虚拟化 背景 概念 及其分类整理

虚拟化

背景

  1. 虚拟化前
  • 每台主机一个操作系统
  • 软硬件紧密结合
  • 同一主机上运行多个应用程序会遭遇冲突
  • 系统的资源利用率低
  • 硬件成本高昂而且不够灵活
  1. 虚拟化后
  • 打破了操作系统和硬件的相互依赖
  • 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，它能在任何硬件上运行

概念

通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同事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内运行而互不影响，从而显著提高计算机工作效率。

虚拟化技术的分类

全/半虚拟化技术

  • 全虚拟化技术
  • 半虚拟化/准虚拟化技术

完全虚拟化技术又叫硬件辅助虚拟化技术，最初所使用的虚拟化技术就是全虚拟化（Full Virtualization）技术，它在虚拟机（VM）和硬件之间加了一个软件层-Hypervisor，或者叫做虚拟监控器（VMM）

  • hypervisor 直接运行在物理硬件之上 - KVM（开源项目）
  • hypervisor 运行在另一个操作系统中 - QEMU 和 WINE （QEMU，WINE内和支持，不需要硬件支持）

半虚拟化技术，也叫准虚拟化技术。它就是在全虚拟化的基础上，把客户操作系统进行修改，增加了一个专门的API，这个API可以将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工作，因此Hypervisor的工作负担变得非常的小，因此整体的性能也有很大的提高。

架构层次分类

  • 寄居架构：在操作系统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
  • 裸金属架构：在硬件上直接安装虚拟化软件，再在骑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。
  1. 寄居架构

优点：简单，便于实现

缺点：安装和运行应用程序依赖于主机操作系统对设备的支持

案例：GSX Server， Vmware Server， Workstation

  1. 裸金属架构
    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 ESX Server