虚拟化技术
虚拟化技术可以在一台计算机上同时运行多个操作系统，并且每一个系统都可以运行多个程序，借助物理机的环境，运行在一个虚拟的cpu或者虚拟主机上与其硬件无关；
利用此技术也可以搭建测试环境和教学环境，；可以实现P to
V(物理机转到虚拟机中使用)，但是不支持V to P。利用它可以节约管理成本，缩减硬件投资。
虚拟机(VM)利用软件搭建具有完整硬件系统功能，运行在一个完全隔离环境中的完整的计算机系统。
今天的虚拟化可以用来进行服务器、存储、网络、桌面应用程序的整合，提高系统资源利用率，提高管理灵活性，节省服务器空间和电耗成本。虚拟化是云计算的基础，没有虚拟化就没有云计算。
虚拟化是一种方法，本质上讲是指从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行配置，是从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源的方法。虚拟化是一种逻辑角度出发的资源配置技术，是物理实际的逻辑抽象。对于用户，虚拟化技术实现了软件跟硬件分离，用户不需要考虑后台的具体硬件实现，而只需在虚拟层环境上运行自己的系统和软件。而这些系统和软件在运行时，也似乎跟后台的物理平台无关。
和传统IT资源分配的应用方式相比，虚拟化有以下优势：虚拟化技术可以大大提高资源的利用率；提供相互隔离、安全、高效的应用执行环境；虚拟化系统能够方便地管理和升级资源。虚拟化技术带来了如此多的优势与好处，下面就介绍现有的较成熟的各类虚拟化技
术。
一、服务器虚拟化
服务器虚拟化能够通过区分资源的优先次序，并随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。通过服务器虚拟化技术，用户可以动态启用虚拟服务器（又叫虚拟机），每个服务器实际上可以让操作系统（以及在上面运行的任何应用程序）误以为虚拟机就是实际硬件。运行多个虚拟机还可以充分发挥物理服务器的计算潜能，迅速应对数据中心不断变化的需求。
目前常用的服务器主要分为Unix服务器和x86服务器，对Unix 服务器而言，IBM、HP、Sun各有自己的技术标准，没有统一的虚拟
化技术；因此，目前Unix的虚拟化还受具体产品平台的制约，不过Unix服务器虚拟化通常会用到硬件分区技术。而x86服务器的虚拟
化则标准相对开放，下面介绍x86服务器的虚拟化技术。
1、完全虚拟化
使用hypervisor在VM和底层硬件之间建立一个抽象层，hypervisor捕获CPU指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。这种虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不加改动就可以安装在VM上，而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。完全虚拟化的主要
缺点是，hypervisor会带来处理开销。
2、准虚拟化完全虚拟化是处理器密集型技术，因为它要求hypervisor管理各个虚拟服务器，并让它们彼此独立。减轻这种负
担的一种方法就是，改动客户操作系统，让它以为自己运行在虚拟环境下，能够与hypervisor协同工作，这种方法就叫准虚拟化。准虚拟化技术的优点是性能高。经过准虚拟化处理的服务器可与hypervisor协同工作，其响应能力几乎不亚于未经过虚拟化处理的
服务器。
3、操作系统层虚拟化实现虚拟化还有一个方法，那就是在操作系统层面增添虚拟服务器功能。就操作系统层的虚拟化而言，没有独立的hypervisor层。相反，主机操作系统本身就负责在多个虚拟服务器之间分配硬件资源，并且让这些服务器彼此独立。一个明显的区别是，如果使用操作系统层虚拟化，所有虚拟服务器必须运行同一操作系统。
虽然操作系统层虚拟化的灵活性比较差，但本机速度性能比较高。此外，由于架构在所有虚拟服务器上使用单一、标准的操作系统，管理起来比异构环境要容易。
二、存储虚拟化所谓虚拟存储，就是把多个存储介质模块（如硬盘、RAID）通过一定的手段集中管理起来，所有的存储模块在一个存储池中得到统一管理，从主机和工作站的角度，看到就不是多个硬盘，而是一个分区或者卷，就好象是一个超大容量的硬盘。这种可以将多种、多个存储设备统一管理起来，为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统，就称之为虚拟存储。
常见四种虚拟化技术优劣势对比-兼谈XEN与vmware的区别 蹦不路磅按: 好多人估计对XEN和vmware到底有啥区别有所疑问. 可能如下的文章会有所提示 据说本文作者系ＳＷｓｏｆｔ中国首席工程师.没找到名字, 故保留title ---------------- Update: 13-11-2008 关于xen Hypervisor个人理解的一点补充. xen hypervisor 类似一个linux的kernel .位于/boot/下名字xen-3.2-gz. 系统启动的时候它先启动。然后它在载入dom0. 所有对其他domainU的监控管理操作都要通过domain0. 因为hypervisor 只是一个类kernel. 没有各种application. 需要借助domain0的application 比如xend xenstore xm 等。 个人猜想，hypervisor 能集成一些简单的管理程序也是可能的。vmware好像也正在作植入硬件的hypervisor 将来的发展可能是是hypervisor 会和bios一样在每个服务器上集成了。然后每台服务器买来后就自动支持 可以启动数个操作系统了。彻底打破一台裸机只能装一个操作系统的传统。 －－－－－－－－－－－－－－－－－ 虚拟化技术（Virtualization）和分区（Partition）技术是紧密结合在一起，从60年代Unix诞生起，虚拟化技术和分区技术就开始了发展，并且经历了从“硬件分区”->“虚拟机”->“准虚拟机”->“虚拟操作系统”的发展历程。最早的分区技术诞生自人们想提升大型主机利用率需求。比如在金融、科学等领域，大型Unix服务器通常价值数千万乃至上亿元，但是实际使用中多个部门却不能很好的共享其计算能力，常导致需要计算的部门无法获得计算能力，而不需要大量计算能力的部门占有了过多的资源。这个时候分区技术出现了，它可以将一台大型服务器分割成若干分区，分别提供给生产部门、测试部门、研发部门以及其他部门。 几种常见的虚拟化技术代表产品如下： 类型代表产品 硬件分区IBM/HP等大型机硬件分区技术 虚拟机（Virtual Machine Monitor）EMC VMware Mircosoft Virtual PC/Server Parallels 准虚拟机（Para-Virtualization）Xen Project 虚拟操作系统（OS Virtualization）SWsoft Virtuozzo/OpenVZ Project Sun Solaris Container HP vSE FreeBSD Jail Linux Vserver 硬件分区技术 硬件分区技术如下图所示：硬件资源被划分成数个分区，每个分区享有独立的CPU、内存，并安装独立的操作系统。在一台服务器上，存在有多个系统实例，同时启动了多个操作系统。这种分区方法的主要缺点是缺乏很好的灵活性，不能对资源做出有效调配。随着技术的进步，现在对于资源划分的颗粒已经远远提升，例如在IBM AIX系统上，对CPU资源的划分颗粒可以达到0.1个CPU。这种分区方式，在目前的金融领域，比如在银行信息中心
虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物 百科内容： VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术
模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。 二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，
虚拟化技术及其应用上海市浦东科技信息中心程三艳摘编 虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术的提出可扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程，模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，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。 1、虚拟化技术的分类 1.1 从实现层次来分，虚拟化技术可以划分为：硬件虚拟化，操作系统虚拟化，应用程序虚拟化等。 硬件虚拟化，又叫做准虚拟化，就是用软件来虚拟一台标准电脑的硬件配置，如CPU、内存、硬盘、声显卡、光驱等，成为一台虚拟的裸机。 操作系统虚拟化，就是以原操作系统为母体样本，利用虚拟化软件克隆出多个新系统。 应用程序虚拟化，主要任务是虚拟操作系统，保证应用程序的正常运行虚拟系统的某些关键部分，如注册表等，轻量、小巧；还可以实现很多非绿色软件的移动使用，通过局域网方便快捷地分发到企业终端上，不用安装，直接使用，在应用范围和体验上超越绿色软件，大大降低了企业的IT成本。 1.2 以应用领域来划分，虚拟化技术可以划分为：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化、CPU虚拟化、文件虚拟化等。 服务器虚拟化，应用了硬件虚拟化和操作系统虚拟化技术，在一台服务器运行安装多个操作系统，并且可以同时运行，就相当于多台服务器同时运行了，利用率大大提高。 存储虚拟化，是将一堆独立分布的硬盘虚拟的整合成一块硬盘，存储虚拟化的目的是方便管理和有效利用存储空间。 网络虚拟化，一般是指VPN，它将两个异地的局域网，虚拟成一个局域网，这样一些企业的OA、B/S软件，就可以像真实局域网一样进行电脑互访了。 桌面虚拟化，是在服务器上部署好桌面环境，传输到客户端电脑上，而客户端只采用瘦客户机的应用模式，即只安装操作系统，接受服务器传输来的虚拟桌面，用户看到的就像本地真实环境一样，所有的使用其实是对服务器上的桌面进行操作。 CPU虚拟化，是对硬件虚拟化方案的优化和加强。以前是用虚拟化软件把一个CPU虚拟成多个CPU，而CPU虚拟化直接从硬件层面实现，这样大大提高的性能。 文件虚拟化，是将分布在多台电脑的文件数据虚拟成一台电脑上的，这样以前找文件要去不同的机器上查找，而现在则像在一台电脑上操作一样。 2、虚拟化技术应用 虚拟化技术具有可以减少服务器的过度提供、提高设备利用率、减少IT的总体投资、增强提供IT环境的灵活性、可以共享资源等优点，但虚拟化技术在安全性能上较为薄弱，虚拟化设备是潜在恶意代码或者黑客的首选攻击对象。 目前常用的虚拟软件有VMware、Virtual PC以及微软在推的windows sever 2008中融入的Hyper-v1.0。自从全球经济危机开始，虚拟化技术被广大企业迅速应用，2009年也是虚拟化技术大潮兴起的一年。 2.1 虚拟化技术在高校信息化建设中的应用 高校信息化建设从20世纪90年代开始，已经经历了单机环境、C/S架构、B/S架构、SOA等多个发展阶段。目前，高校信息化建设已经涉及到高校的教学、科研、管理、生活、服务等相关领域，所需要的计算机平台、存储环境和网络环境多种多样，随之也带来了IT基础设施的资源利用率低和管理成本高等问题。将虚拟化技术应用到高校信息化建设中，既能提高高校信息基础设施的效率，也能提升信息化基础平台的可靠性和可维护性，降低IT相关管理成本。 使用存储虚拟化技术，将高校信息化基础设施中的所有存储资源整合为一个大的存储系统，通过统一存储数据和管理存储空间对外以透明的方式提供存储服务，根据应用系统对存储速率和访问要求的不同，提供不同的存取方式。
