網格觀點: 虛擬化是 SOA 環境的基礎

SOA 和基礎設施虛擬化技術之間是高度協作的關系。隨著企業采用的服務不斷增多，這些服務的大小和規模也不斷增大，實現支持這些服務的基礎設施虛擬化技術也日益重要。沒有基礎設施的虛擬化，企業的管理就會變得非常復雜，很難實現服務的靈活性優點。在本文中，Matt Haynos 將對網格計算和 SOA 以及基礎設施虛擬化技術之間的相似和不同之處進行簡要分析。

在這個 “網格觀點” 系列文章中，我們將介紹許多網格領域和發展趨勢之間的關系。這 3 篇文章會深入介紹在網格環境中采用有效自動化和數據管理準則的重要性。其中兩篇文章將探討網格的組成（其本質），例如網格與 CORBA（Common Object Request Broker Architecture）和 P2P（Peer-to-Peer）分布式計算系統之間的異同。

網格對于不同的人來說可能意味著不同的東西，因此我們將沿著這條軌跡繼續向前探討。例如，我到現在都還會在收到有關兩年前發表的本系列第一篇文章 “Perspectives on grid: Grid computing -- next-generation distributed computing” 的一些問題。

到目前為止仍然非常流行的一個概念是面向服務的架構（SOA）。eWeek （請參閱 參考資料）最近的一個主題引用了 Merrill Lynch 開展的一項 CIO 調查，其中 87% 的參與者稱 SOA 是企業軟件中 “下一個偉大的東西（the next big thing）”。（就我個人來說，我認為 SOA 早已 非常偉大了。）

不用奇怪 CIO 為什么對 SOA 如此關注。業務的變化和壓力變得日益激烈，而且已經擴展到了全球范圍?，F在出現了對新業務種類和操作模型的需求。在 IBM 2006 Global CEO Study（請參閱 參考資料）上，2/3 的業務領袖們表示會在最近兩年內 “從根本上改變” 自己的公司形式。他們之所以需要如此迅速地進行改變是由于以下的原因：市場上的一流公司通常都占據著重要的位置，瓜分了市場的大部分份額，而機會變化的是如此迅速，可能稍縱即逝，因此面市的速度至關重要。

但是要做到這一點并非如此簡單。至少對于 CIO 來說是如此。他們不得不應付各種架構、接口和技術，這些可能會限制他們提供技術基礎設施的能力，而這種能力可以支持（甚至促進）他們對動態競爭市場的響應能力。

正是在這種背景之下，SOA 誕生了。SOA 使用了一種架構性的方法來將應用程序分解為各種必要的服務。然后可以設計這些服務，用它們來呈現或映射業務流程。有關 SOA 及其聯合 IT 實踐和業務策略的使命已經有了很多介紹，因此在這里我們就不再詳細介紹了。但是 SOA 正在迅速成為企業可以對動態變化的市場有效進行響應并充分利用新業務商機的關鍵。

關于虛擬化

在本系列的上一篇文章中，我們介紹了網格與虛擬化之間的關系，并闡述了網格就是 虛擬化的觀點。盡管虛擬化是目前一個熱門的基礎設施話題，但實際上它已經存在很長一段時間了。虛擬化在 IT 基礎設施領域內是普遍存在的，例如，在微處理器、虛擬內存和服務器虛擬化領域，我們都可以看到虛擬化的影子。在 IT 基礎設施領域內，尚未 進行虛擬化的地方并不多，我們將整個虛擬化集合稱為基礎設施虛擬化（infrastructure virtualization）。請參見圖 1。

新的思想是任務負載（或應用程序）虛擬化和信息虛擬化，它們具有特殊的優點，可以與 SOA 協作使用。這些領域都涵蓋了網格計算的實質，可以體現出為什么網格可以包含到基礎設施虛擬化這把大傘下面。這些領域也是 SOA 接口所參與和涉及的主要虛擬化領域。

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高級協作和調整

在這一節中，我們將在一個較高的級別上定義 SOA 和基礎設施虛擬化（尤其是任務負載和信息的虛擬化）之間的協作。這里非常有趣的一個地方是，很多公司都是因為一些類似的原因才在自己的應用程序架構中采用 SOA 并在整個基礎設施上使用虛擬化技術的。很多原因和驅動力都非常相似。下面就讓我們來看一下。

橫向協作

第一種協作思想是橫向協作（horizontal integration），它打破了縱向協作的限制，使整個企業朝一個更為全球化協作的企業發展?？紤]一下公司內部（或公司之間，可能是小公司，甚至是中等或大型公司）的標準功能和實踐情況。

