詳細解析虛擬化的起源和分類\"
發(fā)布時間：2024-05-21 點擊：148
虛擬化技術簡介虛擬化技術發(fā)展史
虛擬化技術最早出現(xiàn)在大型機時代。上世紀60年代，ibm開始在其cp-40大型機系統(tǒng)中嘗試虛擬化的實現(xiàn)，后來在system/360-67中采用，并衍生出vm/cms到后來的z/vm等產(chǎn)品線。大型機上的虛擬化技術在之后20多年的發(fā)展中愈發(fā)成熟，但隨著小型機以及x86的流行，大型機在新興的服務器市場中已經(jīng)失去了影響力。
由于處理器架構的不同，在大型機上已經(jīng)成熟的虛擬化技術卻并不能為小型機及x86所用。直到2001年，vmware發(fā)布了第一個針對x86服務器的虛擬化產(chǎn)品。之后的幾年間，英國劍橋大學的一位講師發(fā)布了同樣針對x86虛擬化的開源虛擬化項目xen，并成立xensource公司（07年citrix將其收購）；惠普發(fā)布了針對hp-ux的integrity虛擬機；sun跟solaris 10一同發(fā)布了同時支持x86/x64和sparc架構的solaris zone；而微軟也終于在2008年發(fā)布的windows server 2008 r2中加入了hyper-v。期間，vmware被emc收購，xensource則被思杰收購。
之后的幾年間，vmware逐漸在企業(yè)級市場中被廣泛的接受，xen也逐漸在互聯(lián)網(wǎng)領域展露頭角。在成熟的服務器操作系統(tǒng)當中，novell suse linux enterprise 10是第一個采用xen技術的。當時的xen還很不成熟，乃至于紅帽還為此取笑了novell一番；不過幾個月后，到了rhel 5.0發(fā)布的時候，紅帽決定也將xen加入到自己的默認特性當中——那是2006年。一時之間，在linux服務器領域，xen似乎成為了 vmware之外的最佳虛擬化選擇（事實上也沒多少其他可選的）。
但是，作為一項linux平臺上的虛擬化技術，xen在很長一段時間內(nèi)一直沒有被接受到linux內(nèi)核的代碼當中，這對于xen的維護者而言，不僅意味著要多做很多工作，還意味著用戶在廢了半天勁裝好xen之后可能遇到意想不到的問題（注：2011年6月發(fā)布的linux內(nèi)核3.0中已經(jīng)加入了對xen的支持——xen的工程師們表示這是清理了7年遺留代碼、提交了600多個補丁的成果）。
而紅帽方面，也許是因為當時對這種脫離內(nèi)核的維護方式很不爽，也許是因為采用xen的rhel在企業(yè)級虛擬化方面沒有贏得太多的市場，也許是因為思杰跟微軟走的太近了，種種原因，導致其萌生了放棄xen的心思。2008年9月，紅帽收購了一家名叫qumranet的以色列小公司，由此入手了一個叫做kvm的虛擬化技術（kvm，全稱kernel-based virtual machine，意為基于內(nèi)核的虛擬機）。
總之紅帽決定選擇了一個新興的基于內(nèi)核的虛擬化技術：kvm。而在正式采用kvm一年后，就宣布在新的產(chǎn)品線中徹底放棄xen，集中資源和精力進行kvm的工作。至此各大虛擬化技術vmware，xen，kvm等均出現(xiàn)，并找到自己位置。
全虛擬化(full virtualization)
全虛擬化也成為原始虛擬化技術，該模型使用虛擬機協(xié)調(diào)guest操作系統(tǒng)和原始硬件，vmm在guest操作系統(tǒng)和裸硬件之間用于工作協(xié)調(diào)，一些受保護指令必須由hypervisor（虛擬機管理程序）來捕獲處理。
全虛擬化主要是在客戶操作系統(tǒng)和硬件之間捕捉和處理那些對虛擬化敏感的特權指令，使客戶操作系統(tǒng)無需修改就能運行，速度會根據(jù)不同的實現(xiàn)而不同，但大致能滿足用戶的需求。這種方式是業(yè)界現(xiàn)今最成熟和最常見的，而且屬于 hosted 模式和 hypervisor 模式的都有，知名的產(chǎn)品有ibm cp/cms、virtualbox、kvm、vmware workstation和vmware esx（它在其4.0版，被改名為vmware vsphere）。