这五种虚拟化技术分别是：CPU虚拟化、网络虚拟化、服务器虚拟化、存储虚拟化和应用虚拟化。让我们逐步揭开它们的面纱，看看它们各自的美丽。 CPU虚拟化 虚拟化在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。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。简单说来，CPU的虚拟化技术就是单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，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。 纯软件虚拟化解决方案存在很多限制。“客户”操作系统很多情况下是通过VMM(Virtual Machine Monitor，虚拟机监视器)来与硬件进行通信，由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。(注意，大多数处理器和内存访问独立于VMM，只在发生特定事件时才会涉及VMM，如页面错误。)在纯软件虚拟化解决方案中，VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位茫。如处理器、内存、存储、显卡和网卡等)的接口，模拟硬件环境。这种转换必然会增加系统的复杂性。 CPU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM会很容易提高性能，相比软件的虚拟实现方式会很大程度上提高性能。虚拟化技术可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM软件能够改进纯软件解决方案。由于虚拟化硬件可提供全新的架构，支持操作系统直接在上面运行，从而无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大简化了VMM设计，进而使VMM能够按通用标准进行编写，性能更加强大。另外，在纯软件VMM中，目前缺少对64位客户操作系统的支持，而随着64位处理器的不断普及，这一严重缺点也日益突出。而CPU的虚拟化技术除支持广泛的传统操作系统之外，还支持64位客户操作系统。 虚拟化技术是一套解决方案。完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持，例如VMM软件或者某些操作系统本身。即使只是CPU支持虚拟化技术，在配合VMM的软件情况下，也会比完全不支持虚拟化技术的系统有更好的性能。 两大CPU巨头英特尔和AMD都想方设法在虚拟化领域中占得先机，但是AMD 的虚拟化技术在时间上要比英特尔落后几个月。英特尔自2005年末开始便在其处理器产品线中推广应用英特尔Virtualization Technology(Intel VT)虚拟化技术。目前，英特尔已经发布了具有Intel VT虚拟化技术的一系列处理器产品，包括桌面平台的Pentium 4 6X2系列、Pentium D 9X0系列和Pentium EE 9XX 系列，还有Core Duo系列和Core Solo系列中的部分产品，以及服务器/工作站平台上的Xeon LV系列、Xeon 5000系列、Xeon 5100系列、Xeon MP 7000系列以及Itanium 2 9000系列；同时绝大多数的Intel下一代主流处理器，包括Merom核心移动处理器，Conroe核心桌面处理器，Woodcrest核心服务器处理器，以及基于Montecito核心的Itanium 2高端服务器处理器都将支持Intel VT 虚拟化技术。
1 引言 随着网络维护管理模式由分散式粗放型向集中式精细化管理模式迈进，铁通公司提出了“强化支撑能力，加强网络集中化管理，在集中化维护管理的基础上，逐步实现核心机房的联合值守和非核心机房的无人值守”的目标。 如何在有限的资金投资的前提下实现网管集中的目标，同时满足降低网络维护成本，达到维护出效率，节能减排的指标要求，是我们在网管集中工作中重点关注和努力的方向。由于铁通陕西分公司部分网管未搭建统一的集中化平台，制约了网管集中及维护管理模式集中化推进工作的整体实施，通过搭建虚拟化平台，实现了网管集中化维护管理的要求。 2 现有网管集中技术的缺陷及弊端 2.1技术落后、效率低下 既有网管接入方式主要采取将放置在机柜中的几十台工作站终端逐个接人KVM，通过KVM终端盒接入显示器，通过显示器进行切换分别进入不同的工作站终端进行维护操作。 从以下流程中可以看到。运维人员在处理一个区域的告警信息时无法看到其他区域的告警信息，只有在处理完这个区域的告警信息后才能处理下一个区域的信息，那么排在后面检查的区域告警往往得不到及时的处理，且随着业务系统的增加，维护人员需要管理的系统越来越多，这种轮询检查的方式将越来越成为制约维护效率提升的瓶颈。 2.2网管终端设备数量多维护成本居高不下。 几十台网管终端占据机房机柜资源，大量的终端清扫、部件维护和更换等在增加维护人员工作量的同时也增加了维护成本。同时新增系统时需增加网管终端
