虚拟化是一种资源管理技术在实际物理系统基础上配置出虚拟系统提供给客户使用客户使用的虚拟系统在运行时会通过映射最终在实际物理系统中运行。它可以将计算机的CPU、内存、网络适配器等各种实体资源进行抽象转换后呈现出来让多个虚拟机可以共享同一台物理服务器的资源。常见的实现效果包括两种模式一是将一台性能强大的服务器模拟成多个独立的小服务器服务不同的用户二是将多个服务器虚拟成一个强大的服务器完成特定的功能核心都是统一管理、动态分配资源提高资源利用率。二、虚拟化技术的核心架构虚拟化技术的核心是通过在物理硬件和操作系统之间插入虚拟化层即虚拟机监视器VMM/Hypervisor由VMM层封装隔离下层硬件和宿主操作系统资源抽象为逻辑资源后提供给上层客户操作系统使用。根据VMM的实现方式服务器虚拟化主要分为两类托管虚拟化技术虚拟化VMM作为应用程序运行在宿主操作系统之上利用宿主操作系统的功能实现硬件资源抽象和虚拟机管理实现难度低但性能相对较差。原生虚拟化VMM直接运行在硬件之上作为虚拟化平台直接提供指令集和设备接口支撑虚拟机运行性能较好但实现复杂度更高。三、常见的虚拟化技术分类1. 按虚拟化架构区分完全虚拟化不需要对客户操作系统做任何修改所有指令转换由处理器完成兼容性好但性能较差。半虚拟化通过修改客户操作系统内核调整无法虚拟化的指令实现与虚拟化平台的兼容性能优越是当前互联网企业的主流技术典型代表为Xen虚拟机。硬件辅助虚拟化需要英特尔VT、AMD-V等硬件技术的支持不需要修改客户操作系统内核兼顾性能和兼容性。2. 按虚拟化对象区分硬件级虚拟化用软件虚拟出标准计算机的硬件配置可在虚拟硬件上安装独立的客户操作系统典型产品包括VMware、VirtualPC等。操作系统级虚拟化操作系统内核向上提供多个相互隔离的用户态实例各实例拥有独立的文件系统、网络配置等典型应用包括Linux-VServer、OpenVZ等。指令集虚拟化由虚拟机运行时系统动态翻译中间代码为目标架构机器码执行典型代表为Java虚拟机JVM。此外还包括存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化等面向不同资源的虚拟化技术。3. 服务器虚拟化底层实现CPU虚拟化将物理CPU抽象为多个虚拟CPU同一时刻一个物理CPU仅运行一个虚拟CPU的指令通过调度策略保证隔离性、公平性和性能。内存虚拟化统一管理物理内存封装为多个独立的虚拟内存空间分配给不同虚拟机使用。I/O虚拟化对输入输出设备进行抽象支撑多个虚拟机共享物理硬件设备资源。四、虚拟化技术的关键特性多实例一台物理服务器上可运行多个独立的虚拟机实现多用户共享物理资源。隔离性虚拟机之间相互独立单个虚拟机的故障不会影响其他虚拟机运行实现硬件级别的安全隔离。封装性虚拟机以文件镜像格式存在消除了物理主机的硬件差异可灵活进行配置修改、迁移和备份。高性能通过技术优化虚拟化环境的性能可接近物理机原生性能。五、虚拟化技术的价值与作用提升资源利用率打破实体资源不可切分的障碍避免单硬件仅服务单操作系统的资源浪费提高服务器整体利用率。资源灵活调度支持按需配置虚拟机的CPU、内存、磁盘等资源实现资源的动态分配和弹性调度支撑云平台按用户需求提供服务。降低运维成本提供自动化服务开通能力方便系统升级、迁移和改造降低数据中心的运维复杂度和成本。提升系统可靠性拥有完善的安全和可靠性机制可快速发现并恢复系统故障保障服务的持续稳定运行。六、虚拟化与云计算的关系虚拟化是云计算的核心支撑技术是构建云计算环境的基础本质上虚拟化是一种资源抽象技术云计算是基于虚拟化资源的服务交付模式用户可以像使用水电一样按需获取IT资源、按使用量付费。如果把云计算看作建筑虚拟化就是搭建建筑的砖石没有虚拟化技术云计算按需服务、弹性扩展的目标就无法实现。云计算的IaaS、PaaS、SaaS三类服务模式均以虚拟化技术为底层基础传统数据中心向云数据中心演进的核心就是实现资源的虚拟化整合。总结虚拟化技术通过对物理资源的抽象、映射和统一管理实现了资源的高效共享和灵活调度其核心价值是最大化硬件利用率、降低运维成本、提升系统可靠性。作为云计算的底层核心基石虚拟化技术为云计算实现弹性服务、按需交付的模式提供了技术支撑是当前IT资源池化、云化转型的核心技术。
