云计算——虚拟化技术
云计算虚拟化技术
云计算虚拟化技术云计算虚拟化技术已经成为现代科技发展领域中的重要组成部分。
它不仅在企业领域得到广泛应用，也在个人生活中扮演着重要角色。
本文将探讨云计算虚拟化技术的定义、原理、应用场景以及未来发展趋势。
一、云计算虚拟化技术的定义云计算虚拟化技术是一种通过将物理资源抽象化为虚拟资源的技术，使得用户能够以更灵活和高效的方式利用计算资源。
通过虚拟化技术，云计算平台能够在一个物理服务器上同时运行多个虚拟机，从而提高资源利用率和计算效率。
二、云计算虚拟化技术的原理云计算虚拟化技术的核心原理是将一台物理服务器划分为多个虚拟机，每个虚拟机运行着独立的操作系统和应用程序。
虚拟化软件负责管理和分配物理资源，如处理器、内存和存储空间，使得每个虚拟机都能够独立运行，并且互相之间不会产生干扰。
三、云计算虚拟化技术的应用场景1. 企业数据中心：通过云计算虚拟化技术，企业可以将多台服务器虚拟化为一台服务器，从而降低硬件和维护成本。
同时，企业能够根据需求动态调整资源分配，提高IT基础设施的利用率和灵活性。
2. 云平台服务供应商：云计算虚拟化技术为云平台服务供应商提供了高效管理大规模计算资源的能力。
供应商可以通过虚拟化技术实现资源的动态分配和管理，提供更稳定和灵活的云服务。
3. 个人用户：随着移动互联网的普及，个人用户对于存储和计算资源的需求也在不断增加。
云计算虚拟化技术为个人用户提供了便捷的存储和计算服务，例如云存储、云办公和云游戏等。
四、云计算虚拟化技术的未来发展趋势随着云计算虚拟化技术的不断发展，人工智能、大数据分析和区块链等新兴技术将与之结合，进一步推动云计算的发展。
未来，云计算虚拟化技术将更好地支持多租户环境，提供更高的安全性和隔离性。
同时，虚拟化技术将向更细节的层面扩展，如网络功能虚拟化、存储虚拟化等。
总结：云计算虚拟化技术是一种重要的科技发展趋势，它为企业和个人用户提供了高效、灵活的计算和存储服务。
通过将物理资源虚拟化，云计算平台能够实现资源的动态分配和管理。
云计算中的虚拟化技术及其优势
云计算中的虚拟化技术及其优势云计算是当今信息技术领域的一项重要技术，而虚拟化技术则是实现云计算的关键。
本文将介绍云计算中的虚拟化技术，并探讨其带来的优势。
一、虚拟化技术的概述虚拟化技术是通过软件将物理资源抽象成虚拟资源，实现在同一物理设备上同时运行多个虚拟机的技术。
在云计算中，虚拟化技术可以将硬件资源（如服务器、存储和网络设备）虚拟化，使其能够被云平台统一管理和调度。
二、虚拟化技术的种类1. 服务器虚拟化服务器虚拟化是指利用虚拟化软件将一台物理服务器分割成多个虚拟机，每个虚拟机可以独立运行操作系统和应用程序。
这样可以提高硬件资源的利用率，降低硬件投资成本，并且实现服务器资源的灵活调度和管理。
2. 存储虚拟化存储虚拟化是通过虚拟化软件将多个存储设备进行抽象，呈现给用户一个虚拟的存储资源池。
用户可以根据需求进行存储资源的分配和管理，实现数据的高效共享和备份，提高存储资源的利用率。
3. 网络虚拟化网络虚拟化可以将物理网络设备（如交换机、路由器）虚拟化，将网络资源划分成多个虚拟网络，每个虚拟网络可以独立设置网络拓扑和安全策略。
这样可以提高网络的灵活性和可配置性，实现多租户的隔离和服务质量的保证。
三、虚拟化技术的优势1. 提高资源利用率虚拟化技术可以将物理资源进行合理划分和管理，实现资源的共享和重用。
这样可以提高硬件资源的利用率，减少资源的浪费，降低运维成本。
2. 增强灵活性和可扩展性通过虚拟化技术，可以在同一物理设备上同时运行多个虚拟机，每个虚拟机可以独立运行不同的操作系统和应用程序。
这样可以根据业务需求快速创建和调整虚拟机，提高系统的灵活性和可扩展性。
