服务器虚拟化技术详解（常见的虚拟化技术）

本文目录

• 常见的虚拟化技术
• 怎么理解服务器虚拟化
• 云计算服务器虚拟化的核心技术有哪些
• 服务器虚拟化技术主要有
• 虚拟化技术包括哪些
• 什么是服务器虚拟化
• 什么是服务器虚拟化
• 服务器虚拟化的三种架构模型
• 虚拟化技术介绍
• 什么是虚拟化

常见的虚拟化技术

虚拟化技术有哪些
　　1、CPU虚拟化
　　虚拟化在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。简单说来，CPU的虚拟化技术就是单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
　　2、网络虚拟化
　　网络虚拟化是目前业界关于虚拟化细分领域界定最不明确，存在争议较多的一个概念。微软眼中的“网络虚拟化”，是指虚拟专用网络（VPN）。VPN对网络连接的概念进行了抽象，允许远程用户访问组织的内部网络，就像物理上连接到该网络一样。网络虚拟化可以帮助保护IT环境，防止来自Internet的威胁，同时使用户能够快速安全的访问应用程序和数据。
　　3、服务器虚拟化
　　与网络虚拟化不同，服务器虚拟化却是虚拟化技术最早细分出来的子领域。根据2006年2月ForresterResearch的调查，全球范围的企业对服务器虚拟化的认知率达到了75%。三分之一的企业已经在使用或者准备部署服务器虚拟化。这个产生于20世纪60年代的技术日益显示出其重要价值。由于服务器虚拟化发展时间长，应用广泛，所以很多时候人们几乎把服务器虚拟化等同于虚拟化。
　　4、存储虚拟化
　　随着信息业务的不断运行和发展，存储系统网络平台已经成为一个核心平台，大量高价值数据积淀下来，围绕这些数据的应用对平台的要求也越来越高，不光是在存储容量上，还包括数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力等等多个方面。可以说，存储网络平台的综合性能的优劣，将直接影响到整个系统的正常运行。因为这个原因，虚拟化技术又一子领域——虚拟存储技术，应运而生。
　　5、应用虚拟化
　　前面几种虚拟化技术，主要还专注于对硬件平台资源的虚拟优化分配，随着IT应用的日益广泛，应用虚拟化作为虚拟化家族的明日之星登上了历史舞台。2006年7月由Forrester咨询公司在美国对各种不同行业的高层IT管理人员所做的一项研究显示，当今的机构现在将应用虚拟化当作是业务上的一个必由之路，而不是一个IT决策。据统计，全世界目前至少有超过18万个机构在利用应用虚拟化技术进行集中IT管理、加强安全性和减少总体成本。

怎么理解服务器虚拟化

理解：

服务器虚拟化：又称网络虚拟架构，是指将一台物理的计算机软件环境分割为多个独立分区，每个分区均可以按照需求模拟出一台完整计算机的技术。

服务器虚拟化是使用虚拟化软件在一个硬件服务器上虚拟化多个虚拟服务器。每个虚拟机服务器都有自己的操作系统，提供自己的服务，这些服务彼此直接相关，互不影响。它就像一个单独的服务器在使用。

扩展资料：

服务器虚拟化的特点：

1、分区：

将物理服务器进行虚拟化后。使得在一个物理服务器上同时运行多操作系统，每个操作系统单独运行在一台虚拟机，通过在多个虚机之间划分系统资源以满足使用需求，显然，这将提高服务器的利用效率。

2、隔离：

由于在硬件层实现了虚拟机之间的故障和安全隔离，因而因操作系统或应用软件带来的安全问题能够更好地进行隔离，更好地保证安全性。而且通过高级资源调控还能动态地保证不同虚机的性能。

3、封装：

运行的每个虚机都被封装为文件，这样在移动和复制虚机时就如同移动和复制文件一样简单，提高管理和部署的便利。

4、硬件独立性：

虚拟机可以在异构硬件安装和移动，基于虚拟化技术，可以在AMD或Intel架构的服务器上进行不同操作系统的安装和移动，可以更好地整合现有的异构硬件资源来提高使用效率和节约投资。