及机柜，受机房条件制约性很大。不算人工工作量，仅终端维修费支出每年平均在6.8万元。 2.3带来耗电量及运营成本的增加 从维护成本支出上计算，每台工作站终端按250W 能耗计算，在不考虑空调等耗电量的情况下，每年需要消耗近20万度电。 2.4系统架构分散使得管理难度、网管系统安全隐患增大。 由于系统架构分散，无备用终端，一旦故障，不能得到及时修复，对网络正常运行形成潜在威胁。 3 虚拟机技术介绍 计算机虚拟技术是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。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。允许用户在一台服务器上同时运行多个操作系统，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。虚拟化能在虚拟机技术(Virtual Machine Monitor)中，不再对底层的硬件资源进行划分，而是部署一个统一的Host系统。 在Host系统上，加装了Virtual Machine Monitor，虚拟层作为应用级别的软件而存在，不涉及操作系统内核。虚拟层会给每个虚拟机模拟一套独立的硬件设备。包含CPU、内存、主板、显卡、网卡等硬件资源，在其上安装所谓的Guest操作系统。最终用户的应用程序，运行在Guest操作系统中。 虚拟可支持实现物理资源和资源池的动态共享，提高资源利用率，特别是针对那些平均需求远低于需要为其提供专用资源的不同负载。这种虚拟机运行的方式主要有以下优势。
网络虚拟化介绍及应用实例 技术背景 随着社会生产力的不断发展，用户需求不断发展提高，市场也不断发展变化，谁能真正掌握市场迎合用户，谁就能够占领先机提高自己的核心竞争力。企业运营中关键资讯传递的畅通可以帮助企业充分利用关键资源，供应链、渠道管理，了解市场抓住商机，从而帮助企业维持甚至提高其竞争地位。作为网络数据存储和流通中心的企业数据中心，很显然拥有企业资讯流通最核心的地位，越来越受到企业的重视。当前各个企业/行业的基础网络已经基本完成，随着“大集中”思路越来越深入人心，各企业、行业越来越迫切的需要在原来的基础网络上新建自己的数据中心。数据中心设施的整合已经成为行业内的一个主要发展趋势，利用数据中心，企业不但能集中资源和信息加强资讯的流通以及新技术的采用，还可以改善对外服务水平提高企业的市场竞争力。一个好的数据中心在具有上述好处之外甚至还可以降低拥有成本。 1.虚拟化简介 在数据大集中的趋势下，数据中心的服务器规模越来越庞大。随着服务器规模的成倍增加，硬件成本也水涨船高，同时管理众多的服务器的维护成本也随着增加。为了降低数据中心的硬件成本和管理难度，对大量的服务器进行整合成了必然的趋势。通过整合，可以将多种业务集成在同一台服务器上，直接减少服务器的数量，有效的降低服务器硬件成本和管理难度。 服务器整合带来了巨大的经济效益，同时也带来了一个难题：多种业务集成在一台服务器上，安全如何保证？而且不同的业务对服务器资源也有不同的需求，如何保证各个业务资源的正常运作？为了解决这些问题，虚拟化应运而生了。虚拟化指用多个物理实体创建一个逻辑实体，或者用一个物理实体创建多个逻辑实体。实体可以是计算、存储、网络或应用资源。虚拟化的实质就是“隔离”—
软硬件虚拟化技术问题 ［摘要］随着计算机应用的广泛和功能的丰富，计算机软件开发商普遍开始重点研制计算机软件、硬件“虚拟技术”方面的产品。文章对计算机的虚拟化种类与相关技术进行研究和探讨。 ［关键词］软件；硬件；虚拟化技术 ［作者简介］刘一威，广东省电力设计研究院工程师，研究方向：网络信息管理，广东广州，510663 ［中图分类号］TP311.5 ［文献标识码］ A ［文章编号］1007-7723（2011）01-0030-0003 为了达到广大用户的使用需要，计算机软件开发商开始重点研制“虚拟技术”方面的产品。软件、硬件是计算机内部的重要组成部分，虚拟化技术的运用必须重视软硬件虚拟化的相关问题。 一、虚拟化种类与相关技术 从计算机理论知识看，虚拟化技术是一种与其他网络技术不同的形式。早期计算机控制模式还局限在远程、多任务控制状态下，但现代控制系统的运用实现了虚拟化操作模式，在相同时间里能对2个以上的操作系统控制，让各个操作指令程序运用于虚拟的CPU中。当前，虚拟化程度划分与
相关技术包括： （一）虚拟化种类 1.完全虚拟。目前，市场上销售虚拟化产业最常见的是借助于各种形式的软件，如：hypervisor等，利用这类软件可以与虚拟服务器、底层硬件等创建一个特殊的抽象层。这种完全虚拟的技术最典型的产品要数VMware公司的Vsphere和微软公司的Hyper-V，能够在操作系统上实现各种虚拟操作。 2.准虚拟化。从系统运行程度上看，完全虚拟化常常要承载众多不同的程序控制，这就使得完全虚拟化成为一种密集型技术的控制器，其掌握的服务数据也相当繁多。为缓解这一状况，准虚拟化技术通常使用对操作系统调整的方式，实现和hypervisor共同操作。 （二）虚拟化相关的技术 1.Intel技术。若从计算机虚拟化技术发展历程看，Virtualization虚拟化技术是运用时间最长的一项。计算机刚刚普及的阶段，Intel虚拟化技术多数运用于服务器、主机等相关装置中。现代计算机技术的发展，促进了PC功能的改善，Intel技术能把IT优化调整为高性能的框架模式。 2.AMD技术。这类技术主要是在计算机硬件结构上形成的虚拟化技术，AMD虚拟化技术能够凭借不同的服务器广泛运用在不同的操作系统上，这对于改善服务器性能是很
