虚拟化简介

当我们解除虚拟化时，事先要了解什么是虚拟化，虚拟化能干生么，虚拟化的优势是什么，为什么要学习虚拟化。

虚拟化技术简介

1.1什么是虚拟化技术

在计算机技术中，虚拟化（virtualization）是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源（CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等），予以抽象、转换后呈现出来并可提供分区、组合成为一个或多个电脑配置环境。
从广义上理解，在计算机方面通常是指计算机元件在虚拟化的基础上而不是真是的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。
虚拟化打破实体间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的配置更好的方式来应用这些电脑硬件资源。这些资源的新虚拟化部分是不受现有资源的架构、地域或物理配置所限制。

1.2为什么要使用虚拟化

（1）同一台物理机运行多个设备
（2）硬件依赖性比较低和数据便于迁移

虚拟化前：

• • 每台主机一个操作系统
• • 软件硬件紧密结合在一起
• • 在同一主机上运行多个应用程序通常会发生冲突
• • 系统的资源利用率低
• • 硬件成本高昂而且不够灵活

虚拟化后

• • 打破了操作系统和硬件的相互依赖
• • 通过封装到虚拟机的技术，管理操作系统和应用程序为单一的个体
• • 强大的安全隔离和故障隔离
• • 虚拟机是独立与硬件的，他们能在任何硬件上运行

1.3虚拟化技术的优势
（1）降低运营成本

服务器虚拟化降低了IT基础建设的运营成本，令系统管理员摆脱了繁重的物理服务器、OS、中间件以及兼容性的管理工作，减少了人工干预频率，使其管理更加强大、便捷。

（2）提高应用兼容性

服务器虚拟化提供的封装性和隔离性使大量应用独立运行于各种环境中，管理人员不需要频繁的根据底层环境调整应用，只需要构建一个应用版本并将其发布到虚拟化后的不同类型品台上即可。

（3）加速应用部署

采用服务器虚拟化技术只需要输入激活配置参数、拷贝虚拟机、启动虚拟机、激活虚拟机即可完成部署，大大缩短了部署时间，免除人工干预，降低了部署成本。

（4）提高服务可用性

用户可以方便地备份虚拟机，在进行虚拟机动态迁移后，可以方便恢复备份，或者在其他物理机上运行备份，大大提高了服务的可用性。

（5）提升资源利用率
通过服务器虚拟化的整合，提高了CPU、存储、网络等设备的利用率，同时保证原有服务的可用性，使其安全性以及性能不受影响。

（6）动态调度资源

在服务器虚拟化技术中，数据中心从传统的单一服务器变成了统一资源池，用户可以及时地调整虚拟机资源，同时数据中心管理程序和数据中心管理员可以灵活根据虚拟机内部资源使用情况灵活分配调整给虚拟机的资源。

（7）降低资源消耗

通过减少运行的物理服务器的数量，减少CPU意外个单元的耗电量，达到节能减排的目的。

1.4虚拟化的关键特性
四大特性：分区、隔离、封装、相对于硬件独立。

1.5虚拟化管理程序
CPU保护环：

为了提升系统的安全性，避免恶意操作，CPU厂商设计了一种分级保护的机制。

Ring0: 操作系统使用
Ring1-2:驱动程序使用
Ring3:应用程序使用

Hypervisor(VMM)
一种运行在物理机和虚拟机操作系统之间的中间件软件层，可以允许多个操作系统和应用共享硬件，也称做VMM（virtual machine monitor），即虚拟监视器。
hypervisor 可以划分为两大类。

• 首先是类型 1，这种 hypervisor 是直接运行在物理硬件之上的。
• 其次是类型 2，这种 hypervisor 运行在另一个操作系统（运行在物理硬件之上）中。
• 类型 1 hypervisor 的一个例子是基于内核的虚拟机（KVM —— 它本身是一个基于操作系统的 hypervisor）。
• 类型 2 hypervisor 包括 QEMU 和 WINE。

Hypervisor类型1：
半虚拟化（Para-virtualization）对客户操作系统（VM）的内核进行修改，将运行在Ring0上的指令转为调用Hypervisor，XEN


Hypervisor类型2：
硬件辅助全虚拟化（Hardware-Assisted Full Virtualization）对CPU指令集进行改造，Intel VT-x / AMD-V客户操作系统可以直接使用Ring 0而无需修改，KVM

操作系统虚拟化（轻量级）：允许操作系统内核拥有彼此隔离和分割的多用户空间实例instance，这些实例也称之为容器。基于Linux内核中的namespace、cgroup实现，LXC、Docker。

常见的hypeivixor: