知識點(diǎn)04虛擬化技術(shù)分類

虛擬化技術(shù)分類目錄從虛擬化平臺的角度劃分從虛擬化實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)劃分從虛擬化支持的層次劃分2從在云計算中被應(yīng)用的領(lǐng)域劃分一、從虛擬化平臺的角度劃分3從虛擬化平臺的角度來劃分的話，主要分為：全虛擬化半虛擬化全虛擬化4全虛擬化（Full-virtualization）,也叫完全虛擬化、原始虛擬化。是指VMM虛擬出來的平臺是現(xiàn)實(shí)中存在的平臺，因此對于客戶機(jī)來說，并不知道自己是運(yùn)行在虛擬的平臺上。正因為此，全虛擬化中的客戶機(jī)操作系統(tǒng)是不需要做任何修改的，兼容性好。典型代表是VMwareWorkStation、ESXServer早期版本、MicrosoftVitrualServer。與半虛擬化技術(shù)不同，全虛擬化為客戶機(jī)提供了完整的虛擬x86平臺，包括處理器、內(nèi)存和外設(shè)，理論上支持運(yùn)行任何可在真實(shí)物理平臺上運(yùn)行的操作系統(tǒng)。半虛擬化5半虛擬化（Para-virtualization），也叫準(zhǔn)虛擬化，類虛擬化。是指通過對客戶機(jī)進(jìn)行源碼級的修改，讓客戶機(jī)可以使用虛擬化的資源。由于需要修改客戶機(jī)內(nèi)核，因此半虛擬化一般都會被順便用來優(yōu)化I/O，客戶機(jī)的操作系統(tǒng)通過高度優(yōu)化的I/O協(xié)議，可以和VMM緊密結(jié)合達(dá)到近似于物理機(jī)的速度。半虛擬化使用Hypervisor分享底層的硬件，也利用Hypervisor來實(shí)現(xiàn)對底層硬件的共享訪問，由于這種方法無需重新編譯或捕獲特權(quán)指令，使其性能非常接近物理機(jī)。半虛擬化的典型代表是Xen、MicrosoftHyper-V、VMware的vSphere。與全虛擬化相比，半虛擬化架構(gòu)更精簡，在整體速度上有一定的優(yōu)勢。缺點(diǎn)是需要對客戶機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行修改，在用戶體驗方面比較麻煩。二、從虛擬化支持的層次劃分6從虛擬化支持的層次來劃分的話，主要分為：軟件輔助的虛擬化硬件支持的虛擬化軟件輔助的虛擬化7軟件輔助的虛擬化是指通過軟件的方法，讓客戶機(jī)的特權(quán)指令陷入異常，從而觸發(fā)宿主機(jī)進(jìn)行虛擬化處理。主要使用的技術(shù)是優(yōu)先級壓縮和二進(jìn)制代碼翻譯。優(yōu)先級壓縮是指讓客戶機(jī)運(yùn)行在Ring1級別，由于處于非特權(quán)級別，所以客戶機(jī)的指令基本上都會觸發(fā)異常，然后宿主機(jī)進(jìn)行接管。但是有些指令并不能觸發(fā)異常，因此就需要二進(jìn)制代碼翻譯技術(shù)來對客戶機(jī)中無法觸發(fā)異常的指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之無法逃出宿主機(jī)的控制。使用軟件虛擬化解決方案的明顯優(yōu)勢是成本比較低廉、部署方便、管理維護(hù)簡單等。同時也有很大的劣勢，主要有兩方面：一是會增加額外的開銷；二是客戶操作系統(tǒng)的支持受到虛擬機(jī)環(huán)境的限制。硬件虛擬化8硬件虛擬化產(chǎn)生的主要原因是由于在技術(shù)層面上用軟件手段達(dá)到全虛擬化非常麻煩，而且效率較低，才由Intel等處理器廠商直接在芯片上提供了對虛擬化的支持。硬件直接可以對敏感指令進(jìn)行虛擬化執(zhí)行。比如Intel的VT-x技術(shù)和AMD的AMD-V技術(shù)。相比于軟件虛擬化，硬件虛擬化在CPU中加入了新的指令集和處理器運(yùn)行模式，完成虛擬操作系統(tǒng)對硬件資源的直接調(diào)用，并不依賴于操作系統(tǒng)。相比純軟件解決方案來說，硬件虛擬化具有兩大優(yōu)勢：一是性能上的優(yōu)勢，二是可以提供對64位操作系統(tǒng)的支持。