虚拟化技术及其种类

虚拟化技术指的是软件层面的实现虚拟化的技术,整体上分为开源虚拟化和商业虚拟化两大阵营。典型的代表有:Xen,KVM,WMware,Hyper-V、Docker容器等。

Xen和KVM,是开源免费的虚拟化软件;WMware是付费的虚拟化软件;Hyper-V微软的收费虚拟化技术;Docker是一种容器技术,属于一种轻量级虚拟化技术。

虚拟化软件产品有很多,无论是开源还是商业的,上面只是列举了很少的几款,每款软件产品有其优缺点以及应用场景,需要根据业务场景选择,下面简单介绍一下KVM和Xen。

1. KVM(Kernel-based Virtual Machine)基于内核的虚拟

KVM是集成到Linux内核的Hypervisor,是X86架构且硬件支持虚拟化技术(Intel VT或AMD-V)的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块,利用Linux做大量的事,如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。

2. Xen

Xen是第一类运行在裸机上的虚拟化管理程序(Hypervisor)。它支持全虚拟化和准虚拟化,Xen支持hypervisor和虚拟机互相通讯,而且提供在所有Linux版本上的免费产品,包括Red Hat Enterprise Linux和SUSE Linux Enterprise Server。

Xen最重要的优势在于准虚拟化,此外未经修改的操作系统也可以直接在Xen上运行(如Windows),能让虚拟机有效运行而不需要仿真,因此虚拟机能感知到Hypervisor,而不需要模拟虚拟硬件,从而能实现高性能。

几个关键概念

1. 虚拟化类型

虚拟化类型,比如完全虚拟化、准虚拟化等指的是设计层面的实现虚拟化的方案和思想,而不涉及具体的虚拟化技术。

2. 虚拟化技术

虚拟化技术指的是软件层面的实现虚拟化的技术,整体上分为开源虚拟化和商业虚拟化两大阵营。部分商业虚拟化的技术也是在开源技术的基础之上发展而来的。

3. 虚拟机软件

基于虚拟化技术的单机版虚拟机管理软件,如:

KVM: Linux的虚拟机基于KVM虚拟技术的单机版虚拟机管理软件。

VirtualBox:oracle公司的直接基于Intel VT及AMD-V的虚拟机管理软件。

VMware Workstation:Wmware公司的基于Wmware虚拟技术的虚拟机管理软件。

4. 云计算

云计算中的虚拟化指的是IaaS层虚拟化解决方案,而不是虚拟机技术。IaaS层虚拟化解决方案,要符合IaaS层的基础特点,除了最基础的虚拟化软件之外,还包括,共享存储服务,镜像服务,身份认证服务,统一监控服务,以及收费管理等其他配套的服务。当然,既然是IaaS服务,必须支持对外API接口开放,支持定制开发。一般来说不是一个软件,而是一组软件组成的整理解决方案。

VMware vSphere是基于VMware虚拟化技术的虚拟化管理软件,目前在行业内来说算是最成熟,生产环境应用度最广的IaaS层虚拟化技术的解决方案。目前对整个集群的虚拟机监控管理也是最好的。(vSphere本身收费,而且监控软件还需要单独收费)。

Openstack是基于linux的IaaS层解决方案(支持多种虚拟化技术,比如KVM),是目前用户最多,影响最大的开源解决方案,得到了HP,IBM等知名厂商的大力支持,国内的虚拟化解决方案也大部分是基于Openstack开发定制。主要运行在cent os和ubuntu server操作系统上。

CloudStack是使用 java开发的基于linux的IaaS层解决方案(支持多种虚拟化技术,比如KVM),目前发展潜力非常不错,也得到了很多知名厂商的认可,不过相对起步比较晚,在国内的推广度也不如Openstack。

对比一下Openstack与VMware Workstation,我们可以看出云计算与虚拟机软件之间的不同。

5. Docker等Container技术

Q1:Container技术和服务器虚拟化是一样的技术吗?

A:不是。两者虽然都属于虚拟化的技术,目标都是为了将一套应用程序所需的执行环境打包起来,建立一个孤立环境,方便在不同的硬件中移动,但两者的运作思维截然不同。简单来说,常见的传统虚拟化技术如vSphere或Hyper-V是以操作系统为中心,而Container技术则是一种以应用程序为中心的虚拟化技术。

传统虚拟化技术从操作系统层下手,目标是建立一个可以用来执行整套操作系统的沙盒独立执行环境,习惯以虚拟机(Virtual Machine)来称呼。而Container技术则是直接将一个应用程序所需的相关程序代码、函式库、环境配置文件都打包起来建立沙盒执行环境,为了和传统虚拟化技术产生的虚拟机区分,Container技术产生的环境就称为Container。

Q2:一般常见的虚拟机和Container有何不同?

A:最明显的差别是,虚拟机需要安装操作系统(安装Guest OS)才能执行应用程序,而Container内不需要安装操作系统就能执行应用程序。Container技术不是在OS外来建立虚拟环境,而是在OS内的核心系统层来打造虚拟执行环境,透过共享Host OS的作法,取代一个一个Guest OS的功用。Container也因此被称为是OS层的虚拟化技术。

Q3:为何Container是轻量级虚拟化技术?

A:因为Container技术采取共享Host OS的作法,而不需在每一个Container内执行Guest OS,因此建立Container不需要等待操作系统开机时间,不用1分钟或几秒钟就可以启用,远比需要数分钟甚至数十分钟才能开启的传统虚拟机来的快。

Q4:Container技术是全新的技术吗?

A:不是,早在1982年,Unix系统内建的chroot机制也是一种Container技术。其他如1998年的FreeBSD jails、2005年出现的Solaris Zones和OpenVZ,或像是Windows系统2004年就有的Sandboxie机制都属于在操作系统内建立孤立虚拟执行环境的作法,都可称为是Container的技术。

2013年,dotCloud这家PaaS服务公司开源释出了一套将Container标准化的平台Docker,大受欢迎,所以,dotCloud决定以Docker为名成立新公司力推。

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  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180407A0MXW500?refer=cp_1026
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