Server Consolidation & Server Virtualization

The primary objective behind server consolidation is to consume all of a server’s available resources and reduce the capital and operational expenses associated with multiple servers. Traditionally, only 15-30 percent of a physical server’s overall capacity is used. With server consolidation, the utilization rate can be increased to well over 80 percent. Server consolidation works on the principles of server virtualization, where one or more virtual servers resides on a physical server.
Server consolidation uses a multi-tenant architecture where all the installed and hosted virtual servers share a processor, storage, memory and other I/O and network processes. However, each virtual server has a separate operating system, applications and internal services.

Server consolidation refers to the use of a physical server to accommodate one or more server applications or user instances. Server consolidation makes it possible to share a server’s compute resources among multiple applications and services simultaneously. It is mainly used to reduce the number of servers required in an organization.

服務器聚合，是通過讓多個用戶行程共享同一臺物理服務器的計算資源，目的是充分發揮一臺服務器的性能，以提高利用率來減少服務器數量與開銷，

Server virtualization is used to mask server resources from server users. This can include the number and identity of operating systems, processors, and individual physical servers.

服務器聚合是基于服務器虛擬化實作的，

服務器虛擬化定義和分類

1.企圖訪問或修改虛擬機模式或機器狀態的指令，
2.企圖訪問或修改敏感暫存器或存盤單元，如時鐘暫存器、中斷暫存器等的指令，
3.企圖訪問存盤保護系統或記憶體、地址分配系統的指令，
4.所有I/O指令，

個人認為后三條本身就是特權指令，第一條是添加了虛擬功能之后的新增指令，

1.按照虛擬化平臺分類

完全虛擬化

完全虛擬化是在虛擬機（VM）和硬體之間加了一個軟體層Hypervisor/虛擬機管理程式（VMM），VMM可以運行在另一個OS上，或者直接運行在硬體上，不同虛擬機的OS通過Hypervisor最終實作對服務器硬體的共享，
這種軟體程式也叫作系統管理程式，它可以直接與服務器的CPU和硬碟通信，負責監控整個物理服務器的記憶體資源，保持虛擬服務器相互獨立，而且使每個虛擬服務器對于其他虛擬服務器透明，這種方法的限制在于系統管理程式在調度虛擬服務器和監管的時候，自身也要消耗物理服務器的資源，

準虛擬化

準虛擬化把整個所有和服務器相連的用戶是做一個網路，這樣用戶行程的作業系統之間可以相互了解，減少了系統管理程式的開銷，

作業系統虛擬化

作業系統級虛擬化不使用管理程式，相反，把虛擬化功能作為物理服務器作業系統的一部分，物理機的作業系統可以執行虛擬機監控程式的所有任務，但是，所有虛擬服務器必須在這種服務器虛擬化方法運行相同的作業系統，

2.按虛擬化架構分類

裸金屬

未虛擬化的計算機，OS是用戶程式呼叫軟體的介面，對于我們來說，是先安裝作業系統，在作業系統上安裝應用軟體，

寄居

虛擬化的一個例子：VMWare，
ESXi是VMware的企業級服務器虛擬化技術，本身是一個作業系統，直接安裝的物理服務器上，
先在物理服務器上安裝ESXi，然后在ESXi中創建各種虛擬硬體（虛擬硬體的集合），不包括作業系統，也可以稱為虛擬機，再在虛擬機上安裝作業系統，最后才能在這些作業系統中安裝應用程式，

3.按虛擬化層次硬體分類

硬體輔助虛擬化

硬體輔助虛擬化借助硬體（需要CPU、芯片組、BIOS、hypervisor這些硬體設備都支持）實作CPU虛擬化，不同的技術與特定型號的硬體系結，硬體輔助虛擬化效率更高，主流的企業級服務器虛擬化都是采用硬體輔助虛擬化技術，

軟體輔助虛擬化

軟體輔助虛擬化是通過hypervisor實作CPU虛擬化，

為什么要服務器虛擬化？

服務器虛擬化可以有效利用現有IT基礎架構中的現有資源（更為簡單的結構，更少的物理服務器主機數量），沒有服務器虛擬化，服務器僅使用其處理能力的一小部分，
由于作業負載僅分布到網路服務器的一部分，因此導致服務器處于空閑狀態，資料中心因資料未被及時處理而堆積，造成存盤資料的資源的浪費，
通過將每個物理服務器劃分為多個虛擬服務器，服務器虛擬化允許每個虛擬服務器充當唯一的物理設備，每個虛擬服務器都可以運行自己的應用程式和作業系統，此程序通過使每個虛擬服務器充當物理服務器來提高資源利用率，并增加每個物理機的容量（共享資源相當于增加了n倍的訪問速度，因為hypervisor的存在，不會出現訪問沖突，因為hypervisor是不同虛擬機作業系統訪問硬體的唯一介面），

