全面解析“硬核的”虚拟化技术

第三十一期 启迪云交付工程师 厍日华

什么是虚拟化

虚拟化技术是将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时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的工作效率。

虚拟化是一个广义的术语，是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。如同空旷、通透的写字楼，整个楼层没有固定的墙壁，用户可以用同样的成本构建出更加自主适用的办公空间，进而节省成本，发挥空间最大利用率。这种把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率的思路，在IT领域就叫做虚拟化技术。

按照虚拟化的程度分类：完全虚拟化、准虚拟化（半虚拟化）

完全虚拟化：也称为原始虚拟化技术，该模型使用虚拟机协调客户操作系统和原始硬件。这里"协调"是一个关键词，因为VMM在客户操作系统和裸硬件之间用于工作协调。一些受保护的指令必须由Hypervisor(虚拟机管理程序)来捕获和处理。因为操作系统是通过Hypervisor来分享底层硬件。例如：VMware Workstation、vSphere、微软的Hypervisor、KVM。

准虚拟化：它就是在全虚拟化的基础上，把客户操作系统进行了修改，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操作，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。例如：Xen。

完全与半虚拟化都是通过虚拟化管理程序完成的虚拟化，实现虚拟机共用硬件。完全虚拟化不需要修改系统，半虚拟化需要修改系统的内核，使其支持虚拟化。

虚拟化在云计算的应用领域进行划分：可分为服务器虚拟化（即计算虚拟化）、网络虚拟化、存储虚拟化、应用程序虚拟化、平台虚拟化、桌面虚拟化。

服务器虚拟化：就是将一台服务器虚拟成多台服务器进行使用，服务器虚拟化是基础架构即服务（IaaS）的基础。

网络虚拟化：笼统来讲，包括VLAN、VPN、VPLS、MPLS、LISP、Virtual routers、VRFs 等在内的都可以认为是网络虚拟化的某种表现形式。但当前新兴的网络虚拟化概念从深度、广度和影响上都远远超过了以上的技术。网络虚拟化简单说就是把网络层的一些功能从硬件中剥离出来，新建立所谓的网络虚拟层。

存储虚拟化：简单来说就是将整个云系统的存储资源进行统一整合管理，再为不同用户分配各自的存储空间。

应用程序虚拟化：简单来说就是把应用程序对底层硬件系统和硬件的依赖抽象出来，从而解除应用程序与OS和硬件的耦合关系。应用程序运行在本地应用的虚拟化环境中，这个环境为应用程序屏蔽了底层可能和其他应用产生冲突的内容。应用程序虚拟化是（SaaS）的基础。

平台虚拟化：是集成各种开发资源虚拟出的一个面向开发人员的统一接口，软件开发人员可以方便的在这个平台上开发各种应用并嵌入云计算中，使其成为新的云服务供给用户使用。

桌面虚拟化：将用户的桌面环境与其使用的终端设备进行解耦。服务器上的存放每个人的完整桌面环境。用户可以使用具有足够处理功能和显示功能的不同终端设备通过网络访问该桌面。

虚拟化的优点

提高硬件整合率

快速部署服务器

提高系统的可用性

降低整体投资成本（TCO）

节能降耗

虚拟化与云计算的关系

虚拟化是一种技术，云计算是一种使用模式。

虚拟化是指将物理的实体，通过软件模式，形成若干虚拟存在的系统，其实真是运作还是在实体上，只是划分了若干区域或者时域划分。

云计算的基础是虚拟化，但虚拟化只是云计算的一部分，云计算其实就是在虚拟化出若干资源池以后的应用，但虚拟化并不是只对应云计算的。

虚拟化是云计算的重要支撑技术。是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。通过虚拟化，可以将应用程序和数据在不同层次以不同的方式展现给客户，为使用者和开发者提供便利的虚拟化过程，为资源带来了灵活性，从而改善IT运维和减少成本支出。

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