雖然學(xué)過虛擬化，這里還有你不知道的呦！

作者：佚名 2018-05-08 14:24:50

云計算

虛擬化 在計算機中，虛擬化是一種資源管理技術(shù)，是將計算機的各種實體資源，如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲等，予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來，打破實體結(jié)構(gòu)間的不可切割的障礙，使用戶可以比原本的組態(tài)更好的方式來應(yīng)用這些資源。

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什么是虛擬化技術(shù)

在計算機中，虛擬化是一種資源管理技術(shù)，是將計算機的各種實體資源，如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲等，予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來，打破實體結(jié)構(gòu)間的不可切割的障礙，使用戶可以比原本的組態(tài)更好的方式來應(yīng)用這些資源。這些資源的新虛擬部份是不受現(xiàn)有資源的架設(shè)方式，地域或物理組態(tài)所限制。一般所指的虛擬化資源包括計算能力和資料存儲。

虛擬化技術(shù)分為哪些

1.硬件虛擬化

2.虛擬機（Virtual machine或VM)，可以像真實機器一樣運行程序的計算機的軟件實現(xiàn)

• 便攜式應(yīng)用程序，允許程序在便攜式設(shè)備中運行而不用在操作系統(tǒng)中安裝
• 跨平臺虛擬化，允許針對特定CPU或者操作系統(tǒng)的軟件不做修改就能運行在其他平臺上，例如Wine
• 虛擬設(shè)備，運行于虛擬化平臺之上，面向應(yīng)用的虛擬機映像
• 模擬器
• 完全虛擬化，敏感指令在操作系統(tǒng)和硬件之間被捕捉處理，客戶操作系統(tǒng)無需修改，所有軟件都能在虛擬機中運行，例如IBM CP/CMS，VirtualBox，VMware Workstation
• 硬件輔助虛擬化，利用硬件（主要是CPU）輔助處理敏感指令以實現(xiàn)完全虛擬化的功能，客戶操作系統(tǒng)無需修改，例如VMware Workstation，Xen，KVM
• 部分虛擬化，針對部分應(yīng)用程序進行虛擬，而不是整個操作系統(tǒng)
• 準虛擬化/超虛擬化（paravirtualization），為應(yīng)用程序提供與底層硬件相似但不相同的軟件接口，客戶操作系統(tǒng)需要進行修改，例如早期的Xen
• 操作系統(tǒng)級虛擬化，使操作系統(tǒng)內(nèi)核支持多用戶空間實體，例如Parallels Virtuozzo Containers，Unix-like系統(tǒng)上的chroot，Solaris上的Zone
• 平臺虛擬化，將操作系統(tǒng)和硬件平臺資源分割開
• 應(yīng)用程序虛擬化，在操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序間建立虛擬環(huán)境

3.虛擬內(nèi)存，將不相鄰的內(nèi)存區(qū)，甚至硬盤空間虛擬成統(tǒng)一連續(xù)的內(nèi)存地址

4.存儲虛擬化，將實體存儲空間（如硬盤）分隔成不同的邏輯存儲空間

5.網(wǎng)絡(luò)虛擬化，將不同網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件資源結(jié)合成一個虛擬的整體

虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN），在大型網(wǎng)絡(luò)（通常是Internet）中的不同計算機（節(jié)點）通過加密連接而組成的虛擬網(wǎng)絡(luò)，具有類似局域網(wǎng)的功能

存儲器虛擬化，將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的隨機存儲器聚合起來，形成統(tǒng)一的虛擬內(nèi)存池

6.桌面虛擬化，在本地計算機顯示和操作遠程計算機桌面，在遠程計算機執(zhí)行程序和儲存信息

7.數(shù)據(jù)庫虛擬化

8.軟件虛擬化

9.服務(wù)虛擬化

10.虛擬化發(fā)展時間線

最好不要虛擬化

虛擬化雖好，但在數(shù)據(jù)中心里并不能把所有的東西都拿來虛擬化。下面所列舉的服務(wù)器就并不適合整合進入虛擬化平臺。

近些年虛擬化技術(shù)對IT行業(yè)的發(fā)展有很大的幫助，但有時它并不是萬能的。

對數(shù)據(jù)中心來說，虛擬化可以節(jié)約成本，最大化利用數(shù)據(jù)中心的容量和更好的保護數(shù)據(jù)。資源虛擬化管理為CIO提供了有形的指標，讓IT部門運行更加有效率。

既然虛擬化有這么多的好處，那么問題來了：虛擬化就一定是好的嗎？

在一些特殊的情況下，虛擬化并不理想。那些數(shù)據(jù)中心里不可或缺的資源就必須部署在物理服務(wù)器。將這些資源放在虛擬化平臺也不是不能正常工作，但放在物理服務(wù)器是合理的風(fēng)險規(guī)避。

虛擬機原理

虛擬機是對真實計算環(huán)境的抽象和模擬，VMM 需要為每個虛擬機分配一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理它們狀態(tài)，包括虛擬處理器的全套寄存器，物理內(nèi)存的使用情況，虛擬設(shè)備的狀態(tài)等等。VMM 調(diào)度虛擬機時，將其部分狀態(tài)恢復(fù)到主機系統(tǒng)中。并非所有的狀態(tài)都需要恢復(fù)，例如主機 CR3 寄存器中存放的是 VMM 設(shè)置的頁表物理地址，而不是 Guest OS 設(shè)置的值。主機處理器直接運行 Guest OS 的機器指令，由于 Guest OS運行在低特權(quán)級別，當(dāng)訪問主機系統(tǒng)的特權(quán)狀態(tài)（如寫 GDT寄存器）時，權(quán)限不足導(dǎo)致主機處理器產(chǎn)生異常，將運行權(quán)自動交還給 VMM。此外，外部中斷的到來也會導(dǎo)致 VMM 的運行。

VMM 可能需要先將 該虛擬機的當(dāng)前狀態(tài)寫回到狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，分析虛擬機被掛起的原因，然后代表 Guest OS 執(zhí)行相應(yīng)的特權(quán)操作。最簡單的情況，如Guest OS 對 CR3 寄存器的修改，只需要更新虛擬機的狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即可。一般而言，大部分情況下，VMM 需要經(jīng)過復(fù)雜的流程才能完成原本簡單的操作。最后 VMM 將運行權(quán)還給 Guest OS，Guest OS 從上次被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行，或處理 VMM “塞”入的虛擬中斷和異常。這種經(jīng)典的虛擬機運行方式被稱為 Trap-And-Emulate，虛擬機對于 Guest OS 完全透明，Guest OS 不需要任何修改，但是 VMM 的設(shè)計會比較復(fù)雜，系統(tǒng)整體性能受到明顯的損害。

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