虛擬化與云計算

云計算資料中心有三種常用的虛擬化技術：服務器虛擬化、存盤虛擬化、網路虛擬化，

服務器虛擬化

服務器虛擬化實際是將這“多個作業系統”安裝在hypervisor中，這“多個作業系統”使用hypervisor將物理服務器的物理硬體經過hypervisor虛擬化得到的虛擬硬體，
我們將服務器虛擬化中“一個作業系統”使用的虛擬硬體集合和這個作業系統本身一起稱做一臺虛擬機，

優點

靈活

對于低配置要求的客戶，不需要單獨建立一臺服務器，可以用更高配置的服務器虛擬一臺虛擬機給客戶或業務，剩余空間可以用于其他業務或者以后的性能升級，

效率高

X86計算機一臺只能運行一個作業系統，即使服務器性能好，利用效率很低，而且虛擬機提供的總性能可以大于硬體的性能，比如某臺物理服務器CPU為10核，在此物理服務器上創建出3臺4核的虛擬機，從表面上看物理機提供了虛擬的12核，但是實際能夠使用的只有10核，但是同時出現四核同時作業的機會是很小的，因此可以這樣分配，擴大了本身的能力，

穩定

我們使用Windows系統，如果一個應用程式死機，導致作業系統死機，那么所有正在運行的APP都會停止作業，服務器也一樣，如果多個業務部署在一臺服務器上，某個業務故障，導致服務器宕機，則會影響到該服務器上的所有業務，而服務器虛擬化，虛擬機之間是相互隔離的，單臺虛擬機宕機，并不會影響其它虛擬機，

云計算

虛擬化軟體一般創建一臺虛擬的電腦，是需要人工指定這臺虛擬電腦放在哪臺物理機上的，這一程序可能還需要比較復雜的人工配置，對于資料極為龐大的資料中心，當物理服務器非常多的時候，就會是一個非常龐大的工程，這個規模，一方面虛擬化軟體的管理能力是無法處理的，另一方面人工配置的成本太高，
用機器去做虛擬化程序的演算法叫做調度，比如有一個調度中心，把所有的服務器都放在一個池子里面，無論用戶需要多少CPU、記憶體、硬碟的虛擬電腦，調度中心會自動在大池子里面找一個能夠滿足用戶需求的地方，把虛擬電腦啟動起來做好配置，供用戶直接使用，這個階段我們稱為池化或者云化，這個階段才可以稱為云計算，之前的都只能叫虛擬化，

云計算的分類

公有云

IAAS：提供虛擬機

最基礎的公有云服務就是云計算服務商建設好機房，配置好物理服務器、網路等，根據用戶（其它公司）需求提供虛擬機，服務器的分配，維護，界面GUI設計，都是由服務商的運維負責，用戶只需要支付租金使用，

PAAS：提供虛擬機和在虛擬機中部署環境的服務

再進一步，云計算平臺還可以提供服務器中環境的部署，比如說網頁服務器可能需要安裝MySQL等軟體，而這些軟體的安裝、維護、優化作業由云平臺服務商專業的運維人員來處理，

SAAS：直接提供網頁應用（官網、論壇、網頁版PS、財務管理系統，人事管理系統等等）

再進一步，云計算服務商可以針對特定的業務型別提供好模板，用戶直接向模板中填入資料，就可以使用，

私有云

資料是企業的命脈，對于一些大企業來說，將資料存放在公有云服務商太不安全，因此建設私有云，私有云就是自己或第三方公司搭建，僅供本公司內部使用的云計算，
私有云一般只提供類比于公有云的ASSA/PAAS服務，

混合云

混合云融合了公有云和私有云，私有云主要是面向企業用戶：出于安全考慮，企業更愿意將資料存放在私有云中，但是同時又希望可以獲得公有云的計算資源，在這種情況，下混合云被越來越多的采用，它將公有云和私有云進行混合和匹配，以獲得最佳的效果，

Tips：簡單來說，把核心的業務部署在私有云，把非核心的業務部署在公有云，兩者之間可以快速遷移，