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虚拟化介绍

运维开发网 https://www.qedev.com 2021-03-02 14:23 出处:51CTO 作者:六六天一
虚拟化介绍虚拟化简单来讲,就是把一个物理计算机虚拟成多台逻辑计算机,每个逻辑计算机里面可以运行不同的操作系统,相互之间不受影响,这样就可以充分利用物理计算机的硬件资源,从而提高计算机的工作效率。虚拟化使用软件的方法重新定义划分IT资源,可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享,提高IT资源利用率,使IT资源能够真正成为社会基础设施,服务于各行各业中灵活多变的应用需求。Hypervisor讲到

虚拟化介绍

虚拟化简单来讲,就是把一个物理计算机虚拟成多台逻辑计算机,每个逻辑计算机里面可以运行不同的操作系统,相互之间不受影响,这样就可以充分利用物理计算机的硬件资源,从而提高计算机的工作效率。

虚拟化使用软件的方法重新定义划分IT资源,可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享,提高IT资源利用率,使IT资源能够真正成为社会基础设施,服务于各行各业中灵活多变的应用需求。

Hypervisor

讲到虚拟化,就离不开Hypervisor,可它究竟是什么呢?有什么作用?

Hypervisor一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享硬件。也可叫做VMM( Virtual machine monitor ),即虚拟机监视器。

Hypervisor是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisor不但协调着这些硬件资源的访问,也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时,它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存,CPU,网络和磁盘。

虚拟化分类

虚拟化技术可以分为全虚拟化和半虚拟化。

早期CPU硬件不支持虚拟化,当虚拟机上的操作系统(Guest OS)要使用CPU资源时,需要通过VMM来翻译指令,这个过程比较耗费资源,而这种虚拟化技术叫做全虚拟化,我们用的VMware Workstation 和 KVM 就是全虚拟化。

半虚拟化技术通过修改Guest OS内核,让Guest OS可以直接使用CPU资源,这样就不需要翻译指令了,从而节省了资源,但修改内核比较鸡肋,可以虚拟化Linux,但无法虚拟化Windows,因为Windows并不是开源的。相对来说有利有弊,我们熟悉的XEN就是半虚拟化。

随着CPU的发展,现在的CPU都可以直接支持虚拟化,不需要VMM翻译指令了,这样也就无所谓全虚拟化和半虚拟化了。

常用虚拟化软件

VMware系列:

VMware Workstation,适用于单台机器虚拟化,我们日常学习使用的也是这一款;

VMware vsphere(VMware esxi),适用于多台机器的虚拟化解决方案,图形化操作;

VMware Fusion(Mac),适用于苹果系统。

XEN:

开源,半虚拟化,Redhat和CentOS的版本5和版本6可以直接使用xen;

XenServer,商业版本,厂商Ctirx,基于xen。

KVM:

开源,基于Linux内核模块,不修改Linux内核。

Hyper-V:

微软开发出来的虚拟化软件,商业版本。

Openvz:

开源,基于Linux,轻量的虚拟化软件,虚拟机和宿主机需要公用一个内核,这样相同性能的物理机能虚拟出更多的虚拟机,稳定性稍差。

Oracle VirtualBox:

开源,Sun公司开发,和VMware Workstation类似,后被Oracle公司收购。

虚拟化架构

云计算离不开底层的虚拟化技术支持。维基百科列举的虚拟化技术有超过60种,基于X86(CISC- Complex Instruction Set Computer)体系的超过50种,也有基于RISC(Reduced Instruction Set Computer)体系的。

其中有4种虚拟化技术是当前最为成熟而且应用最为广泛的,分别是:VMWARE的ESX、微软的Hyper-V、开源的XEN和KVM。

从虚拟化的实现方式来看,虚拟化架构主要有两种形式:宿主架构和裸金属架构。

虚拟化介绍

I型:虚拟机直接运行在系统硬件上,创建硬件全仿真实例,被称为“裸机”,也称为裸金属架构。

II型:虚拟机运行在传统操作系统上,同样创建的是硬件全仿真实例,被称为“托管”hypervisor。也称为宿主架构。

还有一种容器虚拟化:虚拟机运行在传统操作系统上,创建一个独立的虚拟化实例,指向底层托管操作系统,被称为“操作系统虚拟化。

I型独立型:VMware vsphere(ESXI)

I型混合型:XenServer(Xen)、Hyper-V 、Oracle VirtualBox

I型混合架构包括一个软件模型,一个“瘦”hypervisor联合一个父分区提供硬件虚拟化,它提供了虚拟机监视功能。父分区也叫做Dom0(FC文档描述:一个修改过的Linux kernel,是唯一运行在Xen Hypervisor之上的虚拟机。它拥有访问物理I/O资源的权限,同时和系统上运行的其他虚拟机进行交互。Dom0需要在其他Domain启动之前启动)。

I型组合型:基于Linux的内核虚拟机(KVM)。

基于Linux的内核虚拟机(KVM)hypervisor模型提供了一个独一无二的I型架构,它不是在裸机上执行hypervisor,KVM利用开源Linux(包括RHEL,SUSE,Ubuntu等)作为基础操作系统,提供一个集成到内核的模块(叫做KVM)实现硬件虚拟化,KVM模块在用户模式下执行(与独立型和混合型hypervisor不一样,它们都运行在内核/根模式下),但可以让虚拟机在内核级权限使用一个新的指令执行上下文,叫做客户机模式。

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