在這些共同的（全球）業務流程之上，SOA 通過消除冗余服務打破了應用程序的縱向限制，并在每個業務單元中得以實現。當然，要理解和實現集成業務流程必須要有一些準則，但是一旦實現之后，即使只實現部分準則，SOA 就可以幫助我們將應用程序及其必要服務與全球業務策略和過程統一在一起。結果，通過開發自己特有的服務，并將其加入全球設計的業務流程（通常稱為工作流 或復合應用程序），業務單元可以繼續進行創新 。

基礎設施虛擬化通過將計算或信息資源看作一個實體（而不關心這些資源的屬主或位置）打破了基礎設施的縱向限制。盡管一個公司可能有多個物理基礎設施（例如數據中心），但是這些基礎設施正在被當作一個邏輯基礎設施進行管理。例如，我們在 IT 外購競爭中越來越多地看到了這種趨勢，在這種競爭中，任務可以從一個數據中心遷移到另外一個數據中心。

敏捷性

敏捷性（Agility） 是可以快速響應的能力。我們在前面的文章中已經介紹過敏捷性的問題。敏捷性可能是目前公司中最為重要的 IT 驅動力。SOA 可以通過快速部署新服務并將其提供給消費者和復合應用程序使用來提高公司的敏捷性。重用的概念在這里非常重要，它是 SOA 的一個基本元素。公司可能會錯誤地從頭開始創建新服務，因此通過將應用程序分解成各種必要服務或通過將應用程序在服務上下文中進行封裝，就可以快速重用現有實現了。

相同的概念同樣適用于基礎設施。此處的思想是快速部署基礎設施資源，并使它們可快速用于支持新的業務需求和機會。虛擬化在資源和用戶之間提供了一個絕緣層，因此可以刪除它們之間的緊密綁定。這種松耦合關系讓公司可以添加資源，使基礎設施可以識別出這些資源并將它們快速提供給消費者使用。

啟用靈活性

業務靈活性與敏捷性是緊密相關的。與大多數人一樣，公司也喜歡讓自己經營的東西一直保持可用狀態。SOA 通過服務的概念來實現這種功能。替換帶有定義良好的接口的服務可能非常容易，添加新服務也很容易。SOA 支持動態應用程序構建（或 mash-up）的概念，這樣就可以用一些有趣或創新的方式來構建服務。企業服務總線（ESB）尤其有用，因為它們為服務到服務的通信提供了一個框架或交換場所。

存儲虛擬化是基礎設施虛擬化靈活性的一個很好的例子。例如，IBM® SAN Volume Controller 為存儲提供了一個虛擬表示形式，允許公司在性能或技術改進或價格降低時替換底層的存儲設備。這個過程可以快速實現，而不會影響應用程序或其他用戶。

簡單性

SOA 和基礎設施虛擬化的一個關鍵優點是降低了復雜性。在圖 2 中我們可以形象地看到這一點。應用程序架構的 SOA 方法將整個緊密耦合的大塊應用程序劃分成一系列的服務，其中各個功能都被清晰地劃分出來。復雜的相互依賴關系被消除了。另外，企業不同領域中的功能的冗余實現都有可能被標準化。SOA 承諾要降低企業應用程序架構中的復雜性，但是它也要遵守一定的準則。

這同樣適用于基礎設施的虛擬化。通過在物理資源和用戶之間引入一個抽象層，SOA 和基礎設施虛擬化都可以獨立進行管理。如果資源失效，新物理資源就可以接管它的邏輯位置。如果出現了更好的資源，舊的資源就可以退休了。結果，不用讓用戶或應用程序依賴于任何給定的物理資源，就可以實現基礎設施的靈活性。

基礎設施對于服務和復合應用程序的需求

現在我們已經分別闡述了 SOA 和虛擬化對于應用程序和基礎設施架構的相似性，下面讓我們來看一下服務和復合應用程序對基礎設施的具體需求。服務和復合應用程序具有特定的屬性，可以讓虛擬化技術成為 SOA 基礎設施的堅實基礎。

服務特性：

• 服務是移動的，可以從一臺虛擬機移動到另外一臺虛擬機上。
• 服務可能只存在一段短暫的時間。
• 服務需要根據需要來啟動或停止。
• 服務需要對信息和數據進行存取，它具有特定的分支，因為服務是移動的。
• 服務具有典型的服務質量（QoS）需求，例如安全性和彈性。

復合應用程序的特性：

• 復合應用程序也可以是移動的。
• 復合應用程序可以作為一個作業交互式運行，也可以通過編程控制其運行。
• 復合應用程序可以進行調度，這非常重要，因為它們通常都呈現為具有相互依賴的任務的工作流。
• 復合應用程序可以進行劃分，且有可能并行運行。

