虛擬化技術(shù)經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，終于成就了今天的云計(jì)算，在云計(jì)算的整體架構(gòu)中，虛擬化已經(jīng)成為其基石技術(shù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)、公有云業(yè)務(wù)形態(tài)的更迭，虛擬化技術(shù)也在不斷優(yōu)化與升級(jí)，下一步會(huì)往哪里走？

虛擬化成為公有云的基石技術(shù)

下面是阿里云研發(fā)總監(jiān)張獻(xiàn)濤所展示的虛擬化發(fā)展簡(jiǎn)史圖，從1998年VMWare的成立，到Xen架構(gòu)的興起，虛擬化作為當(dāng)時(shí)的新興技術(shù)進(jìn)入人們的視野。但這時(shí)候硬件性能損耗在40%-50%，虛擬化后的系統(tǒng)難以勝任企業(yè)級(jí)應(yīng)用。

直到2005年英特爾發(fā)布VT-x/SVM，從CPU層面提供對(duì)虛擬化的支持和優(yōu)化，將性能損耗降低至10-15%。事實(shí)上在VMWare成立之前，虛擬化技術(shù)在大型機(jī)和Unix系統(tǒng)上早已普及，但在x86架構(gòu)上使用硬件級(jí)虛擬化難度頗大。

于是英特爾進(jìn)一步提高CPU的性能，降低系統(tǒng)組建開(kāi)銷，將焦點(diǎn)從追求CPU速度轉(zhuǎn)移到聚焦CPU的效率，讓虛擬化技術(shù)真正用到了x86平臺(tái)，并從桌面延伸到數(shù)據(jù)中心，最終在私有云領(lǐng)域打開(kāi)局面。

從2007年開(kāi)始，KVM逐漸成長(zhǎng)為默認(rèn)的虛擬化引擎，x86虛擬化平臺(tái)的性能進(jìn)一步提升，相關(guān)開(kāi)源項(xiàng)目飛速發(fā)展，英特爾芯片組對(duì)虛擬化的支持也越來(lái)越好。2007年，是虛擬化技術(shù)走向成熟的一年，KVM+Intel VTX逐漸成為虛擬化平臺(tái)的標(biāo)配。云計(jì)算也在這個(gè)時(shí)候與虛擬化交匯，在2007年初露鋒芒。

云計(jì)算用了11年時(shí)間變得家喻戶曉，虛擬化從云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方式之一，發(fā)展成為云計(jì)算的核心技術(shù)，其架構(gòu)也逐漸從私有云擴(kuò)展至公有云。

虛擬化永恒的關(guān)鍵詞：安全、穩(wěn)定、性能……

虛擬化技術(shù)自始至終都離不開(kāi)這幾個(gè)關(guān)鍵詞：安全、穩(wěn)定、性能、隔離、兼容性、熱升級(jí)、熱遷移等等，無(wú)論上層應(yīng)用如何變化，對(duì)底層虛擬化平臺(tái)的需求始終萬(wàn)變不離其宗。

安全性要求首當(dāng)其沖。在公有云環(huán)境中，多租戶是最顯著的特征，一個(gè)物理機(jī)上有很多個(gè)虛擬機(jī)，而該虛擬機(jī)可能分屬于不同的企業(yè)、用戶，一損俱損，牽一發(fā)而動(dòng)全身。除了在架構(gòu)和代碼層面盡量確保安全，熱修復(fù)也是必不可少的技能。

穩(wěn)定才能業(yè)務(wù)永續(xù)。穩(wěn)定性即便對(duì)于物理機(jī)來(lái)說(shuō)都無(wú)法做到100%，更何況虛機(jī)是硬件之上的一層系統(tǒng)軟件，虛擬化平臺(tái)的穩(wěn)定性基本決定了業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，大規(guī)模宕機(jī)是最大的災(zāi)難，如何快速修復(fù)、熱升級(jí)，打造最穩(wěn)定的虛擬化技術(shù)，是公有云服務(wù)商的永恒追求。

性能損耗決定了業(yè)務(wù)云化的質(zhì)量。五年前，阿里內(nèi)部開(kāi)始阿里巴巴、淘寶等業(yè)務(wù)線的云化過(guò)程，三年的性能損耗目標(biāo)從10%逐步降低至3%以及0%，最終做到了和物理機(jī)相比沒(méi)有損耗。性能損耗直接決定了業(yè)務(wù)云化的質(zhì)量。

