云计算主流技术之虚拟化

相信从事IT行业的人员对这个词肯定非常熟悉，其实虚拟化的含义还是比较广泛的，将任何一种形式的资源抽象成另一种形式的技术都是虚拟化。虚拟化是资源的逻辑表示，其不受物理限制的约束。

IT资源独立，操作系统必须与硬件紧耦合>>>>虚拟化>>>>资源抽像成共享资源池,上层操作系统与硬件解耦，操作系统从资源池中分配资源

虚拟化是云计算的基础。简单的说，虚拟化使得在一台物理的服务器上可以跑多台虚拟机，虚拟机共享物理机的CPU、内存、IO 硬件资源，但逻辑上虚拟机之间是相互隔离的。

在计算机方面，虚拟化一般指通过对计算机物理资源的抽象，提供一个或多个操作环境，实现资源的模拟、隔离或共享等。

本质上，虚拟化就是由位于下层的软件模块，通过向上一层软件模块提供一个与它原先所期待的运行环境完全一致的接口的方法，抽象出一个虚拟的软件或硬件接口，使得上层软件可以直接运行在虚拟环境上。通过空间上的分割、时间上的分时以及模拟，虚拟化可将一份资源抽象成多份，亦可将多份资源抽象成一份。

常见的虚拟化有：

内存虚拟化 Page File

磁盘虚拟化 RAID，Volume

网络虚拟化 VLAN

虚拟化创建了一层隔离层，把硬件和上层应用分离开来，允许在一个硬件资源上运行多个逻辑应用。

FusionSphere实现的是x86服务器的虚拟化，更确切地说，包含以下三个方面：

计算能力：CPU/Memory的虚拟化

存储：VIMS文件系统

网络：分布式虚拟交换机

再来说说虚拟化中的几个重要概念，

Guest OS：运行在虚拟机之上的OS

Guest Machine：虚拟出来的虚拟机

Hypervisor：虚拟化软件层/虚拟机监控机（Virtual Machine Monitor，VMM）

Host OS：运行在物理机之上的OS

Host Machine：物理机

几个和虚拟化相关的常见概念：

虚拟机：虚拟机VM（Virtual Machine）是指使用虚拟化技术，通过软件模拟完整的计算机硬件系统功能，构造出的完整虚拟计算机系统。该虚拟机可以独立运行在一个完全隔离的环境中，像使用本地计算机一样安全可靠。

Hypervisor：即虚拟机监视器VMM（Virtual Machine Monitor），是一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层，可允许多个操作系统和应用共享硬件。Hypervisor是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。它可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisor是所有虚拟化技术的核心。Hypervisor不但协调着这些硬件资源的访问，也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时，它会加载所有虚拟机客户端的操作系统，同时会分配给每一台虚拟机适量的内存、CPU、网络和磁盘。

Xen Hypervisor：是一个开源的采用半虚拟化技术的VMM，负责在各虚拟机之间进行CPU调度和内存分配。Xen Hypervisor抽象出硬件层，并控制虚拟机的执行，但不会处理网络、存储设备、视频以及其他I/O（输入/输出）。由于Xen Hypervisor可以在单个计算机上运行多个修改过的操作系统，且最上层的用户应用无需做特殊修改，因此Xen Hypervisor无需特殊硬件支持，就能达到高性能的虚拟化。

宿主操作系统：宿主操作系统（Host OS）指被虚拟的物理机的操作系统。

客户操作系统：客户操作系统（Guest OS）指运行在虚拟机上的操作系统。

Domain 0：指运行Host OS的虚拟机。Domain 0是其他虚拟主机的管理者和控制者，可以构建其他更多的Domain，并管理虚拟设备。它还能执行管理任务，比如虚拟机的休眠、唤醒和迁移其他虚拟机。

Domain U：指除Domain 0之外的虚拟机。

虚拟化都有些什么特点呢

分区：分区意味着虚拟化层为多个虚拟机划分服务器资源的能力；每个虚拟机可以同时运行一个单独的操作系统（相同或不同的操作系统），使您能够在一台服务器上运行多个应用程序；每个操作系统只能看到虚拟化层为其提供的“虚拟硬件”（虚拟网卡、CPU、内存等），以使它认为运行在自己的专用服务器上。

隔离：虚拟机是互相隔离的：

一个虚拟机的崩溃或故障（例如，操作系统故障、应用程序崩溃、驱动程序故障，等等）不会影响同一服务器上的其它虚拟机。

一个虚拟机中的病毒、蠕虫等与其它虚拟机相隔离，就像每个虚拟机都位于单独的物理机器上一样。

可以进行资源控制以提供性能隔离：您可以为每个虚拟机指定最小和最大资源使用量，以确保某个虚拟机不会占用所有的资源而使得同一系统中的其它虚拟机无资源可用。

可以在单一机器上同时运行多个负载/应用程序/操作系统，而不会出现我们刚才讨论传统 x86 服务器体系结构的局限性时所提到的那些问题（应用程序冲突、DLL 冲突等）。

封装：封装意味着将整个虚拟机（硬件配置、BIOS 配置、内存状态、磁盘状态、CPU 状态）储存在独立于物理硬件的一小组文件中。这样，您只需复制几个文件就可以随时随地根据需要复制、保存和移动虚拟机。

相对于硬件独立：因为虚拟机运行于虚拟化层之上，所以只能看到虚拟化层提供的虚拟硬件；此虚拟硬件也同样不必考虑物理服务器的情况；这样，虚拟机就可以在任何 x86 服务器（IBM、Dell、HP等）上运行而无需进行任何修改。这打破了操作系统和硬件以及应用程序和操作系统/硬件之间的约束。

我们可以看到，这些功能对于在虚拟机中建立系统来说具有重大的意义。

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