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1、虚拟化技术简介Author:zealjiangTime:2013-4-1目录1.什么是虚拟化3虚拟化技术的四大特性32.为什么要进行虚拟化4企业/单位面对的问题4虚拟化的优势41.整合服务器，提高资源利用率42.降低成本，节能减排，构建绿色IT43.资源池化，提升IT灵活性54.统一管理，提升系统管理效率55.完善业务的连续性保障53.如何实现虚拟化5解决方案51.软件方案52.硬件方案5工作原理6实现方法6如何轻松实现虚拟化？64.开源技术7xen7KVM71. 什么是虚拟化虚拟化是指计算机元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU
2、的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。虚拟化的主要目的是对 IT 基础设施进行简化。它可以简化对资源以及对资源管理的访问。虚拟化技术的四大特性2. 为什么要进行虚拟化企业/单位面对的问题虚拟化的优势1. 整合服务器，提高资源利用率通过 整合服务器将共用的基础架构资源聚合到池中，打破原有的“一台服务器一个应用程序”模式。2. 降低成本，节能减排，构建绿色IT由于服务器及相关 IT 硬件更少，因此减少了占地空间，也减少了电力和散热需求。 管理工具更加出色，可帮助提高服务器/管理员
3、比率，因此所需人员数量也将随之减少。3. 资源池化，提升IT灵活性4. 统一管理，提升系统管理效率5. 完善业务的连续性保障3. 如何实现虚拟化解决方案1. 软件方案 “客户”操作系统很多情况下是通过虚拟机监视器（Virtual Machine Monitor，VMM）来与硬件进行通信，由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。在纯软件虚拟化解决方案中，VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位置，而操作系统的位置是传统意义上应用程序所处的位置。这一额外的通信层需要进行二进制转换，以通过提供到物理资源的接口，模拟硬件环境。这种转换必然会增加系统的复杂性。2. 硬件方案CPU的虚拟化技
4、术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM会很容易提高性能，相比软件的虚拟实现方式会很大程度上提高性能。由于虚拟化硬件可提供全新的架构，支持操作系统直接在上面运行，从而无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大简化了VMM设计，进而使VMM能够按通用标准进行编写，性能更加强大。工作原理 虚拟化解决方案的底部是要进行虚拟化的机器。这台机器可能直接支持虚拟化，也可能不会直接支持虚拟化；那么就需要系统管理程序层的支持。系统管理程序，或称为 VMM，可以看作是平台硬件和操作系统的抽象化。在某些情况中，这个系统管理程序就是一个操作系统；此时，它
5、就称为主机操作系统. 系统管理程序之上是客户机操作系统，也称为虚拟机（VM）。这些 VM 都是一些相互隔离的操作系统，将底层硬件平台视为自己所有。但是实际上，是系统管理程序为它们制造了这种假象。实现方法毫无疑问，最复杂的虚拟化实现技术就是硬件仿真。在这种方法中，可以在宿主系统上创建一个硬件 VM 来仿真所想要的硬件。正如您所能预见的一样，使用硬件仿真的主要问题是速度会非常慢。由于每条指令都必须在底层硬件上进行仿真，因此速度减慢 100 倍的情况也并不稀奇。若要实现高度保真的仿真，包括周期精度、所仿真的 CPU 管道以及缓存行为，实际速度差距甚至可能会达到 1000 倍之多。 硬件仿真也有自己的
