現(xiàn)階段的主要虛擬機(jī)簡(jiǎn)介

1、一 KVM 是一種針對(duì) Linux內(nèi)核的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)，它支持具有硬件虛擬化擴(kuò)展的處理器上的原生虛擬化。最初，它支持 x86 處理器，但現(xiàn)在支持廣泛的處理器和 Guest 操作系統(tǒng)，包括 Linux、BSD、Solaris、Windows、Haiku、ReactOS 和 AROS Research Operating System 的許多變體（甚至還有一個(gè)可使用 KVM 運(yùn)行 Mac OS X 的修改的 qemu 版本）。KVM 本身不執(zhí)行任何模擬，一個(gè)用戶空間程序會(huì)使用 /dev/kvm 接口設(shè)置一個(gè) Guest 虛擬服務(wù)器的地址空間，向它提供模擬的 I/O，并將它的視頻顯示映射回宿主的顯示

2、屏。KVM 架構(gòu)在 KVM 架構(gòu)中，虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)為常規(guī)的 Linux 進(jìn)程，由標(biāo)準(zhǔn) Linux 調(diào)度程序進(jìn)行調(diào)度。事實(shí)上，每個(gè)虛擬 CPU 顯示為一個(gè)常規(guī)的 Linux 進(jìn)程。這使 KVM 能夠享受 Linux 內(nèi)核的所有功能。設(shè)備模擬由提供了模擬的 BIOS、PCI 總線、USB 總線和一組標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備（比如 IDE 和 SCSI 磁盤(pán)控制器、網(wǎng)絡(luò)卡等）的修改的 qemu 版本來(lái)模擬。功能特性安全因?yàn)樘摂M機(jī)實(shí)現(xiàn)為一個(gè) Linux 進(jìn)程，所以它利用標(biāo)準(zhǔn)的 Linux 安全模型來(lái)提供隔離和資源控制。Linux 內(nèi)核使用 SELinux（安全增強(qiáng)的 Linux）來(lái)添加強(qiáng)制訪問(wèn)控制、多級(jí)和多類(lèi)別安全，以

3、及處理策略的執(zhí)行。SELinux 為在 Linux 內(nèi)核中運(yùn)行的進(jìn)程提供了嚴(yán)格的資源隔離和限制。SVirt 項(xiàng)目是一項(xiàng)社區(qū)工作，嘗試集成強(qiáng)制訪問(wèn)控制 (MAC) 安全和基于 Linux 的虛擬化 (KVM)。它構(gòu)建于 SELinux 之上，提供一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)使管理員能夠定義虛擬機(jī)隔離策略。SVirt 可以開(kāi)箱即用地確保一個(gè)虛擬機(jī)資源無(wú)法供任何其他進(jìn)程（或虛擬機(jī)）訪問(wèn)，這可由 sysadmin 擴(kuò)展來(lái)定義細(xì)粒度的權(quán)限，例如將虛擬機(jī)分組到一起以共享資源。內(nèi)存管理KVM 從 Linux 繼承了強(qiáng)大的內(nèi)存管理功能。一個(gè)虛擬機(jī)的內(nèi)存與任何其他 Linux 進(jìn)程的內(nèi)存一樣進(jìn)行存儲(chǔ)，可以以大頁(yè)面的形式進(jìn)行交

4、換以實(shí)現(xiàn)更高的性能，也可以磁盤(pán)文件的形式進(jìn)行共享。NUMA 支持（非一致性內(nèi)存訪問(wèn)，針對(duì)多處理器的內(nèi)存設(shè)計(jì)）允許虛擬機(jī)有效地訪問(wèn)大量?jī)?nèi)存。KVM 支持來(lái)自 CUP 供應(yīng)商的最新的內(nèi)存虛擬化功能，支持 Intel 的擴(kuò)展頁(yè)面表 (EPT) 和 AMD 的快速虛擬化索引 (RVI)，以實(shí)現(xiàn)更低的 CPU 利用率和更高的吞吐量。內(nèi)存頁(yè)面共享通過(guò)一項(xiàng)名為內(nèi)核同頁(yè)合并 (Kernel Same-page Merging, KSM) 的內(nèi)核功能來(lái)支持。KSM 掃描每個(gè)虛擬機(jī)的內(nèi)存，如果虛擬機(jī)擁有相同的內(nèi)存頁(yè)面，KSM 將這些頁(yè)面合并到一個(gè)在虛擬機(jī)之間共享的頁(yè)面，僅存儲(chǔ)一個(gè)副本。如果一個(gè) Guest 嘗試更