全虛擬化的運行速度要快于硬件模擬，但是性能方面不如裸機，因為hypervisor需要占用一些資源。
·優(yōu)點：guest os無需修改，速度和功能都非常不錯，更重要的是使用非常簡單，不論是 vmware 的產(chǎn)品，還是oracle的 virtualbox。
·缺點：基于hosted模式的全虛擬產(chǎn)品性能方面不是特別優(yōu)異，特別是i/o方面。
未來：因為使用這種模式，不僅guest os免于修改，而且將通過引入硬件輔助虛擬化技術來提高其性能，在未來全虛擬化還是主流。
半虛擬化(para virtualization)
半虛擬化是另一種類似于全虛擬化技術，它使用hypervisor分享存取底層硬件，但是它的guest操作系統(tǒng)集成了虛擬化方面代碼。該方法無需重新編譯或引起陷阱，因為操作系統(tǒng)自身能夠與虛擬進程進行很好的協(xié)作。
它與完全虛擬化有一些類似，它也利用hypervisor來實現(xiàn)對底層硬件的共享訪問，但是由于在hypervisor 上面運行的guest os已經(jīng)集成與半虛擬化有關的代碼，使得guest os能夠非常好地配合hyperivosr來實現(xiàn)虛擬化。通過這種方法將無需重新編譯或捕獲特權指令，使其性能非常接近物理機，其最經(jīng)典的產(chǎn)品就是xen，而且因為微軟的hyper-v所采用技術和xen類似，所以也可以把hyper-v歸屬于半虛擬化。
（半虛擬化由于需要修改vm操作系統(tǒng)的內(nèi)核，所以沒法支持windows這樣閉源os，于是后來xen也利用cpu虛擬化技術開始支持全虛擬化了，所以目前xen支持半虛擬化和全虛擬化兩種）
半虛擬化需要guest操作系統(tǒng)做一些修改，使guest操作系統(tǒng)意識到自己是處于虛擬化環(huán)境的，但是半虛擬化提供了與原操作系統(tǒng)相近的性能。
· 優(yōu)點：這種模式和全虛擬化相比架構更精簡，而且在整體速度上有一定的優(yōu)勢。
· 缺點：需要對guest os進行修改，所以在用戶體驗方面比較麻煩。
未來：情況比較類似，在公有云（比如amazon ec2）平臺上應該繼續(xù)占有一席之地，但是很難在其他方面和類似vmware vsphere這樣的全虛擬化產(chǎn)品競爭，同時它也將會利用其它技術來提高速度，并簡化架構。
虛擬化廠商
vmware簡介
· vmware的歷史
早在1998年時，畢業(yè)于mit的diane greene察覺到計算機資源的使用率過低，因此和dr. mendel rosenblum、scott devine、dr. edward wang以及edouard bugnion等人成立了vmware公司，專精于os in os的軟件，期待能完全發(fā)揮硬件的性能，并為當時的專業(yè)it人員提供一個測試、評估的低成本環(huán)境。
1．x86平臺上的第一個虛擬機產(chǎn)品：vmware workstation
當時vmware workstation一上市就打響，使得vmware直接成為虛擬機的代名詞。然而windows系統(tǒng)的相對不穩(wěn)定性，讓vmware的工程師們把目光投向了相對較穩(wěn)定的linux系統(tǒng)，因此在vmware workstation成功推出不久之后，也出現(xiàn)了linux版本的產(chǎn)品，讓linux下的用戶也可以同時運行windows或其他的linux套件。
2．linux下的虛擬機產(chǎn)品
雖然解決了windows的問題，vmware workstation仍然無法擺脫寄居在固定操作系統(tǒng)上的恐懼。既然選擇了較為穩(wěn)定的linux，vmware也順勢推出了運行在redhat、mandrake和suse linux下的vmware gsx server，并且也擁有web端的管理和客戶端的管理程序。在linux下，vmware較不需要擔心病毒或黑客的攻擊，而操作系統(tǒng)本身宕機帶來的危險性也相對較小，因此在2000年初期，linux成為vmware產(chǎn)品充分發(fā)揮的最好舞臺。而vmware也在2000年的初期在linux下推出了vmware gsx server產(chǎn)品，這也是后來推出vmware server版的基礎。當然在gsx server上最大的特色，就是使用了client/server架構的管理界面，更可以使用瀏覽器來連入gsx server來管理。
