虛擬化的類型

1、虛擬化類型（1）Type 1類型：裸金屬架構(gòu)虛擬化層Type 1類型或者說(shuō)裸金屬架構(gòu)的虛擬化是運(yùn)行在服務(wù)器硬件之上，。這種虛擬化的類型能得到更好的硬件控制，從而實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的性能和更高的安全性。虛擬機(jī)操作系統(tǒng)（VM）運(yùn)行在裸金屬架構(gòu)虛擬化層（Hypervisor）之上，而裸金屬架構(gòu)虛擬化層（Hypervisor）運(yùn)行在硬件層（Hardware）之上。目前在市場(chǎng)上使用這種虛擬化架構(gòu)的產(chǎn)品有微軟的Hyper-v、VMware vSphere的ESXi和Citrix的XenServer。（2）Type 2類型：寄居架構(gòu)虛擬化層Type 2類型或者說(shuō)寄居架構(gòu)虛擬化層是作為一種應(yīng)用程序運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的

2、，這就是寄居架構(gòu)虛擬化層通常被稱為托管的虛擬機(jī)管理程序的原因。在Type 2類型的虛擬化環(huán)境中，虛擬機(jī)操作系統(tǒng)（VM）都運(yùn)行在虛擬化層之上，從圖1-5可以看出，Type 1類型和Type 2類型（如圖1-6所示）在架構(gòu)方面存在一些差異。Type 1類型的裸金屬架構(gòu)虛擬化層（Hypervisor）運(yùn)行在硬件層（Hardware）之上，二Type 2類型中，我們可以看到虛擬化層（Hypervisor）是安裝在操作系統(tǒng)層（Operating System）之上的。虛擬機(jī)操作系統(tǒng)（VM）不允許直接訪問(wèn)硬件資源，這種沒(méi)有辦法直接訪問(wèn)硬件資源的設(shè)計(jì)，會(huì)帶來(lái)不必要的資源開(kāi)銷，所以在Type 1類型中，虛擬機(jī)

3、（VM）直接通過(guò)虛擬化層（Hypervisor）得到資源，而虛擬化層（Hypervisor）直接調(diào)用硬件層（Hardware）資源。在Type 2類型中，虛擬機(jī)（VM）不能直接通過(guò)虛擬化層（Hypervisor）直接調(diào)用硬件層（Hardware）資源，而是通過(guò)安裝在硬件層的操作系統(tǒng)得到資源，這樣一來(lái)，硬件層的一部分資源還要維持操作系統(tǒng)層（Operation System）的運(yùn)行，造成一定的資源損失。Type 2類型還有一個(gè)缺點(diǎn)就是，如果系統(tǒng)是Windows NT，一旦發(fā)生故障，則虛擬化平臺(tái)也將發(fā)生故障，并終止服務(wù)。屬于Type 2類型的虛擬化產(chǎn)品主要是Microsoft的Virtual PC和

4、VMware vSphere的VMware player、VMware Workstion。（3）Monolithic hypervisors虛擬化層Monolithichypervisors虛擬化層是Type 1類型的一個(gè)子類型，這種類型的虛擬機(jī)管理程序的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)自虛擬操作系統(tǒng)，它要求Hypervisor感知設(shè)備驅(qū)動(dòng)，并被托管和管理在“Hypervisor”層，如圖1-7所示。所以，使用Monlithic hypervisors虛擬化層會(huì)帶來(lái)一些好處，但是也有一些不足。好處是它們不再需要父操作系統(tǒng)來(lái)控制，可以直接控制服務(wù)器硬件，提供更好的性能。而不足之處主要有以下兩點(diǎn)：不是每一個(gè)硬件提供商

