一、计算虚拟化简介

虚拟化只是云计算的入门技术。
不要把虚拟化和云计算搞混了
计算虚拟化发展史：

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名词概念：

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虚拟化分类：

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在I型中是不需要Host OS的，VMM可以直接调用硬件资源，或者说VMM就是一个定制的host OS。hypervisor作用：1、识别、捕获响应虚拟机发出的CPU的特权指令2、负责处理虚拟机的队列和调度，并将物理硬件处理结果发送给虚拟机。
优点：虚拟机不依赖操作系统，支持多种操作系统以及多种应用
缺点：虚拟化层的内核开发难度大
例如：xen、kvm、funshioncompute
II型虚拟化
VMM是Host OS上一个普通的应用程序
优点：简单易于实现，安装和应用依赖主机操作系统对设备的支持
缺点：管理开销大，性能损耗大
虚拟化特点：

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分区：在单一物理服务器上可同时运行多个虚拟机，按需使用硬件资源池中的资源
隔离：每个虚拟机之间都是隔离的，业务互不影响
封装：整个虚拟机的环境封装在独立的文件中，可以通过移动复制这些文件来移动和复制该虚拟机
独立：相对于硬件独立，虚拟机无需任何修改，可以在任何物理服务器上运行，实现虚拟机的热迁移。
热迁移：虚拟机保存和恢复通常是将整个虚拟机的运行状态完整保存下来，同时可以快速的恢复到原有硬件平台，甚至是不同硬件平台上，恢复以后虚拟机仍旧平滑运行。用户不会查到任何差异。
CPU虚拟化：
CPU的分级保护域，CPU被分为了几个环，就是Ring0-3。 Ring0权限最高，Ring3 权限最低。
Ring0的权限可以直接操纵硬件，一般只有操作系统或者驱动才有Ring0的权限。
Ring3权限最低，普通的所有的程序都可以有Ring3的权限。

敏感指令：只有在虚拟化才会有的这个，全虚拟化和半虚拟化
全虚拟化：Guest OS在执行这个敏感指令的时候 Hypervisor也会得到这个消息，然后Hypervisor去翻译这个指令，去调用硬件，并把返回结果给Guest OS。整个过程中Guest OS并不知道自己是一个虚拟机，他就认为自己执行了敏感指令，在整个过程中等于是敏感指令被执行了两次。hypervisor也去执行了，但同时Hypervisor也要翻译这个敏感指令，是需要消耗硬件资源的，所以全的效率没有半虚拟化高。
半虚拟化：虚拟机知道自己是虚拟机，应用在看到虚拟机执行敏感指令直接调用了hypercall，然后用hypervisor去执行，把结果返回给虚拟机，等于只执行了一次。半虚拟化缺陷：某些闭源虚拟化是不支持的。
硬件虚拟化：CPU把保护域分为了root和非root，都有ring0-3，guestOS运行在非root下的Ring0-3

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内存虚拟化
采用地址映射，让客户机觉得自己运行在真实物理机上，VMM把虚拟机内存映射给物理机。每个虚拟机都认为自己的内存是连续的，而映射到物理机上其实是零散的。

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I/O虚拟化

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模拟没有半虚拟化性能好。
IO透传不经过hypervisor层，性能最好。需要硬件支持。

主流虚拟化技术：

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KVM简介：
KVM是linux内核的一个模块，当一个安装linux操作系统的物理机，安装了KVM模块，他就变成了hypervisor，同时还不会影响原先在物理机上运行的程序。而且他的每个虚拟机都是一个进程，可以在linux界面使用kill命令，把进程杀掉。
一个普通的linux安装了KVM会增加三个运行模式。
1、Guest mode 主要指虚拟机（CPU\内存、磁盘等虚拟设备）一种受限的cpu模式
2、user mode 主要运行QUMU，模拟虚拟机实现I/O类的操作请求。
3、kernel mode 可以真正的硬件操作。

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KVM体系架构

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管理工具中Virsh和Virsh-install是命令行模式
Virt-manager和Virt-viewer是图形化模式
KVM的Kernel和 QEMU是核心组件。组成了整个虚拟化的解决方案。所有的硬件交互都需要使用QEMU
KVM用来做CPU内存虚拟化， QEMU用来做IO设备虚拟化，比如网卡啊，硬盘等模拟虚拟化。QEMU+KVM就是一套完整的解决方案了。
Libvirt
是一个开源的项目，可以直接管理KVM，向上提供了各个语言的接口