【正文】 取代了操作系統(tǒng)的位置，管理著真實(shí)的硬件。 第 6 頁(yè) 共 92 頁(yè) 服務(wù)器虛擬化 示意圖 對(duì)服務(wù)器的虛擬化主要包括處理器（ CPU）虛擬化、內(nèi)存虛擬化和 I/O 虛擬化三部分，部分虛擬化產(chǎn)品還提供中斷虛擬化和時(shí)鐘虛擬化。 CPU 虛擬化是 VMM 中最核心的部分，通常通 過指令模擬和異常陷入實(shí)現(xiàn)。內(nèi)存虛擬化通過引入客戶機(jī)物理地址空間實(shí)現(xiàn)多客戶機(jī)對(duì)物理內(nèi)存的共享，影子頁(yè)表是常用的內(nèi)存虛擬化技術(shù)。 I/O 虛擬化通常只模擬目標(biāo)設(shè)備的軟件接口而不關(guān)心硬件具體實(shí)現(xiàn)，可采用全虛擬化、半虛擬化和軟件模擬幾種方式。 按 VMM 提供的虛擬平臺(tái)類型可將 VMM 分為兩類：完全虛擬化（ Full Virtualiztion），它虛擬的是現(xiàn)實(shí)存在的平臺(tái)，現(xiàn)有操作系統(tǒng)無(wú)須進(jìn)行任何修改即可在其上運(yùn)行；類虛擬化（ ParaVirtualiztion），虛擬的平臺(tái)是 VMM 重新定義的，需要對(duì)客戶機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行 修改以適應(yīng)虛擬環(huán)境。完全虛擬化技術(shù)又分為軟件輔助和硬件輔助兩類。按 VMM 的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)還可將 VMM 分為以下三類：Hypervisor 模型，該模型下 VMM 直接構(gòu)建在硬件層上，負(fù)責(zé)物理資源的管理以及虛擬機(jī)的提供；宿主模型， VMM 是宿主操作系統(tǒng)內(nèi)獨(dú)立的內(nèi)核模塊，通過調(diào)用宿主機(jī)操作系統(tǒng)的服務(wù)來獲得資源， VMM 創(chuàng)建的虛擬機(jī)通常作為宿主機(jī)操作系統(tǒng)的一個(gè)進(jìn)程參與調(diào)度；混合模型，是上述兩種模式的結(jié)合體，由 VMM 和特權(quán)操作系統(tǒng)共同管理物理資源，實(shí)現(xiàn)虛擬化。 UNIX 服務(wù)器虛擬化技術(shù) 從總體角度劃分 Unix 上的虛擬化技 術(shù)主要由硬件分區(qū)技術(shù)、邏輯分區(qū)技術(shù)和基于操作系統(tǒng)的虛擬化構(gòu)成。 第 7 頁(yè) 共 92 頁(yè) 物理分區(qū)技術(shù) 硬件分區(qū)是指在專用服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，通過邏輯和電氣方式隔離多個(gè)操作系統(tǒng)實(shí)例的分區(qū)技術(shù)。 常見的硬件分區(qū)技術(shù)有 HP 的 nPar（ node partition）， Sun 的 Dynamic System Domain。 1) HP 的物理分區(qū)即 nPar 硬件分區(qū)是使用稱為 npartition 的 HP 技術(shù)在單元板級(jí)別完成的。如 下 圖是 HP nPar 示意圖。 HP nPar 示意圖 硬件分區(qū)在支持多個(gè)單元板的服務(wù)器（ Integrity 和 PARISC）上實(shí)現(xiàn)，用來隔離（以邏輯方式和電氣方式）多個(gè)操作系統(tǒng)實(shí)例。也就是說，分配給一個(gè)硬件分區(qū)的單元板、核心、 I/O 卡以及內(nèi)存只能供在該分區(qū)中運(yùn)行的操作系統(tǒng)使用。 如果一個(gè)分區(qū)中的操作系統(tǒng)、軟件或甚至是硬件出現(xiàn)問題，運(yùn)行在其他分區(qū)中的操作系統(tǒng)和軟件不受影響。 硬件分區(qū)的重要特性包括： ? 在單元板級(jí)別實(shí)現(xiàn)。 ? 提供功能隔離和電氣隔離。 ? 通過軟件分區(qū)可以進(jìn)一步細(xì)分 nPartition。 ? 