讓 SOA 變得更好：基礎設施虛擬化

下面讓我們來看一下虛擬化如何幫助我們滿足上面這些需要，并改進 SOA 基礎設施的體驗。在這一節中，我們將重點關注任務負載、信息和服務器的虛擬化。

服務和復合應用程序中有很大一部分是它們的移動性和動態特性。生命周期很難進行手工 管理，在分布式基礎設施上對其生命周期進行管理也很難。我們希望中間件來實現這種功能。因此，服務的啟動和停止、復合應用程序的調度，以及對二者進行執行的能力，這些都是任務負載虛擬化和諸如 IBM 的 WebSphere® Extended Deployment 之類的產品的基本功能。

在上一篇文章中，我們曾經提到任務負載虛擬化不僅僅是調度，還是調度、任務負載管理和提供的協調。任務負載虛擬化可以在需要的地方和時間啟動服務。如果任務負載的需求增加了，那么可以在其他資源上自動啟動其他服務（克?。?，并將任務路由到這些服務上。如果某個服務或該服務所運行的資源產生了故障，那么就可以實現相同的自動啟動和任務負載重新路由。

這種方法有時稱為服務虛擬化（service virtualization），其中服務供應商與服務消費者之間的交互是通過一個抽象層（在本例中，由任務負載虛擬化提供這個抽象層）進行的。隨著 SOA 部署大小和規模的增大，服務虛擬化也變得日益重要。

另外，智能調度策略可以對復合應用程序或工作流進行劃分，并將一些任務捆綁一起，在一個異構的分布資源池（也稱為網格）上執行它們。

信息虛擬化

由于服務和復合應用程序都可以是移動的，從不同位置獲得對整個企業中信息的訪問是一個非常重要但卻很困難的要求。智能調度（例如服務安置）可以通過在請求信息附近啟動服務來減輕這個問題。然而，這需要更多的智能形式的信息訪問和虛擬化。

在最簡單的形式中，我們希望對數據倉庫進行聯合或虛擬化。我們將分布式信息考慮為一個整體的單一倉庫，它具有您所期望的所有質量的服務：快速存取性能（就仿佛是本地一樣）、安全性和彈性。實際上，這個過程可能正在受到實踐的挑戰，但是 WebSphere Information Server 將開始提供這種功能。分布式信息是信息管理市場上增長最為迅速的一個領域，這一點沒什么奇怪。存取和理解信息的能力對于各種形式和規模的公司來說都具有巨大的影響。

使用 WebSphere Information Server，可以將信息作為服務進行訪問。盡管這非常有用，并且在 SOA 和服務領域也很有意義，但是如果沒有背后的基礎設施，這是不可能的。在上一篇文章中，我們對這個基礎設施（信息虛擬化）進行了討論。信息虛擬化包含兩個方面：內容和格式虛擬化；以及位置虛擬化和性能虛擬化，這是在一個基礎或底層上進行構建的，可以支持元數據管理和一些基礎功能，例如信息的全局命名。

內容虛擬化和格式虛擬化具有以下功能：數據轉換、數據聯邦、數據發現、數據清理和分析。位置和性能分析使分布式數據仿佛就是本地的，包含緩存、復制和智能數據移動和放置以及適當的服務質量。

服務器虛擬化

很多通過分布式資源提供的任務負載虛擬化都是由服務器虛擬化 在機器或集群層提供的。我們可能都聽說過服務器虛擬化的概念，大部分人在聽到虛擬化這個單詞時都認為是服務器虛擬化。服務器虛擬化對于面向服務的架構有特殊的優點。

首先，虛擬機為服務和復合應用程序提供了一個平臺中立級別。這是執行環境所使用的容器概念。例如，不同類型的服務可以在相同的物理資源上執行，而運行時依賴項（runtime dependencies）是自動提供并在運行時進行配置的。另外，我們還可以使用系統級的任務負載管理器將機器或集群資源分配給高優先級的服務和復合應用程序。

關于趨同性的討論是怎么回事？

有些人爭辯說 SOA 和基礎設施虛擬化是趨同的（converging），因為它們都是可以協作的。但是如果將基礎設施虛擬化看作是對 SOA 的支持，那么會更有意義。它們實際上是兩件不同的事情：一個是面向應用程序架構的，另外一個是面向基礎設施架構的。

結束語

在本文中，我們已經介紹了為什么說公司在自己的應用程序架構中采用 SOA 技術與在基礎設施架構中采用虛擬化技術的原因非常類似，這主要是受工作負載和信息虛擬化技術的驅動。SOA 和基礎設施虛擬化技術可以很好地進行協作。隨著在企業中提供的服務越來越多，以及這些服務大小和規模的不斷增加，實現支持這些服務的基礎設施虛擬化技術也日益必要。沒有基礎設施的虛擬化，企業的管理就會變得非常復雜，很難實現服務的靈活性優點。