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虚拟主机类应用服务器

主机类应用服务器是利用虚拟化技术,在一台物理服务器上划分出多个独立空间

虚拟主机类应用服务器

虚拟主机类应用服务器  第1张

定义与概念

虚拟主机类应用服务器是一种基于虚拟化技术实现的服务器架构,它将一台物理服务器通过软件手段划分为多个相互隔离的虚拟服务器环境,每个虚拟服务器都可以独立运行应用程序,如同多个独立的服务器一样,这些虚拟服务器共享物理服务器的硬件资源,如 CPU、内存、存储等,但彼此之间互不干扰。

工作原理

  1. 虚拟化技术基础
    • 主要依赖于 Hypervisor(虚拟机监控程序),Hypervisor 分为两种类型:Type 1(裸金属型)和 Type 2(宿主型),在虚拟主机类应用服务器中,常见的是 Type 1 Hypervisor,它直接安装在物理服务器上,直接管理和调度硬件资源,为上层的虚拟服务器提供资源分配和隔离功能,VMware ESXi 就是典型的 Type 1 Hypervisor,它可以直接与服务器硬件交互,将物理资源分配给不同的虚拟机。
    • 当创建虚拟主机时,Hypervisor 会在物理服务器上划分出一块独立的内存空间、一定数量的 CPU 资源以及部分存储空间给每个虚拟主机使用,这些虚拟资源的组合就构成了一个虚拟服务器的环境。
  2. 资源分配与调度
    • CPU 资源:通过虚拟化技术,将物理 CPU 的多个核心虚拟化为多个虚拟 CPU 核心分配给各个虚拟主机,一个物理服务器有 8 个 CPU 核心,可以分配给 4 个虚拟主机,每个虚拟主机获得 2 个虚拟 CPU 核心的使用权,Hypervisor 会根据设定的优先级和算法,合理地调度 CPU 时间片给各个虚拟主机,确保它们能够公平地使用 CPU 资源。
    • 内存资源:为每个虚拟主机分配一定容量的内存,这部分内存是从物理服务器的内存中划分出来的,虚拟主机内的应用程序运行时,只能够在分配给它的内存空间内进行操作,给一个虚拟主机分配 4GB 内存,那么它运行的程序最多只能使用这 4GB 内存,不会占用其他虚拟主机的内存。
    • 存储资源:可以是物理服务器上的本地存储,也可以是连接到服务器的存储区域网络(SAN)或网络附加存储(NAS),虚拟主机的存储空间可以通过创建虚拟磁盘来实现,这些虚拟磁盘在物理服务器上可能对应着不同的存储分区或者存储设备,在一个虚拟主机上创建一个 100GB 的虚拟磁盘,这个虚拟磁盘的数据实际上存储在物理服务器的存储设备中的特定区域。

特点

  1. 优点
    • 成本效益:多个虚拟主机可以共享一台物理服务器的硬件资源,相比购买多台独立服务器,大大降低了硬件采购成本、机房空间占用成本以及电力等运维成本,一个中小企业原本需要购买 5 台独立服务器来运行不同的应用,现在可能只需要 1 2 台高性能物理服务器通过虚拟化创建多个虚拟主机即可满足需求,节省了大量的资金。
    • 灵活性与可扩展性:能够方便地创建、删除和修改虚拟主机,当企业需要增加新的应用服务时,可以快速在现有的物理服务器上创建新的虚拟主机并部署应用;当某个应用不需要时,可以轻松删除对应的虚拟主机,释放资源,而且可以根据业务需求灵活调整每个虚拟主机的资源分配,如增加或减少内存、CPU 核心数等。
    • 隔离性:不同虚拟主机之间相互隔离,一个虚拟主机出现故障(如系统崩溃、应用程序错误等)不会影响其他虚拟主机的正常运行,在一个虚拟主机上进行软件更新导致系统无法启动,其他虚拟主机依然可以正常为用户提供服务,这提高了系统的整体稳定性和可靠性。
    • 便于管理:可以通过统一的管理平台对多个虚拟主机进行集中管理,包括资源监控、性能优化、系统更新等操作,管理员可以在一个控制台上查看所有虚拟主机的运行状态、资源使用情况等信息,方便进行维护和管理。
  2. 缺点
    • 性能损耗:由于虚拟化层的引入,会有一定的性能开销,Hypervisor 需要对物理资源进行管理和调度,这会导致虚拟主机的性能相比直接运行在物理服务器上的应用程序略有下降,在处理大量数据运算或者高并发请求时,虚拟主机的性能可能不如物理服务器。
    • 安全风险:虽然虚拟主机之间相互隔离,但如果 Hypervisor 层出现安全破绽,可能会影响所有运行在该物理服务器上的虚拟主机,而且多个虚拟主机共享物理服务器的网络接口等资源,也可能会增加网络攻击的风险,破解如果攻破了 Hypervisor 的安全防线,就有可能获取所有虚拟主机的敏感信息。

