服务器虚拟化之道(二)

服务器虚拟化是云计算的基础,它从根本上解决了计算, 存储和网络等资源通过软件实现定义、分配、安全隔离和调度的问题,实现真正的软件定义一切。

上一期

服务器虚拟化之道(一)

我们大致介绍了下虚拟化的概念,文末也留了一个小疑问(虚拟机之间相互隔离,资源池化复用,虚拟机主机间存储间甚至平台间互相迁移,到底为什么?这要从虚拟化的本质说起。)。本期我们将继续介绍虚拟化,本篇文章主要介绍虚拟化的本质与虚拟化的分类。虚拟化是各类物理资源的逻辑化表示表示其不受物理限制的约束。虚拟化技术的实现本身也就是在系统中增加了一层:虚拟化层。从而将底层的物理资源逻辑成另外一种形式的资源,并提供给上层使用。达到操作系统与硬件解耦合,从资源池中分配资源的效果。

一、虚拟化的本质

那么我们的虚拟化到底是什么呢?主要有四大特征:分区、隔离、分装、相对于硬件独立。

1、分区:在单台物理服务器上可以同时运行多台虚拟机。分区就代表虚拟化层能给多个虚拟机划分物理服务器资源的能力,并且每个虚拟机能够同时运行自己的操作系统,每个虚拟机都会认为自己拥有自己的专用资源,运行在自己专用的服务器上。

2、隔离:同一台物理服务器上的虚拟机之间互相是隔离的。同一台物理服务器上的虚拟机出现了任何问题都不会影响到该台物理服务器上其他虚拟机的运行。

3、封装:第2点我们提到虚拟机之间是互相隔离的。那么大家所了解到的虚拟机迁移等虚拟机的高可靠性是怎么实现的呢?那就和封装这个特征有关。封装就代表每台虚拟机都是保存在文件中,可以通过迁移或移动文件的方式进行迁移整台虚拟机。封装会把整台虚拟机包括硬件配置、内存状态、磁盘状态、CPU状态等等都保存在一个独立于其他文件和物理硬件的一组文件中,从而实现方便的复制,保存,迁移等操作。

4、相对于硬件独立:由于我们的虚拟机都是运行在虚拟化层之上,所以我们只能看到虚拟化层提供给虚拟机的虚拟硬件。虚拟硬件也不需要考虑物理服务器的局限性。这样也就有了后面的P2V,V2V的迁移。

讲完了虚拟化的本质,大家可能会对虚拟化的一些技术有些懵懂的认识。后续的一些技术其实都是基于虚拟化的本质展开的。

二、虚拟机的相关术语

提到虚拟化我们都会讲虚拟机,那么虚拟机中的一些术语或概念还是很有必要进行了解的。

1、宿主机:物理服务器

2、虚拟机:运行在物理服务器虚拟化层之上的具有完整操作系统的操作系统的服务器。(记住是具有完整的操作系统,和容器的概念有很大的区别)

3、操作系统

4、虚拟化层(HyperVisor层):虚拟化技术的实现就是在系统中增加了一个虚拟化层。通过虚拟化层的模拟。虚拟机在应用看来就是一个真实的“物理机”。虚拟化层被称为虚拟机监控器Virtual Machine Monitor。

三、虚拟化类型

关于虚拟化类型的分类,有很多种分类方法,比如第一种分类方法:Type 1类型:裸金属架构虚拟化层、Type 2类型:寄居架构虚拟化层、Monolithic hypervisors虚拟化层、Microkernel hypervisors虚拟化层;还有一种分类方法为:平台虚拟化、资源虚拟化、应用程序虚拟化。本篇文章我们以比较通俗易懂的一种分类方法为大家介绍。

虚拟化类型目前主要有三大类:宿主型(寄居)虚拟化、裸金属虚拟化、操作系统虚拟化。我们这里只详细介绍前两种。

1、宿主型(寄居)虚拟化

在寄居虚拟化中,虚拟化管理软件是作为操作系统之上运行着的一个应用程序,然后通过该程序创建相对应的虚拟机,从而共享底层服务器的资源,该技术对于个人电脑来说应用较为广泛,比较简单,容易实现。比如我们常用的VMware Workstation等软件都是基于此实现的。当然,缺点也十分明显,安装和运行此类虚拟化软件依赖宿主机的操作系统,管理开销和性能损耗都比较大。

2、裸金属虚拟化

指直接在底层硬件上安装VMM 作为 Hypervisor 接管,Hypervisor 将负责管理所有的资源和虚拟环境支持。主要实现两个基本功能,其一是识别、捕获和响应虚拟机所发出的 CPU 特权指令或保护指令;其二是负责处理虚拟机队列和调度,并将物理硬件的处理结果返回给相应的虚拟机。优点是因 VMM 同时具有物理资源的管理功能和虚拟化功能,故虚拟化的效率会较高;安全性方面,VM 的安全只依赖于 VMM 的安全。主要缺点可能是针对开发层面,虚拟层的内核开发难度比较大。对于我们用户来说,体验也是比较好的一种虚拟化类型。基于裸金属虚拟化所实现的产品有:VMware vSphere、FusionSphere、RedHat KVM、H3C CAS、Microsoft Hyper-V等。

3、操作系统虚拟化:没有独立的Hypervisor层。

今天大致就介绍这么多,后续我们会继续介绍虚拟化的几种技术:半虚拟化,全虚拟化,硬件辅助虚拟化等。

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