设备虚拟化发挥异构多核处理器优势 多机虚拟化

1 引入虚拟化的必要性

美国环境保护署研究服务器和数据中心的能源效率时发现，实际上服务器只有5%的时间实在工作的，其他时间服务器一直在休眠状态

引入虚拟化技术前

• 每台主机只有一个操作系统
• 软硬件紧密结合
• 在同一个主机上运行多个应用程序通常会发生冲突(端口)
• 系统资源利用率低
• 硬件成本高昂且不够灵活

引入虚拟化技术后

• 打破操作系统和硬件的互相依赖
• 通过封装到虚拟机的技术，管理操作系统和应用程序为单一的个体
• 强大的安全和故障隔离
• 虚拟机是独立于硬件的，它们能在任何硬件上运行

2 虚拟化技术分类

虚拟化，是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统。并且应用程序都可以在相互独立的空间运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率

2.1 虚拟化程度分类

2.1.1 全虚拟化技术

完全虚拟化技术又叫硬件辅助虚拟化技术，最初所使用的技术就是全虚拟化，它在虚拟机和硬件之间加了一个软件层：虚拟机监视器(hypervisor)

• 直接运行在物理硬件之上-KVM
• 运行在另一个操作系统中-QEMU 和 WINE

2.1.2 半虚拟化技术

半虚拟化技术也叫准虚拟化技术，是在全虚拟化技术的基础上，把客户操作系统进行修改，增加一个专门的API，这个API可以把客户操作系统发出的指令进行最优化，即不需要hypervisor耗费一定的资源进行翻译操作，hypervisor的负担很小，整体性能也有很大的提高

2.2 虚拟化架构分类

2.2.1 寄居架构

就是在操作系统之上安装和运行虚拟化程序，依赖于主机操作系统对设备的支持和物理资源的管理

• 优点：简单，便于实现，直接利用操作系统lib库进行开发。
• 缺点：依赖于主机操作系统对设备的支持，硬件资源消耗严重；如果宿主操作系统崩溃的话直接影响上层应用稳定性
• 举例：GSX Server，VMWare Server，Workstation

2.2.2 裸金属架构

直接在硬件上面安装虚拟化软件，再在其上安装操作系统和应用，依赖虚拟层内核和服务器控制台进行管理

• 优点：虚拟机不依赖于操作系统，可以支持多种操作系统，多种应用，更加灵活。
• 缺点：虚拟层内核开发难度大
• 举例：VMWare ESXI Server