云计算与虚拟化的区别_云计算与虚拟化

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虚拟化技术提高了IT的敏捷性、灵活性和可扩展性，是云计算中最关键、最核心的驱动力。

云计算市场概述01

2020年，疫情将加速工业数字化进程，国家政策强调要加快5G网络、数据中心、工业互联网等新型基础设施建设，‘数字基础设施’成为最关键的环节。根据IDC发布的最新统计数据，中国约占全球数据的23%。

2021年，国内IT支出超过3万亿美元，其中IT服务和企业级软件增长最快，整体达到全球增速的两倍。据国务院发展研究中心预计，到2023年，政府和大型企业接入云的比率将超过60%。在中国，2019年云计算市场规模约为1334亿元，增长率为38.61%，领先于全球平均增长率。预计到2023年，中国云计算市场规模将达到4000亿人民币。数据量的上升和丰富的应用场景是国内企业上云的必要条件。

云计算02

在传统的IT架构中，操作系统在管理计算机硬件和软件资源方面扮演着重要的角色。IT架构进入云计算时代，需要的是相应的“云操作系统”。以虚拟化和容器为代表的基于云的软件负责数据中心存储资源的高效分配和管理，并合理分配给上层应用，实现‘软件定义的数据中心’，成为云计算时代的重要基础设施。云计算主要由五大关键技术支撑：编程模型技术、数据管理技术、数据存储技术、虚拟化技术和云计算管理平台技术。

虚拟化及其技术路径梳理03

虚拟化技术实现了云计算资源对计算和存储的动态配置和扩展，并以单一整体服务的形式逻辑呈现给用户，成为识记中最关键、最核心的技术动力。其核心优势在于提高IT资源效率，降低成本。通过虚拟化技术，将现有的服务器改造成一个拥有巨大计算和存储资源的池，应用系统可以自由调用这个池中的所有资源。IT评测数据显示，利用虚拟化技术，服务器资源利用率可从5%~10%提高到60%~80%，实现成本节约，提高资源利用率。

全虚拟化和半虚拟化是两种典型的技术路线。虚拟化是使多个客户操作系统(Guest OS)共享原有底层硬件资源的过程，其核心是如何解决执行客户OS发出的特权指令和调用主机硬件资源的问题。从X86服务器的架构来看，其CPU细分为四种执行状态：Ring 0-3，其中Ring 0为操作系统内核——(内核态)的执行状态，Ring 3为用户态，不同虚拟化技术的核心区别在于主机CPU上运行的是哪种执行状态的Guest OS。

完全虚拟化与半虚拟化：两者的核心区别在于是否修改来宾操作系统的内核。完全虚拟化不需要对来宾操作系统的内核进行特殊配置，部署灵活方便，兼容性好。但缺点是来宾OS不能直接管理底层硬件，通过hypervisor管理底层硬件需要转换开销，性能落后于半虚拟化。半虚拟化是通过与修改后的客户操作系统内核共享底层硬件实现的，具有性能上的优势但也失去了部署的灵活性和兼容性(无法支持Windows等闭源操作系统)。

硬件辅助虚拟化：在硬件技术的帮助下，虚拟机的性能接近物理机。在硬件辅助虚拟化中，CPU本身为Hypervisor提供了便利，Hypervisor可以识别指令，从而避免异常，简化指令处理，提高性能。硬件辅助虚拟化仿真技术通常用于优化完全虚拟化和半虚拟化产品。目前主要的硬件辅助虚拟化技术有Intel的VT-x和AMD的AMD-V，市面上主流的全虚拟化和半虚拟化产品基本都支持硬件辅助虚拟化，包括KVM、VMware vSphere、Xen、Oracle VirtualBox等。

根据Statista的数据，全球虚拟化市场将从2018年的57亿美元增长到2025年的90亿美元，2018-2025年CAGR为7%。

云开发和超融合促进了虚拟化市场的发展。

云服务

目前云计算主要分为三种部署形式，分别是公有云、私有云、混合云，三种部署形式各有利弊。

企业使用公有云服务非常简单，只需要购买IaaS服务即可。而国内企业由于可控性较低，仍然偏好私有云、混合云。但使用私有云、混合云需要购买相应的软硬件产品和集成服务，虚拟化和云管理软件在私有云建设中不可或缺。

2020年，中国私有云市场规模已经超过700亿元，政府和金融是两大下游行业。由于客户对数据安全和存储资源的独立考虑，私有云仍然是政府和金融的首选。

混合云是私有云与公有云的结合，两者之间有一个或多个连接点。目标是建立一个管理团队。一个好的混合云管理环境，结合各种云计算模式的服务和数据，建立一个统一的一、自动化且管理良好的计算环境。混合云的需求主要来自于私有云与公有云本身的不足。与前两者相比，混合云安全、可控、可扩展、更经济。随着用户对云计算技术要求的提高，具有强大数据安全性、高速计算能力和额外硬件支持的混合云成为用户的最佳选择。

