服务器虚拟化知识点的总结以及了解虚拟化

虚拟化

一。定义

虚拟化在网络上其实有很多定义，在百度，维基百科，都有不同的定义。百度：虚拟化，是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。

但其实，在我所理解的虚拟化中，主要就是为了解决去耦合，利用计算机硬件资源，节约硬件成本而形成的一种技术。
那么要怎么去讲云计算和虚拟化之间的关系呢，简单来说，虚拟化就是云计算的基础。云计算以虚拟化为核心，虚拟化则为云计算提供技术支持。

二。分类

其实总的来说 如今的主流虚拟化技术 从大致来说吧 主要分为：
1）最常用的就是基于虚拟机（Hypervisor-based）的虚拟化
2）基于容器的虚拟化
区别：
虚拟机技术已经发展了很多年，虚拟机和虚拟化层间的接口、虚拟机镜像格式等都已经标准化了，相应的管理工具、分布式集群管理工具都有比较完善的解决方案，而容器最近几年才兴起，配套技术和标准还在完善中；
虚拟机由于有GuestOS存在，可以和宿主机运行不同OS，而容器只能支持和宿主机内核相同的操作系统；
虚拟机由于有VMM的存在，虚拟机之间、虚拟机和宿主机之间隔离性很好，而容器之间公用宿主机的内核，共享系统调用和一些底层的库，隔离性相对较差；
容器比虚拟机明显更轻量级，对宿主机操作系统而言，容器就跟一个进程差不多。因此容器有着更快的启动速度（秒级甚至更快），更高密度的存储和使用（镜像小）、更方便的集群管理等优点。同时由于没有GuestOS存在，在容器中运行应用和直接在宿主机上几乎没有性能损失，比虚拟机明显性能上有优势。（转载至赶路人儿）

目前我学习的主要在基于虚拟机的虚拟化，虚拟化的分类有很多，我们只学习其中这种分类:
1.服务器虚拟化
2.网络虚拟化
3.存储虚拟化
4.桌面虚拟化
5.应用虚拟化

主要服务器虚拟化技术分为：
1.cpu虚拟化
2.内存虚拟化
3.IO虚拟化

理解到大多数的虚拟化分类都可以分为以下三类：（程度）
1.全虚拟化（优点：Guest OS无需修改，速度和功能都非常不错，更重要的是使用非常简单
缺点：性能不太优异）
2.半虚拟化()
3.硬件辅助虚拟化

首先来说，CPU虚拟化
a.CPU全虚拟化
b.CPU半虚拟化
（半虚拟化主要使用的是HyperCall批处理和异步的这两个优化方式，加快了速度，让它相当于物理机。）
c.CPU硬件辅助虚拟化
（主要有Intel的VT-x和AMD的AMD-V这两种技术。其核心思想都是通过引入新的指令和运行模式，使VMM和Guest OS分别运行在不同模式（ROOT模式和非ROOT模式）下，且Guest OS运行在Ring 0下。Guest OS的核心指令可以直接下达到计算机系统硬件执行，而不需要经过VMM。当Guest OS执行到特殊指令的时候，系统会切换到VMM，让VMM来处理特殊指令。）

内存虚拟化
a.内存全虚拟化.（影子页表）
b.内存半虚拟化（页表写入法）
c.硬件辅助虚拟化（扩展页表EPT（extended page table））
（EPT通过使用硬件虚拟化技术，使其能在原有的页表的基础上，增加一个EPT页表，用于记录GPA到MA的映射关系。VMM预先把EPT页表设置到CPU中。）

IO虚拟化
目前I/O设备的虚拟化方式主要有三种：
a.设备接口完全模拟
（软件化模拟，精确的模拟出一个经典的虚拟设备，无需修改Guest OS，成本低，性能低。缺点是为完成一次操作要涉及到多个寄存器的操作，使得 VMM 要截获每个寄存器访问并进行相应的模拟，导致多次上下文切换，性能较低。）
b.前端／后端模拟
（例：Xen Guest OS中的驱动程序为前端 (Front-End, FE)，前端驱动将来自其他模块的请求通过与Guest OS间的特殊通信机制直接发送给Guest OS的后端驱动，后端驱动在处理完请求后再发回通知给前端（Xen即采用该方法）。 优点是由于基于事务的通信机制，能在很大程度上减少上下文切换开销，没有额外的硬件开销，缺点是需要VMM实现前端驱动，后端驱动可能成为瓶颈。）
c.直接划分。
（直接将物理设备分配给某个 Guest OS，由Guest OS直接访问I/O设备（不经 VMM），目前与此相关的技术有IOMMU（Intel VT-d, PCI-SIG 之 SR-IOV 等），旨在建立高效的I/O虚拟化直通道。优点是直接访问减少了虚拟化开销，缺点是需要购买额外的硬件。）