5、都為此類型的虛擬機(jī)管理程序提供驅(qū)動(dòng)，這是因?yàn)橐恍┎煌闹靼搴推渌O(shè)備都有不同的驅(qū)動(dòng)程序，因此，找到一個(gè)兼容的硬件驅(qū)動(dòng)供應(yīng)商支持可能是一個(gè)潛在的艱巨的任務(wù)。Monlithic hypervisors虛擬化層允許虛擬化監(jiān)控程序接近內(nèi)核kernel（Ring 1）和硬件資源，這可能會(huì)造成惡意后門(mén)的打開(kāi)。一旦惡意后門(mén)被打開(kāi)，惡意入侵者就可以控制運(yùn)行在服務(wù)器上所有的虛擬機(jī)上了。VMware vSphereESXI Server采用的就是Monolithic hypervisors虛擬化層。（4）Microkernel hypervisors虛擬化層Microkernel hypervisors虛擬化層不

6、需要設(shè)備驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗脑O(shè)備驅(qū)動(dòng)是獨(dú)立運(yùn)行在“控制層”的。相應(yīng)的，Microkernel hypervisors虛擬化層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一般都運(yùn)行在kernel mode（Ring 0）和可信的操作系統(tǒng)（OS）的用戶模式（Ring 3）中，只有當(dāng)CPU和內(nèi)存發(fā)生調(diào)度時(shí)，才會(huì)運(yùn)行在Ring 1中。Microkernel hypervisors虛擬化層的虛擬機(jī)監(jiān)控程序的優(yōu)點(diǎn)是，由于大多數(shù)硬件制造商都會(huì)提供操作系統(tǒng)，并且提供的操作系統(tǒng)會(huì)兼容Microkernel hypervisors設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，所以找到兼容的硬件是很容易的。Microkernel hypervisors虛擬化層如圖1-8所示。Mi

7、crokernel hypervisors虛擬化層要求驅(qū)動(dòng)程序必須安裝在物理機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)中，并且必須運(yùn)行在虛擬化層的父分區(qū)中，這就意味著我們不需要將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序安裝在每個(gè)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)子分區(qū)（VM）上，因?yàn)楫?dāng)這些虛擬機(jī)操作系統(tǒng)需要訪問(wèn)主機(jī)上的物理硬件資源計(jì)算機(jī)時(shí)，不需要訪問(wèn)硬件，而只需要和父分區(qū)進(jìn)行通信即可。微軟Hyper-v的架構(gòu)采用的就是Microkernel hypervisors虛擬化層。Microkernel hypervisors優(yōu)點(diǎn)如下：設(shè)備驅(qū)動(dòng)不需要將每個(gè)設(shè)備都納入Hypervisors層或者VMM Kernel。由于微軟沒(méi)有提供應(yīng)用程序編程接口（API）來(lái)訪問(wèn)“Hype

8、rvisor層”，所以它受到攻擊的可能小，沒(méi)人可以將外部代碼插入“Hypervisor層”。設(shè)備驅(qū)動(dòng)不需要Hypervisor的感知，所以這種架構(gòu)可以使用更多的設(shè)備。不需要關(guān)閉“Hypervisor層”，包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以安裝在操作系統(tǒng)運(yùn)行的“控制層”（Windows Server 2008 R2、Windows Server 2012），可以使用虛擬機(jī)訪問(wèn)“硬件層”的硬件Microkernel hypervisor架構(gòu)。除了服務(wù)器虛擬化之外，在“控制層”允許安裝其他的服務(wù)器。因?yàn)槲④浀腍ypervisor代碼只有600KB，因此“Hypervisor層”不需要用很多時(shí)間來(lái)初始化組件。Microkernel hypervisors確定如下：在操作“Hypervisor層”之前，需要在“控制層”安裝操作系統(tǒng)，這是一個(gè)最大的缺點(diǎn)。如果“控制層”正在運(yùn)行的操作系統(tǒng)崩潰，無(wú)論是由什么原因?qū)е碌?，所有的虛擬機(jī)也都會(huì)崩潰。這會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致需要花費(fèi)更多的經(jīng)費(fèi)在“控制層”的操作系統(tǒng)與“Hypervisor層”的虛擬機(jī)上。每個(gè)Wind