在過去十年或更長時間中，IT 基礎架構發生了巨大變化。隨著虛擬化的興起，組織已經改變了在基礎架構中配置、管理和容納關鍵業務工作負載的方式。虛擬化不是以 1:1 的方式配置服務器工作負載，每個物理服務器都有一個工作負載，虛擬化帶來了在一組物理硬件上運行許多軟件工作負載的能力。

隨著處理、網絡和存儲能力的進步，虛擬化使企業能夠更有效地利用整個環境中 CPU 處理能力的發展，并利用硬件的進步。因此，在某些情況下，某些工作負載仍然需要物理服務器。

讓我們看一下物理服務器和虛擬機之間的重要區別。

物理服務器與虛擬機

在查看物理服務器和虛擬機之間的差異并決定在它們之間運行您的業務關鍵型工作負載時，讓我們首先更好地了解它們。我們將考慮以下幾點：

1.什么是物理服務器？

2.什么是虛擬機？

3. 物理機與虛擬機功能對比

4.你如何選擇？

5. 其他注意事項

讓我們開始研究物理服務器。

什么是物理服務器？

1. 物理服務器是 IT 基礎設施中眾所周知的一部分，從一開始就存在。它是您可以 觸摸 和 感受的硬件。典型的服務器被稱為“裸機”。

2. 它包括允許其運行的物理服務器機箱中包含的所有物理硬件組件。物理服務器基本上有一個 CPU、RAM 和幾種類型的內部存儲，從中加載和啟動操作系統。它可能有也可能沒有用于操作系統的存儲之外的通用存儲。

3. 數據中心的物理連接連接到物理服務器，這包括電源、網絡、存儲連接以及其他外圍設備和硬件。

4. 運行單個應用程序的裸機服務器，一般為單個“租戶”提供應用程序和數據。簡單來說，租戶是 客戶 或 消費者。租戶是為單個客戶提供服務的軟件和支持基礎架構的單個實例。

服務器類型

如果人們可能將物理服務器視為“一刀切”類型的硬件，那么物理服務器有各種類型、大小和用途。其中包括以下不同的服務器類型：

1. 塔式服務器——與機架式和模塊化服務器相比，這種類型的服務器成本更低，功能也更弱。這些服務器存在于邊緣或小型企業環境中，其中可能未安裝服務器機架或沒有其他機架安裝設備來證明購買服務器機架的合理性。

2. 機架式服務器——這些服務器是您在考慮企業數據中心環境時想到的典型服務器，安裝在標準服務器機架中。

3. HCI 或模塊化服務器——HCI 或模塊化服務器有時被稱為“刀片”服務器或超融合外形，因為它們通常能夠通過簡單地安裝新的“刀片式服務器”來安裝或擴展計算、存儲和網絡”或“模塊”到 HCI/模塊化服務器的機箱中。

上面提到的不同類型的服務器肯定不是唯一可供購買的服務器。但是，這些類型的服務器是企業數據中心環境中最常見的物理外形類型。

什么是虛擬機？

1. 虛擬機是當今環境中常見的 IT 基礎架構類型。雖然容器肯定正在獲得牽引力并且正在被采用，但虛擬機仍然是當今虛擬化環境的事實標準。

2. 這些機器是通過 在“裸機”服務器上安裝管理程序來實現的。當今許多流行的虛擬機管理程序（如 VMware vSphere 和 Microsoft Hyper-V）的常用方法是將底層物理服務器的硬件虛擬化，并將此虛擬化硬件呈現給操作系統。管理程序具有某種 CPU 調度程序 ，用于代理來自在來賓虛擬機中運行的客戶端操作系統的請求，物理 CPU 安裝在底層物理主機中。

3. 與物理服務器相比，虛擬機在供應、管理、配置和自動化方面具有許多優勢。雖然新的物理服務器需要幾天或幾周的時間來獲取、配置和配置，但在某些情況下，虛擬機可以在幾分鐘甚至幾秒鐘內啟動。

4. 虛擬機從底層物理硬件中抽象出來的方式，意味著它具有物理服務器無法實現的移動性和靈活性。在虛擬機運行時，虛擬機可以在不同主機之間無縫移動。由于虛擬機是共享存儲上的一組文件而不是一組物理硬件，因此可以輕松移動和更改其計算/內存所有權。

5. 如前所述，物理服務器非常適合單個租戶或客戶。虛擬機更適合多租戶環境，其中可能有許多不同的公司使用不同的虛擬機，所有虛擬機都位于物理機管理程序主機或集群上。

虛擬機類型

由于沒有物理形式因素可以讓我們為虛擬機提供支持，因此虛擬機存在“虛擬硬件”的概念。以 VMware vSphere 為例，當您查看 VM 設置時，您可以看到構成 VM 的虛擬硬件。