在支持 npartition 的 Integrity 服務(wù)器上， npartition 可以運(yùn)行 HPUX、 OpenVMS、 Linux、 Microsoft Windows 或所有這些操作系統(tǒng)（在單獨(dú)的分區(qū)中）。 第 8 頁(yè) 共 92 頁(yè) 2) Sun 的硬件分區(qū)即動(dòng)態(tài)系統(tǒng)域（ Dynamic System Domains） Sun Fire 系統(tǒng)可以劃分為若干個(gè)域。每個(gè)域均基于為其分配的系統(tǒng)板插槽。進(jìn)一步講，每個(gè)域均被從電氣上隔離在不同的硬件分區(qū)中，這保證了一個(gè)域中的某種故障不會(huì)影響到服務(wù)器上的其他域。 每個(gè)域的配置均由駐留于高端服務(wù)器的系統(tǒng)控制器（ SC） 上的配置數(shù)據(jù)庫(kù)來確定。配置數(shù)據(jù)庫(kù) － 在高端系統(tǒng)上則為平臺(tái)配置數(shù)據(jù)庫(kù) (PCD) － 可控制如何將系統(tǒng)板插槽從邏 輯上分區(qū)為域。域配置表示了預(yù)定的域配置。因此，該配置可以包含空的插槽和已占用的插槽。 給定域上插槽的可用數(shù)量是由 ACL 控制的。 ACL 是可用組件列表（對(duì)于高端系統(tǒng)域）或訪問控制列表（對(duì)于中型系統(tǒng)域）的縮寫。所有域的 ACL 均保存在 SC 上。在更改插槽的狀況之前，必須先將它分配給域，或?qū)τ騺碚f該插槽是可用的。將插槽分配給某個(gè)域后，它對(duì)于所屬的域是可見的，而對(duì)于其他的域既不可見也不可用。反之，在將插槽分配并連接到其他域之前，必須先從它當(dāng)前所在的域中斷開與該插槽的連接并取消對(duì)該插槽的分配。 邏輯域是隸屬 于域的一組插槽。而物理域則是物理上互連的一組板。插槽可以是邏輯域的成員，而不必是物理域的一部分。在域引導(dǎo)之后，可以將系統(tǒng)板和空的插槽分配給邏輯域，或從邏輯域取消對(duì)它們的分配，但是只有在操作系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求之后，才允許它們成為物理域的一部分。尚未被分配給域的系統(tǒng)板或插槽對(duì)所有域均是可用的。平臺(tái)管理員可以將這些板分配給域，不過通過設(shè)置 SC 上的 ACL，也可以使具有適當(dāng)權(quán)限的用戶能夠?qū)⒖捎玫陌宸峙浣o域。 邏輯分區(qū)技術(shù) 邏輯分區(qū)是指在服務(wù)器或物理分區(qū)上對(duì) CPU、內(nèi)存、 I/O 等資源的物理劃分，資源之間沒有電氣隔離。 代表的技術(shù)有 IBM 的 LPar（ logical partition）、 DLpar（ dynamic logical partition）， HP 的 vPar(virtual partition)和 Sun 的 Logical Domains。 1) HP 的邏輯分區(qū)技術(shù)即 vPar（ virtual partition） 邏輯分區(qū)和運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的虛擬化技術(shù)也被稱為軟件分區(qū)。軟件分區(qū)提供比 nPar 更細(xì)的分區(qū)。 vPar 可以在處理器核心級(jí)別對(duì)服務(wù)器資源進(jìn)行劃分，第 9 頁(yè) 共 92 頁(yè) 提供功能隔離并非電氣隔離。 vPar 只支持 HPUX 實(shí)例。 HP vPar 示意圖 2) IBM 的邏輯分區(qū)技術(shù) ? 邏輯分區(qū)（ Lpar） 邏輯分區(qū)（ LPAR ）就是將單臺(tái)服務(wù)器劃分成多個(gè)邏輯服務(wù)器，彼此運(yùn)行獨(dú)立的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。邏輯分區(qū)不同于物理分區(qū)（ Physical Partitioning PPAR ），物理分區(qū)是將物理的將物理資源組合形成分區(qū)，而邏輯分區(qū)則不需要考慮物理資源的界限。