在實際的生產(chǎn)環(huán)境中，虛擬化技術(shù)主要用來解決高性能的物理硬件產(chǎn)能過剩和老的舊的硬件產(chǎn)能過低的重組重用，透明化底層物理硬件，從而最大化的利用物理硬件，以下是由學習啦小編整理關(guān)于虛擬化技術(shù)基礎(chǔ)知識的內(nèi)容，希望大家喜歡!

　　虛擬化技術(shù)的定義

　　虛擬化技術(shù)與多任務(wù)以及超線程技術(shù)是完全不同的。多任務(wù)是指在一個操作系統(tǒng)中多個程序同時一起運行，而在虛擬化技術(shù)中，則可以同時運行多個操作系統(tǒng)，而且每一個操作系統(tǒng)中都有多個程序運行，每一個操作系統(tǒng)都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上;而超線程技術(shù)只是單CPU模擬雙CPU來平衡程序運行性能，這兩個模擬出來的CPU是不能分離的，只能協(xié)同工作。

　　虛擬化技術(shù)也與VMware Workstation等同樣能達到虛擬效果的軟件不同，是一個巨大的技術(shù)進步，具體表現(xiàn)在減少軟件虛擬機相關(guān)開銷和支持更廣泛的操作系統(tǒng)方面。

　　純軟件虛擬化解決方案存在很多限制。“客戶”操作系統(tǒng)很多情況下是通過VMM(Virtual Machine Monitor，虛擬機監(jiān)視器)來與硬件進行通信，由VMM來決定其對系統(tǒng)上所有虛擬機的訪問。(注意，大多數(shù)處理器和內(nèi)存訪問獨立于VMM，只在發(fā)生特定事件時才會涉及VMM，如頁面錯誤。)在純軟件虛擬化解決方案中，VMM在軟件套件中的位置是傳統(tǒng)意義上操作系統(tǒng)所處的位置，而

　　操作系統(tǒng)的位置是傳統(tǒng)意義上應(yīng)用程序所處的位置。

　　虛擬化技術(shù)是一套解決方案。完整的情況需要CPU、主板芯片組、BIOS和軟件的支持，例如VMM軟件或者某些操作系統(tǒng)本身。即使只是CPU支持虛擬化技術(shù)，在配合VMM的軟件情況下，也會比完全不支持虛擬化技術(shù)的系統(tǒng)有更好的性能。

　　兩大CPU巨頭Intel和AMD都想方設(shè)法在虛擬化領(lǐng)域中占得先機，但是AMD的虛擬化技術(shù)在時間上要比Intel落后幾個月。Intel自2005年末開始便在其處理器產(chǎn)品線中推廣應(yīng)用Intel Virtualization Technology(Intel VT)虛擬化技術(shù)。

　　而AMD方面也已經(jīng)發(fā)布了支持AMD Virtualization Technology(AMD VT)虛擬化技術(shù)的一系列處理器產(chǎn)品，包括Socket S1接口的Turion 64 X2系列以及Socket AM2接口的Athlon 64 X2系列和Athlon 64 FX系列等等，并且絕大多數(shù)的AMD下一代主流處理器，包括即將發(fā)布的Socket F接口的Opteron都將支持AMD VT虛擬化技術(shù)。

　　虛擬化技術(shù)的原理

　　虛擬機是對真實計算環(huán)境的抽象和模擬，VMM 需要為每個虛擬機分配一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理它們狀態(tài)，包括虛擬處理器的全套寄存器，物理內(nèi)存的使用情況，虛擬設(shè)備的狀態(tài)等等。VMM 調(diào)度虛擬機時，將其部分狀態(tài)恢復(fù)到主機系統(tǒng)中。并非所有的狀態(tài)都需要恢復(fù)，例如主機 CR3 寄存器中存放的是 VMM 設(shè)置的頁表物理地址，而不是 Guest OS 設(shè)置的值。主機處理器直接運行 Guest OS 的機器指令，由于 Guest OS運行在低特權(quán)級別，當訪問主機系統(tǒng)的特權(quán)狀態(tài)(如寫 GDT寄存器)時，權(quán)限不足導(dǎo)致主機處理器產(chǎn)生異常，將運行權(quán)自動交還給 VMM。此外，外部中斷的到來也會導(dǎo)致 VMM 的運行。

