的功能便無法發揮。
IT系統由實體到虛擬的應用過程,可以先從全虛擬化應用先入門,例如採用微軟的Virtual Server 2005 R2。雖然應用虛擬技術不會改變使用者習慣,但使用者觀念卻相當不同。此外,全虛擬化也不會改變使用者常用的應用程式,原本的主機作業系統仍可以存在。
後續再應用半虛擬化時,主要是為了提升硬體的使用資源與虛擬機器執行效率,使用者觀念改變也在這個階段。此時,主機端作業系統只負責主要運算指令,可說是一個精簡化的作業系統,用於用戶端作業系統與底層硬體溝通。




兩種主要虛擬技術實作架構解說

虛擬技術實作可區分2種架構設計:微核心虛擬化(Micro-kernel Virtualization),產品有微軟的Virtual PC/Server或VMware Workstation,與半虛擬化(Para-virtualization),產品有XenSource所開發的Xen。兩者的差異在於用戶端作業系統與底層硬體區隔的介面,並影響應用方式與執行效能。
在微核心虛擬化實作方式上,微核心的虛擬硬體與底層可能完全不同,因此也需要驅動程式。這也是造成這類虛擬機器運作效能不如半虛擬化的原因。因為模擬硬體過程中,直接控制硬體的特權指令集必須先在微核心層,經過一次二進位碼轉換,這個轉換會降低用戶端作業系統的執行效率。不過,微核心虛擬化採用與硬體完全隔離的優點是對用戶端作業系統的相容度更高。VMware所發表的Workstation與GSX Server產品都屬於這一類。
半虛擬化實作一個虛擬機器介面(Virtual Machine Interface),這個介面模擬出與底層原生硬體相似的虛擬硬體。這種實作方式有助於改善虛擬機器的效能。以XenSource發表的產品Xen,便是一個例子。Xen會將原本作業系統中,包括特權指令的執行層且執行在第0層(Level 0),修正後改在第1層執行,因此而改善虛擬機器效率。

伺服器虛擬化導入停看聽

伺服器虛擬化整合並非適合每一個企業環境,必須審慎評估後,確定沒問題後,才可導入。

負責協助企業導入虛擬化的晉泰科技周樂群表示,企業在導入VMware虛擬化軟體時,在事先一定要做好評估的階段,首先要了解自己本身的需求,到底要在虛擬化環境中,執行哪些應用程式,才可決定伺服器的選購,因此企業要了解每一臺伺服器要執行哪些應用程式,避免系統負擔過重的現象。

虛擬化授權費高的驚人
根據亞太區伺服器虛擬化調查的報告中顯示,企業進行投資一定要做好整體擁有成本(TCO)與投資回收率(ROI),IDC亞太區系統、儲存與軟體研究部副總裁Avneesh Saxena表示,企業導入前必須仔細評估TCO與ROI,這些效益必須包含成本或是效益的提升,如生產力、伺服器使用效率與成本效益等,評估預期的成果,並成為企業內部的目標。

目前許多企業正開始考慮是否導入虛擬化技術於伺服器上,雖然虛擬化技術逐漸成熟,有許多免費版的虛擬化軟體,但如果要更進階的應用,仍必須購買付費版的虛擬化軟體,但虛擬化軟體授權過高,造成許多企業不敢貿然投入,如新竹某晶圓廠便是如此。

目前新竹某晶圓廠於今年下半年完成伺服器虛擬化的整合,原本預計於今年上半年導入,卻因為VMware授權費過高而延至今年下半年才開始執行,以投入30~40萬元的硬體成本來說,購入VMware ESX Server的軟體授權成本將達到60萬元,企業主認為軟體授權費過高,延後導入虛擬化。