虚拟化技术介绍及应用 1 虚拟化技术简介 目前虚拟化技术深入人心，从服务器到桌面都呈现出一片繁荣的景象，由此相信多数人都不会怀疑虚拟技术的可用性和研究其的必要性。通俗说来，虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构间的壁垒。虚拟化技术就其本质而言属于一种资源管理技术，它将硬件、软件、网络、存储等硬件设备隔离开来,使用户能更合理更充分的控制与管理各种资源。 1.1 术语介绍 1）.宿主机，即虚拟机管理器所在的系统 2）.客户机，即运行在虚拟化管理器之上的系统 3）.VMM, Virtual Machine Monitor. 虚拟机监视器 4）.hypervisor，也称为虚拟机管理系统（包含VMM） 2 虚拟化技术历史 IBM 早在 20 世纪 60 年代开发 System/360?Model 67 大型机时就认识到了虚 拟化的重要性。Model 67 通过 VMM（Virtual Machine Monitor）对所有的硬件接口都进行了虚拟化。但在x86平台上的虚拟化技术起步较晚，但随着x86平台CPU性能越来越强健，在市场上的应用越来越广泛，x86平台下的虚拟化技术同样得到了快速发展，特别是支持虚拟化技术的芯片辅助技术（即CPU虚拟化技术）出现以后，x86平台一直以来对虚拟化支持不佳的形象发生了很大改变，x86 平台已经成为了虚拟化技术发挥作用的重要平台之一。 虚拟化技术的发展大概经历了下面两个阶段。 初级阶段：在虚拟化早期，人们采用模拟软件技术模拟出计算机硬件和软件。模拟层与操作系统对话，而操作系统与计算机硬件对话。在模拟层中安装的操作系统并不知道自己是被安装在模拟环境下的，你可以按照常规的方法安装操作系统。这种虚拟化需要付出很大的性能代价。 高级阶段：随着虚拟技术发展的不断深化，虚拟化被带到了一个更高的级别。在模拟层（负责被虚拟机器的指令翻译）和硬件之间，不需要任何主机操作系统运行硬件上的虚拟机。虚拟机监控器直接运行在硬件上。由此虚拟化变得更加高效。 3 虚拟化技术原理 我们首先简要介绍一下虚拟化技术及其涉及的元素。虚拟化解决方案的底部是要进行虚拟化的机器。这台机器可能直接支持虚拟化，也可能不会直接支持虚拟化；那么就需要系统管理程序层的支持。系统管理程序，或称为 VMM，可以看作是平台硬件和操作系统的抽象化。在某些情况中，这个系统管理程序就是一个操作系统；此时，它就称为主机操作系统。
虚拟化技术 虚拟化技术是继互联网后又一种对整个信息产业有突破性贡献的技术。对应于计算系统体系结构的不同层次，虚拟化存在不同的形式。在所有虚拟化形式中，计算系统的虚拟化是一种可以隐藏计算资源物理特征以避免操作系统、应用程序和终端用户与这些资源直接交互的去耦合技术，包括两种涵义：使某种单一资源（例如物理硬件、操作系统或应用程序）如同多个逻辑资源一样发挥作用，或者使多种物理资源（例如处理器、内存或外部设备）如同单一逻辑资源一样提供服务。通过分割或聚合现有的计算资源，虚拟化提供了优于传统的资源利用方式。 虚拟化技术的发展为信息产业特别是总控与管理子系统的建设带来了革新性的变化，其所涉及到的技术领域相当广泛。在总控与管理子系统的设计和实现中，虚拟化技术将体现在多个方面，为系统资源的整合及性能的提升产生重要的作用。 1.1.1虚拟化原理 虚拟机是对真实计算环境的抽象和模拟，VMM(Virtual Machine Monitor，虚拟机监视器）需要为每个虚拟机分配一套数据结构来管理它们状态，包括虚拟处理器的全套寄存器，物理内存的使用情况，虚拟设备的状态等等。VMM 调度虚拟机时，将其部分状态恢复到主机系统中。 1.1.2虚拟化有何优势 目前，大多数只能运行单一应用的服务器，仅能利用自身资源的20%左右，
而其他80％甚至更多的资源都处于闲置状态，这样就导致了资源的极大浪费，虚拟化技术通过资源的合理调配，利用其它的资源来虚拟其它应用将使得服务器变得更加经济高效。除能提高利用率外，虚拟化还兼具安全、性能以及管理方面的优势。 用户可以在一台电脑中访问多台专用虚拟机。如果需要，所有这些虚拟机均可运行完全独立的操作系统与应用。例如，防火墙、管理软件和IP语音—所有应用均可作为完全独立的系统。这为目前单一的系统使用模式提供了巨大的管理和安全优势。在单一的使用模式下，只要某个应用出现故障或崩溃，在故障排除之前，整个系统都必须停止运行，从而导致极高的时间和成本支出。 提供相互隔离、安全、高效的应用执行环境。用户可以在一台计算机上模拟多个系统，多个不同的操作系统，虚拟系统下的各个子系统相互独立，即使一个子系统遭受攻击而崩溃，也不会对其他系统造成影响，而且，在使用备份机制后，子系统可以被快速的恢复。同时，应用执行环境简单易行，大大提高了工作效率，降低总体投资成本。 采用虚拟化技术后，虚拟化系统能够方便的管理和升级资源。传统的IT服务器资源是硬件相对独立的个体，对每一个资源都要进行相应的维护和升级，会耗费企业大量的人力和物力，虚拟化系统将资源整合，在管理上十分方便，在升级时只需添加动作，避开传统企业进行容量规划、定制服务器、安装硬件等工作，提高了工作效率。 虚拟化的其它优势还包括：可以在不中断用户工作的情况下进行系统更新；可以对电脑空间进行划分，区分业务与个人系统，从而防止病毒侵入、保证数据安全。此外，虚拟化紧急情况处理服务器（Emergency Server）支持快速转移
无盘工作站与虚拟化桌面 技术对比 Last revision on 21 December 2020
无盘工作站与虚拟化桌面技术对比本文仅从管理复杂性，成本以及安全性等企业级关键特性来对无盘工作站与虚拟桌面对比。 相似点： 1、前端设备均不提供数据存储； 2、均为简化系统管理员管理工作量而设计的架构； 差异： 1、无盘工作站要求前端PC或瘦客户机有强大的运算能力，而虚拟桌面方式对前端瘦客户机设备的性能几乎没有要求。 虚拟化桌面与无盘工作站的优劣： 管理 1、无盘工作站要求前端硬件型号及配置一致，扩展性较差。而瘦客户机访问虚拟桌面时采用的是统一架构与协议，与瘦客户机及后端服务器品牌及型号均无要求。 2、无盘工作站具有PC的大部分缺点,例如：终端管理比较复杂、成本较高、易损坏等。而瘦客户机是一种实时客户端。其优点包括:硬件成本低廉,可以瞬间开机,而且相对无盘工作站方式来说更加安全。 安全性