5、改這個(gè)共享頁(yè)面，它將得到自己的專(zhuān)用副本。存儲(chǔ)KVM 能夠使用 Linux 支持的任何存儲(chǔ)來(lái)存儲(chǔ)虛擬機(jī)鏡像，包括具有 IDE、SCSI 和 SATA 的本地磁盤(pán)，網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ) (NAS)（包括 NFS 和 SAMBA/CIFS），或者支持 iSCSI 和光線通道的 SAN。多路徑 I/O 可用于改進(jìn)存儲(chǔ)吞吐量和提供冗余。再一次，由于 KVM 是 Linux 內(nèi)核的一部分，它可以利用所有領(lǐng)先存儲(chǔ)供應(yīng)商都支持的一種成熟且可靠的存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)；它的存儲(chǔ)堆棧在生產(chǎn)部署方面具有良好的記錄。KVM 還支持全局文件系統(tǒng) (GFS2) 等共享文件系統(tǒng)上的虛擬機(jī)鏡像，以允許虛擬機(jī)鏡像在多個(gè)宿主之間共享或使用邏輯卷共

6、享。磁盤(pán)鏡像支持瘦配置，支持通過(guò)僅在虛擬機(jī)需要時(shí)分配存儲(chǔ)空間，而不是提前分配整個(gè)存儲(chǔ)空間，提高存儲(chǔ)利用率。KVM 的原生磁盤(pán)格式為 QCOW2，它支持快照，允許多級(jí)快照、壓縮和加密。實(shí)時(shí)遷移KVM 支持實(shí)時(shí)遷移，這提供了在物理宿主之間轉(zhuǎn)移正在運(yùn)行的虛擬機(jī)而不中斷服務(wù)的能力。實(shí)時(shí)遷移對(duì)用戶是透明的，虛擬機(jī)保持打開(kāi)，網(wǎng)絡(luò)連接保持活動(dòng)，用戶應(yīng)用程序也持續(xù)運(yùn)行，但虛擬機(jī)轉(zhuǎn)移到了一個(gè)新的物理宿主上。除了實(shí)時(shí)遷移，KVM 支持將虛擬機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)保存到磁盤(pán)，以允許存儲(chǔ)并在以后恢復(fù)它。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序KVM 支持混合虛擬化，其中半虛擬化的驅(qū)動(dòng)程序安裝在 Guest 操作系統(tǒng)中，允許虛擬機(jī)使用優(yōu)化的 I/O 接口而

7、不使用模擬的設(shè)備，以為網(wǎng)絡(luò)和塊設(shè)備提供高性能的 I/O。KVM 虛擬機(jī)管理程序?yàn)榘胩摂M化的驅(qū)動(dòng)程序使用 IBM 和 Red Hat 聯(lián)合 Linux 社區(qū)開(kāi)發(fā)的 VirtIO 標(biāo)準(zhǔn)；它是一個(gè)與虛擬機(jī)管理程序獨(dú)立的、構(gòu)建設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的接口，允許為多個(gè)虛擬機(jī)管理程序使用一組相同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，能夠?qū)崿F(xiàn)更出色的 Guest 互操作性。VirtIO 驅(qū)動(dòng)程序包含在現(xiàn)代 Linux 內(nèi)核中（2.6.25 以后的版本），包含在 Red Hat Enterprise Linux 4.8+ 和 5.3+ 中，可用于 Red Hat Enterprise Linux 3。Red Hat 為 Microsoft

8、Windows Guest 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了 VirtIO 驅(qū)動(dòng)程序，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò) Microsoft 的 Windows 硬件質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證計(jì)劃 (WHQL) 認(rèn)證的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)和磁盤(pán) I/O。性能和可伸縮性KVM 也繼承了 Linux 的性能和可伸縮性，支持擁有最多 16 個(gè)虛擬 CPU 和 256GB RAM 的虛擬機(jī)，以及擁有 256 個(gè) CPU 核心和超過(guò) 1TB RAM 的宿主系統(tǒng)。它可提供 對(duì)于 SAP、Oracle、LAMP 和 Microsoft Exchange 等真實(shí)企業(yè)工作負(fù)載，相對(duì)于裸機(jī) 95 到 135% 的性能。 在運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器的虛擬機(jī)中每秒超過(guò) 100 萬(wàn)條消息的速度和低