因此,導入虛擬化技術,一定要審慎評估效益,以國華人壽為例,當初國華人壽選擇VMware Infrastructure 3 Standatrd版本,單顆處理器的授權費大約10萬元,再加上x366伺服器為30多萬元,與一臺伺服器虛擬化後,便可執行至少4~5臺虛擬伺服器,以實體伺服器價格大約為40萬元~50萬元,國華人壽經過比較過後,覺得價格差異不大,但伺服器整合後,可以節省許多伺服器空間與人力,在管理成本較為優勢,因此才正式決定導入VMware的方案。

運算量過重的應用程式不適合虛擬化
以VMware而言,該公司的虛擬化軟體都有一層虛擬層(Virtualization Layer),相較於實體的伺服器環境,在虛擬化的應用環境中,應用程式執行效率要來的差,如果使用到如微軟的虛擬化軟體或VMware Server除虛擬層外,還多出一層主作業系統(Host Operating System),更影響應用程式執行的效率。

因此,以目前導入虛擬化的企業中,都不敢在虛擬化的環境中執行耗資源的應用程式,例如財金資訊只會在虛擬化的環境中,使用一些消耗運算資源較少的應用程式。

安控部組長鄧介銘表示,由於虛擬化環境與實體伺服器的運算效能仍有一段差距,目前仍不打算將較核心的系統在虛擬化的環境中運作,但如果未來虛擬化技術越來越進步,與實體伺服器的差距越來越小,就會使用更多的應用程式用於虛擬化的環境中。

此外,在運算成本的考量下,運算量過重的應用程式也不適合在虛擬化運作,以國內某大銀行為例,任何系統在正式上線前,都必須要在虛擬化的環境下進行壓力測試,如果應用程式在2路的伺服器使用率超過50%,由於系統會不斷成長,一個應用程式就充分利用伺服器資源,便失去導入伺服器虛擬化的目的。

虛擬化後,每臺伺服器維持50%的運作效能,再透過動態的資源管理,可加強穩定性,以南部某光電公司為例,該公司將3臺伺服器進行虛擬化並變成一個虛擬池的方式,透過VMware的VMotion技術可將正在運作中的虛擬機器移到負載較輕的伺服器上,且整個轉移的過程中不需要停機。

因此,每臺伺服器維持50%的運算量,可以動態的分配運算資源,當一臺伺服器不穩定時或要進行系統的升級更新時,透過VMotion的技術,成為一組互為備援的機制,增強系統的穩定度與安全性。

I/O重的資料庫系統不適合虛擬化
需要高速I/O傳輸的資料庫也不適合在虛擬化的環境之中,由於VMware的環境中,虛擬成許多的作業系統,每個系統都需要I/O的傳輸速度,如果將資料庫用於虛擬化環境中,由於I/O頻寬不足,將造成系統效率便差。

使用虛擬化軟體先確認系統相容性
在導入VMware虛擬化軟體前,必須確認伺服器廠牌,負責協助企業建置伺服器虛擬化的天剛資訊策略產品事業處產品業務部經理廖鴻銘便表示,VMware會與系統廠商進行系統相容性的測試,目前包含IBM、惠普(HP)、富士通(Fujitsu)、NEC、昇陽(Sun)與英特爾(Intel)等都通過VMware的認證,如果使用不在VMware認證廠牌的伺服器,若導入虛擬化後,VMware可以根據合約內容,拒絕技術支援,因此導入前要先確認系統品牌。

此外,廖鴻銘表示,如果伺服器內有內接以下的特殊卡片,將造成無法執行VMware虛擬化,如外接大型主機的SDLC卡、數據機卡等,都不適合VMware虛擬化程式。

國華人壽透過實際導入,加強熟練度
不同於其他企業在虛擬化導入過程時由系統整合商進行系統的建置,國華人壽在導入VMware虛擬化方案時,主要便是由公司內部的工程師進行轉換的工作。

