虚拟化

大家好，本节课将深入浅出地介绍云服务器实现的关键技术虚拟化。两种开源虚拟方案，KVM和Xen，以及弹性计算的相关概念，为之后介绍具体的产品打好基础。

首先是云服务器最重要的技术虚拟化。我们的课程属于入门级课程，而且虚拟化本身是一个系统级的技术，涉及到庞大的软硬件知识体系。在这里，我们只做简单的介绍，让大家了解虚拟化技术的工作原理，我们先介绍虚拟化的概念和分类，再介绍虚拟化重要的两个部件虚拟化监控器和虚拟机。

一. 概念

虚拟化产生于上个世纪60年代，被誉为云计算的心脏，可见就是云计算最关键的核心技术。最开始应用在大型机上，将大型机的资源，在逻辑上进行分割，并分配给不同的应用程序。后来才开始有了x86平台上的虚拟虚拟化技术。发展到今天虚拟化技术的应用已经很普遍。除了云计算这种大规模应用虚拟化技术的场景，很多人的电脑里也常常准备有虚拟机。 比如说在windows上装linux虚拟机，在mac上面装windows的虚拟机等等。概念上虚拟化只计算元件在虚拟的基础上，而不是真实的基础上运行。相对应于物理的硬件，虚拟化把物理的硬件抽象为逻辑的资源。例如，就像现在非常火热的VR虚拟现实技术。在戴上头盔的时候人看到的就是VR所呈现出来的环境，而不是真实的环境。虚拟化也是这样。当操作系统运行在虚拟机中时，看到的硬件，不是真实的物理硬件，而是虚拟化层虚拟出来的环境。如右图，传统架构里操作系统和应用程序都是跑在真实的物理硬件上的。而虚拟化架构里应用层和操作系统虚拟化层虚拟出来的逻辑的虚拟机里， 后面会展开介绍。

二. 分类

虚拟化技术有多种方式的分类。按虚拟对象来分可以分为操作系统虚拟化，平台虚拟化。操作系统虚拟化是指将操作系统及系统调用抽象为资源，通过软件进行资源隔离，在同一台计算机里可以运行多个操作系统的方式。而平台虚拟化，将硬件组件抽象为逻辑资源，让多个操作系统能够分别运行在这些逻辑分割区域当中。

按照虚拟化实现的方案来分，可以分为软件虚拟化和硬件虚拟化。软件虚拟化是指用纯软件的方式去截获或模拟物理平台的访问。比硬件虚拟化出现的更早一些，但这种方式一直在性能上受到限制。硬件虚拟化是一起硬件平台等身提供了一些功能，去帮助截获和重定向物理平台的访问。有了硬件特性的配合之后虚拟化的性能就得到了提高。

最后按方式来讲，虚拟化还可以分为全虚拟化和准虚拟化。这两个概念，我们在讲KVM和Xen的时候会详细介绍。

三. 虚拟机监控器

我们再来看一下什么是虚拟机监控器。虚拟机监控器，英文Hypervisor或VMM（Virtual Machine Monitor）是虚拟化方案中核心的执行层和管理层。虚拟机在创建、启动、关闭和销毁的时候都需要通过它来执行。他管理学虚拟机的的生命周期，他还为虚拟机抽象出了硬件环境，在整个虚拟化中起着关键的作用。虚拟机在运行时间打交道的硬件都是虚拟机监控器一手创建。在业界，人们常常把虚拟机监控器分为两种类型。右图所示，第一种类型是虚拟机监控器直接运行在物理硬件上就是逻辑上。另一种是运行在操作系统上的虚拟机监控器。公有云服务，因为规模较大，一般是用第一种类型，Hypervisor。但是随着技术的进步，某些虚拟化方案使用的技术会介于这两种划分之间。所以在有些情况下不能特别明确的划分到某个类型里，后面想讲KVM时会给大家介绍。

四. 虚拟机

虚拟机也称为客户机。英文叫Guest System。那对应的主机Host Machine是什么。主机就是放置虚拟机的物理机。一个主人可以招待很多个客人。 一个硬件设备也可以抽象为很多个逻辑设备资源。 同一个物理机上可以存在多个虚拟机。后面讲KVM虚拟化方案周中，虚拟机运行在模拟出来的物理机上，表现为主机操作系统的一个进程。而且这些虚拟机在主机上的保存形式就是文件。由配置文件保存虚拟机的信息，虚拟的磁盘文件就是虚拟机操作系统的磁盘文件镜像。而我们这个课程中所讲的云服务器就是放置在云中的虚拟机。

本节课就到这里，感谢收看，朋友们再见。