什么是虛擬化

　　虛擬化是指計(jì)算機(jī)元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。

　　幾種虛擬化軟件介紹

　　RedHat KVM

　　虛擬化方式：完全虛擬化

　　架構(gòu)：寄居架構(gòu)(linux內(nèi)核);祼金屬架構(gòu)RHEV-H

　　特點(diǎn)：祼金屬架構(gòu)RHEV-H或在關(guān)鍵的硬盤(pán)和網(wǎng)卡上支持半虛擬化VirtIO，達(dá)到最佳性能。

　　I/O協(xié)議棧：KVM重用了整個(gè)Linux I/O協(xié)議棧，所以KVM的用戶就自然就獲得了最新的驅(qū)動(dòng)和I/O協(xié)議棧的改進(jìn)。

　　架構(gòu)圖：

圖 1 RedHat KVM虛擬化架構(gòu)圖

　　VmWare ESX

　　虛擬化方式：完全虛擬化

　　架構(gòu)：裸金屬架構(gòu)

　　I/O協(xié)議棧：VMware選擇性能，但是把I/O協(xié)議棧放到了hypervisor里面。不幸的是，VMware kernel是專(zhuān)有的，那就意味著VMware不得不開(kāi)發(fā)和維護(hù)整個(gè)協(xié)議棧，會(huì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)速度會(huì)減慢，你的硬件可能要等一段時(shí)間才會(huì)得到VMware的支持。

　　架構(gòu)圖：

圖 2 VmWare ESX虛擬化架構(gòu)圖

　　Citrix XenServer

　　虛擬化方式：半虛擬化(linux安裝linux);全虛擬化(linux安裝windows),硬件輔助虛擬化

　　架構(gòu)：裸金屬架構(gòu)

　　I/O協(xié)議棧：Xen選擇了可維護(hù)這條道路，它將所有的I/O操作放到了Linux guest里面，也就是所謂的domain-0里面。重用Linux來(lái)做I/O, Xen的維護(hù)者就不用重寫(xiě)整個(gè)I/O協(xié)議棧了。但不幸的是，這樣就犧牲了性能：每一個(gè)中斷都必需經(jīng)過(guò)Xen的調(diào)度，才能切換到domain 0, 并且所有的東西都不得不經(jīng)過(guò)一個(gè)附加層的映射。

　　架構(gòu)圖：

圖 3 Citrix XenServer虛擬化架構(gòu)圖

　　Microsoft Hyper-V

　　虛擬化方式：半虛擬化

　　架構(gòu)：裸金屬架構(gòu)Hyper-V Server;寄居架構(gòu) Windows 2008

　　特點(diǎn)：父分區(qū)(宿主機(jī)操作系統(tǒng))的位置挪到了子分區(qū)(虛擬機(jī)操作系統(tǒng))的旁邊，宿主機(jī)操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)操作系統(tǒng)是平級(jí)的，沒(méi)有誰(shuí)依附誰(shuí)之上的關(guān)系。

　　I/O協(xié)議棧：虛擬機(jī)看到的所有設(shè)備不再都是虛擬出來(lái)的，有部分的硬件資源是真實(shí)的物理設(shè)備。

　　架構(gòu)圖：

圖 4 Microsoft Hyper-V虛擬化架構(gòu)圖

　　什么是硬件虛擬化

　　虛擬化：從簡(jiǎn)單入手

　　虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，是一個(gè)為了簡(jiǎn)化管理，優(yōu)化資源的解決方案。如同現(xiàn)在空曠、通透的寫(xiě)字樓，整個(gè) 樓層幾乎看不到墻壁，用戶可以用同樣的成本構(gòu)建出更加自主適用的辦公空間，進(jìn)而節(jié)省成本，發(fā)揮空間最大利用率。這種把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進(jìn)行重 新規(guī)劃以達(dá)到最大利用率的思路，在IT領(lǐng)域就叫做虛擬化技術(shù)。

　　硬件虛擬化：虛擬化技術(shù)的革命

　　CPU的虛擬化技術(shù)是一種硬件方案，支持虛擬技術(shù)的CPU帶有經(jīng)特別優(yōu)化過(guò)的指令集來(lái)控制虛擬過(guò)程，通過(guò)這些指令集，虛擬機(jī)可以很容易提高性能，相比純軟件的虛擬化技術(shù)會(huì)在很大程度上提高性能。

　　純軟件的虛擬化技術(shù)

　　在純軟件虛擬化解決方案中，虛擬機(jī)中的操作系統(tǒng)其實(shí)是真是操作系統(tǒng)下的一個(gè)應(yīng)用程序，因此，虛擬操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序到實(shí)際操作系統(tǒng)就要比通常應(yīng)用程序多經(jīng)過(guò)一個(gè)通信層。

　　虛擬化技術(shù)分類(lèi)

　　平臺(tái)虛擬化(Platform Virtualization)

　　針對(duì)計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)的虛擬化。

　　資源虛擬化(Resource Virtualization)

　　針對(duì)特定的系統(tǒng)資源的虛擬化，比如內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源等。

　　應(yīng)用程序虛擬化(Application Virtualization)

　　包括仿真、模擬、解釋技術(shù)等。

　　我們通常所說(shuō)的虛擬化主要是指平臺(tái)虛擬化技術(shù)，通過(guò)使用控制程序(Control Program，也被稱(chēng) 為 Virtual Machine Monitor 或 Hypervisor)，隱藏特定計(jì)算平臺(tái)的實(shí)際物理特性，為用戶提供抽象的、統(tǒng)一的、模擬的 計(jì)算環(huán)境(稱(chēng)為虛擬機(jī))。虛擬機(jī)中運(yùn)行的操作系統(tǒng)被稱(chēng)為客戶機(jī)操作系統(tǒng)(Guest OS)，運(yùn)行虛擬機(jī)監(jiān)控器的操作系統(tǒng)被稱(chēng)為主機(jī)操作系統(tǒng) (Host OS)，當(dāng)然某些虛擬機(jī)監(jiān)控器可以脫離操作系統(tǒng)直接運(yùn)行在硬件之上(如 VMWARE 的 ESX 產(chǎn)品)。運(yùn)行虛擬機(jī)的真實(shí)系統(tǒng)我們稱(chēng)之為 主機(jī)系統(tǒng)。

　　虛擬化的未來(lái)

　　可以想象一下，未來(lái)的虛擬化發(fā)展將會(huì)是多元化的，包括服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等更多的元素，用戶將無(wú)法分辨哪些是虛，哪些是實(shí)。虛擬化將改變現(xiàn)在的傳統(tǒng)IT架 構(gòu)，而且將互聯(lián)網(wǎng)中的所有資源全部連在一起，形成一個(gè)大的計(jì)算中心，而我們卻不用關(guān)心所有這一切，而只需關(guān)心提供給自己的服務(wù)是否正常。雖然虛擬化技術(shù)前 景看好，但是，這一過(guò)程還有很長(zhǎng)的路要走，因?yàn)檫�沒(méi)有哪種技術(shù)是不存在潛在缺陷甚至陷阱的。但是相信，虛擬化技術(shù)將會(huì)成為未來(lái)的主要發(fā)展方向。

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本文標(biāo)題：虛擬化技術(shù)解析

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