「在轉化的過程中,透過實際的參與,讓部門內的員工透過實際的操作了解公司為何要導入虛擬化技術,比方來說,透過實際的參與,比起教育訓練的方式,員工可以更深入了解虛擬化的功能,讓大家能早一點知道運作的環境,連帶的也把公司為何要進行伺服器虛擬化的原因,如加強管理性、有效利用資源的概念,透過實際的參與,間接的也傳到公司的員工裡,加強大家的認同感,讓部門的員工都能說出為何要導入虛擬化」,邱雅翎表示。

因此,系統整合商在這一次導入的過程中,反而成為顧問的角色,而在此次導入的過程中,邱雅翎認為最重要的階段就是測試的階段,國華人壽在測試的階段就花費3個月的時間,透過測試階段,把任何會發生的問題都能找出來,避免往後正式上線後發生問題。國華人壽目前將一臺伺服器虛擬出3種虛擬機器,主要執行病毒碼派送等運算量較輕的應用程式為主。

這些應用程式要正式上線前,都要經過測試環境下進行模擬,當確定沒有問題後,才會正式上線,邱雅翎表示,VMware付費版授權費太高,但VMware有推出免費版的VMware Server,透過這個版本可以讓工程師在這個環境下進行應用程式的測試,目前國華人壽的每一個新的應用程式要正式上線前,都必須在虛擬化環境下進行測試,當測試沒有問題後,才會在付費版的虛擬化環境中執行,強化應用程式的穩定性。文⊙林文彬


虛擬化的10大技巧

1. 導入前要先了解企業內部需求與目標。

2. 逐步轉換應用程式至虛擬化,切忌太急。

3. 在執行伺服器虛擬化時,必須確認每一個步驟是否符合當初預期的結果。

4. 必須先了解企業內部每一臺伺服器、應用程式的效能與狀況,便於進行虛擬化的規畫。

5. 導入前必須分析企業內伺服器與應用程式的管理成本。

6. 在評估的過程中,讓企業內部每個成員能充分溝通,了解每位員工的想法。

7. 虛擬化導入後,必須進行完整的教育訓練,並透過這些教育訓練讓員工了解虛擬化技術的價值。

8. 在執行虛擬化整合時,必須要讓每個員工都能親自操作,達到練習的目的。

9. 在尋求標準化的過程,企業應該避免一昧遵循標準,而必須考量建立一套能夠符合企業內部需求的規畫。

10. 在整合的過程中,必須要考慮完整的測試與所運用的資源,要了解到最糟糕的狀況,並擬定不同的策略來面對不同的狀況。

國內某大型銀行全面進行虛擬化

相較於其他行業,銀行業者每年業務增加快速,為了充分利用資源,該銀行於2004年完成第一階段Unix伺服器、x86伺服器與儲存設備虛擬化,達到節省成本的目的。

x86伺服器虛擬化
該銀行原本冀望透過x86伺服器虛擬化,將公司老舊的伺服器進行整合,但由於每一年業務成長快速,新購買的伺服器虛擬化後,效能就達到90%,因而該銀行在x86伺服器虛擬化主要以新業務的運作為主。

此外,在導入虛擬化前,該銀行一臺伺服器只執行一個應用程式,如果執行一些運算資源較輕的應用程式,只用到系統資源的20%~30%,因此,該銀行於2004年進行第一階段x86伺服器的整合,透過新購買的12臺2U 2路的伺服器,讓每一臺實體伺服器可以建立5臺虛擬機器,達到節省成本的目的,除VMware虛擬化軟體的授權費外,2臺伺服器就可以節省8臺的伺服器的硬體成本。

目前這12臺伺服器共分為4個虛擬池(Resource Pools),第一個虛擬池共有3臺伺服器,主要執行應用程式上線前的測試,而另兩個虛擬池,分別有3臺與4臺的伺服器,主要執行應用程式的運作,而位於臺中的虛擬池共有2臺伺服器,執行異地備援的工作。