VMware 虛擬機中包含的虛擬硬件 除了虛擬硬件之外，還有其他類型的 VM 需要注意：

1. Persistent——它通常與 VDI 環境相關聯，用于描述使用后不會斷電和銷毀的 VM。

2. 非持久性——通常與 VDI 環境相關聯，描述一個短暫存在的虛擬機，僅在需要時提供

3. 厚置備——將虛擬機的存儲描述為磁盤在創建時完全提交或“歸零”

4. 精簡配置——精簡配置磁盤僅在需要空間時將磁盤歸零。這有效地允許“過度配置”存儲，因為您可以為虛擬機分配比實際可用的存儲更多的存儲

5. 虛擬設備——VMware vSphere 中的虛擬設備可以通過 OVA/OVF 模板進行部署。這使得配置設備變得非常容易和有用。

6. vApps——一個vSphere概念，允許在邏輯上將虛擬機分組在一起，以便可以將它們作為單個實體進行管理和管理

7. 第 1 代——在 Hyper-V 中，這是傳統的 VM 配置。“世代”通常會影響 VM 的功能和特性。與第 2 代 VM 相比，第 1 代 VM 的功能通常受到限制。

8. 第 2 代——Hyper-V 中最新的 VM 配置類型，提供所有最新特性和功能。

物理機與虛擬機功能比較

物理服務器和虛擬機的構建方式非常不同，但它們確實有相似之處。歸結為連接到“物理服務器”與“虛擬服務器”，從客戶端的角度來看，體驗將是完全相同的。應用程序通常不關心它們是連接到物理服務器還是作為虛擬機連接到虛擬機。

所需的資源由物理服務器或虛擬機提供，應用程序可以執行相同的操作，無論服務器是物理服務器還是虛擬服務器。我們來看看下面的對比。

費用

1. 盡管從一美元的處理能力來看，物理硬件的價格已經大幅下降，但它仍然很貴。根據配置的硬件規格，單個物理服務器的成本可能在幾千美元到幾萬美元之間。

2. 查看虛擬機的成本可能是一個更抽象的練習，因為您可以在運行虛擬機管理程序的物理主機上創建硬件可以支持的盡可能多的虛擬機。與虛擬機相關的“成本”是因為它們基本上占用了物理主機能夠提供的硬件規格和性能的“切片”，并且您在購買硬件時需要付費。

3. VMware 的 vRealize Operations Manager 等產品能夠根據分配的處理器、RAM 和消耗的存儲運行持續成本分析。這有助于獲得有關單個 VM 成本的切實信息。

4. 然而，當進行一對一比較時，與在物理管理程序主機上運行許多實例或工作負載的能力相比，用于 (1) 工作負載的物理服務器硬件相比，VM 更具成本效益和效率使用企業數據中心的物理資源。

物理足跡

1. 當您查看物理服務器的物理占用空間時，它肯定是廣泛的。無論是塔式、機架式還是刀片式機箱，都需要空間來容納服務器的物理外形。如果您考慮為每個運行的工作負載配備一個物理服務器來為單個解決方案、應用程序或一組用戶提供服務，那么所需的物理空間可能會增加。

2. 另一方面，虛擬機允許所謂的 服務器整合。在過去十年或更長時間中，許多組織一直在經歷這種轉變，從具有單個應用程序的 1 對 1 物理服務器關系到每個物理管理程序主機可以運行 10、20、50 或更多 VM 的虛擬化環境。

3. 與每臺運行單一工作負載的物理服務器相比，虛擬機無疑更有效地利用了企業數據中心的物理空間。

壽命

1. 對于大多數企業環境中的物理服務器硬件，一般使用壽命為 3-5 年。這意味著運行在物理服務器硬件之上的工作負載需要在達到該生命周期后遷移出去。

2. 由于虛擬機是從物理服務器的底層硬件中抽象出來的，因此虛擬機的壽命可能比它們所在的物理硬件長得多。在底層虛擬機管理程序主機達到生命周期后，可以與當前主機并行配置新的虛擬機管理程序主機，并且可以無縫遷移虛擬機。

3. 另一方面，憑借強大的自動化能力，虛擬機可以臨時配置并根據需要上下旋轉。一個典型的例子是根據需要在 VDI 環境中配置的非持久性 VM。用戶注銷后，非持久虛擬機被銷毀。

遷移

在將遷移可能性與物理硬件與虛擬機進行比較時，物理服務器遷移要困難得多。將物理服務器遷移到新的物理硬件比虛擬機復雜得多。隨著物理服務器遷移到新硬件，有幾個選擇。

拍攝物理服務器的映像并將映像應用到新硬件

將軟件從舊物理服務器遷移到新物理服務器

選項 1 需要最少的努力。但是，就驅動程序和包含對舊物理服務器的硬件引用的映像的其他挑戰而言，此選項可能是最成問題的。此方法可能會在應用映像后導致藍屏或硬件問題。需要一個 維護期 ，并且物理服務器托管的應用程序將 在此期間發生中斷。

