DevOps和虚拟化：VM对软件开发的影响

DevOps 的目标是提高软件开发的速度和质量。传统团队必须发展以实现更快的部署，而采用虚拟化是 DevOps 过渡的主要部分。虚拟化为团队提供了充分利用现代开发所需的一致性和敏捷性。本文解释了 DevOps 中虚拟化的价值。继续阅读以了解虚拟化如何使工程师能够在整个 软件开发生命周期 (SDLC) 中设置灵活且一致的系统。

什么是虚拟化？

虚拟化是在单个服务器上创建多个虚拟系统的过程。这种做法通过在多个用户和环境之间分配其资源来最大化物理机器的容量。

DevOps 团队使用虚拟化来创建虚拟机(VM)，模拟硬件和软件配置。每个VM都有一个操作系统并充当独立的计算机，即使它运行在物理设备的一部分上。虚拟机模仿计算机的所有组件，包括：

• 中央处理器。
• 内存。
• 贮存。
• 网络。

借助虚拟化，一块硬件可以同时托管大量 VM 配置，而不会出现性能问题。虚拟化的主要好处是：

• 以更少的资源获得更多的计算能力。
• 在单个硬件上运行多个独立系统。
• 贯穿 持续集成和持续交付 (CI/CD) 流程的一致环境。

DevOps 团队使用管理程序来管理虚拟机。管理程序或虚拟机监视器(VMM)是创建和运行VM的软件、固件或硬件。最受欢迎的 VMM 是：

• 虚拟机 (ESXi)。
• AWS XEN。
• 微软 Hyper V。
• 蚂蚁操作系统。
• 甲骨文虚拟机服务器。
• 电源管理程序。

管理程序运行在物理专用服务器或操作系统之上，以模拟底层硬件。虚拟化依赖于云计算来确保始终保持最佳性能。云允许虚拟机在几分钟内按需扩展或缩减以满足资源需求。

不同类型的虚拟化

有四种主要类型的虚拟化：

• 服务器虚拟化。
• 网络虚拟化。
• 桌面虚拟化。
• 操作系统虚拟化。

服务器虚拟化

服务器虚拟化使单个物理服务器能够执行多个独立的功能。这种形式的虚拟化导致：

• 降低运营成本。
• 提高服务器性能。
• 更快的工作负载能力。

服务器虚拟化还降低了管理成本和物理服务器的复杂性。

网络虚拟化

网络虚拟化模拟虚拟环境中的网络。此虚拟化过程在虚拟环境之间分配网络功能（目录服务、文件共享、IP 配置）。网络虚拟化减少了设置多个独立网络所需的物理组件数量，例如：

• 开关。
• 路由器。
• 服务器。
• 电缆。
• 集线器。

虚拟网络还提供比物理网络更好的运营能力，而且成本更低。

桌面虚拟化

桌面虚拟化创建了一个模拟桌面设备设置和应用程序的虚拟环境。这种虚拟化形式允许管理员（个人或工具）将桌面环境部署到多台物理机。管理员可以同时对所有虚拟桌面执行批量配置、更新和安全检查。虚拟桌面基础架构 非常适合提供可从任何设备访问的安全、集中的工作环境。

操作系统虚拟化

操作系统虚拟化允许开发人员在单台机器上部署多个操作系统。这种虚拟化类型可以帮助团队：

• 降低批量硬件成本。
• 在一台机器上测试多个操作系统中的应用程序。
• 由于虚拟实例的隔离（例如，测试未经批准的软件解决方案）而提高了安全性。
• 加速 IT 服务。

当团队需要在单个设备上运行 Linux 和 Windows 环境时，操作系统虚拟化是一种流行的选择。

什么是 DevOps？

DevOps 是一组实践、理念和工具，使团队能够高速发布软件。DevOps 有两个主要目标：

• 打破开发和运营团队之间的障碍和孤岛。
• 自动化构建、测试和交付流程，使软件创建更快、更可靠。

DevOps 优化了从开发和测试到部署和运营的整个应用程序生命周期。向 DevOps 过渡对于缩短上市时间和提高竞争力至关重要。DevOps 的显着优势包括：

• 速度： 团队以高速创建软件，可以更快地适应市场需求。增加发布频率和速度可以更快地改进产品。
• 可靠性： 应用程序更新和基础架构更改不会影响用户体验。 持续测试 确保每个代码添加的功能。
• 可扩展性： 工程师大规模管理基础设施和开发流程。例如，团队使用 基础架构即代码 (IaC) 来管理开发、测试和生产环境。
• 协作： 开发人员和运营人员将工作流程结合起来，以减少效率低下并节省时间。
• 安全性： 自动化合规策略和高控制级别使 DevOps 团队能够确保整个 SDLC 的安全性。