云计算服务器虚拟化的核心技术有哪些

云计算服务器虚拟化的核心技术，CPU虚拟化：CPU虚拟化把物理CPU抽象成虚拟CPU，任意时刻一个物理CPU只能运行一个虚拟CPU的指令。
内存虚拟化：内存虚拟化技术把物理机的真实物理内存统一管理，包装成多个虚拟的物理内存分别供若干个虚拟机使用，蚂牢使得每个虚拟机拥有各自独立的内存空间。
设备与I/O虚拟化：设备与I/O虚拟化技术对物理机的真实设备进行统一管理，包装成多个虚拟设备给若干个虚拟机使用，响应每个虚拟机的设备访问请求歌轿攀和I/O请求。
网络虚拟化：网络虚拟化是将多个硬件或软件网络资源及相关的网络功能集成到一个可用软件中统一管控的过程，并且对于网络应用而言，该网络环境的实现方式是透明的。
实时迁移技术：实时迁移技术是在虚拟机运行过程中，将整个虚拟机的运行状态完整快速地从原来所在的宿主机硬件平台迁移到新的宿主机硬件平台上，并且整个迁移过程是平滑的，用户几乎不会察爷蚊觉到任何差异。
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服务器虚拟化技术主要有

服务器虚拟化是指将一台物理服务器划分为多个虚拟服务器的技术。常见的服务器虚拟化方式包括以下三种：

完全虚拟化（Full Virtualization）：完全虚拟化是一种基于软件的虚拟化技术，通过在物理服务器上安装虚拟化软件（如VMware、Hyper-V等），创建一个虚拟化层（Hypervisor），来模拟硬件环境。在完全虚拟化中，每个虚拟机（VM）运行独立的操作系统和应用程序，不需要对应用程序进行修改。虚拟化层负责将虚拟机的请求转发到物理服务器的硬件资源上。
半虚拟化（Para-virtualization）：半虚拟化是一种修改操作系统的虚拟化技术。在半虚拟化中，虚拟机需要对操作系统进行修改，以便与虚拟化层进行通信。虚拟化层提供了一组API，虚拟机通过这些API与虚拟化层进行交互，实现对物理服务器资源的访问。相比完全虚拟化，半虚拟化可以提供更高的性能，但需要对操作系统进行修改。
容器虚拟化（Container Virtualization）：容器虚拟化是一种轻量级的虚拟化技术，它通过在操作系统层面创建多个隔离的用户空间（容器），而不是在硬件层面创建虚拟机。容器共享操作系统内核，每个容器运行在独立的用户空间中，拥有自己的文件系统、进程空间和网络接口。容器虚拟化可以实现更高的性能和更快的启动时间，但容器之间的隔离性相对较弱。点击了解更多信息

虚拟化技术包括哪些

虚拟化技术包括哪些如下：

虚拟化技术是指将计算机资源（如CPU、内存、存储、网络）进行抽象和集中管理的一种技术，可以有效地提高硬件的利用率、灵活性和可扩展性。虚拟化技术包括以下几种：

1.服务器虚拟化：服务器虚拟化是指将一台物理服务器分割成多个虚拟服务器，每个虚拟服务器都可以运行一个或多个独立的操作系统和应用程序。服务器虚拟化可以提高服务器的利用率、降低成本、提高可靠性和灵活性。

2.桌面虚拟化：桌面虚拟化是指将多个桌面环境虚拟化运行在服务器或云平台上，用户通过网络远程访问这些虚拟桌面，可以获得与本地桌面相同的使用体验。桌面虚拟化可以提高桌面资源的利用率、降低管理成本和安全风险。

3.网络虚拟化：网络虚拟化是指将物理网络资源进行抽象和集中管理，从而实现多个虚拟网络的运行。网络虚拟化可以提高网络的灵活性、可扩展性和安全性，降低网络管理的成本。

4.存储虚拟化：存储虚拟化是指将多个存储设备进行虚拟化，从而实现逻辑上的统一管理和使用。存储虚拟化可以提高存储资源的利用率、降低存储成本和管理复杂度。

5.应用程序虚拟化：应用程序虚拟化是指将应用程序和相关组件进行封装，从而可以在不同的操作系统和硬件环境中运行。应用程序虚拟化可以降低应用程序的依赖性、提高应用程序的可移植性和安全性。

6.数据虚拟化：数据虚拟化是指将多个数据源进行抽象和集中管理，从而实现逻辑上的数据整合和查询。数据虚拟化可以提高数据的可访问性、可扩展性和安全性，降低数据管理的复杂度。