3. 增强系统的可靠性和可恢复性虚拟化技术可以实现虚拟机的动态迁移和自动容错，当物理设备发生故障时，可以将虚拟机迁移到其他可用的物理设备上，保障业务的连续性和可靠性。
同时，虚拟机的快照功能可以方便地备份和恢复系统。
4. 提高安全性和隔离性通过网络虚拟化技术，可以将网络资源进行虚拟划分，实现多租户的隔离和安全策略的灵活配置。
云计算的基本原理与概念
云计算的基本原理与概念云计算作为一种新型的计算模式，已经在各个领域得到广泛的应用。
它基于互联网技术，通过虚拟化技术将计算资源、存储资源和应用软件等打包成服务，通过互联网进行交付。
本文将介绍云计算的基本原理与概念，帮助读者更好地理解云计算的工作原理。
一、基本原理1. 虚拟化技术：云计算的核心技术之一是虚拟化技术。
它通过在物理计算机上创建虚拟机，将一个物理计算机虚拟化成多个逻辑上相互隔离的计算机，从而实现多用户之间的资源隔离。
通过虚拟化技术，云计算平台能够更好地利用计算资源，提高计算效率。
2. 多租户模式：云计算平台采用多租户模式，即多个用户共享同一份资源。
每个用户通过虚拟化技术获得一定的计算资源，但这些资源是共享的。
多租户模式可以有效地提高资源利用率，降低成本。
3. 弹性伸缩：云计算平台具备弹性伸缩的特性，即根据实际需求自动调整计算资源的数量。
当用户的需求增加时，云计算平台能够快速分配更多的资源，以满足用户的需求；当用户的需求下降时，云计算平台能够自动释放多余的资源，减少资源浪费。
4. 服务交付模式：云计算采用服务交付模式，用户通过互联网访问云计算平台提供的服务。
这些服务包括计算服务、存储服务、网络服务等。
用户无需购买和维护硬件设备，只需要付费使用云计算平台提供的服务，大大降低了成本和维护工作量。
二、基本概念1. 公有云：公有云是由第三方服务提供商建立和运营的云计算平台，向公众提供服务。
用户可以通过互联网访问公有云，按需使用计算资源，无需关心底层硬件和系统的维护工作。
2. 私有云：私有云是由组织内部建立和运营的云计算平台，只对组织内部的用户开放。
私有云提供了更高的安全性和隐私保护，但需要组织自行购买和维护硬件设备。
3. 混合云：混合云是公有云和私有云的结合，用户可以根据自身需求选择在公有云和私有云之间灵活部署应用。
这种模式既可以享受公有云的高效性和灵活性，又能满足私有云对安全和隐私的需求。
4. 云存储：云存储是云计算平台提供的一种存储服务，用户可以将数据存储在云端，随时随地访问。
云计算虚拟化技术
云计算虚拟化技术云计算虚拟化技术云计算虚拟化技术是指将多个物理计算机资源通过软件技术组合在一起，形成一个虚拟的计算机系统，用户可以通过互联网访问这个系统，实现计算、存储等服务。
云计算虚拟化技术不仅可以提高数据中心的效率，还可以节省企业的IT成本，提高企业的灵活性和响应速度。
云计算虚拟化技术的优势1.资源充分利用云计算虚拟化技术可以将多个物理计算机的资源合并在一起，形成一个虚拟的计算机系统，可以充分利用每个物理计算机的资源。
2.提高数据中心的利用率采用云计算虚拟化技术可以将多个物理计算机的资源统一管理，有效地提高了数据中心的使用率。
3.降低IT成本云计算虚拟化技术可以减少硬件数量，节省数据中心的空间和能量成本，并且可以减少IT人员的数量。
4.提高企业灵活性和响应速度云计算虚拟化技术可以实现动态资源分配，使企业可以随时根据业务需求增加或减少计算资源，提高了企业的灵活性和响应速度。
云计算虚拟化技术的应用1.云计算平台云计算平台是云计算虚拟化技术的一个重要应用，通过将大量的物理服务器合并成虚拟服务器，提供云计算服务，如云存储、云数据库、云虚拟服务器等。
2.云计算安全云计算虚拟化技术的应用范围也包括了云计算安全，通过实现虚拟化环境下的数据加密等技术，保证云计算环境的数据安全。