1、无盘工作站与传统PC的唯一不同就是将本地的硬盘移除，但用户数据仍会驻留在工作站的内存中，非常容易被窃取。而虚拟桌面的运算均驻留在数据中心的服务器上，保证了数据及应用的安全性。 2、使用无盘工作站方式，用户仍然可以通过传统的打印，移动介质等途径窃取数据。而虚拟桌面前端的瘦客户机本身不驻留任何的数据，非提供高级别的安全功能开关选项。 3、无盘服务器不具有企业级的高可用及灾备等关键功能，一旦服务器停机或网络中断将造成前端用户的工作会话及数据丢失。而虚拟桌面后端的服务器可以实现如高可用性，在线迁移，实时容灾等企业级关键特性。即使前端瘦客户机损坏或网络中断，用户的所有操作及数据均驻留在数据中心服务器上。 可靠性 1、采用无盘工作站方式对客户端及服务器的资源要求均很高，当无盘工作站数量达到一定数量时，速度会变得缓慢，同时整体系统的稳定性不高，由此带来的维护成本也较高。 2、无盘工作站使用广播协议与无盘服务器进行连接，对网络要求非常高。同时对网络中其他应用系统有较大干扰。 无盘和虚拟桌面方案比较图表如下：
深信服服务器虚拟化产品技术白皮书 深信服科技
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缩写和约定 英文缩写英文全称中文解释 Hypervisor Hypervisor 虚拟机管理器（和VMM同 义） VMM VMM Virtual Machine Manager 虚拟机监视器 HA HighAvailability 高可用性 vMotion vMotion 实时迁移 DRS Distributed Resource Scheduler 分布式资源调度程序 FC Fibre Channel 光纤通道 HBA Host Bus Adapter 主机总线适配器 RAID Redundant Arrays of Independent Disks 磁盘阵列 IOPS Input/Output Operations Per Second 每秒读写（I/O）操作的次数VM Virtual Machine 虚拟机 LUN Logical Unit Number 逻辑单元号
《云计算虚拟化技术与应用》教学大纲 学时： 代码： 适用专业： 制定： 审核： 批准： 一、课程的地位、性质和任务 本课程是云计算技术、计算机网络技术、计算机应用技术等专业的一门专业核心课程，主要讲授虚拟化技术发展史、虚拟化技术分类、虚拟化架构特性并对目前主流的虚拟化技术都有涉及，重点讲授虚拟化技术在服务器、桌面及网络上的应用。通过本课程的学习，使学生掌握虚拟化的基本知识，掌握虚拟化的基本原理和方法。能够对目前主流的虚拟化产品进行熟练的使用、部署及维护，并培养学生团结协作、严守规范、严肃认真的工作作风和吃苦耐劳、爱岗敬业等职业素养。 二、课程教学基本要求 1.了解虚拟化的基本概念及发展情况、虚拟化的技术分类及虚拟化的基本技术架构等知识。 2. 了解服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化的基本概念及基础架构原理，了解市场主流虚拟化技术及产品。 3. 了解VMware ESXi的基本概念并熟练掌握VMware ESXi的安装、配置的基本方法与技术；了解VMware ESXi的重要功能并掌握VMware ESXi虚拟机的创建、定制技术。 4. 了解XenServer的功能特性、虚拟基础架构及XenServer系统架构，掌握XenServer服务器和XenCenter管理平台的安装、配置以及创建虚拟机环境的基本方法与技术。 5. 了解Microsoft Hyper-V的功能特性及系统架构，掌握安装Microsoft Hyper-V服务器角色以及创建、定制虚拟机环境的基本方法与技术。 6. 了解KVM的应用前景及基本功能，掌握KVM环境构建、硬件系统维护、KVM服务器安装及虚拟机维护的基本方法与技术。 7. 了解Docker的功能特性及系统架构，掌握Docker的使用技术，包括Docker的安装与卸载、Docker镜像与容器以及Docker Hub的应用技术等。 8. 掌握虚拟机服务器的部署，包括虚拟服务器的配置、工具的部署、虚拟服务器调优、虚拟服务器安全性、虚拟机备份、虚拟机业务迁移及物理机转虚拟机的方法及技术。 9. 了解虚拟化终端的类型及其特点、熟悉常见共享桌面的种类。了解主流虚拟桌面的产品及其厂商，掌握VMware View虚拟桌面的部署步骤过程。 10. 掌握虚拟专用网络VPN的部署与使用方法，包括硬件VPN和软件VPN；掌握虚拟局域网（VLAN）的部署与使用方法，包括标准VLAN、VMware VLAN和混合VLAN；掌握虚拟存储设备的配置与应用，包括IP-SAN在vSphere平台的挂载方法。 11. 掌握虚拟化架构规划的需求分析及设计选型的一般方法，能够针对具体的项目需求给出虚拟化架构规划实施方案。
x86平台三种不同的虚拟化之路 从1998年开始，VMware创造性的将虚拟化引入x86平台，通过二进制翻译（BT，Binary Translation）和直接执行的模式，让x86芯片可以同时运行不同的几种操作系统，并且确保性能、稳定性和安全性。从那时起，数以万计的企业已经从虚拟化中获得了极大的收益。但是，关于虚拟化的几种实现方式，引起了很多误解，为此，希望通过此文澄清几种虚拟化道路的优缺点，以及VMware公司对几种虚拟化之路的支持情况。图1总结了x86虚拟化技术的进展情况，从VMware的BT最近的内核部分虚拟化和硬件辅助虚拟化。 1.x86虚拟化概览 所谓x86服务器的虚拟化，就是在硬件和操作系统之间引入了虚拟化层，如图2所示。虚拟化层允许多个操作系统实例同时运行在一台物理服务器上，动态分区和共享所有可用的物理资源，包括：CPU、内存、存储和I/O设备。