6、优点。例如，使用硬件仿真，您可以在一个 ARM 处理器主机上运行为 PowerPC设计的操作系统，而不需要任何修改。您甚至可以运行多个虚拟机，每个虚拟器仿真一个不同的处理器。完全虚拟化（full virtualization），也称为原始虚拟化。这种模型使用一个虚拟机，它在客户操作系统和原始硬件之间进行协调。虽然完全虚拟化的速度比硬件仿真的速度要快，但是其性能要低于裸硬件，因为中间经过了 hypervisor 的协调过程。超虚拟化（paravirtualization）。这种方法使用了一个 hypervisor 来实现对底层硬件的共享访问，还将与虚拟化有关的代码集成到了操作系统本身中。这种方法
7、不再需要重新编译或捕获特权指令，因为操作系统本身在虚拟化进程中会相互紧密协作。超虚拟化提供了与未经虚拟化的系统相接近的性能。与完全虚拟化类似，超虚拟化技术可以同时支持多个不同的操作系统。操作系统级的虚拟化。种技术在操作系统本身之上实现服务器的虚拟化。这种方法支持单个操作系统，并可以将独立的服务器相互简单地隔离开来。 操作系统级的虚拟化要求对操作系统的内核进行一些修改，但是其优点是可以获得原始性能。如何轻松实现虚拟化？Linux在虚拟化方面已经有了很多中解决方案：VMware,VirtualBox,Xen和KVM。KVM是一个全虚拟化的解决方案。可以在x86架构的计算机上实现虚拟化功能。但KVM
8、需要CPU中虚拟化功能的支持，只可在具有虚拟化支持的CPU上运行，即具有VT功能的Intel CPU和具有AMD-V功能的AMD CPU。4. 开源技术xenXen 是一个开放源代码虚拟机监视器，由剑桥大学开发。它打算在单个计算机上运行多达100个满特征的操作系统。操作系统必须进行显式地修改（“移植”）以在Xen上运行。Xen虚拟机可以在不停止的情况下在多个物理主机之间实时迁移。在操作过程中，虚拟机在没有停止工作的情况下内存被反复的复制到目标机器。虚拟机在最终目的地开始执行之前，会有一次60-300毫秒的非常短暂的暂停以执行最终的同步化，给人无缝迁移的感觉。类似的技术被用来暂停一台正在运行的虚
9、拟机到磁盘，并切换到另外一台，第一台虚拟机在以后可以恢复。Xen是一个基于X86架构、发展最快、性能最稳定、占用资源最少的开源虚拟化技术。Xen可以在一套物理硬件上安全的执行多个虚拟机，与 Linux 是一个完美的开源组合，Novell SUSE Linux Enterprise Server 最先采用了XEN虚拟技术。它特别适用于服务器应用整合，可有效节省运营成本，提高设备利用率，最大化利用数据中心的IT基础架构。应用案例1) 腾讯公司-中国最大的Web服务公司腾讯公司经过多方测试比较后,最终选择了Novell SUSE Linux Enterprise Server中的Xen超虚拟化技术。
10、该技术帮助腾讯改善了硬件利用率以及提高系统负载变化时的灵活性。客户说：“在引入Xen超虚拟化技术后，我们可以在每台物理机器上运行多个虚拟服务器，这意味着我们可以潜在的显著扩大用户群，而不用相应地增加硬件成本。”2) 宝马集团-驰名世界的高档汽车生产企业宝马集团(BMW Group)利用Novell带有集成Xen虚拟化软件的SUSE Linux Enterprise Server来执行其数据中心的虚拟化工作量，从而降低硬件成本、简化部署流程。采用虚拟化技术使该公司节省了高达70%的硬件成本，同时也节省了大量的电力成本。3) 云谷科技-基于Xen的VPS管理平台研发公司XenSystem，是基于X
11、en的虚拟技术开发的一款VPS管理系统。这一款功能VPS智能管理平台，运用IT业界最新的“云计算”和“云储存”的设计理念，支持自动化的VPS云主机和服务器的实时管理功能，具备良好的兼容性和稳定性，从而简单高效地管理VPS主机的运作，与Hyper-V基于Xen的虚拟化技术后使VPS更趋稳定，运作更为高效。这也意味着IDC的运作成本会大大地降低，利润得以增加。KVMKVM 是 kernel-based Virtual Machine 的简称，是一个开源的系统虚拟化模块，自Linux 2.6.20之后集成在Linux的各个主要发行版本中。它使用Linux自身的调度器进行管理，所以相对于Xen，其核心源码很少。KVM目前已成为学术界的主流VMM之一。KVM的虚拟化需要硬件支持（如Intel VT技术或者AMD V技术)。是基于硬件的完全虚拟化。参考xen http:/ 虚拟机http:/