3.云计算应用云计算虚拟化技术通过提供云存储、云数据处理、云服务器等服务，为企业提供了高效、灵活、安全的云计算应用服务。
总之，云计算虚拟化技术作为当前IT领域的一个重要技术，已经渗透到了各个领域，包括了IT行业、传媒行业、教育行业等等，为企业提高了效率，降低了成本，同时也使得企业能够更加灵活地应对业务发展变化。
云计算8项核心技术分析
云计算8项核心技术分析云计算是一种通过互联网提供计算资源和服务的新型技术，它具有高可扩展性、灵活性和经济性等诸多优点。
在云计算技术中，有8项核心技术对于其发展起着至关重要的作用。
1.虚拟化技术：虚拟化技术是云计算的基础，通过将物理资源划分为多个虚拟资源，实现对计算、存储、网络等资源的管理和分配。
虚拟化技术可以提高资源利用率，降低成本，并提供更高的灵活性和可扩展性。
2.自动化技术：自动化技术可以实现对云计算环境中的各种任务和流程的自动化管理。
它可以减少人工干预的需求，提高管理效率和资源利用率，并同时确保整个系统的高可靠性和安全性。
3.分布式系统技术：分布式系统技术是云计算的核心，它可以将计算任务和数据分布在多个计算节点上，并实现任务的并行处理和数据的分布式存储与管理。
分布式系统技术可以大幅提高计算性能和可靠性，同时也为云计算的高可扩展性提供了基础。
4.建模与标准化技术：建模与标准化技术可以对云计算环境中的各种资源和服务进行建模和标准化，以提供更加统一和规范的管理和使用方式。
建模与标准化技术可以使云计算环境的各个组件之间更好地协同工作，并为用户提供更一致的使用体验。
5.安全与隐私保护技术：安全与隐私保护是云计算中最重要的问题之一，因为云计算涉及多租户环境和数据的分布式存储与处理。
安全与隐私保护技术可以对云计算环境中的数据进行加密、访问控制和审计等操作，以确保数据的安全性和隐私性。
6.高性能计算技术：高性能计算是云计算的一种重要应用场景，云计算环境中的高性能计算技术可以通过利用大规模的计算资源和并行处理的方式，实现对大规模数据和高计算负载的处理。
高性能计算技术可以极大地提高计算效率和处理能力。
7.大数据处理技术：云计算提供了处理大规模数据的理想平台，云计算环境中的大数据处理技术可以通过对数据的分布式存储和处理，实现对大规模数据的高效管理和分析。
大数据处理技术可以为用户提供更准确和实时的数据分析结果，并支持各种智能应用的实现。
云计算的虚拟化技术
云计算的虚拟化技术云计算的崛起已经改变了许多企业和个人的工作方式与生活方式。
而实现云计算的关键技术之一就是虚拟化技术。
虚拟化技术通过将计算资源进行抽象化，使其可以被多个用户和应用程序共享，从而提高资源利用率，降低成本，并简化管理和维护工作。
一、虚拟化技术的概述虚拟化技术是在物理资源的基础上，通过软件的方式创造出一种逻辑上的虚拟资源。
这些虚拟资源包括虚拟机、虚拟网络、虚拟存储等，可以满足用户在云计算环境下的需求。
1. 虚拟机技术虚拟机技术是虚拟化技术的核心。
它可以将一台物理服务器划分为多个独立的虚拟机，每个虚拟机都可以运行一个完整的操作系统和应用程序。
这种方式使得多个用户和应用程序可以在同一台物理服务器上并行运行，实现资源的共享与隔离。
2. 虚拟网络技术虚拟网络技术可以将物理网络资源进行虚拟化，从而实现虚拟网络的创建和管理。
虚拟网络可以控制通信流量、实现网络隔离、提供网络安全等功能，同时也可以按需分配网络带宽，满足用户的需求。
3. 虚拟存储技术虚拟存储技术将物理存储资源进行抽象化，为用户提供一个统一的存储池。
利用虚拟存储技术，用户可以根据需求动态分配存储空间，并实现对存储资源的监控和管理。