虚拟化如何帮助 DevOps？

虚拟化是 DevOps 软件堆栈的重要组成部分。虚拟机允许团队在模拟环境中构建、测试和部署代码，而不会浪费计算资源。虚拟化的好处包括：

• 在开发过程中提高敏捷性、灵活性和可扩展性。
• 整个 SDLC 的成本节约，主要是在维护和测试方面。
• 更快的工作负载和环境设置使团队更有效率。

DevOps 中的虚拟化对于复杂云、API 和 SOA 系统的开发至关重要。对于喜欢在 API 层开始寻找 bug 的测试驱动开发 (TDD) 团队来说，VM 是理想的选择。

DevOps 团队经常使用虚拟化和容器化来增加软件创建的灵活性。 容器化工具 允许工程师在单个容器中运行多个应用程序，该环境包含应用程序运行所需的一切：

• 代码。
• 系统工具。
• 图书馆。

VM 和容器的使用支持复杂的应用程序基础架构。例如，平台的前端和中间件组件可能在容器中运行，而后端组件在 VM 上运行。

DevOps 和虚拟化：好处

虚拟化为整个 DevOps 管道带来了好处， 并改进了 CI/CD 的大部分方面。

更快更好的实时测试

通过模拟生产环境中存在的组件，虚拟化允许集成测试在开发过程的早期运行。错误发现在 SDLC 中发生得更快，从而消除了延迟生产和上市时间的瓶颈。虚拟化还允许在实时测试的同时进行开发。实时测试导致：

• 高精度。
• 减少部署时间。
• 提高产品稳定性。

团队可以自信地实时检查每个新更改的效果，并在生命周期的早期发现生产缺陷。使用虚拟机进行测试还可以减少重新测试和重建生产的时间。

快速服务器配置

物理服务需要时间来建立。操作员必须组装服务器、将其安装在机架上、设置好并将其投入运行。使用虚拟化，管理员需要做的就是组装虚拟机并将其传输到目标系统。如有必要，此过程可以是自动的。

更快、更轻松的备份系统

对于大多数公司而言，完整性或服务器数据的丢失通常会导致数据丢失。然而，通过虚拟化，团队可以设置 每分钟发生的自动数据备份。虚拟化具有 快照、虚拟计算机系统的完整映像，开发人员可以在任何硬件上可靠地恢复。

更高效的团队

每当团队需要额外的资源或环境时，工程师可以在几分钟内部署虚拟机。虚拟实例还具有灵活性和可扩展性，因此团队可以事半功倍，而决策者可以依靠高效的 IT 规划。虚拟化提供商使 VM 硬件和软件保持最新。无需本地更新或管理，这使 DevOps 团队可以专注于 CI/CD 的其他领域。专家估计，一个团队通过虚拟化可以节省 50% 到 60% 的总生产力。DevOps 团队可以轻松共享和使用虚拟资产，从而实现更高效的并行开发。

降低成本

虚拟化在整个 DevOps 管道中节省了资金，因为：

• 测试变得更便宜。
• 团队不再依赖环境共享。
• 虚拟机比本地硬件需要更少的能源，从而降低了能源利用率。
• 减少对物理硬件的依赖会降低维护成本。

跨版本的环境标准化还降低了维护自定义配置的成本。

环境一致性

在虚拟机上工作比在裸机上编程更容易预测，尤其是在规模上。由于以下原因，物理硬件通常会表现出细微的差异：

• 制造工艺。
• 替换组件。
• 固件差异。
• 间歇性故障。

对于 VM，系统的配置、设备功能和内存状态都是一致的。团队在开发和生产中使用相同的虚拟化，从而降低了由于代码管道转换而导致配置错误的可能性。此外，该软件具有较少的潜在缺陷（即使它们发生也更具重现性）。

降低故障率

虚拟化降低了签入和发布失败率。DevOps 团队经常设计自动化测试来模拟软件的实际使用。每当工程师提交代码以供签入时，这些测试都会自动运行，因此错误很少会出现在发布中。大规模虚拟化还允许团队在不同版本和补丁级别上同时进行测试。这些设置提高了产品兼容性和互操作性。当团队必须针对依赖的第三方组件进行重复测试时，依赖虚拟化是有益的。通过虚拟化 ERP 或支付网关，测试说明了现实世界依赖者的所有模拟数据和软件响应。

提高安全性

虚拟化提供了容错、一致和可预测的环境，可改进配置控制、安全保证和网络安全。虚拟机是高风险任务的理想选择。有风险的进程在隔离的虚拟容器中运行，远离其他进程和数据，从而限制了潜在的爆炸半径。团队还可以设置 VLAN 以虚拟分离操作。这种形式的 网络分段 提高了安全性，因为入侵者无法在受感染的系统中自由移动。

DevOps 和虚拟化：挑战

尽管提供了许多好处，但 DevOps 中的虚拟化仍然存在一些问题。虽然虚拟机加快了开发和测试时间，但设置和使用这些机器仍然需要时间。此外，一些团队由于远程访问和虚拟化应用程序而经历过数据泄露。如果设置不正确，这些功能可能会增加攻击面。然而，DevOps 中虚拟化的最大障碍是知识鸿沟。为了有效地采用虚拟机，公司必须要么雇佣新员工，要么投资于广泛的培训。这两种选择都很昂贵，尤其是对于大型 DevOps 项目。