虚拟化技术专题

虚拟化技术（virtualization technology，VT）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、网络 等硬件资源，但逻辑上虚拟机之间是相互隔离的。

术语

• 物理机一般称为宿主机（Host）
• 宿主机上面的虚拟机（Virtual Machine，VM） 一般称为客户机（Guest）
• Hypervisor 虚拟机管理程序
• 软件虚拟化 是一种利用软件技术，在现有的 物理机 上实现对物理平台访问的 截获 和 模拟 实现的虚拟化
• 硬件虚拟化 指硬件支持 截获 和 模拟 虚拟化技术，常见的有 Intel-VT、AMD-VT 支持的 CPU 虚拟化，Intel-EPT 支持的内存虚拟化
• 全虚拟化（full virtualization） Guest OS 在 Hypervisor 上运行相当于运行于物理机一般，它不知道它在虚拟机还是物理机中运行，不需要修改操作系统代码。如下图左侧部分，Hypervisor 必须陷入（trap）请求，然后模仿真实硬件的行为。
  • 典型的有 VMWare、Virtualbox、Virtual PC、KVM-x86 等
• 半虚拟化（Paravirtualization） 也称为 准虚拟化，通过修改 Guest OS 的代码，使 Guest 以为自己运行在物理环境中。能解决软件虚拟化性能上的部分损失。如 virtio 驱动提高 I/O 设备效率。如下图右侧展示的是半虚拟化，客户机操作系统知道运行于虚拟机之中，并加入了驱动作为前端。

虚拟化技术

• 系统虚拟化
• 存储虚拟化
• 网络虚拟化
• GPU虚拟化
• 硬件支持虚拟化

虚拟化类型

物理机 将自己的硬件资源虚拟化，并提供给 Guest 一般通过 Hypervisor 的程序实现。Hypervisor 是为客户端操作系统提供虚拟机环境的软件，根据实现方式和所处的位置，分为两种：

• 1型虚拟化
• 2型虚拟化

1型虚拟化

Hypervisor 直接安装在物理机上，多个虚拟机在 Hypervisor 上运行。Hypervisor 实现方式一般是一个特殊定制的 Linux 系统。Xen 和 VMWare 的 ESXi 都属于这个类型。

2型虚拟化

物理机上首先安装常规的操作系统，比如 Redhat、Ubuntu 和 Windows。Hypervisor 作为 OS 上的一个程序模块运行，并对管理虚拟机进行管理。KVM、VirtualBox 和 VMWare Workstation 都属于这个类型。

理论上讲：

• 1型虚拟化 一般对硬件虚拟化功能进行了特别优化，性能上比2型要高
• 2型虚拟化 因为基于普通的操作系统，会比较灵活，比如支持虚拟机嵌套（可以在KVM虚拟机中再运行KVM）

其他

• oVirt 是一个适用于企业的、免费的、开源虚拟化解决方案。
• Proxmox UI 管理工具