以上六种虚拟化技术，每一种技术都有自己的特点和优势，在实际应用中需要根据具体的业务需求和技术环境选择适当的虚拟化技术进行实施。同时，虚拟化技术也存在着一些挑战和限制，如性能、可靠性、安全性等方面的问题，需要进行有效的管理和监控。

什么是服务器虚拟化

　　说到虚拟服务器，就涉及到一个概念，那就是服务器虚拟化。那么什么是服务器虚拟化呢？

　　将服务器的物理资源抽象为逻辑资源，一个服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器。我们不再受限于物理边界，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件成为可以动态管理的资源池，从而提高资源利用率，简化系统管理，实现服务器集成，使 IT 更能适应业务变化——-这就是服务器虚拟化。

　　一、虚拟化技术有其优势

　　它解决了内存和I/O等硬件瓶颈，但也带来了安全隐患。例如，它破坏了正常的网络架构，导致虚拟服务器受到攻击或出现某种情况。

　　虚拟服务器也会受到影响；可能会导致系统服务器过载。如果服务器过载到一定程度，可能会导致各个虚拟服务器的运行程序过慢，影响客户的使用。

更严重的还可能导致物理服务器系统崩溃，给客户造成不可估量的损失；还会使虚拟机失去安全保护，服务器被攻击的几率大大增加，虚拟机补丁带来的安全风险。
　　二、服务器虚拟化系统

