虚拟化技术简介

虚拟化技术简介

在这篇文章中，我们将看到目前实践中广泛使用的虚拟化技术，以及所有这些技术是如何针对哪些用例实施的。实施技术取决于企业想要解决的用例或问题陈述。在这里，我们将讨论这些技术是如何工作的，以及通过实施这些技术所达到的抽象程度。

不同的虚拟化技术

这些是目前市场上使用的不同的虚拟化技术：

1. 客户操作系统虚拟化
2. 共享内核虚拟化
3. 内核级虚拟化
4. 管理程序虚拟化

1.客户操作系统虚拟化

• 这是最简单和最容易实现的虚拟化方式。
• 在这种虚拟化中，有一个主机操作系统，虚拟化软件被安装在该主机操作系统中。
• 该主机操作系统可以是任何东西，如Windows、Mac或Linux，而虚拟化软件将像任何其他应用程序在操作系统上运行一样运行。
• 该虚拟化软件将负责所有的虚拟化任务，并帮助运行客户操作系统。
• 人们可以使用该虚拟化软件运行多个操作系统；它将负责所有事情，如内存管理、资源管理、硬盘分区等。

2.共享的内核虚拟化

• 在该技术中，不需要对主机操作系统和主机硬件进行额外的配置。

• 在上图中，我们可以看到，虚拟化应用程序使用与主机操作系统相同的硬件，并在主机操作系统中运行。
• 所以，在这种情况下，优势在于如果没有额外的硬件配置费用，而软件配置是需要的。
• 但是，由于这是最便宜的虚拟化方式，由于高度抽象，会有性能问题。
• VMware和VirtualBox是用于这种虚拟化的软件。

• 这种技术的唯一缺点是操作系统的兼容性；比如有人想用这种方法运行Windows操作系统，那么它将无法工作，或者如果有人想运行Linux 2.6版本，而主机操作系统是2.4版本，那么它也将无法工作。
• 这些技术包括Linux Vserver、Solaris Zones、容器等。

3.内核级虚拟化

• 在这种虚拟化技术中，客体操作系统运行其内核，与共享内核的虚拟化不同。
• 可以有多个客体操作系统，每个系统都有自己的内核。
• 但客体操作系统的内核应具有与主机内核相似的配置。否则，就会出现兼容性问题。
• 内核级虚拟化包括用户模式的Linux和基于内核的虚拟机。

这些技术包括Linux Vserver、Solaris Zones、容器等。

• 上图显示了内核级可视化的实现。

4.管理程序虚拟化

• 在这种虚拟化中，一个叫做Hypervisor的程序直接运行在CPU的硬件中，一般称为0环，这是CPU硬件提供给任何软件的最高级别的权限。
• 一般来说，操作系统只有在0环内运行的权限，所以在这种情况下，管理程序在0环内运行，也称为1型VMM（虚拟机监视器）。顾名思义，它监控所有安装在虚拟机上的客户操作系统，并为更高级别的管理和监控提供接口。
• 所以，假设管理程序运行在第0环，在这种情况下，客户操作系统的内核将无法获得适当的运行权限，所以为了解决这个问题，管理程序作为以下几种不同的解决方案。

A）准虚拟化

• 在这种技术中，系统调用是由客户操作系统的内核进行的，而管理程序直接处理这些调用，而管理程序反过来又完成所有的任务。
• 管理者和客户操作系统内核之间的调用被称为超调用。

B) 完全虚拟化

• 在这种情况下，客体操作系统的完全控制权被交给了客体操作系统。
• 管理程序通常控制和监视这些调用；它提供一个CPU模拟来处理和修改权限。
• 但是，与准虚拟化相比，这种情况从来没有效率，并导致系统性能下降。

C)硬件虚拟化

• 随着最新的CPU进入市场，INTEL和AMD已经设计了新的CPU，有助于在0环之上提供一个额外的层，允许管理程序运行并控制客户操作系统。
• 这就消除了CPU模拟的开销。

上图显示了管理程序的工作情况：

• 管理程序还运行一个管理控制台，帮助监控在CPU上运行的客户操作系统，它还允许系统管理员管理虚拟机。
• 市场上有不同的管理程序，如微软hyper V Xen、VMware ESX Server等。

总结

在这篇文章中，我们已经看到了不同的虚拟化技术，并了解了它们各自的工作。这取决于业务使用情况和预算，以实现上述任何方法的虚拟化。