云计算虚拟化的三种方式

虚拟化的实现方式：全软件模拟 虚拟化层翻译 容器虚拟化
1，全软件模拟 缺点：效率低，一般用于科研，不适合商业推广，有早期的QEMU和Bochs
2，虚拟化层翻译：
1>全虚拟化 ：将非内核态指令模拟成内核态指令再交给cpu处理，中间要经过两重转换，因此效率低，但优点是不会修改GuestOS，所以全虚拟化的VMM可以安装绝大部分操作系统
全虚拟化架构下的GuestOS运行在cpu的用户态（Ring 3)，因此不能直接操作硬件设备。为解决这一问题，引入 特权解除和陷入模拟机制
特权解除：当GuestOS需要运行内核态指令时，VMM会动态的捕获该指令，并调用若干运行在非内核态的指令来模拟该内核态指令的效果，从而将核心态的特权解除，但是并不能完美解决所有问题，所以引入陷入模拟机制
陷入模拟：HostOS和GuestOS都存在部分敏感指令（reboot shudown等），为避免误用，陷入机制解决方法：如果GuestOS中执行了需要运行在内核态中的reboot指令，则VMM首先会将该指令获取，检测并判定为敏感指令，然后启动陷入机制模拟，将敏感指令reboot模拟成一个只对GuestOS进行操作的，非敏感的，并且运行在非核心态的reboot指令，并将其交给CPU处理，最后由CPU准确执行重启GuestOS的操作
典型的全虚拟化软件：VMWare Hyper-V KVM-x86
2>半虚拟化
半虚拟化技术是需要GuestOS协助的虚拟化技术，因为在半虚拟化VMM中运行的GuestOS内核都经过了修改。一种方式是修改GuestOS内核指令集中包括敏感指令在呢诶的内核态指令，是HostOS在接收到没有经过半虚拟化VMM模拟和翻译处理的GuestOS内核态指令或敏感指令时，可以准确判断出该指令是否属于GuestOS，从而高效的扁面错误 另一种方式是在每一个GuestOS中安装特定的半虚拟化软件，如VMtools,RHEVTools。
典型的半虚拟化软件如Xeen，KVM-PowerPc等
3>硬件辅助虚拟化
由CPU直接支持的虚拟化技术，这种虚拟化技术引入了新的CPU运行模式和新的指令集，使VMM和GuestOS运行在不同的模式之下（VMM运行在Ring0的根模式下；GuestOS则运行在Ring0的非根模式下）
目前主流的硬件辅助虚拟化技术有以下两种： Intel VT-x AMD-V
4>内存虚拟化
内存虚拟化的映射（内存地址转换）涉及到三类地址：
1， 虚拟地址（VA）：GuestOS提供给其他应用程序使用的线性地址空间
2，物理地址（PA）：经过VMM抽象的，虚拟机看到的伪物理地址
3，机器地址（MA）：真实的机器物理地址，即地址总线上出现的地址信号
宿主机到虚拟机的内存地址映射关系如下：GuestOS负责VA到PA的映射，PA=f（VA） VMM负责PA到MA的映射，MA=g（PA）
5>总线虚拟化
总线虚拟化可以将一块网卡分给若干个GuestOS使用，每台虚拟机分得网卡性能的1/N，由于总线虚拟化是直接把物理设备分给GuestOS的 无需经过VMM，因此性能较高甚至接近于真机。内存虚拟化和总线虚拟化技术的实现，进一步提高了GuestOS和HostOS的运行性能
主流的总线虚拟化技术主要两类：Intel的VT-d技术 AMD的IOMMU技术

3，容器虚拟化
容器虚拟化不是一种硬件虚拟化方法，而是一种操作系统级的虚拟化方法，因而不属于全虚拟化和半虚拟化中任意一类。以容易为虚拟化的载体单位，容器可以为应用程序提供隔离的运行空间，且一个容器内的变动并不会影响其他容器。 容器比虚拟机更轻量，效率更高，部署快捷，但是容器将应用打包并以进程的形式运行在操作系统上，因此应用之间并非完全隔离，这是一大缺陷