　　虚拟机的优势之一是降低了服务器的供电和散热成本，同时让操作更简单、更安全、更方便用户来管理服务器。

　　此外，部署虚拟机比部署物理机要快得多。您可以在几秒钟内克隆或部署一个新的虚拟服务器，从而不断变化和适应不同的业务需求

　　同时，为了使企业数据更安全，虚拟化服务器可以在多个服务器上运行一个应用程序服务器，这意味着当一台服务器出现故障或受到攻击时，它可以继续在另一台服务器上运行。

　　同一个应用程序最大限度地减少了服务器中断的可能性。

什么是服务器虚拟化

服务器虚拟化——将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，或者让几台服务器变成一台服务器来用，我们不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力--------这就是服务器的虚拟化。虚拟化技术确实给我们描绘了一幅美妙的前景。 服务器虚拟化平台介绍： Citrix XenServer 5.0 微软 Windows Server 2008 Hyper-V Virtual Iron Extended Enterprise Edition 4.4 VMware Infrastructure 3 4 种虚拟化平台，虽然使用相同的服务器硬件，不过每组虚拟化平台与管理接口，都使用不同的硬盘存储，且Shared Storage也规划不同的磁盘空间，供各平台测试使用，避免系统存取冲突。 管理平台所安装的操作系统分为Windows Server 2008与Windows Server 2003 R2。除了微软的虚拟化管理软件SCVMM，必须于Windows Server 2008上才能安装外，其余管理工具则是不支持Windows Server 2008，因此安装非微软的管理工具时，皆架设在Windows Server 2003 R2上测试;而VM上的Guest操作系统则以Windows Server 2003与Windows Server 2008两者为主。 Windows Server 2008 R2中增加了一项重要功能，Hyper-V的LiveMigration，也就是虚拟机的实时迁移。这项功能让虚拟机的迁移速度达到了毫秒级别，大大缩小了Hyper-V和ESX的技术差距。回顾历史，Windows Server 2008由于只能提供Hyper-V的QuickMigration（快速迁移），虚拟机快速迁移的时间视硬件不同大约需要几秒至十几秒不等。这和ESX的Vmotion还是有不小的差距。有了Win2008 R2中的LiveMigration后，微软终于可以扬眉吐气地和Vmware在性能上一争短长了。微软在发布Hyper-V之后只过了一年时间，产品性能就有了长足的进步，对用户来说确实是一件可喜的事情。今天我们将通过一系列的动手实验，为大家介绍Win2008 R2中的LiveMigration。 要实现Hyper-V的LiveMigration，关键是Hyper-V群集要使用一个存储作为群集共享卷。虚拟机必须安装在这个群集共享卷上，才可以实现动态迁移。我当然不会购置一个昂贵的存储来进行实验，我准备使用软件的方法把一台计算机模拟成一个ISCSI存储。以前要实现类似的目的，基本都使用Openfile之类的软件，但最近微软发布了最近的Windows Storage Server 2008。这款产品界面友好，功能强大，设置方便，更有兼容性方面的巨大优势，自然是此类实验的最佳人选。 实验拓扑如下图所示，我们使用了三台计算机。WSS2008安装了Windows Storage Server 2008（简称WSS2008），它要充当域控制器，DNS服务器和ISCSI存储。Server1和Server2是两台Hyper-V服务器，它们将组成一个故障转移群集。显然，我们首先要把域控制器部署出来。 Citrix XenServer 5.0 服务器半虚拟化产品Citrix的XenServer源自于开放原始码Xen，新推出的5.0包含4种版本，其中白金版、企业版支持高可用性(High availability，HA)备援，以及Xen-Motion虚拟机在线转移的功能，至于精简版则是开放给使用者免费下载。 XenCenter是Citrix的虚拟化图形接口管理工具，可在同一界面，管理多台的XenServer服务器。管理上，通常会先在XenCenter建立一个服务器群组(Pool)，然后将位于同一机房内的XenServer服务器加入。 和大多数服务器半虚拟化产品相同的是，当数台XenServer服务器连接到同一台共享磁盘驱动器，且将虚拟档案放置于此的前提下，可以通过Xen-Motion这项功能，将虚拟机以手动方式在线转移到其它的XenServer服务器，从事主机的维护，或者降低硬件资源的消耗。 Xen-Motion的操作相当容易，在Xen-Center的虚拟机列表，使用鼠标将需要转移的虚拟机拖到目的地服务器，或者在虚拟机的列表上方，开启鼠标右键的菜单，在“Migrate”的分项下，选择要转移过去的目的地，完成虚拟机的搬移。 微软 Windows Server 2008 Hyper-V 微软Hyper-V虚拟化平台，是以Xen的虚拟化技术为基础开发而成的，而这个虚拟化平台目前已整合在64位的Windows Server 2008操作系统，并成为系统内的服务器角色之一。要购买这样的平台，要注意微软对不同版本(标准版、企业版、Datacenter版)的Windows Server 2008，分别销售含Hyper-V与不含的版本。 Virtual Iron Extended Enterprise Edition 4.4 虚拟化平台Virtual Iron采用Xen Open Source 3.1 Hypervisor的虚拟技术开发而成，区分为单机版Single Server Edition与企业版Extended Enterprise Edition两种，后者具备动态转移LiveMigrate，并有高可用性(High Availability，HA)的LiveRecovery容错功能，也是我们这次所实测的对象。Virtual Iron的管理工具并不需要额外付费，它是以网页结合Java套件开发而成，让我们通过此接口管理虚拟平台。 Virtual Iron的虚拟化支持功能多，且售价并不高，适合有意导入但预算限制较多的企业。

服务器虚拟化的三种架构模型

服务器虚拟化的三种架构模型分别是Type 1 Hypervisor、Type 2 Hypervisor和容器化。
详细解释如下：
1. Type 1 Hypervisor
也被称为“原生”或“裸机”Hypervisor。这种虚拟化架构直接在物理硬件上运行，无需底层操作系统支持。因此，Type 1 Hypervisor能提供更高的性能和更好的安全性。在这种模型中，虚拟服务器有直接的硬件访问权，可以达到接近物理服务器的性能。一个典型的例子是基于KVM（Kernel-based Virtual Machine）的虚拟化解决方案。
2. Type 2 Hypervisor
Type 2 Hypervisor在宿主操作系统上运行，因此也被称为“托管”Hypervisor。它通过宿主操作系统来管理和访问物理硬件资源。由于需要额外的一层操作系统，因此Type 2 Hypervisor在性能方面可能会比Type 1稍差一些。但是，它的安装和配置通常更简单，更易于管理。VMware Workstation和VirtualBox就是Type 2 Hypervisor的典型例子。
3. 容器化
虽然容器化和Hypervisor虚拟化在技术上有所不同，但它也是一种重要的服务器虚拟化方法。在容器化中，应用程序及其依赖项被打包到一个独立的“容器”中，然后这个容器可以在任何Linux环境中运行。这种方式允许在同一操作系统上运行多个隔离的应用程序，提高了资源利用率和部署速度。Docker是目前最流行的容器化技术。
以上就是服务器虚拟化的三种主要架构模型。各种模型都有其优缺点，选择哪种模型取决于你的具体需求，例如性能、安全性、资源利用率、部署和管理复杂度等因素。在选择虚拟化技术时，你需要对这些因素进行权衡，以找到最适合你的解决方案。

