虚拟化技术简介[转]

看到一篇还不错的介绍虚拟化的文章，所以记下来
来源：http://www.cnblogs.com/ventlam/archive/2010/10/09/1846862.html

一.虚拟化技术的类型 1.全虚拟化

全虚拟化(Full virtualization), 也称为原始虚拟化技术,全虚拟化是指虚拟机模拟了完整的底层硬件，包括处理器、物理内存、时钟、外设等，使得为原始硬件设计的操作系统或其它系统软件完全 不做任何修改就可以在虚拟机中运行。该技术架构图如图1-1所示：

                                              

图1-1. 全虚拟化: 使用Hypervisor分享底层硬件

由于计算机硬件化资源被抽象化，必须需要一个机制来管理抽象化之后的资源。这个机制一般称作Hypervisor或者Virtual Machine Monitor(VMM)。该模型使用虚拟机协调客户操作系统和原始硬件.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。全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟, 但是性能方面不如裸机, 因为Hypervisor需要占用一些资源.它的唯一限制是操作系统必须能够支持底层硬件(比如, PowerPC)
     代表项目;VMWare   闭源/  z/VM(IBM)   闭源

2.半虚拟化

半虚拟化(Paravirtualization)是另一种类似于全虚拟化的热门技术. 它使用Hypervisor(虚拟机管理程序)分享存取底层的硬件。半虚拟化技术使得操作系统知道自身运行在一个Hypervisor，它的客户操作系统 集成了虚拟化方面的代码. 该方法无需重新编译或引起陷阱, 因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作.如图1-2所示：

                                             

图1-2半虚拟化: 通过客户操作系统分享进程

上面提到过, 半虚拟化需要客户操作系统做一些修改(配合Hypervisor), 这是一个不足之处. 但是半虚拟化提供了与原始系统相近的性能. 与全虚拟化一样, 半虚拟化可以同时能支持多个不同的操作系统.代表项目： XEN   GPL  / UML  GPL

3.硬件辅助虚拟化

硬件辅助虚拟化(Hardware-assiisted  virtualization).或者称作硬件虚拟机(HVM) 主要是指操作系统在其之上运行时,必须靠系统的硬件来完成虚拟化的过程。硬件辅助虚拟技术不但能够提高全虚拟的效率（VM的产品都加入该类功能），而且使 用半虚拟技术的XEN也通过该项技术做到支持Window，Mac之类闭源的操作系统。该技术的架构图如图1-1所示：

                                    

                                                 图1-3. HVM架构图

X-86平台（包括X-86 64，AMD64）上的硬件辅助虚拟化项目主要是：Intel的VT和AMD的AMD-V 

 

4. 操作系统级的虚拟化

最后一个需要了解的虚拟化技术是操作系统级的虚拟化(Operating system-level virtualization), 它使用不同于上面的虚拟化方法. 该类只能仿真出主机的操作系统，如在Linux上只能运行Linux，Window上只能运行Window

                                           

图1-4操作系统级的虚拟化: 隔离单个服务器 

二.具体的虚拟化产品 1.XEN

Xen作为最优秀的半虚拟化引擎，在基于硬件的虚拟化的帮助下，现在也支持完全虚拟化MS windows了.XEN架构如图2-1所示：

 

    图2-1 XEN架构

最底层的是计算机硬件，包括CPU，RAM，硬盘接口，网卡，外设数据总线等等。
硬件层之上，是Xen hypervisor层，包括总控界面（Xen Control Interface），虚拟CPU，虚拟RAM，虚拟硬盘，虚拟网卡等等。

在Xen层之上，是各个OS实例（OS instances）。其中最左边的OS实例很特别。在启动Xen的时候，最左边的OS实例，Domain0 on XenoLinux，自动被启动。Domain0里运行着Xen Control Software，这个软件控制着各个OS实例的启动，终止，以及监控其运行情况。

Domain0对于其它OS实例的控制，是通过Xen层中Xen Control Interface来实现的。而这个Xen Control Interface只对Domain0开放。其它OS实例只有被管理的义务，而没有管理其它实例的权力。DomUs可以运行被修改过或者标准化的操作系 统。被修改的系统运行在paravirtualization（半虚拟化）每个OS实例都被分配一套虚拟的CPU，RAM，硬盘和网卡。每个OS实例使用 这些虚拟的设备，与通常的OS并无不同。在新版的XEN中通过PCI允许客户OS直接读取硬件，以提高整体性能。如图2-2所示，客户OS直接使用硬件

 

                 图2-2客户OS通过XEN PCI 直接读取硬件

2.KVM

KVM是在X86平台上的Linux全虚拟化方案。Linux 2.6.20内核增加了KVM虚拟化技术.它的特点是系统内核通过添加KVM的kernel module（kvm.ko），使系统内核自身成为一个Hypervisor(虚拟机管理程序)。

内核中的KVM模块通过/dev/kvm字符串设备显示被虚拟的硬件. KVM使用修改过的QEMU进程做为客户操作系统接口.ＫＶＭ的虚拟化架构如图2-3所示：

                                            

 

图2-3. KVM的虚拟化

 

KVM模块向内核增加了一个新的执行模式: 客户模式. 官方原始内核(vanilla kernel)支持内核和用户模式. 客户模式用于执行所有非I/O客户代码, 普通用户模式支持客户I/O.

它是第一个整合到Linux内核的虚拟化技术.

 

3.VMware

     WMware是全球最大的虚拟化厂商，该公司产品线漫长，主要包括桌面版的 Vmware workstation和企业版的VMWare  ESX server。它们使用的虚拟化技术主要是全虚拟，在加上硬件辅助虚拟化后，产品性能有所提高。

       在云计算中，VM主打产品是vSphere。它是非常完整的虚拟机群集产品，其组件包括：ESX Server 群，vCenter管理中心，数据库，vSphere （VI4）客户端。vSphere组件层如图2-4所示：

        

图2-4vSphere组件层