二、虚拟化技术的优势虚拟化技术在云计算环境下具有以下几个优势：1. 提高资源利用率通过虚拟化技术，可以将多台物理服务器的计算资源进行整合，使其能够被多个用户和应用程序共享。
这样可以有效提高资源的利用率，避免资源的浪费。
2. 简化管理和维护虚拟化技术使得服务器的管理和维护变得更加简单。
管理员可以通过虚拟化管理软件来对虚拟机进行集中管理，并对虚拟机的配置、备份、迁移等进行操作，而不需要直接接触物理服务器。
3. 提高灵活性和可扩展性虚拟化技术可以实现资源的动态分配和调度，使得用户可以根据需要快速创建、删除和调整虚拟机。
同时，虚拟化技术还可以实现虚拟机的迁移，使得用户可以将虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器，提高系统的可用性和可扩展性。
详解云计算中的虚拟化技术
详解云计算中的虚拟化技术云计算是当今信息技术领域的热门话题，而虚拟化技术则是云计算的核心基础。
本文将详解云计算中的虚拟化技术，深入探讨其原理、应用和发展趋势。
一、虚拟化技术的原理和概念虚拟化技术是指通过软件或硬件手段，在一台物理服务器上模拟出多个虚拟的独立计算环境，使得多个操作系统和应用程序可以在同一台服务器上同时运行，实现资源的隔离和不同应用之间的隔离，从而提高服务器利用率。
在云计算中，虚拟化技术被广泛应用于构建虚拟化数据中心。
二、虚拟化技术的应用场景1.服务器虚拟化在传统的物理服务器模式下，每个应用可能需要一台专用的服务器，导致资源利用率低下。
而通过虚拟化技术，可以将多个虚拟服务器同时运行在同一物理服务器上，实现资源的共享和隔离，提高服务器利用率，降低成本。
2.存储虚拟化存储虚拟化可以将多个存储设备整合成一个统一的虚拟存储池，使得各个存储设备可以被透明地管理和访问。
通过存储虚拟化，可以更好地满足不同应用对存储资源的需求，提高存储效率和灵活性。
3.网络虚拟化在云计算环境中，网络虚拟化可以将物理网络资源划分为多个逻辑网络，从而实现逻辑网络之间的隔离和互通。
通过网络虚拟化，可以提高网络资源的利用率，实现资源的快速分配和灵活配置，满足不同应用的需求。
4.桌面虚拟化桌面虚拟化是指将用户的工作环境从物理机器中解耦，使用户可以通过终端设备远程访问虚拟桌面。
桌面虚拟化可以提高管理效率、降低管理成本，同时也增加了用户使用终端设备的灵活性。
三、虚拟化技术的发展趋势1.容器技术的兴起容器技术是一种新兴的虚拟化技术，相比传统的虚拟机技术，容器技术更加轻量级，可以在毫秒级别内启动和停止，具有更高的性能和更低的资源消耗。
容器技术的兴起将进一步推动云计算的发展。
2.边缘计算和虚拟化的结合随着物联网的快速发展，越来越多的设备和传感器连接到云计算平台。
为了提供更低的延迟和更好的用户体验，边缘计算与虚拟化结合成为一个重要的发展方向。
云计算中的虚拟化技术
云计算中的虚拟化技术云计算中的虚拟化技术一直以来都是一个非常重要的话题。
虚拟化技术使云计算能够更高效、更灵活地提供计算资源和服务，同时增强了系统的稳定性和安全性。
本文将详细介绍云计算中的虚拟化技术，在虚拟化技术的基础上，还会涵盖容器化技术和无服务器计算的概念。
一、虚拟化技术的基本概念虚拟化技术利用软件和硬件的组合，将物理资源抽象成虚拟资源，从而可以在物理资源的基础上创建多个虚拟机(VM)实例。
每个虚拟机实例都可以运行自己的操作系统(OS)和应用程序，就好像它们是真实的物理机一样。
在云计算中，虚拟化技术有以下几个核心概念：1.虚拟机(VM)：虚拟机是在物理主机上创建的一个独立的虚拟计算环境，包括操作系统和应用程序等。
一个物理主机可以同时运行多个虚拟机实例，从而实现资源的共享和利用率的提高。