　　VMM 可能需要先將 該虛擬機的當前狀態(tài)寫回到狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，分析虛擬機被掛起的原因，然后代表 Guest OS 執(zhí)行相應(yīng)的特權(quán)操作。最簡單的情況，如Guest OS 對 CR3 寄存器的修改，只需要更新虛擬機的狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即可。一般而言，大部分情況下，VMM 需要經(jīng)過復(fù)雜的流程才能完成原本簡單的操作。最后 VMM 將運行權(quán)還給 Guest OS，Guest OS 從上次被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行，或處理 VMM “塞”入的虛擬中斷和異常。這種經(jīng)典的虛擬機運行方式被稱為 Trap-And-Emulate，虛擬機對于 Guest OS 完全透明，Guest OS 不需要任何修改，但是 VMM 的設(shè)計會比較復(fù)雜，系統(tǒng)整體性能受到明顯的損害。

　　虛擬化技術(shù)的分類

　　硬件虛擬化

　　虛擬機(Virtual machine或VM)，可以像真實機器一樣運行程序的計算機的軟件實現(xiàn)

　　便攜式應(yīng)用程序，允許程序在便攜式設(shè)備中運行而不用在操作系統(tǒng)中安裝

　　跨平臺虛擬化，允許針對特定CPU或者操作系統(tǒng)的軟件不做修改就能運行在其他平臺上，例如Wine

　　虛擬設(shè)備，運行于虛擬化平臺之上，面向應(yīng)用的虛擬機映像

　　模擬器

　　完全虛擬化，敏感指令在操作系統(tǒng)和硬件之間被捕捉處理，客戶操作系統(tǒng)無需修改，所有軟件都能在虛擬機中運行，例如IBM CP/CMS，VirtualBox，VMware Workstation

　　硬件輔助虛擬化，利用硬件(主要是CPU)輔助處理敏感指令以實現(xiàn)完全虛擬化的功能，客戶操作系統(tǒng)無需修改，例如VMware Workstation，Xen，KVM

　　部分虛擬化，針對部分應(yīng)用程序進行虛擬，而不是整個操作系統(tǒng)

　　準虛擬化/超虛擬化(paravirtualization)，為應(yīng)用程序提供與底層硬件相似但不相同的軟件接口，客戶操作系統(tǒng)需要進行修改，例如早期的Xen

　　操作系統(tǒng)級虛擬化，使操作系統(tǒng)內(nèi)核支持多用戶空間實體，例如Parallels Virtuozzo Containers，Unix-like系統(tǒng)上的chroot，Solaris上的Zone

　　平臺虛擬化，將操作系統(tǒng)和硬件平臺資源分割開

　　應(yīng)用程序虛擬化，在操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序間建立虛擬環(huán)境

　　虛擬內(nèi)存，將不相鄰的內(nèi)存區(qū)，甚至硬盤空間虛擬成統(tǒng)一連續(xù)的內(nèi)存地址

　　存儲虛擬化，將實體存儲空間(如硬盤)分隔成不同的邏輯存儲空間

　　網(wǎng)絡(luò)虛擬化，將不同網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件資源結(jié)合成一個虛擬的整體

　　虛擬專用網(wǎng)絡(luò)()，在大型網(wǎng)絡(luò)(通常是Internet)中的不同計算機(節(jié)點)通過加密連接而組成的虛擬網(wǎng)絡(luò)，具有類似局域網(wǎng)的功能

　　存儲器虛擬化，將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的隨機存儲器聚合起來，形成統(tǒng)一的虛擬內(nèi)存池

　　桌面虛擬化，在本地計算機顯示和操作遠程計算機桌面，在遠程計算機執(zhí)行程序和儲存信息

　　數(shù)據(jù)庫虛擬化

　　軟件虛擬化

　　服務(wù)虛擬化

　　虛擬化發(fā)展時間線

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