市场研究Future预测，未来中国混合云有望进入高速增长期。2017年全球混合云市场规模约为400亿美元，预计2023年将达到1400亿美元，复合增长率为24%。混合云的规模是私有云市场的几倍，进一步推动了对虚拟化的需求。

超级聚变

目前主流的超融合系统都是基于Hypervisor服务器虚拟化技术。该技术可以方便安装在虚拟机中的应用在不同物理节点之间迁移，同时还可以享受虚拟化平台提供的保证可用性的措施，在可用性方面甚至比物理机环境更方便。超融合的蓬勃发展有望进一步降低构建私有/混合云的难度，加快私有/混合云的渗透率。与传统基础设施相比，采用超融合架构不仅可以提高效率、节省空间，还可以降低成本。根据VMware的数据，传统存储阵列系统的成本为134，942美元，而超融合架构的成本仅为68，386美元，约低60%。目前全球超融合市场规模为27亿美元，IDC预测，到2022年，全球超融合市场规模将达到56亿美元。然而，中国的超融合市场仍处于初级阶段，市场规模较小，但增长速度非常快。

目前华为和新华三、都深信自己是超融合市场的前三。Hyperconvergence是基于虚拟化或容器技术的存储和计算一体化解决方案，帮助用户在本地简单快速地部署云基础设施，可用于构建私有云，并扩展到公有云，实现混合云架构。2020年，中国超融合市场规模已超过100亿元。华为和新湖

综上所述，随着云计算市场教育的逐步完成，国内私有云/混合云建设进入加速期，超融合显著降低了私有云/混合云建设难度，有望推动私有云/混合云的渗透率，虚拟化市场有望迎来高速增长期。

云基础软件05

服务器虚拟化

服务器虚拟化是虚拟化技术在服务器上的应用，将物理资源抽象成逻辑资源，使CPU、内存、磁盘、I/O等硬件成为一个可以动态管理的“资源池”，使一台服务器成为几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器。作为云计算基础设施层(IaaS)的核心技术，服务器虚拟化技术打破了计算机内部物理结构之间无法逾越的壁垒，使用户能够以比以前更好的配置方式应用计算机硬件资源，为云数据中心的实现奠定了基础。2020年，服务器虚拟化的市场规模将达到44.8亿元，增长率为19.6%。到2024年，市场规模将达到90.4亿元，年复合增长率为19.3%。

桌面云

桌面云是基于虚拟化技术的终端操作系统交付和管理方案，为用户提供安全的数据保护、高效的桌面管理和灵活的用户访问服务。目前业内主流的桌面云解决方案主要是VDI(虚拟桌面基础设施)和IDV(智能桌面虚拟化)架构，在教育、医疗、金融、能源、政府等行业有着旺盛的需求。这些客户主要依靠私有化部署，将独立购买VDI硬件(瘦客户机)和软件设施。2019年，中国桌面云软件市场规模已超过30亿元，其中华为、沈心等公司占据行业领先地位。

存储虚拟化

存储虚拟化作用于一个或多个实体，用于提供存储资源或服务，通过一定的手段统一管理异构的存储资源，形成一个巨大的“存储池”，将资源的逻辑映像与物理存储分离，从而为系统提供一个简化的、无缝的存储资源虚拟视图。市场上备受关注的软件定义存储(也称为服务器SAN)和分布式存储都属于存储虚拟化的范畴。软件定义的存储(SDS)是一种可以将存储软件与硬件分开的存储体系结构。SDS一般在行业标准系统或x86系统上实现，消除了软件对专有硬件的依赖，可以根据需求扩展存储容量和升级降级硬件，灵活性大大提高。

跨云管理平台

跨云管理平台是数据中心资源的统一管理平台，管理多个开源或异构的云计算资源和产品，如管理华为云、阿里云、AWS等公有/私有云资源，管理OpenStack、VMware、Docker等基于云的软件。同时，由于云管理平台往往需要管理多个厂商的产品，第三方中立性对于云管理平台尤为重要。

目前，国内政府和企业仍在大量采用混合云架构和云部署。近年来，国内第三方云管理平台市场保持快速增长。2019年，国内第三方云管理平台市场规模已达27.3亿元，行业整体增速高达40%。神州数码(云角)、IBM、中软国际等公司在国内云管理平台市场处于领先地位。

审核编辑：李倩