P2-虚拟化技术概览

前言

上一篇文章已经介绍了云计算的一些基础概念，让我们对云计算有了一定的了解。那么，云计算中强大的功能从何而来？它又是如何实现的呢？

虚拟化技术

最初印象

在日常生活中，我们可能已经听说过，或者说已经在使用虚拟化技术了，下图是我们日常使用非常广泛的一个虚拟机软件：VMware Workstation：

通俗的讲法就是，虚拟机可以在一台具备操作系统的物理机上，运行一台或多台和物理机一样具有操作系统的虚拟主机。这可能是我们最早对虚拟机的一个理解了。

虚拟化概念

在虚拟化中，我们需要了解一些重要的概念以及专业术语：

OS：操作系统
Guest OS：虚拟机操作系统
Virtual Machine(VM)：虚拟机
Hypervisor：虚拟化软件层/虚拟机监视器（也称VMM，Virtual Machine Monitor）
Host OS：运行在物理机之上的OS
Host Machine：（主机）物理机

在虚拟化中，OS必不可少。OS是Operating System的缩写，即操作系统。OS具有以下作用：

1. 接管硬件；
2. 调度和分配软硬件资源；
3. 为OS软件进行升级、补丁更新；
4. 对主机的生命周期进行管理；
5. 提供人机交互界面；

虚拟化特点

1. 分区：通过虚拟化技术，对主机资源（计算、存储、网络）进行逻辑划分；
2. 隔离：虚拟化技术可以保证虚拟机跟虚拟机、虚拟机跟主机进行隔离。例如，某一台虚拟机宕机了或者进程未响应，并不会影响到主机或其他虚拟机的运行；
3. 封装：虚拟机可以封装为文件，以文件的形式存在，便于虚拟机在不同的主机之间迁移；
4. 独立：每个虚拟机都是独立个体；

虚拟化类型

根据硬件和虚拟化层的层级关系，虚拟化类型分为以下几种。这里我们来简单介绍一下：

1. I型：裸金属型虚拟化，直接在硬件上部署Hypervisor，在Hypervisor上运行虚拟机。典型代表有VMware ESXi、Citrix Xen、Hyper-v、KVM、FusionCompute（基于KVM）。I型虚拟化尽可能地使用所有的硬件资源，减少不必要的性能损耗，运行较为稳定。缺点是实现方式较为复杂，需要针对硬件和系统内核进行开发。
2. II型：宿主型虚拟化（也可称为寄居虚拟化），在硬件上部署HostOS，在HostOS上部署相关的应用软件实现虚拟化，可以理解为将Hypervisor寄生于HostOS上而实现的虚拟化技术。典型代表有VMware Workstation、VirtualBox。II型虚拟化也是我们日常在Windows平台上使用最广泛的虚拟化类型之一。通常，II型虚拟化是针对OS进行开发的，缺点是额外性能开销大。
3. 操作系统虚拟化（应用级虚拟化）：一般指的是容器技术，流行的代表有LXC、Docker等；
4. 混合虚拟化：通过嵌入到系统内核的虚拟化驱动模块，来实现虚拟化，典型代表是KVM。华为FusionCompute就是一套底层基于KVM的虚拟化软件；

总结

新手可能会觉得这篇文章非常枯燥无味，这个很正常，本人也是这么熬过来的。毕竟理论是实践的基础，在搞懂了虚拟化的概念后，后续学习将会变得更加顺利。