隔離程度決定了SLA水平。除了安全性要求嚴(yán)格的隔離之外，當(dāng)兩個(gè)虛機(jī)跑在同一個(gè)物理機(jī)上時(shí)，相互之間的CPU、內(nèi)存帶寬、Cache、IO的資源爭(zhēng)搶也是一大挑戰(zhàn)，如若處理不當(dāng)會(huì)對(duì)兩個(gè)業(yè)務(wù)都有影響。隔離是否做得足夠好，決定了公有云整體的SLA水平。

兼容性意味著技術(shù)架構(gòu)一脈相承。技術(shù)總是不斷更新?lián)Q代，從最早的Xen到后來(lái)的KVM，再到X-Dragon，確保架構(gòu)和業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的一致性，保障最終用戶體驗(yàn)通暢無(wú)阻是必須的。當(dāng)然，兼容性還包括鏡像、數(shù)據(jù)等其他體驗(yàn)的兼容。

熱升級(jí)、熱遷移不只是運(yùn)維層面的問(wèn)題。升級(jí)、遷移都要做到讓業(yè)務(wù)無(wú)感知，很多人認(rèn)為它們是運(yùn)維層面的問(wèn)題，但其實(shí)更是日常工作，可以算作是主動(dòng)運(yùn)維的一部分。

下一步往哪里走？

“好的技術(shù)永遠(yuǎn)都是業(yè)務(wù)磨練出來(lái)的”，在這個(gè)講求用戶體驗(yàn)的時(shí)代，想要預(yù)測(cè)未來(lái)虛擬化技術(shù)的走向，就需要去了解未來(lái)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景。未來(lái)，業(yè)務(wù)將會(huì)再次重新定義虛擬化架構(gòu)，以及服務(wù)器、芯片、軟件調(diào)度等，而萬(wàn)變不離其中，它們的著眼點(diǎn)仍然是安全、穩(wěn)定、性能、隔離等關(guān)鍵詞。

這也是阿里云決定重新定義虛擬化標(biāo)準(zhǔn)的初衷，2016年阿里云推出X-Dragon，開(kāi)啟了軟硬件以及芯片、服務(wù)器架構(gòu)的變革：同時(shí)擁有物理機(jī)的處理能力以及云主機(jī)可擴(kuò)展性的神龍?jiān)品?wù)器（X-Dragon），從芯片調(diào)度到虛擬化結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)以及其他資源調(diào)度，都發(fā)生了巨大的變化。

與此同時(shí)，阿里云還為下一代虛擬化技術(shù)推出了自研虛擬化加速芯片（VAC-001），與X-Dragon配合使用，將軟硬融合發(fā)揮到極致。在阿里云看來(lái)，神龍X-Dragon云服務(wù)器，它既不是物理機(jī)，也不是虛擬機(jī)，而是一個(gè)新物種，它是為虛擬化的未來(lái)而生。

除了阿里云，華為云、金山云也在基于虛擬化的優(yōu)化進(jìn)行自己的公有云變革，華為將其稱之為云的２.０時(shí)代，作為全球最大的OpenStack踐行者，華為針對(duì)虛擬化架構(gòu)所做的優(yōu)化也都第一時(shí)間貢獻(xiàn)給了OpenStack社區(qū)。

華為云計(jì)算首席架構(gòu)師羅浩表示，“在云的2.0時(shí)代，很多應(yīng)用都已經(jīng)完成了云化的過(guò)程，網(wǎng)絡(luò)連接、計(jì)算能力，甚至未來(lái)的VR能力，都對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施提出了非常大的挑戰(zhàn)。在與英特爾的合作中，華為也是在不斷優(yōu)化其虛擬化平臺(tái)的性能?！?/p>

事實(shí)上，隨著超大規(guī)模公有云平臺(tái)的誕生，裸金屬架構(gòu)（Bare Meta）也再次進(jìn)入公有云服務(wù)商的視野，即直接在硬件上安裝虛擬化軟件，再在其上安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用，以來(lái)虛擬層內(nèi)核和服務(wù)器控制臺(tái)進(jìn)行管理。

在國(guó)外，AWS、Google等都在進(jìn)行相關(guān)探索，英特爾也在從硬件層面給以支持，當(dāng)然也仍然離不開(kāi)虛擬化的那幾個(gè)關(guān)鍵詞：安全、穩(wěn)定、性能、隔離、兼容……

未來(lái)已來(lái)，不僅對(duì)整個(gè)IT、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)是如此，對(duì)于虛擬化等更加具體的技術(shù)來(lái)說(shuō)更是如此，最終，是每一個(gè)具體技術(shù)的變革疊加去推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展與變革。