kvm
kvm kernel-based virtual machine的簡稱，是一個開源的系統(tǒng)虛擬化模塊，自linux 2.6.20之后集成在linux的各個主要發(fā)行版本中。它使用linux自身的調(diào)度器進行管理，所以相對于xen，其核心源碼很少。kvm目前已成為學術界的主流vmm之一。06年之前，linux內(nèi)核中還沒有任何虛擬化實現(xiàn)，xen和vmware依靠自己獨有的技術分別在虛擬化不同領域如日中天，尤其值得一提的是，xen在開源領域幾乎成為了虛擬化的事實標準。avi kivity和他所在的以色列初創(chuàng)公司qumranet提出并推動kvm（基于linux內(nèi)核的全虛擬化方案），以其精簡的架構，清晰的定位很快獲得linux社區(qū)多數(shù)開發(fā)人員的支持得以快速被合并進入主干，以avi kivity為主的工程師僅僅花了不到一年時間就讓linux社區(qū)接受kvm的設計方案并且通過了代碼review，最終于2006年10月合并進入2.6.20主干，時至今日，人們依然對于kvm合并進入linux主干的速度之快感到不可思議。
為什么那么多的大公司對kvm感興趣?其中最明顯并且最重要的因素就是kvm是linux內(nèi)核的一部分。這個輕量級的虛擬化管理程序模塊能直接與硬件交互
Windows7收到Win10正式版安全補丁：微軟更新推送犯低級錯誤
租一臺云存儲服務器嗎
昨日上傳文件一直未未完成
搭建企業(yè)內(nèi)部yum倉庫(centos6 centos7 epel源)
Docker容器綁定外部IP和端口
建設公司網(wǎng)站想受歡迎要實現(xiàn)什么條件？
個人網(wǎng)站域名怎么起
云平臺與實體服務器部署的區(qū)別是什么
虛擬化技術最早出現(xiàn)在大型機時代。上世紀60年代，ibm開始在其cp-40大型機系統(tǒng)中嘗試虛擬化的實現(xiàn)，后來在system/360-67中采用，并衍生出vm/cms到后來的z/vm等產(chǎn)品線。大型機上的虛擬化技術在之后20多年的發(fā)展中愈發(fā)成熟，但隨著小型機以及x86的流行，大型機在新興的服務器市場中已經(jīng)失去了影響力。
由于處理器架構的不同，在大型機上已經(jīng)成熟的虛擬化技術卻并不能為小型機及x86所用。直到2001年，vmware發(fā)布了第一個針對x86服務器的虛擬化產(chǎn)品。之后的幾年間，英國劍橋大學的一位講師發(fā)布了同樣針對x86虛擬化的開源虛擬化項目xen，并成立xensource公司（07年citrix將其收購）；惠普發(fā)布了針對hp-ux的integrity虛擬機；sun跟solaris 10一同發(fā)布了同時支持x86/x64和sparc架構的solaris zone；而微軟也終于在2008年發(fā)布的windows server 2008 r2中加入了hyper-v。期間，vmware被emc收購，xensource則被思杰收購。
之后的幾年間，vmware逐漸在企業(yè)級市場中被廣泛的接受，xen也逐漸在互聯(lián)網(wǎng)領域展露頭角。在成熟的服務器操作系統(tǒng)當中，novell suse linux enterprise 10是第一個采用xen技術的。當時的xen還很不成熟，乃至于紅帽還為此取笑了novell一番；不過幾個月后，到了rhel 5.0發(fā)布的時候，紅帽決定也將xen加入到自己的默認特性當中——那是2006年。一時之間，在linux服務器領域，xen似乎成為了 vmware之外的最佳虛擬化選擇（事實上也沒多少其他可選的）。
但是，作為一項linux平臺上的虛擬化技術，xen在很長一段時間內(nèi)一直沒有被接受到linux內(nèi)核的代碼當中，這對于xen的維護者而言，不僅意味著要多做很多工作，還意味著用戶在廢了半天勁裝好xen之后可能遇到意想不到的問題（注：2011年6月發(fā)布的linux內(nèi)核3.0中已經(jīng)加入了對xen的支持——xen的工程師們表示這是清理了7年遺留代碼、提交了600多個補丁的成果）。
