計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)（Computer virtualization technology）

虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，在計(jì)算機(jī)方面通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程。計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：

CPU虛擬化；

網(wǎng)絡(luò)虛擬化；

服務(wù)器虛擬化；

儲(chǔ)存虛擬化。

虛擬機(jī)相關(guān)的虛擬化技術(shù)和分區(qū)(Partition)技術(shù)是緊密結(jié)合在一起，從60年代Unix誕生起，虛擬化技術(shù)和分區(qū)技術(shù)就開(kāi)始了發(fā)展，并且經(jīng)歷了從“硬件分區(qū)”->“虛擬機(jī)”->“準(zhǔn)虛擬機(jī)”->“虛擬操作系統(tǒng)”的發(fā)展歷程。

虛擬機(jī)（Virtual Machine, VM）

虛擬機(jī)技術(shù)是虛擬化技術(shù)的一種，指通過(guò)軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在實(shí)體計(jì)算機(jī)中能夠完成的工作在虛擬機(jī)中都能夠?qū)崿F(xiàn)。在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，需要將實(shí)體機(jī)的部分硬盤(pán)和內(nèi)存容量作為虛擬機(jī)的硬盤(pán)和內(nèi)存容量。每個(gè)虛擬機(jī)都有獨(dú)立的CMOS、硬盤(pán)和操作系統(tǒng)，可以像使用實(shí)體機(jī)一樣對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行操作。

在一臺(tái)物理機(jī)上可以模擬出多臺(tái)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)中都可以運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)（OS）。提供虛擬化的平臺(tái)被稱為VMM(Virtual Machine Monitor)，在其上運(yùn)行的虛擬機(jī)被稱為客戶機(jī)（guest VM）。根據(jù)VMM支持的虛擬機(jī)制的不同，guset VM的運(yùn)行模式可分為完全虛擬化（Full Virtualization）和類虛擬化（Para Virtualization）。

完全虛擬化技術(shù)

最初所使用的虛擬化技術(shù)就是完全虛擬化技術(shù)，使用VMM在VM和底層硬件之間建立1個(gè)抽象層，VMM捕獲CPU指令，為指令訪問(wèn)硬件控制器和外設(shè)充當(dāng)中介。這種虛擬化技術(shù)幾乎能讓任何一款操作系統(tǒng)不加改動(dòng)就可以安裝在VM上，而它們不知道自己運(yùn)行在虛擬化環(huán)境下。完全虛擬化是處理器密集型技術(shù)，因?yàn)樗骎MM管理各個(gè)虛擬服務(wù)器，并彼此獨(dú)立。完全虛擬化的主要缺點(diǎn)是VMM會(huì)帶來(lái)處理開(kāi)銷(xiāo)。

半虛擬化技術(shù)

半虛擬化技術(shù)也叫做準(zhǔn)虛擬化技術(shù)，操作系統(tǒng)輔助虛擬化，它就是在全虛擬化的基礎(chǔ)上，通過(guò)修改客戶操作系統(tǒng)，讓它以為自己運(yùn)行在虛擬環(huán)境下，能夠與VMM協(xié)同工作，半虛擬化中的VMM不對(duì)I/O設(shè)備做模擬，僅僅對(duì)CPU和內(nèi)存做模擬, 因此VMM的工作負(fù)擔(dān)變得非常的小，因此整體的性能也有很大的提高。不過(guò)缺點(diǎn)就是，要修改客戶操作系統(tǒng)，但是對(duì)于某些不支持的操作系統(tǒng)（主要是windows）來(lái)說(shuō)，就不行能用這種方法。

當(dāng)前，還有硬件輔助虛擬化，硬件提供結(jié)構(gòu)支持幫助創(chuàng)建虛擬機(jī)監(jiān)視并允許客戶機(jī)操作系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，比如Intel VT技術(shù)。以及進(jìn)程隔離技術(shù)，由操作系統(tǒng)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)進(jìn)程隔離，配合chroot，namespace實(shí)現(xiàn)虛擬化，虛擬機(jī)運(yùn)行在傳統(tǒng)操作系統(tǒng)上，創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的虛擬化實(shí)例（容器），指向底層托管操作系統(tǒng)，被稱為“操作系統(tǒng)虛擬化”。