2. Hypervisor(也称为虚拟机管理器)：Hypervisor是运行在物理主机上的软件，负责管理和控制虚拟机的运行。
它将物理主机的计算、存储和网络资源划分成多个虚拟资源池，并为每个虚拟机实例提供隔离、安全、可靠的运行环境。
3.资源池：资源池是物理主机上的一组可供虚拟机实例使用的资源，包括计算、存储和网络等。
通过资源池的划分和管理，可以更好地满足不同虚拟机实例对资源的需求，并在资源利用率方面实现较好的平衡。
虚拟化技术的优势在于能够提高硬件资源的利用率、降低系统成本、提高系统的可靠性和可扩展性。
此外，虚拟化技术还可以实现对系统的快速部署和自动化管理，从而使系统更易于维护和扩展。
二、虚拟化技术的分类虚拟化技术在云计算中有多种实现方式，根据虚拟化的层次和对象的不同，可以将虚拟化技术分为以下几类：1. 服务器虚拟化：服务器虚拟化是最常见的虚拟化方式，它将物理服务器划分成多个虚拟机实例，并为每个虚拟机实例分配一定的计算、存储和网络资源。
常见的服务器虚拟化技术包括VMware、Xen和KVM等。
2.存储虚拟化：存储虚拟化将不同的存储设备组合在一起，并为虚拟机实例提供统一的存储接口。
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2．网络虚拟化
• 网络虚拟化以软件的形式完整再现了物理网络，应用在虚拟网 络上的运行与在物理网络上的运行完全相同。
• 网络虚拟化向已连接的工作负载提供逻辑网络连接设备和服务 （逻辑端口、交换机、路由器、防火墙、负载均衡器、VPN 等）。 • 虚拟网络不仅可以提供与物理网络相同的功能特性和保证，而 且具备虚拟化所具有的运维优势和硬件独立性。
图4.3 x86架构下指令执行方式
4.2.2 全虚拟化
• 二进制翻译技术简称BT，是一种直接翻 译可执行二进制程序的技术，能够把一 种处理器上的二进制程序翻译到另一种 处理器上执行。
• 虚拟化软件层将操作系统的指令翻译并 将结果缓存供之后使用，而用户级指令 无须修改就可以运行，具有和物理机一 样的执行速度。
4.2 服务器虚拟化
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 x86架构对虚拟化的限制 全虚拟化 半虚拟化 硬件辅助虚拟化
4.2 服务器虚拟化
图4.1 虚拟化前后的计算机体系结构
4.2 服务器虚拟化
图4.2 虚拟化软件层所处的位置
4.2.1 x86架构对虚拟化的限制
• 通过虚拟机监控器（VMM）可实现客户 操作系统对硬件的访问，根据其原理不 同分为以下3种技术： – 全虚拟化； – 半虚拟化； – 硬件辅助虚拟化
4.4.3 硬件虚拟化的未来
3．多硬件和特性的聚合和抽象
• 目前，虚拟化侧重于“一虚多”技术，即将单个物理资源通过虚拟化 技术作为多个虚拟资源提供。同时，可利用新型硬件实现对多硬件或 多特性的虚拟化聚合和抽象，提升硬件性能，甚至突破单一硬件的物 理极限（“多虚一”）。
4.5 实践：Xen虚拟化技术
4．NVM虚拟化
• NVM是一种新的存储技术，它同时拥有内存字节寻址的高性能以及数 据存储持久化的特性，因此备受关注。但NVM存在价格高、容量小、 使用方式多变等问题，如何进行虚拟化支持进而投入到云环境中使用， 仍处在研究的起步阶段。
4.4.3 硬件虚拟化的未来
1．极端虚拟化
• 随着云计算系统应用范围的不断扩大，虚拟机目前正向极大和极小两 个方向演化。 • 由于新型硬件设备的加入，单机的处理能力不断增强，由此产生了在 单机上构建巨规模/巨型虚拟机的迫切需求。 • 同时，针对部署在智能移动终端上、面向极端受限的特征化硬件环境 的微型虚拟机，需要能够便捷共享集约化硬件资源、高效抽象具有多 样性的硬件设备，按需移动和重构组件化的虚拟机，以及提供面向交 互式和移动性的个性化系统软件栈。