相對(duì)而言，邏輯分區(qū)具有更多的靈活性，可以在物理資源中自由的選擇部件，這需要有比較好的保證，即最大化的使用系統(tǒng)資源，但又最小化不必要的資源再分配，并且方便的進(jìn)行再分配。在邏輯分區(qū)的環(huán)境下，如 CPU 、內(nèi)存和 I/O 都可以獨(dú)立的分配給每個(gè)分區(qū)。邏輯分區(qū)的配置和管理是通過硬件管理控制臺(tái)（ Hardware Management Console ）。 ? 動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)（ DLpar） 單臺(tái)服務(wù)器上管理、協(xié)調(diào)工作量，邏輯分區(qū)提供許多靈活性，因?yàn)榭梢詫闻_(tái)服務(wù)器劃分成多臺(tái)邏輯服務(wù)器，而且每臺(tái)邏輯服務(wù)器都具有自己的資源，然而，邏輯分區(qū)也有些限制，如要增加或刪除資源，必須停止邏輯分區(qū)的運(yùn)行，然后重新引導(dǎo)分區(qū)。 動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)，則消除了以上的局限，例如具有動(dòng)態(tài)增加、刪除資源的能力，可以動(dòng)態(tài)的增加、刪除 CPU 、內(nèi)存和適配卡，而 不用重新啟動(dòng)機(jī)器。動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)，具有邏輯分區(qū)的所有優(yōu)點(diǎn)，又增加了動(dòng)態(tài)改變系統(tǒng)資源使用的能力。 第 10 頁(yè) 共 92 頁(yè) IBM DLpar 示意圖 在動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)的環(huán)境下，提供了更大的靈活性，硬件資源可以按需分配，具體優(yōu)勢(shì)包括： ? RAS （ reliability, availability, serviceability ）性能進(jìn)一步得到提高。有故障的 CPU 可以動(dòng)態(tài)刪除，另外動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)組合 CUoD 是CPU 可動(dòng)態(tài)備份，故障的 CPU 可以被后備的 CPU 透明的替換。 ? 升級(jí) PCI 系統(tǒng)主板（帶熱插拔功能），升級(jí)可不需重新啟動(dòng)而又不 影響其他的分區(qū) ? 轉(zhuǎn)移系統(tǒng)資源到最需要的分區(qū)中。例如，應(yīng)用程序如耗盡了 CPU 資源，另外的 CPU 可以動(dòng)態(tài)的分配到此分區(qū)。 ? 通過 CUoD 功能可動(dòng)態(tài)的激活并使用資源，這些后備的資源，可以在系統(tǒng)管理員認(rèn)為機(jī)器需要更多的處理能力時(shí)激活使用，而這些后備資源可以在客戶確定要激活時(shí)才付費(fèi)。 ? I/O 設(shè)備，如光驅(qū)、帶機(jī)，可以很快又容易的從一個(gè)分區(qū)再分配到另一個(gè)分區(qū)以供安裝、備份等用。 ? 在系統(tǒng)運(yùn)行的高峰時(shí)刻，可以在分區(qū)之間移動(dòng) CPU ，內(nèi)存，高峰過后則可將這些資源重新轉(zhuǎn)移回去。 ? 新創(chuàng)建的分區(qū)可以比較簡(jiǎn)單的從空閑的資源池（ CPU 、內(nèi)存和 I/O ）中獲取資源。 第 11 頁(yè) 共 92 頁(yè) ? IBM 邏輯分區(qū)的其它技術(shù) VIO 服務(wù)器 VIO 服務(wù)器負(fù)責(zé)向使用它們的客戶端提供 I/O 服務(wù)。它們的物理適配器供一個(gè)或多個(gè) VIO 客戶端分區(qū)共享。這有助于消除對(duì)專用網(wǎng)絡(luò)和 /或 I/O 的需求，從而減少了成本。 IBM 的實(shí)現(xiàn)方法使用了共享以太網(wǎng)和虛擬 SCSI 來支持共享網(wǎng)絡(luò)和磁盤 I/O。 