图2. x86架构上的虚拟化层 近年来，随着服务器和台式机的计算能力急剧增加，虚拟化技术应用广泛普及，很多用户已经在开发/测试、服务器整合、数据中心优化和业务连续性方面证实了虚拟化的效用。虚拟架构已经可以将操作系统和应用从硬件上分离出来，打包成独立的、可移动的虚拟机，从来带来了极大的灵活性。例如：现在可以通过虚拟架构，让服务器7x24x365运行，避免因为备份或服务器维护而带来的停机。已经有用户在VMware平台上运行3年而没有发生任何的停机事件。 对于x86虚拟化，有两种常见的架构：寄居架构和裸金属架构。寄居架构将虚拟化层运行在操作系统之上，当作一个应用来运行，对硬件的支持很广泛。相对的，裸金属架构直接将虚拟化层运行在x86的硬件系统上，可以直接访问硬件资源，无需通过操作系统来实现硬件访问，因此效率更高。VMware Player、ACE、Workstation和VMware Server都是基于寄居架构而实现的，而VMware ESX Server是业界第一个裸金属架构的虚拟化产品，目前已经发布了第四代产品。ESX Server需要运行在VMware认证的硬件平台上，可以提供出色的性能，完全可以满足大型数据中心对性能的要求。 为了更好的理解x86平台虚拟化，在此简要介绍一下部件虚拟化的背景。虚拟化层是运行在虚拟机监控器（VMM，Virtual Machine Monitor）上面、负责管理所有虚拟机的软件。如图3所示，虚拟化层就是hypervisor（管理程序）直接运行在硬件上，因此，hypervisor 的功能极大地取决于虚拟化架构和实现。运行在hypervisor（管理程序）上的每个VMM进行了硬件抽取，负责运行传统的操作系统。每个VMM必须进行分区和CPU、内存和I/O设备的共享，从而实现系统的虚拟化。 图3. Hypervisor通过VMM管理虚拟机
一、背景知识 云计算平台需要有资源池为其提供能力输出，这种能力包括计算能力、存储能力和网络能力，为了将这些能力调度到其所需要的地方，云计算平台还需要对能力进行调度管理，这些能力均是由虚拟化资源池提供的。 云计算离不开底层的虚拟化技术支持。维基百科列举的虚拟化技术有超过60种，基于X86(CISC)体系的超过50种，也有基于RISC体系的，其中有4 种虚拟化技术是当前最为成熟而且应用最为广泛的，分别是：VMWARE的ESX、微软的Hyper-V、开源的XEN和KVM。云计算平台选用何种虚拟化技术将是云计算建设所要面临的问题，文章就4种主流虚拟化技术的架构层面进行了对比分析。 形成资源池计算能力的物理设备，大概有两种，一种是基于RISC的大/小型机，另一种是基于CISC的X86服务器。大/小型机通常意味着高性能、高可靠性和高价格，而X86服务器与之相比有些差距，但随着Inter和AMD等处理器厂商技术的不断发展，原本只在小型机上才有的技术已经出现在了X86处理器上，如64位技术、虚拟化技术、多核心技术等等，使得X86服务器在性能上突飞猛进。通过TPC组织在2011年3月份所公布的单机计算机性能排名中可以看出，4路32核的X86服务器性能已经位列前10名，更重要的是X86服务器的性价比相对小型机有约5倍的优势。因此，选择X86服务器作为云计算资源池，更能凸显出云计算的低成本优势。 由于单机计算机的处理能力越来越大，以单机资源为调度单位的颗粒度就太大了，因此需要有一种技术让资源的调度颗粒更细小，使资源得到更有效和充分
的利用，这就引入了虚拟化技术。当前虚拟化技术中主流和成熟的有4种：VMWARE的ESX、微软的Hyper-V、开源的XEN和KVM。 二、虚拟化架构分析 从虚拟化的实现方式来看，虚拟化架构主要有两种形式：宿主架构和裸金属架构。在宿主架构中的虚拟机作为主机操作系统的一个进程来调度和管理，裸金属架构下则不存在主机操作系统，它是以Hypervisor直接运行在物理硬件之上，即使是有类似主机操作系统的父分区或Domain 0，也是作为裸金属架构下的虚拟机存在的。宿主架构通常用于个人PC上的虚拟化，如WindowsVirtual PC，VMware Workstation，Virtual Box，Qemu等，而裸金属架构通常用于服务器的虚拟化，如文中提及的4种虚拟化技术。 2.1 ESX的虚拟化架构 VMWare (Virtual Machine ware)是一个“虚拟PC”软件公司。它的产品可以使你在一台机器上同时运行二个或更多Windows、DOS、LINUX系统。与“多启动”系统相比，VMWare采用了完全不同的概念。多启动系统在一个时刻只能运行一个系统，在系统切换时需要重新启动机器。VMWare是真正“同时”运行，多个操作系统在主系统的平台上，就象标准Windows应用程序那样切换。而且每个操作系统你都可以进行虚拟的分区、配置而不影响真实硬盘的数据，你甚至可以通过网卡将几台虚拟机用网卡连接为一个局域网，极其方便。安装在VMware操作系统性能上比直接安装在硬盘上的系统低不少，因此，比较适合学习和测试。
今天的虚拟化可以用来进行服务器、存储、网络、桌面应用程序的整合，提高系统资源利用率，提高管理灵活性，节省服务器空间和电耗成本。虚拟化是云计算的基础，没有虚拟化就没有云计算。 虚拟化是一种方法，本质上讲是指从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行配置，是从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源的方法。虚拟化是一种逻辑角度出发的资源配置技术，是物理实际的逻辑抽象。 对于用户，虚拟化技术实现了软件跟硬件分离，用户不需要考虑后台的具体硬件实现，而只需在虚拟层环境上运行自己的系统和软件。而这些系统和软件在运行时，也似乎跟后台的物理平台无关。 和传统IT资源分配的应用方式相比，虚拟化有以下优势：虚拟化技术可以大大提高资源的利用率；提供相互隔离、安全、高效的应用执行环境；虚拟化系统能够方便地管理和升级资源。