而紅帽方面，也許是因為當時對這種脫離內(nèi)核的維護方式很不爽，也許是因為采用xen的rhel在企業(yè)級虛擬化方面沒有贏得太多的市場，也許是因為思杰跟微軟走的太近了，種種原因，導致其萌生了放棄xen的心思。2008年9月，紅帽收購了一家名叫qumranet的以色列小公司，由此入手了一個叫做kvm的虛擬化技術（kvm，全稱kernel-based virtual machine，意為基于內(nèi)核的虛擬機）。
總之紅帽決定選擇了一個新興的基于內(nèi)核的虛擬化技術：kvm。而在正式采用kvm一年后，就宣布在新的產(chǎn)品線中徹底放棄xen，集中資源和精力進行kvm的工作。至此各大虛擬化技術vmware，xen，kvm等均出現(xiàn)，并找到自己位置。
全虛擬化(full virtualization)
全虛擬化也成為原始虛擬化技術，該模型使用虛擬機協(xié)調(diào)guest操作系統(tǒng)和原始硬件，vmm在guest操作系統(tǒng)和裸硬件之間用于工作協(xié)調(diào)，一些受保護指令必須由hypervisor（虛擬機管理程序）來捕獲處理。
全虛擬化主要是在客戶操作系統(tǒng)和硬件之間捕捉和處理那些對虛擬化敏感的特權指令，使客戶操作系統(tǒng)無需修改就能運行，速度會根據(jù)不同的實現(xiàn)而不同，但大致能滿足用戶的需求。這種方式是業(yè)界現(xiàn)今最成熟和最常見的，而且屬于 hosted 模式和 hypervisor 模式的都有，知名的產(chǎn)品有ibm cp/cms、virtualbox、kvm、vmware workstation和vmware esx（它在其4.0版，被改名為vmware vsphere）。
全虛擬化的運行速度要快于硬件模擬，但是性能方面不如裸機，因為hypervisor需要占用一些資源。
·優(yōu)點：guest os無需修改，速度和功能都非常不錯，更重要的是使用非常簡單，不論是 vmware 的產(chǎn)品，還是oracle的 virtualbox。
·缺點：基于hosted模式的全虛擬產(chǎn)品性能方面不是特別優(yōu)異，特別是i/o方面。
未來：因為使用這種模式，不僅guest os免于修改，而且將通過引入硬件輔助虛擬化技術來提高其性能，在未來全虛擬化還是主流。
半虛擬化(para virtualization)
半虛擬化是另一種類似于全虛擬化技術，它使用hypervisor分享存取底層硬件，但是它的guest操作系統(tǒng)集成了虛擬化方面代碼。該方法無需重新編譯或引起陷阱，因為操作系統(tǒng)自身能夠與虛擬進程進行很好的協(xié)作。
它與完全虛擬化有一些類似，它也利用hypervisor來實現(xiàn)對底層硬件的共享訪問，但是由于在hypervisor 上面運行的guest os已經(jīng)集成與半虛擬化有關的代碼，使得guest os能夠非常好地配合hyperivosr來實現(xiàn)虛擬化。通過這種方法將無需重新編譯或捕獲特權指令，使其性能非常接近物理機，其最經(jīng)典的產(chǎn)品就是xen，而且因為微軟的hyper-v所采用技術和xen類似，所以也可以把hyper-v歸屬于半虛擬化。
（半虛擬化由于需要修改vm操作系統(tǒng)的內(nèi)核，所以沒法支持windows這樣閉源os，于是后來xen也利用cpu虛擬化技術開始支持全虛擬化了，所以目前xen支持半虛擬化和全虛擬化兩種）
半虛擬化需要guest操作系統(tǒng)做一些修改，使guest操作系統(tǒng)意識到自己是處于虛擬化環(huán)境的，但是半虛擬化提供了與原操作系統(tǒng)相近的性能。
· 優(yōu)點：這種模式和全虛擬化相比架構更精簡，而且在整體速度上有一定的優(yōu)勢。
· 缺點：需要對guest os進行修改，所以在用戶體驗方面比較麻煩。