但是一個完善的硬件虛擬化解決方案，往往需要得到CPU、主板芯片組、BIOS以及軟件的支持，包括VMM軟件或某些操作系統(tǒng)本身，這樣會使硬件解決方案的部署成本比軟件解決方案高。三、從虛擬化的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)劃分9從虛擬化的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)劃分，主要分為：Hypervisor型虛擬化宿主模型虛擬化混合模型虛擬化Hypervisor型虛擬化10Hypervisor型虛擬化是指硬件資源之上沒有操作系統(tǒng)，而是直接由VMM作為Hypervisor接管，Hypervisor負(fù)責(zé)管理所有資源和虛擬環(huán)境支持。這種結(jié)構(gòu)的主要問題是，硬件設(shè)備多種多樣，VMM不可能把每種設(shè)備的驅(qū)動都一一實(shí)現(xiàn)，所以此模型支持有限的設(shè)備。目前主要的產(chǎn)品是VMwareEXServer，是當(dāng)前最高端和成熟的虛擬化產(chǎn)品。宿主模型虛擬化11宿主模型是在硬件資源之上有個普通的操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)管理硬件設(shè)備，然后VMM作為一個應(yīng)用搭建在宿主OS上負(fù)責(zé)虛擬環(huán)境的支持，在VMM之上再加載客戶機(jī)。此方式由底層操作系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行管理，因此VMM完全不用操心實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動。而它的主要缺點(diǎn)VMM對硬件資源的調(diào)用依賴宿主機(jī)，因此效率和功能受宿主機(jī)影響較大。目前主要產(chǎn)品是VMwareServer，VirtualPC/Server?；旌夏Ｐ吞摂M化12混合模型是綜合了以上兩種實(shí)現(xiàn)模型的虛擬化技術(shù)。首先VMM直接管理硬件，但是它會讓出一部分對設(shè)備的控制權(quán)，交給運(yùn)行在特權(quán)虛擬機(jī)中的特權(quán)操作系統(tǒng)來管理。這個模型的缺點(diǎn)是，由于在需要特權(quán)操作系統(tǒng)提供服務(wù)時，就會出現(xiàn)上下文切換，這部分的開銷會造成性能的下降。目前主要產(chǎn)品有Windows2008，Xen。四、從虛擬化在云計算中被應(yīng)用的領(lǐng)域劃分13主要分為：（1）服務(wù)器虛擬化（2）存儲虛擬化（3）應(yīng)用程序虛擬化（4）平臺虛擬化（5）桌面虛擬化服務(wù)器虛擬化14服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以將一個物理服務(wù)器虛擬成若干個服務(wù)器使用，它是基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）的基礎(chǔ)。存儲虛擬化15存儲虛擬化的方式是將整個云系統(tǒng)的存儲資源進(jìn)行統(tǒng)一整合管理，為用戶提供一個統(tǒng)一的存儲空間。應(yīng)用程序虛擬化16應(yīng)用程序虛擬化是把應(yīng)用程序?qū)Φ讓酉到y(tǒng)和硬件的依賴抽象出來，從而解除應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)和硬件的耦合關(guān)系。應(yīng)用程序運(yùn)行在本地應(yīng)用虛擬化環(huán)境中時，這個環(huán)境為應(yīng)用程序屏蔽了底層可能與其他應(yīng)用產(chǎn)生沖突的內(nèi)容。應(yīng)用程序虛擬化是SaaS的基礎(chǔ)。。平臺虛擬化17平臺虛擬化是集成各種開發(fā)資源虛擬出的一個面向開發(fā)人員的統(tǒng)一接口，軟件開發(fā)人員可以方便地在這個虛擬平臺中開發(fā)各種應(yīng)