虛擬機(jī)管理（監(jiān)視）程序（Virtual Machine Monitor, VMM）

虛擬機(jī)監(jiān)視器是一個(gè)系統(tǒng)軟件， VMM管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的真實(shí)資源，為虛擬機(jī)提供接口。使用VMM 有以下優(yōu)點(diǎn)：

VMM的實(shí)現(xiàn)相比于Linux或Windows這類操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)單很多。因?yàn)閂MM避免了像TCWIP Sockets和文件系統(tǒng)這類高級(jí)抽象，這將有利于安全性和可靠性，也便于擴(kuò)展和修改；

VMM允許系統(tǒng)管理者配置虛擬機(jī)運(yùn)行的環(huán)境。虛擬機(jī)的各項(xiàng)設(shè)置可以與真實(shí)機(jī)不同，如真實(shí)機(jī)有512 MB內(nèi)存，可以設(shè)置虛擬機(jī)內(nèi)存64 MB，有利于開(kāi)發(fā)者在各種環(huán)境下測(cè)試軟件；

VMM允許在相同硬件上同時(shí)執(zhí)行不同的操作系統(tǒng)，稱之為GuestOS。系統(tǒng)管理者可以用這種能力來(lái)聯(lián)合多個(gè)使用不充分的分散計(jì)算機(jī)，為不可信和不安全代碼增強(qiáng)了隔離性，同時(shí)增強(qiáng)了可靠性，在一個(gè)虛擬機(jī)中的軟件發(fā)生故障也不會(huì)影響到其他虛擬機(jī)；

當(dāng)操作系統(tǒng)升級(jí)后，仍然可以在虛擬機(jī)中運(yùn)行早期開(kāi)發(fā)的軟件，由此可以降低軟件開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)成本的降低還來(lái)源于減少硬件產(chǎn)品的購(gòu)置；

針對(duì)擁有10～100個(gè)處理器的可擴(kuò)展計(jì)算機(jī)，VMM能夠方便地開(kāi)發(fā)功能強(qiáng)大、可靠的系統(tǒng)軟件；

虛擬機(jī)控制了程序運(yùn)行的整個(gè)軟件環(huán)境，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，因此可以封裝程序地址空間和進(jìn)程狀態(tài)，然后在不同的硬件上熱遷移(hot migration)整個(gè)工作環(huán)境，由此提高性能和達(dá)到負(fù)載平衡。

Type 1虛擬機(jī)管理程序

Type 1虛擬機(jī)管理程序直接在主機(jī)的物理硬件上運(yùn)行，它被稱為裸機(jī)虛擬機(jī)管理程序; 它不必預(yù)先加載底層操作系統(tǒng)。通過(guò)直接訪問(wèn)底層硬件而無(wú)需其他軟件(例如操作系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序)。 Type 1虛擬機(jī)管理程序的示例包括VMware ESXi、Microsoft Hyper-V服務(wù)器和開(kāi)源KVM等。管理程序直接在物理硬件上運(yùn)行也非常安全，因?yàn)槁銠C(jī)虛擬機(jī)管理程序可避免操作系統(tǒng)通常存在的安全問(wèn)題和漏洞。這可確保每個(gè)訪客VM與惡意軟件和活動(dòng)保持邏輯隔離。在很多情況下，虛擬化系統(tǒng)至少托管一個(gè)帶有操作系統(tǒng)和管理軟件的虛擬機(jī)，使管理員能夠使用系統(tǒng)管理工具(例如Microsoft System Center)管理物理系統(tǒng)。

Type2虛擬機(jī)管理程序

Type2虛擬機(jī)管理程序通常安裝在現(xiàn)有操作系統(tǒng)之上，它稱為托管虛擬機(jī)管理程序，因?yàn)樗蕾囉谥鳈C(jī)預(yù)先安裝的操作系統(tǒng)來(lái)管理對(duì)CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)用。Type2虛擬機(jī)管理程序包括VMware Fusion、Oracle VM VirtualBox、適用于x86的Oracle VM Server、Oracle Solaris Zones、Parallels和VMware Workstation。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机虚拟化分类（虚拟机相关）的简单整理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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