9、于 200 毫秒的延遲。 最高的整合率，將超過(guò) 600 個(gè)運(yùn)行企業(yè)工作負(fù)載的虛擬機(jī)整合到單個(gè)服務(wù)器上。這意味著 KVM 允許虛擬化任何要求苛刻的應(yīng)用程序工作負(fù)載。 二 XEN 是一個(gè)基于X86架構(gòu)、發(fā)展最快、性能最穩(wěn)定、占用資源最少的開(kāi)源虛擬化技術(shù)。Xen可以在一套物理硬件上安全的執(zhí)行多個(gè)虛擬機(jī)，與Linux是一個(gè)完美的開(kāi)源組合，Novell SUSE Linux Enterprise Server 最先采用了XEN虛擬技術(shù)。它特別適用于服務(wù)器應(yīng)用整合，可有效節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本，提高設(shè)備利用率，最大化利用數(shù)據(jù)中心的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。XEN 是英國(guó)劍橋大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一個(gè)虛擬化開(kāi)源項(xiàng)目，XEN 可以

10、在一套物理硬件上安全的執(zhí)行多個(gè)虛擬機(jī)，它和操作平臺(tái)結(jié)合的極為密切，占用的資源最少。目前穩(wěn)定版本為XEN3.0。支持萬(wàn)貫虛擬化和超虛擬化。以高性能、占用資源少著稱，贏得了IBM、AMD、HP、Red Hat和Novell等眾多世界級(jí)軟硬件廠商的高度認(rèn)可和大力支持，已被國(guó)內(nèi)外眾多企事業(yè)用戶用來(lái)搭建高性能的虛擬化平臺(tái)。工作原理：Xen通過(guò)hypervisor軟件層來(lái)訪問(wèn)物理硬件，實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多個(gè)各自獨(dú)立彼此隔離的子操作系統(tǒng)。hypervisor扮演著類(lèi)似交通警察的角色，指揮硬件訪問(wèn)和協(xié)調(diào)來(lái)自各子操作系統(tǒng)的請(qǐng)求。在Xen環(huán)境中，主要有兩個(gè)組成部分。 一個(gè)是虛擬機(jī)監(jiān)控器（VMM），也叫h

11、ypervisor。Hypervisor層硬件與虛擬機(jī)之間，最先被載入到硬件的第一層。 Hypervisor載入就可部署虛擬機(jī)。在Xen中，虛擬機(jī)叫做Domain。在這些虛擬機(jī)中，Domain0具有很高的特權(quán),負(fù)責(zé)一些專(zhuān)門(mén)的工作。由于hypervisor中不包含任何與硬件對(duì)話的驅(qū)動(dòng)，也沒(méi)有與管理員對(duì)話的接口，這些驅(qū)動(dòng)就由 domain0來(lái)提供了。通過(guò)domain0，管理員可以利用一些Xen工具來(lái)創(chuàng)建其它虛擬機(jī)（DomainU）。這些domainU屬于無(wú)特權(quán)domain。在domain0中，還會(huì)載入一個(gè)xend進(jìn)程。這個(gè)進(jìn)程會(huì)管理所有其它虛擬機(jī)，并提供這些虛擬機(jī)控制臺(tái)的訪問(wèn)。在創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，管理

12、員使用配置程序與domain0直接對(duì)話。優(yōu)點(diǎn)： Xen 服務(wù)器構(gòu)建于開(kāi)源的 Xen 虛擬機(jī)管理程序之上，結(jié)合使用半虛擬化和硬件協(xié)助的虛擬化。OS 與虛擬化平臺(tái)之間的這種協(xié)作支持開(kāi)發(fā)一個(gè)較簡(jiǎn)單的虛擬機(jī)管理程序來(lái)提供高度優(yōu)化的性能。 Xen 提供了復(fù)雜的工作負(fù)載平衡功能，可捕獲 CPU、內(nèi)存、磁盤(pán) I/O 和網(wǎng)絡(luò) I/O 數(shù)據(jù)，它提供了兩種優(yōu)化模式：一種針對(duì)性能，另一種針對(duì)密度。 Xen 服務(wù)器利用一種名為 Citrix Storage Link 的獨(dú)特的存儲(chǔ)集成功能。使用 Citrix Storage Link，系統(tǒng)管理員可直接利用來(lái)自 HP、Dell Equal Logic、NetApp、EM