透過虛擬化技術,該銀行可以針對業務需求,快速地創造出不同的伺服器環境以滿足不同的需求,相較於過去,要買一臺伺服器透過企業內部請購伺服器的流程,需要耗時數個禮拜,但現在不用一天就可以透過虛擬化的應用創造出伺服器環境。

因此,過去該銀行如果部門因某項業務的需求,而必須採購軟、硬體配備,該部門可以自行請購,但自從於2004年導完虛擬化服務後,該銀行便於2005年宣布,往後各部門不再享有硬體採購權,採購權轉為資訊部門進行統一採購,且任何要正式上線的應用程式都必須要在虛擬化的環境下進行壓力測試,如果應用程式在2路伺服器使用率超過50%、4路伺服器超過25%,並超過1個禮拜。便會在實體的伺服器進行運作,否則任何應用程式除特殊的應用程式,如資料庫軟體外,都必須在虛擬化環境下執行。

軟硬體的分開採購制,主要考量的原因,就是要節省成本,過去該銀行要導入影像系統,因沒有進行嚴格的資源把關,廠商宣稱該套系統需要耗費4顆處理器、8GB的記憶體,但實際測試後,根本不需要那麼大的運算資源,光是這臺4路的伺服器就要100多萬元,造成運算系統的浪費。

此外,由於該銀行有許多專案形式的業務,這些業務有時需要2~3年的運作時間,如果這些專案不到2年就停止運作,當初投資的軟硬體將造成浪費,形成硬體孤兒。

因此,資訊部門便負責全部硬體配備維護的工作,並負責每年的硬體採購的工作,硬體採購成為每一年必做的工作之一,除第一階段外,每年隨著不斷擴充的硬體設備而不斷加購虛擬化軟體,虛擬化已成為該銀行發展的重要方向。

Unix伺服器虛擬化
該銀行不只在x86伺服器進行虛擬化,Unix伺服器也進行虛擬化整合的工作,該銀行於2004年購入IBM P690與P570伺服器。

該銀行共購入2臺P690伺服器,每一臺伺服器透過微分割的方式,進行系統的分割,該銀行將每臺P690伺服器共切出8臺的環境,主要執行應用程式與網路銀行的系統。

此外,該銀行也購入2臺P570伺服器,目前臺北與臺中各有一臺主機,其中臺中的伺服器主要執行備援與開發應用程式的工作,而臺北的伺服器主要執行應用程式,目前每一臺可以切割30多個應用環境。

儲存虛擬化達到動態調配
2001年該銀行完成建置SAN儲存設備,於2003年完成儲存的異地備援,並於2004年該銀行也著手進行儲存虛擬化的工作。

當初該銀行選擇Maxxian儲存虛擬化的方案,將線上儲存、近線儲存與離線儲存,變成一個儲存虛擬池,該銀行表示,導入儲存虛擬化後,可以動態調配儲存的資源。

過去高階的儲存設備如果要進行資源的重新規畫,勢必要請原廠的工作人員協助儲存資源的畫分,由於需求相當立即,無法等到原廠支援,將造成許多的不便。

透過儲存虛擬化後,將不同等級的儲存設備進行畫分,並做到動態資源調配,不但提升效率,更減少原廠支援所必須花費的經費與時間。文⊙林文彬研華明年1Q前完成90臺伺服器整合

工業電腦製造商研華公司,預計於明年第1季前完成伺服器與儲存虛擬化。

研華於2001年從新店搬到內湖現址,當時伺服器總數大約40多臺,但隨著企業逐漸的增長,至去年伺服器數量就快達到100臺,機房的空間、空調與電力隨著伺服器的增多逐漸出現問題。

從去年開始進行虛擬化環境的規畫,今年初開始正式導入,目前已把其中40臺伺服器整合至6臺2U 2路雙核心的伺服器,並預計在明年第1季完成該公司90臺Windows作業平臺伺服器完成虛擬化整合。

