云計算：虛擬化技術—— 介紹

  什么是虛擬化

虛擬化是指計算機元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同時運行多個操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。

幾種虛擬化軟件介紹

RedHat KVM
虛擬化方式：完全虛擬化

架構：寄居架構（linux內核）;祼金屬架構RHEV-H

特點：祼金屬架構RHEV-H或在關鍵的硬盤和網卡上支持半虛擬化VirtIO，達到最佳性能。

I/O協議棧：KVM重用了整個Linux I/O協議棧，所以KVM的用戶就自然就獲得了最新的驅動和I/O協議棧的改進。

架構圖：



VmWare ESX
虛擬化方式：完全虛擬化

架構：裸金屬架構

I/O協議棧：VMware選擇性能，但是把I/O協議棧放到了hypervisor里面。不幸的是，VMware kernel是專有的，那就意味著VMware不得不開發和維護整個協議棧，會導致開發速度會減慢，你的硬件可能要等一段時間才會得到VMware的支持。

架構圖：



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：裸金屬架構

I/O協議棧：Xen選擇了可維護這條道路，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來做I/O, Xen的維護者就不用重寫整個I/O協議棧了。但不幸的是，這樣就犧牲了性能：每一個中斷都必需經過Xen的調度，才能切換到domain 0, 并且所有的東西都不得不經過一個附加層的映射。

架構圖：



Microsoft Hyper-V
虛擬化方式：半虛擬化

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

特點：父分區（宿主機操作系統）的位置挪到了子分區（虛擬機操作系統）的旁邊，宿主機操作系統和虛擬機操作系統是平級的，沒有誰依附誰之上的關系。

I/O協議棧：虛擬機看到的所有設備不再都是虛擬出來的，有部分的硬件資源是真實的物理設備。

架構圖：



什么是硬件虛擬化

虛擬化：從簡單入手
虛擬化是一個廣義的術語，是一個為了簡化管理，優化資源的解決方案。如同現在空曠、通透的寫字樓，整個 樓層幾乎看不到墻壁，用戶可以用同樣的成本構建出更加自主適用的辦公空間，進而節省成本，發揮空間最大利用率。這種把有限的固定的資源根據不同需求進行重 新規劃以達到最大利用率的思路，在IT領域就叫做虛擬化技術。

硬件虛擬化：虛擬化技術的革命
CPU的虛擬化技術是一種硬件方案，支持虛擬技術的CPU帶有經特別優化過的指令集來控制虛擬過程，通過這些指令集，虛擬機可以很容易提高性能，相比純軟件的虛擬化技術會在很大程度上提高性能。

純軟件的虛擬化技術
在純軟件虛擬化解決方案中，虛擬機中的操作系統其實是真是操作系統下的一個應用程序，因此，虛擬操作系統上的應用程序到實際操作系統就要比通常應用程序多經過一個通信層。

虛擬化技術分類

平臺虛擬化（Platform Virtualization）
針對計算機和操作系統的虛擬化。

資源虛擬化（Resource Virtualization）
針對特定的系統資源的虛擬化，比如內存、存儲、網絡資源等。

應用程序虛擬化（Application Virtualization）
包括仿真、模擬、解釋技術等。

我們通常所說的虛擬化主要是指平臺虛擬化技術，通過使用控制程序（Control Program，也被稱 為 Virtual Machine Monitor 或 Hypervisor），隱藏特定計算平臺的實際物理特性，為用戶提供抽象的、統一的、模擬的 計算環境（稱為虛擬機）。虛擬機中運行的操作系統被稱為客戶機操作系統（Guest OS），運行虛擬機監控器的操作系統被稱為主機操作系統 （Host OS），當然某些虛擬機監控器可以脫離操作系統直接運行在硬件之上（如 VMWARE 的 ESX 產品）。運行虛擬機的真實系統我們稱之為 主機系統。

虛擬化的未來

可以想象一下，未來的虛擬化發展將會是多元化的，包括服務器、存儲、網絡等更多的元素，用戶將無法分辨哪些是虛，哪些是實。虛擬化將改變現在的傳統IT架 構，而且將互聯網中的所有資源全部連在一起，形成一個大的計算中心，而我們卻不用關心所有這一切，而只需關心提供給自己的服務是否正常。雖然虛擬化技術前 景看好，但是，這一過程還有很長的路要走，因為還沒有哪種技術是不存在潛在缺陷甚至陷阱的。但是相信，虛擬化技術將會成為未來的主要發展方向。