全面解析「硬核的」虛擬化技術
第三十一期 啟迪雲交付工程師 厙日華
什麼是虛擬化
虛擬化技術是將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機。在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統，並且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。
虛擬化是一個廣義的術語，是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行，是一個為了簡化管理，優化資源的解決方案。如同空曠、通透的寫字樓，整個樓層沒有固定的牆壁，用戶可以用同樣的成本構建出更加自主適用的辦公空間，進而節省成本，發揮空間最大利用率。這種把有限的固定的資源根據不同需求進行重新規劃以達到最大利用率的思路，在IT領域就叫做虛擬化技術。
按照虛擬化的程度分類：完全虛擬化、準虛擬化（半虛擬化）
- 完全虛擬化：也稱為原始虛擬化技術，該模型使用虛擬機協調客戶操作系統和原始硬體。這裡"協調"是一個關鍵詞，因為VMM在客戶操作系統和裸硬體之間用於工作協調。一些受保護的指令必須由Hypervisor(虛擬機管理程序)來捕獲和處理。因為操作系統是通過Hypervisor來分享底層硬體。例如：VMware Workstation、vSphere、微軟的Hypervisor、KVM。
- 準虛擬化：它就是在全虛擬化的基礎上，把客戶操作系統進行了修改，增加了一個專門的API，這個API可以將客戶操作系統發出的指令進行最優化，即不需要Hypervisor耗費一定的資源進行翻譯操作，因此Hypervisor的工作負擔變得非常的小，因此整體的性能也有很大的提高。例如：Xen。
完全與半虛擬化都是通過虛擬化管理程序完成的虛擬化，實現虛擬機共用硬體。完全虛擬化不需要修改系統，半虛擬化需要修改系統的內核，使其支持虛擬化。
虛擬化在雲計算的應用領域進行劃分：可分為伺服器虛擬化（即計算虛擬化）、網路虛擬化、存儲虛擬化、應用程序虛擬化、平臺虛擬化、桌面虛擬化。
- 伺服器虛擬化：就是將一臺伺服器虛擬成多臺伺服器進行使用，伺服器虛擬化是基礎架構即服務（IaaS）的基礎。
- 網路虛擬化：籠統來講，包括VLAN、VPN、VPLS、MPLS、LISP、Virtual routers、VRFs 等在內的都可以認為是網路虛擬化的某種表現形式。但當前新興的網路虛擬化概念從深度、廣度和影響上都遠遠超過了以上的技術。網路虛擬化簡單說就是把網路層的一些功能從硬體中剝離出來，新建立所謂的網路虛擬層。
- 存儲虛擬化：簡單來說就是將整個雲系統的存儲資源進行統一整合管理，再為不同用戶分配各自的存儲空間。
- 應用程序虛擬化：簡單來說就是把應用程序對底層硬體系統和硬體的依賴抽象出來，從而解除應用程序與OS和硬體的耦合關係。應用程序運行在本地應用的虛擬化環境中，這個環境為應用程序屏蔽了底層可能和其他應用產生衝突的內容。應用程序虛擬化是（SaaS）的基礎。
- 平臺虛擬化：是集成各種開發資源虛擬出的一個面向開發人員的統一介面，軟體開發人員可以方便的在這個平臺上開發各種應用並嵌入雲計算中，使其成為新的雲服務供給用戶使用。
- 桌面虛擬化：將用戶的桌面環境與其使用的終端設備進行解耦。伺服器上的存放每個人的完整桌面環境。用戶可以使用具有足夠處理功能和顯示功能的不同終端設備通過網路訪問該桌面。
虛擬化的優點
- 提高硬體整合率
- 快速部署伺服器
- 提高系統的可用性
- 降低整體投資成本（TCO）
- 節能降耗
虛擬化與雲計算的關係
- 虛擬化是一種技術，雲計算是一種使用模式。
- 虛擬化是指將物理的實體，通過軟體模式，形成若干虛擬存在的系統，其實真是運作還是在實體上，只是劃分了若干區域或者時域劃分。
- 雲計算的基礎是虛擬化，但虛擬化只是雲計算的一部分，雲計算其實就是在虛擬化出若干資源池以後的應用，但虛擬化並不是隻對應雲計算的。
虛擬化是雲計算的重要支撐技術。是基於互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。通過虛擬化，可以將應用程序和數據在不同層次以不同的方式展現給客戶，為使用者和開發者提供便利的虛擬化過程，為資源帶來了靈活性，從而改善IT運維和減少成本支出。
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