目前這6臺新購的伺服器,伺服器記憶體約為24GB~32GB,每一臺伺服器共虛擬出6~8個的虛擬機器,而這6臺伺服器會將應用程式進行分類,避免造成一臺伺服器執行過多的應用程式,避免系統負荷過重的狀況發生,加強系統的穩定。

但研華並非全部應用程式都導入虛擬化技術,該公司的核心系統為SAP的ERP系統,目前仍在Unix(HP-UX)作業系統下執行,由於核心系統為公司業務運作的命脈,為了有更好的穩定性,現在與未來仍不打算將核心系統導入虛擬化環境中。

研華從去年開始花3個月評估導入虛擬化技術,當時主要考量2套的虛擬化軟體VMware Server與微軟的Virtual Server,但最後決定使用VMware,研華資訊部副理林信宏表示,該公司在進行虛擬化軟體測試階段時,由於VMware的虛擬化軟體,其應用程式在虛擬化作業環境下的效能表現相對於Virtual Server來的更好,因此最後採用VMware Server。

此外,VMware於今年2月宣布推出VMware Server免費版,林信宏表示,原本計畫使用VMware ESX,但授權費過高,由於VMware剛好推出免費版,最後因成本考量而決定使用VMware Server,節省了授權費的付出。

但由於VMware的實體作業系統仍是使用Windows平臺,容易受到病毒攻擊,雖然VMware ESX的授權費較高,但該公司仍預計轉換至Linux平臺的VMware ESX下,目前正在測試轉化的過程,但並非每一臺的伺服器都會更新為VMware ESX,而未來在VMware ESX上以執行重要的應用程式為主。

導入VMware虛擬化技術,最大的好處在於管理更為便利,該公司資訊處高級工程師劉志忠表示,如果伺服器要進行如處理器等硬體規格的升級,在使用虛擬化技術前,要對每一臺伺服器重新進行設定,進行升級的動作就要花費200個工作天,而導入虛擬化技術後,由於每套伺服器的應用程式與作業系統都進行快照的動作,也就是說,每一套伺服器的環境都利用Ghost之類軟體進行備份,只需要將這套備份的作業環境,移植到新的系統上,再進行開機的動作就可以完成,整個花費的時間只需要1個工作天就可以完成。

他進一步表示,在導入虛擬化技術前,該公司資料庫是一天備份一次,而導入虛擬化技術後,將備份的時間縮短至4小時,若遇到資料庫當機時,由於資料備份更新速度快,可以將資料庫回復到最新的狀態下,避免資料遺失過多。

除了前端伺服器進行虛擬化,後端的儲存設備也同步進行虛擬化的動作,研華採用Data Core軟體進行後端儲存設備虛擬化整合,目前該公司共有兩櫃SATA磁碟陣列,每一櫃為15顆SATA 400GB硬碟,總容量達5TB,由於採用兩套磁碟陣列,可達到互為備援的機制。

研華在導入虛擬化技術前,一臺伺服器配置一套儲存設備,若之後空間不足,要另外再購買新的硬碟,而虛擬化後,可以直接配置至最高的硬碟空間,每一個虛擬的伺服器配置2TB的硬碟空間,透過後端儲存的虛擬化可以達到儲存空間的充分利用。

因此,儲存虛擬化後,伺服器就不需要硬碟可以直接與後端進行資料的存取,研華預計今年下半年,Windows作業系統的伺服器將不再配置硬碟,直接透過後端的儲存設備進行資料交換。

而導入虛擬化後,研華最為憂心的地方在於後端的虛擬儲存設備,由於虛擬化後,伺服器直接與後端的儲存設備進行資料的存取動作,若兩臺磁碟陣列同時不穩定,將連帶造成前端伺服器的當機,劉志忠表示,平常就會特別注意後端的虛擬儲存設備的穩定,雖然有互為備援的機置,但仍是研華採用虛擬化技術擔憂的地方。文⊙林文彬

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