四种常见的虚拟化介绍VMware、XEN、KVM、HyperV

一、【写在前面】

因为工作原因先后接触过vmware、kvm、Citrix xen。前两个多多少少都听说过名头，不过第一次听到Citrix时，一度认为是一个野鸡厂商，毕竟国内都是洋买办在管，现在也已经退出中国了，但是了解了一下在国外是一个非常牛逼的厂商，具体有多牛逼呢？Citrix的技术可能比主流的KVM还要早。他是业内四大门派之一，刚好借着这个话题介绍一下业内常用的四种虚拟化技术吧，业内四种主流的虚拟化技术分别是：

二、【四种虚拟化介绍】

1. VMware的VSphere解决方案

这个VMware非常著名，相信很多同志都是从vmware的产品最早接触的虚拟机。不过其本身不说是三姓家奴，也经历了多次收购，据笔者所知其归属公司至少包括了：EMC，Dell，博通等公司。

他成立的也很早，早在1998年，产品线包含Paas Iass产品，估计很多人接触虚拟机都是从VMware Workstation开始的，不过这个VMware Workstation是桌面及应用，这种部署方式损耗比较大，生产上一般直接使用VMware ESXi来做，ESXi是直接在物理机上装一个虚拟化的操作系统，是Type1 Hypervisor（Type 1 Hypervisor，也被称为“Bare Metal Hypervisor”或“Native Hypervisor”，是一种直接运行在物理硬件上的虚拟化层。与之相对的是 Type 2 Hypervisor，它运行在主机操作系统之上。Type 1 Hypervisor通常直接管理硬件资源，并允许多个虚拟机（VM）在物理服务器上同时运行）

其完整解决方案被称为VSphere，其负责提供虚拟化平台的操作系统被称之为ESXi，多物理机的统一虚机管理被称为VCSA（vCenter Server Application），其升级、补丁管理工具被称之为VUM（vSphere Update Manager)，容器管理平台被称之为VIC（vSphere Integrated Containers），客户端被称为VSphere Client。vsphere解决方案中甚至有一个容器管理平台叫做VIC（VMware integrated containers）

2. Citrix的Xen解决方案

Xen的出现要早于KVM，可以追溯到1990s，他是剑桥大学的一个开源项目，直接运行在硬件上而不是操作系统的软件层，同时还可以在计算机硬件上同时运行多个OS，架构支持X86、ARM、安腾、PowerPC等，系统支持Linux、NetBSD、Solaris、Windows等。与KVM不同的是，其没有宿主机概念，而是由Xen Hypervisor（VMM）管理硬件。

其支持半虚拟化（Paravirtualization）和硬件虚拟化（HVM），区别是OS是否能感知自己运行在硬件上，是否能感知到毗邻的虚拟机。

其在2002年开源经过几个迭代之后，2007年思杰收购了这个项目。说白了臭做技术的最终还是要找一个金主爸爸，讲故事把自己的估值做上去

3. Microsoft的Hyper-V解决方案

Hyper-V是微软的服务器虚拟化商品，能够实现桌面虚拟化。HyperV架构与Xen类似，也是Type 1（之前我们介绍过什么是type1 or type2），HypervisorHyper-V采用微内核架构，兼顾安全和性能。Hyper-V底层的Hypervisor运行在最高的特权级别下，微软将其称为ring-1，虚拟机的OS和驱动运行在ring-0，应用程序运行在ring-3，这种架构不需要复杂的BT（二进制特权指令翻译）技术，进一步提高了安全性。

4. Redhat的KVM和OpenStack解决方案

KVM全称Kernel-based Virtual Machine，基于内核的虚拟机，完全开源，直接采用的硬件虚拟化技术的全虚拟化解决方案。由Quramnet开发，08年被RedHat收购，支持x86，S390，Powerpc等CPU，从Linux2.6.20起作为一模块被包含在Linux中。

它以内核模块的形式加载之后，将Linux内核变成了一个Hypervisor，但硬件管理还是通过Linux Kernel来完成的，所以它是一个经典的Type 2 Hypervisor。

在这个概念中，一个KVM客户机对应一个进程，每个vCPU对应进程下的线程，硬件设备由QEMU模拟，QEMU截获操作并转为实际的物理设备驱动操作完成

KVM的内存管理机制，比如大页、KSM、NUMA、通过mmap的进程间共享内存，可以应用到客户机内存管理上。

KVM能够使用Linux支持的任何存储来存储虚拟机镜像，包括具有IDE\SCSI\SATA的本地磁盘，网络存储，或者支持iSCSI和光纤通道的SAN

KVM支持实时迁移，在宿主机之间转移正在进行的客户机而不中断服务，说白了就是支持热迁移。

KVM按照文档给的损耗，可以达到原生系统的95%，至于剩下的5%有没有什么解决方法，目前据笔者所知，业内阿里在15年从XEN转为KVM后，使用了一种叫做“神龙架构”的东西来解决虚拟化造成的损耗，具体是由FPGA实现的，但是更详细的笔者不太了解不敢妄议，从互联网上的蛛丝马迹可以看到“他们将网络和存储、console balloon这些 virtio驱动都用FPGA实现到MOC卡上了，MOC卡上运行了个OS跑在卡上的cpu上”。AWS则是收购了一个称之为Annapurna Labs的实验室来做了一款叫做Nitro卡的产品，看起来本质上还是多了一个协处理器来解决虚拟资源的损耗问题。至于其他公司，笔者建议了不了解都行，毕竟这种科技公司马太效应很严重。

KVM和OpenStack的关系，据笔者了解是KVM可以作为一个hypervisor运行在openstack里，更详细的关系有机会另写一篇文章给出。