1．服务器虚拟化
• 大多数服务器的容量利用率不足15%，这不仅导致了服务器数 量剧增，还增加了部署复杂性。
• 实现服务器虚拟化后，多个操作系统可以作为虚拟机在单台物 理服务器上运行，并且每个操作系统都可以访问底层服务器的 计算资源，从而解决了效率低下问题。 • 将服务器集群聚合为一项整合资源，可以提高整体效率并降低 成本。服务器虚拟化还可以加快工作负载部署速度、提高应用 性能并改善可用性。
4.3 商用虚拟机技术
4．VMware ESX和ESXi虚拟化技术
• VMware公司的ESX虚拟机监视器是一个企业级的虚拟化产品，为 VMware虚拟化产品家族（被称为VMWare基础设施）里的一员。 • ESX和ESXi均为全虚拟化产品，都是运行在裸机上的虚拟机监视 器，它们无须主机操作系统的协作，就能够将硬件的全部功能 虚拟化，提供给上面的宿主操作系统使用。 • ESX和ESXi为上面可以运行任意操作系统，如Windows、Linux、 BSD等。ESX和ESXi的商用范围极为广泛，是目前市面上最成功的 虚拟化产品之一。
Domain expertise
Data Science
Statistics Mathematics
Machine Learning
Data engineering
4.1 虚拟化的定义
• 在计算机科学领域中，虚拟化代表着对计算资源的 抽象，而不仅仅局限于虚拟机的概念。 • 虚拟化技术分类： 1．服务器虚拟化 2．网络虚拟化 3．桌面虚拟化 4．软件定义的存储
2．FPGA虚拟化
• FPGA作为一种可重新配置的计算资源，与现有的虚拟化框架并不兼容。 FPGA器件与各自的开发生态（工具链、库等）具有紧密的耦合关系， 目前还没有统一的二进制接口规范。
4.4.2 硬件虚拟化的代表
3．RDMA虚拟化
• 近年来，人们开始探索RDMA硬件虚拟化技术在高性能计算等领域的 应用，基于SR-IOV的RDMA在部分场景已能够媲美原生系统的高吞吐 量与低延时指标。
4.3 商用虚拟机技术
5．VmWare Workstation
• VmWare Workstation是运行在x86-64体系架构上的虚拟机监视器。 • 该虚拟机监视器与ESX的不同之处在于它是一个准虚拟化系统， 能够桥接现有的主机网络适配器，并与虚拟机共享物理磁盘和 USB设备。 • VmWare Workstation的一个比较独特的功能是可以将多个虚拟机 作为一个组来看待，一起启动、关闭、挂起、复活等，这对于 搭建测试环境来说非常有用。
4.4.1 硬件虚拟化背景
• 现有虚拟化技术主要针对通用的硬件平台（如x86和x86-64）和系统软 件栈（如Linux和Windows），强调对于物理硬件的整合和系统软件栈的 兼容，目前还不能高效地承载新型硬件能力供给。 • 工业界和学术界还在寻求新型硬件的虚拟化解决方案，已经提出了GPU、 RDMA等硬件资源的直通独占式虚拟化方案。对比CPU、I/O等传统硬件 的虚拟化发展历程，RDMA/FPGA等新型硬件的虚拟化尚处于早期阶段。
3．桌面虚拟化
• 通过以代管服务的形式部署桌面，可以使使用者更加快速地对 不断变化的需求做出响应。
• 外包员工、海外员工以及使用平板电脑的移动工作人员交付虚 拟化桌面和应用，从而降低成本并改进服务。
4．软件定义的存储
• 海量数据和实时应用使存储需求达到新的高度。 • 存储虚拟化对服务器内部的磁盘和闪存进行抽象，将它们组合 到高性能存储池，并以软件形式交付。 • 软件定义的存储（Software Defined Storage，SDS）是一种全新 的存储方法，可从根本上提高运维模式的效率。
图4.4 使用VMM二进制翻译客户操 作系统的请求
4.2.3 半虚拟化
• 半虚拟化指的是虚拟机系统和虚 拟化软件层通过交互来改善性能 和效率。 • 半虚拟化涉及修改操作系统内核 来将不可虚拟化的图4.5 将不可虚拟化的操作系统指令替 换为超级调用
4.4.3 硬件虚拟化的未来
2．异构硬件的融合和归一化
• 首先，异构硬件的融合将本着“优势互补”的原则，向应用提供优势 资源以满足极端化需求。 • 其次，不同的硬件需要采用不同的虚拟化方法，提供各异的接口以获 得最佳的性能。 • 因此，要通过虚拟化实现异构硬件归一化管理，向应用提供统一的编 程接口。可利用来自应用的需求信息动态判断实际的后台执行硬件， 实现应用需求指导的动态硬件选择技术。
4.3 商用虚拟机技术
1．Xen虚拟机技术
• Xen虚拟机技术是英国剑桥大学计算机实验室原始开发的。之后， Xen社区负责Xen的后续版本开发并将其作为免费开源的软件，以 GNU通用公众执照（General Public License）（GPLv2）进行使用。 • Xen虚拟机技术目前支持的计算机架构包括Intel公司的IA-32、x8664和ARM公司的ARM。 • Xen在目前已经有很多版本，著名的亚马逊Web服务（AWS）就建 立于Xen虚拟机技术之上。Xen虚拟机的最大商用支持者为美国的 Citrix公司。
图4.8 设备虚拟化的三种主要方法
4.4.1 硬件虚拟化背景
• 基于软件模拟的全虚拟化方法：能够支持多个设备共享，并不 需要修改客户操作系统，但上下文切换开销大，性能低； • 基于直通独占的方式：能够使虚拟机直通访问物理设备，减少 了虚拟机监控器的切换开销，性能高，但共享困难； • 基于硬件辅助虚拟化的全虚拟化方法：解决了直通和共享的矛 盾，是虚拟化技术走向成熟的标志。 • 目前，基于硬件辅助的虚拟化方法在CPU、内存、网络等传统硬 件资源上获得了成功，CPU 和内存虚拟化资源已经接近物理性 能。
云计算原理与实践
Principles and Practice of Cloud Computing
Outline
• • • • • • • • 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 虚拟化的定义 服务器虚拟化 商用虚拟机技术 新型硬件虚拟化 实践：Xen虚拟化技术 实践：KVM虚拟化技术 轻量级虚拟化 实践：Docker容器
4.3 商用虚拟机技术
3．Hyper-V虚拟化技术
• Hyper-V是微软公司使用的虚拟机监视器，其前身是Windows服 务器虚拟化（Windows Server Virtualization）。 • Hyper-V也是准虚拟化的监视器，其主机操作系统为经过Hyper-V 修改的Windows服务器，其提供的虚拟机容器称为划分，其中根 划分里面容纳的是主机操作系统，子划分里面则运行宿主操作 系统。 • 目前，Hyper-V的使用者主要是微软的Windows Azure。
4.2.3 半虚拟化
• 半虚拟化和全虚拟化不一样，全虚拟化时未经修改的虚拟机系 统不知道自身被虚拟化，系统敏感的调用陷入虚拟化层后再进 行二进制翻译。 • 半虚拟化的价值在于更低的虚拟化代价，但是相对全虚拟化， 半虚拟化的性能优势根据不同的工作负载有很大差别。 • 半虚拟化不支持未经修改的操作系统（如Windows），因此它的 兼容性和可移植性较差。由于半虚拟化需要系统内核的深度修 改，在生产环境中，技术支持和维护上会有很大的问题。
• 此外，它并不直接掌握硬件资源的调度和管理，只不过将主机 操作系统呈现的抽象性再度封装，在其之上呈现多个虚拟机， 这些虚拟机里可以运行不同的操作系统。