13、C 等公司的存儲(chǔ)產(chǎn)品。 Xen 服務(wù)器包含多核處理器支持、實(shí)時(shí)遷移、物理服務(wù)器到虛擬機(jī)轉(zhuǎn)換 (P2V) 和虛擬到虛擬轉(zhuǎn)換 (V2V) 工具，集中化的多服務(wù)器管理、實(shí)時(shí)性能監(jiān)控，以及 Windows 和 Linux 的快速性能。三 VMWare的產(chǎn)品可以使你在一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行二個(gè)或更多Windows、DOS、LINUX系統(tǒng)。與“多啟動(dòng)”系統(tǒng)相比，VMWare采用了完全不同的概念。多啟動(dòng)系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)刻只能運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)切換時(shí)需要重新啟動(dòng)機(jī)器。VMWare是真正“同時(shí)”運(yùn)行，多個(gè)操作系統(tǒng)在主系統(tǒng)的平臺(tái)上，就象標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用程序那樣切換。而且每個(gè)操作系統(tǒng)你都可以進(jìn)行虛擬的分區(qū)、配置而不

14、影響真實(shí)硬盤(pán)的數(shù)據(jù)，你甚至可以通過(guò)網(wǎng)卡將幾臺(tái)虛擬機(jī)用網(wǎng)卡連接為一個(gè)局域網(wǎng)，極其方便。安裝在VMware操作系統(tǒng)性能上比直接安裝在硬盤(pán)上的系統(tǒng)低不少，因此，比較適合學(xué)習(xí)和測(cè)試。VMware虛擬化平臺(tái)基于可投入商業(yè)使用的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建。使用像VMware vSphere和VMware ESXi（一款免費(fèi)下載產(chǎn)品）這樣的軟件可轉(zhuǎn)變或“虛擬化”基于 x86 的計(jì)算機(jī)的硬件資源（包括 CPU、RAM、硬盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)控制器），以創(chuàng)建功能齊全、可像“真實(shí)”計(jì)算機(jī)一樣運(yùn)行其自身操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的虛擬機(jī)。在VMware虛擬化技術(shù)中，每個(gè)虛擬機(jī)都包含一套完整的系統(tǒng)，因而不會(huì)有潛在沖突。VMware虛擬化技術(shù)的工作原理

15、是，直接在計(jì)算機(jī)硬件或主機(jī)操作系統(tǒng)上面插入一個(gè)精簡(jiǎn)的軟件層。該軟件層包含一個(gè)以動(dòng)態(tài)和透明方式分配硬件資源的虛擬機(jī)監(jiān)視器（或稱“管理程序”）。多個(gè)操作系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行在單臺(tái)物理機(jī)上，彼此之間共享硬件資源。由于是將整臺(tái)計(jì)算機(jī)（包括 CPU、內(nèi)存、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）封裝起來(lái)，因此虛擬機(jī)可與所有標(biāo)準(zhǔn)的 x86 操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完全兼容?？梢酝瑫r(shí)在單臺(tái)計(jì)算機(jī)上安全運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，每個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以在需要時(shí)訪問(wèn)其所需的資源。用途：VMWare虛擬機(jī)軟件來(lái)測(cè)試軟件、測(cè)試安裝操作系統(tǒng)（如linux）、測(cè)試病毒木馬等。VMWare是真正“同時(shí)”運(yùn)行，多個(gè)操作系統(tǒng)在主系統(tǒng)的

16、平臺(tái)上，就象標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用程序那樣切換。而且每個(gè)操作系統(tǒng)你都可以進(jìn)行虛擬的分區(qū)、配置而不影響真實(shí)硬盤(pán)的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)網(wǎng)卡將幾臺(tái)虛擬機(jī)用網(wǎng)卡連接為一個(gè)局域網(wǎng)。功能：1.不需要分區(qū)或重開(kāi)機(jī)就能在同一臺(tái)PC上使用兩種以上的操作系統(tǒng)。2.完全隔離并且保護(hù)不同OS的操作環(huán)境以及所有安裝在OS上面的應(yīng)用軟件和資料。3.不同的OS之間還能互動(dòng)操作，包括網(wǎng)絡(luò)、周邊、文件分享以及復(fù)制貼上功能。4.有復(fù)原（Undo）功能。5.能夠設(shè)定并且隨時(shí)修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境，如：內(nèi)存、磁碟空間、周邊設(shè)備等等。四 Hyper-V是微軟所推出的新的虛擬化技術(shù)，首次內(nèi)置于Windows Server 2008中。相對(duì)于微