選項 2 可能需要最繁重的工作，因為將軟件/應用程序遷移到新服務器可能很復雜，具體取決于軟件/應用程序。將軟件/應用程序從一個物理服務器遷移到另一個物理服務器很可能需要一個維護期。

相比之下，虛擬機遷移要容易得多。由于虛擬機是從底層物理管理程序主機硬件中抽象出來的，遷移到新的管理程序硬件是一個簡單的管理程序級別的遷移過程。對于這些虛擬機管理程序，這將是一個 VMware“vMotion”或 Microsoft Hyper-V“實時遷移”過程以遷移到新硬件。

當我們遷移 VMware 虛擬機時，vMotion 或 Live Migration 等支持的虛擬機管理程序級別遷移的好處是它們可以 在 VM 運行時完成， 這意味著您的應用程序可以在此過程中保持可用！與物理服務器遷移相比，遷移無疑是虛擬機的一個優勢。

表現

1. 性能是物理服務器（裸機）通常大放異彩的一個領域，擁有物理服務器而不是運行 VM 的最常見用例之一是要求為關鍵業務提供絕對最高的性能應用。虛擬化環境有一點與管理程序相關的開銷。

2. 但是，需要注意的是，隨著虛擬機管理程序調度程序在調度 CPU 時間方面變得非常出色，VM 性能和裸機性能之間的差距已經變得非常小。大多數出于性能原因在物理服務器上運行可能是因為需要絕對不爭用來自其他虛擬機的資源，這些虛擬機可能會在同一物理管理程序主機硬件上競爭這些資源。

效率

1. 效率是針對單個工作負載在物理服務器上運行虛擬機的優勢。與虛擬機相比，為物理服務器供電、冷卻以及每個“機架-U”數據中心空間、運行物理服務器以托管應用程序和工作負載的成本變得非常昂貴。

2. 在每個管理程序主機運行多個甚至數十個 VM 時，代替每個物理服務器的單個工作負載，與物理服務器相比，VM 在數量級上的效率更高。虛擬機有效地使組織能夠成功地大幅整合其數據中心的足跡。

3 資源效率，使用物理服務器處理單一工作負載會導致大量閑置資源的浪費。VM 允許實際使用可用的 CPU 周期、內存和存儲容量。

災難恢復和高可用性

1. 在物理服務器硬件或虛擬機上運行任何關鍵業務工作負載時，都需要一種方法來保護您的應用程序和數據免受災難，并確保應用程序和數據可用。在 DR 和 HA 方面，與在物理服務器上運行工作負載相比，VM 具有明顯的優勢。

2. 虛擬機是從底層物理硬件中抽象出來的。就能夠移動到不同的管理程序主機而言，它使它們具有極強的移動性。在災難恢復場景中保護應用程序和數據時，VM 提供了多種功能。

3. 對于虛擬機，可以利用虛擬機快照/檢查點來重定向輸入，以便備份解決方案可以捕獲所有更改的數據。更改塊跟蹤 更改跟蹤可用于僅捕獲自上次備份以來所做的更改。

4. 虛擬機管理程序級別的虛擬機備份導致對將虛擬機恢復到正常運行狀態所需的所有內容進行總備份，并配置了虛擬硬件。

5.與物理服務器備份一起，可以捕獲操作系統和存儲在服務器內的所有數據。物理硬件不能被神奇地復制。對于物理服務器故障，您將不得不重現兼容的服務器硬件來恢復您的備份。

6.虛擬化集群使高可用性變得容易。通過從 VM 中抽象出硬件，VM 可以輕松地從集群中的任何管理程序主機上運行。當管理程序主機出現故障時，可以簡單地假定虛擬機的所有權在管理程序集群中的不同管理程序主機上。

7. 物理服務器也可以集群。由于 Windows Server 故障轉移群集長期以來一直是企業數據中心將物理服務器群集在一起以確保應用程序/數據角度的高可用性的標準。如果主節點發生故障，集群中的另一臺物理服務器將假定運行應用程序/托管數據。

8. 虛擬機允許以最簡單的方式在站點級別保護您的數據，并且可以輕松地復制到位于不同位置的不同環境，例如 DR 設施。

你如何選擇？

1. 雖然大多數人在物理服務器與虛擬機之間做出決定，但已確定隨著虛擬化的廣泛采用。虛擬機在成本、物理空間、壽命、遷移、性能、效率和災難恢復/高可用性方面提供的優勢遠遠大于在單個物理服務器上運行單個工作負載。

2. 這是否意味著您不會選擇在物理工作負載上運行應用程序和托管數據？不。實際上物理服務器仍然是企業數據中心環境的重要組成部分。在物理服務器上運行應用程序仍然存在各種情況和用例。無論是出于性能原因，還是出于將物理設備連接到物理服務器的需要，這些用例肯定存在。

3. 選擇歸結為組織的技術和業務決策。在許多 IT 基礎架構環境中，大部分工作負載將是虛擬機和容器，少數物理服務器運行各種應用程序。