未來：情況比較類似，在公有云（比如amazon ec2）平臺上應該繼續(xù)占有一席之地，但是很難在其他方面和類似vmware vsphere這樣的全虛擬化產(chǎn)品競爭，同時它也將會利用其它技術來提高速度，并簡化架構。
虛擬化廠商
vmware簡介
· vmware的歷史
早在1998年時，畢業(yè)于mit的diane greene察覺到計算機資源的使用率過低，因此和dr. mendel rosenblum、scott devine、dr. edward wang以及edouard bugnion等人成立了vmware公司，專精于os in os的軟件，期待能完全發(fā)揮硬件的性能，并為當時的專業(yè)it人員提供一個測試、評估的低成本環(huán)境。
1．x86平臺上的第一個虛擬機產(chǎn)品：vmware workstation
當時vmware workstation一上市就打響，使得vmware直接成為虛擬機的代名詞。然而windows系統(tǒng)的相對不穩(wěn)定性，讓vmware的工程師們把目光投向了相對較穩(wěn)定的linux系統(tǒng)，因此在vmware workstation成功推出不久之后，也出現(xiàn)了linux版本的產(chǎn)品，讓linux下的用戶也可以同時運行windows或其他的linux套件。
2．linux下的虛擬機產(chǎn)品
雖然解決了windows的問題，vmware workstation仍然無法擺脫寄居在固定操作系統(tǒng)上的恐懼。既然選擇了較為穩(wěn)定的linux，vmware也順勢推出了運行在redhat、mandrake和suse linux下的vmware gsx server，并且也擁有web端的管理和客戶端的管理程序。在linux下，vmware較不需要擔心病毒或黑客的攻擊，而操作系統(tǒng)本身宕機帶來的危險性也相對較小，因此在2000年初期，linux成為vmware產(chǎn)品充分發(fā)揮的最好舞臺。而vmware也在2000年的初期在linux下推出了vmware gsx server產(chǎn)品，這也是后來推出vmware server版的基礎。當然在gsx server上最大的特色，就是使用了client/server架構的管理界面，更可以使用瀏覽器來連入gsx server來管理。
kvm
kvm kernel-based virtual machine的簡稱，是一個開源的系統(tǒng)虛擬化模塊，自linux 2.6.20之后集成在linux的各個主要發(fā)行版本中。它使用linux自身的調(diào)度器進行管理，所以相對于xen，其核心源碼很少。kvm目前已成為學術界的主流vmm之一。06年之前，linux內(nèi)核中還沒有任何虛擬化實現(xiàn)，xen和vmware依靠自己獨有的技術分別在虛擬化不同領域如日中天，尤其值得一提的是，xen在開源領域幾乎成為了虛擬化的事實標準。avi kivity和他所在的以色列初創(chuàng)公司qumranet提出并推動kvm（基于linux內(nèi)核的全虛擬化方案），以其精簡的架構，清晰的定位很快獲得linux社區(qū)多數(shù)開發(fā)人員的支持得以快速被合并進入主干，以avi kivity為主的工程師僅僅花了不到一年時間就讓linux社區(qū)接受kvm的設計方案并且通過了代碼review，最終于2006年10月合并進入2.6.20主干，時至今日，人們依然對于kvm合并進入linux主干的速度之快感到不可思議。
為什么那么多的大公司對kvm感興趣?其中最明顯并且最重要的因素就是kvm是linux內(nèi)核的一部分。這個輕量級的虛擬化管理程序模塊能直接與硬件交互
Windows7收到Win10正式版安全補丁：微軟更新推送犯低級錯誤
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昨日上傳文件一直未未完成
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Docker容器綁定外部IP和端口
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個人網(wǎng)站域名怎么起
云平臺與實體服務器部署的區(qū)別是什么