虚拟化技术介绍

虚拟化（Virtualization）技术最早出现在20世纪60年代的IBM大型机系统，在70年代的System 370系列中逐渐流行起来。这些机器通过一种叫虚拟机监控器（Virtual Machine Monitor，VMM）的程序在物理硬件之上生成许多可以运行独立操作系统软件的虚拟机（Virtual Machine）实例。
随着近年计算机技术的进步，无论是服务器市场、桌面市场，还是嵌入式市场，处理器的频率和核心数目都出现了巨大的进步，从而带来了处理能力的迅速增长，使得虚拟化技术再次迅速发展起来，并从最初的的 裸机虚拟化 技术开始，演化出 主机虚拟化 、 混合虚拟化 等更复杂的虚拟化模型，并在此基础山发展出了当下最热门的 云虚拟化 技术，极大地降低了IT成本，增强了系统的安全性，可靠性和扩展性。

在计算机领域，虚拟化是一个广义的概念。简而言之，虚拟化是指对计算机资源的抽象。虚拟机最初被Popek和Goldberg定义为物理机器的一个或多个隔离的有效复制。J.E. Smith和RaviNair给出了一个更具体化的定义：虚拟机是通过在物理平台上添加的软件给出的一个或多个不同的平台。一个虚拟机可以有一个操作系统和指令集，或者两者都有，可以不同于底下的真实的硬件。

虚拟化技术的本质在于对计算机系统软硬件资源的划分和抽象。计算机系统的高度复杂性是通过各种层次的抽象来控制，每一层都通过层与层之间的接口对底层进行抽象，隐藏底层具体实现而向上层提供较简单的接口。

计算机系统包括五个抽象层：硬件抽象层，指令集架构层，操作系统层，库函数层和应用程序层。相应地，虚拟化可以在每个抽象层来实现。无论是在哪个抽象层实现，其本质都是一样的，那就是它使用某些手段来管理分配底层资源，并将底层资源反映给上层。操作系统上传统的进程模型就利用了虚拟化的思想，操作系统通过对物理内存的划分和抽象，给每个进程呈现出远超出物理内存空间的4G空间，并且使得每个进程实现了有效的隔离，从而一个进程的崩溃不会影响到其它进程的正常运行。

虚拟化平台是操作系统层虚拟化的实现。在系统虚拟化中，虚拟机（VM）是在一个硬件平台上模拟一个或者多个独立的和实际底层硬件相同的执行环境。每个虚拟的执行环境里面可以运行不同的操作系统，即客户机操作系统（Guest OS）。Guest OS通过虚拟机监控器提供的抽象层来实现对物理资源的访问和操作。目前存在各种各样的虚拟机，但基本上所有虚拟机都基于"计算机硬件 + 虚拟机监视器（VMM）+ 客户机操作系统（Guest OS）"的模型。

虚拟机监控器是计算机硬件和Guest OS之间的一个抽象层，它运行在最高特权级，负责将底层硬件资源加以抽象，提供给上层运行的多个虚拟机使用，并且为上层的虚拟机提供多个隔离的执行环境，使得每个虚拟机都以为自己在独占整个计算机资源。虚拟机监控器可以将运行在不同物理机器上的操作系统和应用程序合并到同一台物理机器上运行，减少了管理成本和能源损耗，并且便于系统的迁移。

根据虚拟机监视器在虚拟化平台中的位置，可以将其分为以下3种模型：

虚拟机监视器采用的虚拟化技术分为以下4种：

嵌入式系统是虚拟化技术的新方向和重要分支。
嵌入式处理器的迅速发展使得嵌入式系统在更多方面得到了广泛的应用。而嵌入式设备应用的普及导致其对软硬件的需求也越来越高。硬件体现在不断增强的计算能力和多种多样的外部设备，软件体现在愈加复杂的新功能特性。这些问题导致嵌入式开发变得复杂和软件维护成本的增加。原来的SMP和AMP等多核操作系统方案无法满足安全隔离、硬件资源分配和复用等日益复杂的要求。因此，服务器和桌面系统上的虚拟化技术被引入了嵌入式操作系统领域，并借助于硬件辅助虚拟化技术，解决了虚拟化技术带来的便利性与嵌入式系统得实时性要求之间的矛盾，使得以Linux KVM、Xen等嵌入式虚拟化平台得到了迅速发展。