17、軟過(guò)去的虛擬化技術(shù)Virtual Server/PC(Type 2，多了一層操作系統(tǒng)，兼容性好，速度較慢)，Hyper-V采用Type 1架構(gòu)，讓虛擬機(jī)可以較直接的使用實(shí)體主機(jī)的硬件資源，以提高虛擬系統(tǒng)之效能；并可在主機(jī)上支持多達(dá) 16 顆CPU，每臺(tái)虛擬主機(jī)亦可支持至4顆CPU。特點(diǎn)：Hyper-V采用微內(nèi)核的架構(gòu)，兼顧了安全性和性能的要求。Hyper-V底層的Hypervisor運(yùn)行在最高的特權(quán)級(jí)別下，微軟將其稱為ring-1（而Intel則將其稱為rootmode），而虛擬機(jī)的OS內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)運(yùn)行在ring0，應(yīng)用程序運(yùn)行在ring3下，這種架構(gòu)就不需要采用復(fù)雜的BT（二進(jìn)制特權(quán)指令翻譯）

18、技術(shù)，可以進(jìn)一步提高安全性。高效率的VMbus架構(gòu)由于Hyper-V底層的Hypervisor代碼量很小，不包含任何第三方的驅(qū)動(dòng)，非常精簡(jiǎn)，所以安全性更高。Hyper-V采用基于VMbus的高速內(nèi)存總線架構(gòu)，來(lái)自虛機(jī)的硬件請(qǐng)求（顯卡、鼠標(biāo)、磁盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)），可以直接經(jīng)過(guò)VSC，通過(guò)VMbus總線發(fā)送到根分區(qū)的VSP，VSP調(diào)用對(duì)應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，直接訪問(wèn)硬件，中間不需要Hypervisor的幫助。這種架構(gòu)效率很高，不再像以前的VirtualServer，每個(gè)硬件請(qǐng)求，都需要經(jīng)過(guò)用戶模式、內(nèi)核模式的多次切換轉(zhuǎn)移。更何況Hyper-V現(xiàn)在可以支持VirtualSMP，WindowsServer2008虛機(jī)

19、最多可以支持4個(gè)虛擬CPU；而WindowsServer2003最多可以支持2個(gè)虛擬CPU。每個(gè)虛機(jī)最多可以使用64GB內(nèi)存，而且還可以支持X64操作系統(tǒng)。完美支持Linux系統(tǒng)和很多朋友的想法不同，Hyper-V可以很好地支持Linux，我們可以安裝支持Xen的Linux內(nèi)核，這樣Linux就可以知道自己運(yùn)行在Hyper-V之上，還可以安裝專(zhuān)門(mén)為L(zhǎng)inux設(shè)計(jì)的IntegratedComponents，里面包含磁盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)適配器的VMbus驅(qū)動(dòng)，這樣Linux虛機(jī)也能獲得高性能。下圖所示的就是NovellSUSELinux10SP1，其中的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，其總線類(lèi)型就是VMbus。這對(duì)于采用Linu

20、x系統(tǒng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)福音，這樣我們就可以把所有的服務(wù)器，包括Windows和Linux，全部統(tǒng)一到最新的WindowsServer2008平臺(tái)下，可以充分利用WindowsServer2008帶來(lái)的最新高級(jí)特性，而且還可以保留原來(lái)的Linux關(guān)鍵應(yīng)用不會(huì)受到影響。和之前的VirtualPC、VirtualServer類(lèi)似，Hyper-V也是微軟的一種虛擬化技術(shù)解決方案，但在各方面都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。從架構(gòu)上講Hyper-V只有“硬件Hyper-V虛擬機(jī)”三層，本身非常小巧，代碼簡(jiǎn)單，且不包含任何第三方驅(qū)動(dòng)，所以安全可靠、執(zhí)行效率高，能充分利用硬件資源，使虛擬機(jī)系統(tǒng)性能更接近真實(shí)系統(tǒng)性能。五 VirtualBox 是一款開(kāi)源虛擬機(jī)軟件，用于桌面虛擬化和服務(wù)器虛擬化。VirtualBox 是由德國(guó) Innotek 公司開(kāi)發(fā)，由Sun Microsystems公司出品的軟件，使用Qt編寫(xiě)，在 Sun 被Oracle收購(gòu)后正式更名成 Oracle VM VirtualBox。Innotek 以 GNU General Public License (GPL) 釋出 VirtualBox，并提供二進(jìn)制版本及 OSE 版本的代碼。使用者可以在VirtualBox上安裝并且執(zhí)行Solaris、Windows、DOS、Linux、OS/2 Warp、BSD等系統(tǒng)作為