虚拟化技术带来了如此多的优势与好处，下面就介绍现有的较成熟的各类虚拟化技术。 一、服务器虚拟化 服务器虚拟化能够通过区分资源的优先次序，并随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。 通过服务器虚拟化技术，用户可以动态启用虚拟服务器（又叫虚拟机），每个服务器实际上可以让操作系统（以及在上面运行的任何应用程序）误以为虚拟机就是实际硬件。运行多个虚拟机还可以充分发挥物理服务器的计算潜能，迅速应对数据中心不断变化的需求。 目前常用的服务器主要分为Unix服务器和x86服务器，对Unix服务器而言，IBM、HP、Sun各有自己的技术标准，没有统一的虚拟化技术；因此，目前Unix的虚拟化还受具体产品平台的制约，不过Unix服务器虚拟化通常会用到硬件分区技术。而x86服务器的虚拟化则标准相对开放，下面介绍x86服务器的虚拟化技术。 1、完全虚拟化
虚拟化技术Ｘｅｎ及其应用 [摘要]Xen是一个开放源代码，基于x86 CPU架构的虚拟机监视器（VMM），借助于Xen 可以在单个物理硬件上同时实现多个操作系统的运行。主要介绍Xen 的特点和结构，实例演示以及应用领域。 [关键词]Xen虚拟机半虚拟全虚拟 一、引言 随着服务器整合需求不断的升温，虚拟化技术正越来越受到关注。而伴随着现代计算机不断增强的处理能力，利用虚拟化技术实现多个不同的操作系统在同一台计算机上的高性能运行将带来广阔的发展前景。利用Xen 可以在一台计算机实现多个操作系统的同时运行，Xen可以广泛应用于服务器整合领域以及软件开发过程中。 二、Xen简介 Xen是一个开放源代码，基于x86 CPU架构的虚拟机监视器（VMM），借助于Xen 可以在单个物理硬件上同时实现多个操作系统的运行。 Xen支持x86/32, x86/64平台，其虚拟机的性能能够接近真实硬件环境，同时它实现了不同计算机间的虚拟机的动态迁移，即允许虚拟机操作系统以及其上的应用程序动态地在服务器间互相迁移，实现了服务器负载的均衡，最大限度的做到资源的合理应用。Xen虚拟机能最大支持32个虚拟CPU（VCPU），并允许虚拟CPU的热插拔。随着Intel和AMD在其CPU中增加辅助虚拟化技术（Intel VT和AMD-V），Xen已经实现全虚拟，即不用修改虚拟机操作系统即可实现对于系统的虚拟化，增加了Xen的应用范围。 从Xen3.0起Xen同时支持半虚拟（para-virtualization）和基于硬件的全虚拟（full virtualization）。半虚拟化的Xen虚拟机主要为了实现系统的高性能，它需要通过修改客户操作系统来实现利用Xen提供的平台接口。和半虚拟相比，全虚拟无须修改客户操作系统，但是它需要为客户操作系统提供一个完全虚拟化的平台。 三、Xen整体结构 Xen 可以同时实现管理多个虚拟机客户操作系统的独立运行，通过Xen对各个域(Domain)的合理调度可以实现高效利用CPU资源。而各个客户操作系统则可以分别管理自身应用程序。初始化域(Domain0)将在系统引导时自动创建并拥有特殊的管理权限。通过Domain0可以创建其它的域，并管理虚拟设备。
全面了解什么是服务器虚拟化 与过去相比，在服务器虚拟化技术方面，现在最大的不同就是参与者的队伍大大扩充了--从处理器层面的AMD和Intel到操作系统层面的微软的加入，从数量众多的第三方软件厂商的涌现到服务器系统厂商的高调，我们看到一个趋于完整的服务器虚拟化技术生态系统在逐渐形成。 “虚拟化正在从一个小市场向主流市场转变，尤其是在Microsoft进入该市场之后”，当微软宣布了其Virtual Server 2005计划之后，业内有这样的评价。在介绍微软的这个虚拟化项目的时候，几乎所有的媒体都做了这样的描述―与其他服务器虚拟化技术一样，Virtual Server 2005允许用户对服务器进行分区，以使这些服务器能够支持多个操作系统和应用。 在大多数人看来，虚拟化就是分区。实际上，我们认为这是对虚拟化技术的一种误解，所以有必要对这两者的关系进行进一步阐述。 虚拟化等于分区吗？ 实际上，虚拟化技术可以通过两个方向来帮助服务器更加合理地分配资源，一种方向就是把一个物理的服务器虚拟成若干个独立的逻辑服务器，这个方向的典型代表就是分区；另一个方向，就是把若干个分散的物理服务器虚拟为一个大的逻辑服务器，这个方向的典型代表就是网格。
关于服务器虚拟化的概念，各个厂商有自己不同的定义，然而其核心思想是一致的，即它是一种方法，能够通过区分资源的优先次序并随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。 根据我们目前看到的资料，所谓的这种方法，看上去就是分区。所以，很多人就理所当然地认为虚拟化技术就是分区技术。 实际上，分区与虚拟化技术是互补的，当它们结合使用时能发挥出最高的效率，但是两者之间的确是有区别的。分区能够将物理系统资源划分成多个不同、单独的部分，各部分彼此独立操作。通常，在物理资源与逻辑分区之间存在一一对应关系，以便创建“盒中盒”对等关系。如果没有进行分区，则所有物理部件都精确地各司其职。 最底层的力量 早在2005，英特尔就宣布了其初步完成的Vand erp ool技术外部架构规范（EAS），并称该技术可帮助改进未来虚拟化解决方案。英特尔表示，将在2006年把Vanderpool应用于安腾架构平台，同时还计划在台式机处理器和芯片组产品中采用该技术。 相比之下，AMD在虚拟化技术方面下手更早。Pacifi ca技术规范是AMD计划用于其64位产品中的虚拟化技术，该技术将用于基于x86架构的服务器、台式机和笔记本电脑等系列产品，“我们将进一步加快虚拟技术的开发步伐，增强虚拟化技术实力”，在去年底宣布Pacifica技术规范的时候，AMD副总裁兼计算