应用场景

  1. Web 托管:许多网站运营商利用虚拟主机类应用服务器来托管多个客户的网站,每个客户的网站可以运行在单独的虚拟主机上,这样可以保证不同客户网站之间的资源隔离和安全性,一家网络服务提供商可以为几十家小型企业提供网站托管服务,每个企业的网站都在自己的虚拟主机环境中运行,互不干扰。
  2. 企业应用整合:企业可以将内部多个不同部门或者不同业务系统的应用程序整合到一台物理服务器上的多个虚拟主机中,这样可以提高服务器的利用率,降低硬件成本,并且方便统一管理和维护,企业的办公自动化系统、客户关系管理系统(CRM)和企业资源计划系统(ERP)可以分别运行在不同的虚拟主机上,共享同一台物理服务器的资源。
  3. 开发与测试环境:对于软件开发团队来说,虚拟主机类应用服务器是理想的开发和测试环境,开发人员可以在虚拟主机上快速创建和配置各种操作系统和软件环境,用于开发和测试新的应用程序,而且可以根据需要随时复制或者重置虚拟主机环境,方便进行不同版本的测试和对比。

常见虚拟主机类应用服务器软件

虚拟主机软件 特点 适用场景
VMware vSphere 功能强大,提供了丰富的虚拟化管理功能,包括资源池管理、高可用性(HA)和分布式资源调度(DRS)等,支持多种操作系统作为虚拟主机的 guest OS。 适用于企业级的大规模虚拟化环境,对服务器性能和稳定性要求较高的场景,如数据中心的服务器虚拟化。
Microsoft Hyper V 与 Windows Server 系统集成度高,易于在 Windows 环境下部署和管理,具有良好的性能和安全性,支持 Windows 和其他主流操作系统的虚拟化。 在 Windows 服务器主导的企业环境中广泛应用,尤其是对于已经使用微软产品和技术栈的企业,用于整合服务器资源和运行企业应用程序。
Citrix XenServer 具有高效的资源管理和出色的安全性,支持多种虚拟化方式(如裸金属架构和宿主机架构),提供了灵活的存储和网络管理功能。 常用于企业的桌面虚拟化和服务器虚拟化场景,特别是对于需要提供安全的远程访问和多用户环境的场景,如企业的远程办公系统。
KVM(Kernel based Virtual Machine) 开源免费,与 Linux 内核紧密集成,性能良好,在 Linux 环境下使用广泛,得到了众多 Linux 发行版的支持。 适合在 Linux 服务器环境中构建虚拟化基础设施,对于成本敏感且以 Linux 应用为主的企业和项目,如开源软件的开发和测试环境搭建。

相关问题与解答

问题 1:虚拟主机类应用服务器和云服务器有什么区别?
答:虚拟主机类应用服务器和云服务器有以下区别:

  • 资源来源与管理方式:虚拟主机类应用服务器是基于特定的物理服务器通过虚拟化技术划分资源,资源管理和调度主要由本地的 Hypervisor 完成,通常在企业内部网络或者特定的数据中心内部使用,而云服务器是基于云计算服务提供商的大规模数据中心,资源是池化的,由云服务提供商通过复杂的管理系统进行全局的资源分配和调度,用户可以通过互联网随时随地访问和使用云服务器资源。
  • 扩展性和灵活性:云服务器具有更高的扩展性,用户可以根据业务需求轻松地在线调整资源配置(如增加 CPU 核心数、内存容量等),并且可以快速创建和删除云服务器实例,虚拟主机类应用服务器虽然也有一定的灵活性,但在扩展资源时可能受到物理服务器硬件资源的限制,并且创建和删除虚拟主机的操作相对较为复杂,可能需要在本地管理平台上进行更多的配置操作。
  • 成本结构:虚拟主机类应用服务器的初始成本主要是购买物理服务器和虚拟化软件的费用,后续的成本主要是电力、机房空间等运维成本,而云服务器是按照使用量(如 CPU 使用时间、存储容量、网络流量等)付费的,没有前期的硬件购置成本,但对于长期大量使用的情况,费用可能会比较高。

问题 2:如何保障虚拟主机类应用服务器的安全性?
答:保障虚拟主机类应用服务器的安全性可以从以下几个方面入手:

  • Hypervisor 安全:及时安装 Hypervisor 厂商发布的安全补丁,确保 Hypervisor 层没有已知的安全破绽,限制对 Hypervisor 管理界面的访问权限,只允许授权的管理员进行访问,并且采用强密码策略和多因素身份验证方式。
  • 虚拟主机隔离:合理设置虚拟主机之间的隔离策略,包括网络隔离(如使用虚拟局域网 VLAN)、存储隔离等,确保每个虚拟主机只能访问其被授权的资源,防止虚拟主机之间的非规访问和数据泄露。
  • 网络安全:在虚拟主机类应用服务器的前端部署防火墙,对进出的网络流量进行过滤和监控,配置载入检测/预防系统(IDS/IPS),及时发现和阻止网络攻击行为,对虚拟主机内部的网络通信进行加密,防止数据在传输过程中被窃取或改动。
  • 系统和应用程序安全:定期对虚拟主机内的操作系统和应用程序进行安全更新和补丁安装,防止因系统破绽被攻击,对虚拟主机内的用户进行身份验证和授权管理,限制用户对系统资源的访问权限,还可以采用安全审计工具,对虚拟主机内的操作进行记录和审计,以便及时发现异常行为
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