虚拟化平台在硬件和操作系统之间引入了一个新的抽象层次，称为虚拟机监控器(Virtual Machine Monitor，简称VMM)，由它接管所有的硬件，并管理运行其上的所有虚拟机(Virtual Machine，简称VM)，而每个虚拟机中可以运行各自的操作系统。

虚拟化的优点在于实现了资源的重用，使得一个物理平台上面可以同时运行多个不同的操作系统。通过利用系统虚拟化技术，可以在嵌入式设备中同时运行实时操作系统和通用操作系统，分别发挥各自的优势——实时操作系统处理实时任务，通用操作系统提供丰富的应用程序，它们彼此分工协作，发挥各自的优势，同时满足各种不同的需求。

但与此同时，虚拟化平台技术也引入了新问题。不少嵌入式系统对实时性能都有比较高的要求，而虚拟机与虚拟机监控器间的切换导致处理器操作模式的切换和上下文的切换，会增加系统的响应时间，从而增加实时系统的时间不确定性，影响了实时系统的性能。虚拟机对运行于其上的应用程序的隔离又增加了虚拟机监控器的精确调度的难度，目前的虚拟机监控器也只能基于虚拟机的优先级或者时间片分配而进行粗粒度的调度。此外，现存的虚拟化平台技术主要基于X86等通用计算机平台，对ARM、MIPS等嵌入式处理器支持不够，在功能性和稳定性上都有所缺失。

综上所述，虚拟化可以解决嵌入式系统目前面临的不少问题，带来很多方便，但由于现存虚拟化解决方案（如KVM和XEN）在设计之初并没有考虑嵌入式系统的特殊需求，从导致功能性、实时性、稳定性都有所缺失。

什么是虚拟化

什么是虚拟化?

虚拟化是一个广义的术语,是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行,是一个为了简化管理,优化资源的解决方案。如同空旷、通透的写字楼,整个楼层几乎看不到墙壁,用户可以用同样的成本构建出更加自主适用的办公空间,进而节省成本,发挥空间最大利用率。这种把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率的思路,在IT领域就叫做虚拟化技术。

虚拟化技术可以扩大硬件的容量,简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行,允许一个平台同时运行多个操作系统,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。

虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行,而在虚拟化技术中,则可以同时运行多个操作系统,而且每一个操作系统中都有多个程序运行,每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上;而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能,这两个模拟出来的CPU是不能分离的,只能协同工作。

虚拟化技术也与VMware Workstation等同样能达到虚拟效果的软件不同,是一个巨大的技术进步,具体表现在减少软件虚拟机相关开销和支持更广泛的操作系统方面。

虚拟化技术有很多定义,下面就给出了一些这样的定义。

“虚拟化是以某种用户和应用程序都可以很容易从中获益的方式来表示计算机资源的过程,而不是根据这些资源的实现、地理位置或物理包装的专有方式来表示它们。换句话说,它为数据、计算能力、存储资源以及其他资源提供了一个逻辑视图,而不是物理视图。” ——Jonathan Eunice,Illuminata Inc。

“虚拟化是表示计算机资源的逻辑组(或子集)的过程,这样就可以用从原始配置中获益的方式访问它们。这种资源的新虚拟视图并不受实现、地理位置或底层资源的物理配置的限制。” ——Wikipedia

“虚拟化:对一组类似资源提供一个通用的抽象接口集,从而隐藏属性和操作之间的差异,并允许通过一种通用的方式来查看并维护资源。” ——Open Grid Services Architecture Glossary of Terms。

虚拟化的目的是什么

虚拟化的主要目的是对IT基础设施进行简化。它可以简化对资源以及对资源管理的访问。

消费者可以是一名最终用户、应用程序、访问资源或与资源进行交互的服务。资源是一个提供一定功能的实现,它可以基于标准的接口接受输入和提供输出。资源可以是硬件,例如服务器、磁盘、网络、仪器;也可以是软件,例如Web服务。

消费者通过受虚拟资源支持的标准接口对资源进行访问。使用标准接口,可以在IT基础设施发生变化时将对消费者的破坏降到最低。例如,最终用户可以重用这些技巧,因为他们与虚拟资源进行交互的方式并没有发生变化,即使底层物理资源或实现已经发生了变化,他们也不会受到影响。另外,应用程序也不需要进行升级或应用补丁,因为标准接口并没有发生变化。

IT基础设施的总体管理也可以得到简化,因为虚拟化降低了消费者与资源之间的耦合程度。因此,消费者并不依赖于资源的特定实现。利用这种松耦合关系,管理员可以在保证管理工作对消费者产生最少影响的基础上实现对IT基础设施的管理。管理操作可以手工完成,也可以半自动地完成,或者通过服务级协定(SLA)驱动来自动完成。

在这个基础上,网格计算可以广泛地利用虚拟化技术。网格计算可以对IT基础设施进行虚拟化。它处理IT基础设施的共享和管理,动态提供符合用户和应用程序需求的资源,同时还将提供对基础设施的简化访问。

虚拟化的解决方案

纯软件虚拟化解决方案存在很多限制。“客户”操作系统很多情况下是通过虚拟虚拟化机监视器(VirtualMachineMonitor,VMM)来与硬件进行通信,由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。(注意,大多数处理器和内存访问独立于VMM,只在发生特定事件时才会涉及VMM,如页面错误。)在纯软件虚拟化解决方案中,VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位置,而操作系统的位置是传统意义上应用程序所处的位置。这一额外的通信层需要进行二进制转换,以通过提供到物理资源(如处理器、内存、存储、显卡和网卡等)的接口,模拟硬件环境。这种转换必然会增加系统的复杂性。此外,客户操作系统的支持受到虚拟机环境的能力限制,这会阻碍特定技术的部署,如64位客户操作系统。在纯软件解决方案中,软件堆栈增加的复杂性意味着,这些环境难于管理,因而会加大确保系统可靠性和安全性的困难。

硬件方案

而CPU的虚拟化技术是一种硬件方案,支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程,通过这些指令集,VMM会很容易提高性能,相比软件的虚拟实现方式会很大程虚拟化度上提高性能。

虚拟化技术可提供基于芯片的功能,借助兼容VMM软件能够改进纯软件解决方案。由于虚拟化硬件可提供全新的架构,支持操作系统直接在上面运行,从而无需进行二进制转换,减少了相关的性能开销,极大简化了VMM设计,进而使VMM能够按通用标准进行编写,性能更加强大。另外,在纯软件VMM中,缺少对64位客户操作系统的支持,而随着64位处理器的不断普及,这一严重缺点也日益突出。而CPU的虚拟化技术除支持广泛的传统操作系统之外,还支持64位客户操作系统。虚拟化技术是一套解决方案。完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持,例如VMM软件或者某些操作系统本身。即使只是CPU支持虚拟化技术,在配合VMM的软件情况下,也会比完全不支持虚拟化技术的系统有更好的性能。两大CPU巨头Intel和AMD都想方设法在虚拟化领域中占得先机,但是AMD的虚拟化技术在时间上要比Intel落后几个月。

Intel自2005年末开始便在其处理器产品线中推广应用IntelVirtualizationTechnology(IntelVT)虚拟化技术。Intel已经发布了具有IntelVT虚拟化技术的一系列处理器产品,包括桌面平台的Pentium46X2系列、PentiumD9X0系列和PentiumEE9XX系列,还有CoreDuo系列和CoreSolo系列中的部分产品,以及服务器/工作站平台上的XeonLV系列、Xeon5000系列、Xeon5100系列、XeonMP7000系列以及Itanium29000系列;同时绝大多数的Intel下一代主流处理器,包括Merom虚拟化

核心移动处理器,Conroe核心桌面处理器,Woodcrest核心服务器处理器,以及基于Montecito核心的Itanium2高端服务器处理器都将支持IntelVT虚拟化技术。而AMD方面也已经发布了支持AMDVirtualizationTechnology(AMDVT)虚拟化技术的一系列处理器产品,包括SocketS1接口的Turion64X2系列以及SocketAM2接口的Athlon64X2系列和Athlon64FX系列等等,并且绝大多数的AMD下一代主流处理器,包括即将发布的SocketF接口的Opteron都将支持AMDVT虚拟化技术。