VIO 示意圖 微分區(qū)和共享處理器邏輯分區(qū)（ Shared Processor Logical Partitioning，SLPAR） 微分區(qū)允許客戶端將它的 CPU 資源分一部 分給虛擬分區(qū)，并且最高支持一個(gè) CPU 的 1/10 的資源。虛擬服務(wù)器可以在任何物理服務(wù)器上運(yùn)行，因?yàn)槲锢硖幚砥魇峭耆蚕淼?。也可以通過使用一種稱為未封頂分區(qū)的特性來擴(kuò)大 CPU 數(shù)量和它們的授權(quán)容量（ Entitled Capacity， EC），授權(quán)容量在創(chuàng)建 CPU 的配置文件時(shí)配置。這是一個(gè)重要特性，因?yàn)樵试S系統(tǒng)在突發(fā)的 CPU 密集時(shí)期（從共享一個(gè)處理器池的其它邏輯分區(qū)）使用未使用的 CPU 資源，這些資源在其它時(shí)間是空閑的，這樣，能夠以一種動(dòng)態(tài)方式簡(jiǎn)化工作負(fù)載管理。如 下 圖是微分區(qū)的示意圖。 第 12 頁(yè) 共 92 頁(yè) 微 分區(qū) 示意圖 動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移（ Live Partition Mobility） 動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移是在 IBM 的 POWER6 架構(gòu)中引入的，支持將正在運(yùn)行的 LPAR（可以是 AIX 或 Linux）從一個(gè)物理服務(wù)器移動(dòng)到另一個(gè)服務(wù)器。 3) SUN Solaris 的邏輯分區(qū)，即邏輯域（ Logical Domains） SUN Solaris 可以基于服務(wù)器物理資源，如 CPU、內(nèi)存、 I/O、和存儲(chǔ)等資源，創(chuàng)建服務(wù)器分區(qū)，該分區(qū)叫做 virtual domain 虛擬域，或稱 logical domain邏輯域，每個(gè) LDom 可以 運(yùn)行一個(gè)單獨(dú)的操作系統(tǒng)。相比硬件分區(qū)的動(dòng)態(tài)域邏輯域有如下特性： ? 邏輯域移動(dòng) (Domain Mobility)— 域可動(dòng)態(tài)移動(dòng)，隨資源及維護(hù)需求增長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，或是在利用率較低時(shí)通過單個(gè)移動(dòng)命令來降低能量消耗。 ? 虛擬 I/O 動(dòng)態(tài)重組 (Virtual I/O Dynamic Reconfiguration)— 能夠無(wú)需重新啟動(dòng)即為一個(gè)域增添虛擬服務(wù)和虛擬設(shè)備。 ? 網(wǎng)絡(luò)接口單元的混合 I/O 特性 (Hybrid I/O for Network Interface Units)— 允許從一個(gè)來賓域 (Guest Domain)的 虛擬網(wǎng)絡(luò)接口直接訪問一個(gè) I/O域下的物理網(wǎng)絡(luò)接口。 基于操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù) 基于操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)是指基于操作系統(tǒng)層面的虛擬化技術(shù)。代表技術(shù)有 HP在 Integrity架構(gòu)服務(wù)器上的 VM（ Virtual Machine）， IBM的 WPar（ Workload 第 13 頁(yè) 共 92 頁(yè) Partition）， Sun 的 Solaris Containers。 1) HP Integrity 上的 VM 技術(shù) Integrity VM — Integrity Virtual Machines 允許亞核心級(jí)別分區(qū)。通過時(shí)間片實(shí)現(xiàn)。 ? 提供功能隔離而不是電氣隔 離 ， 虛擬出的操作系統(tǒng)被稱為 guest 虛擬操作系統(tǒng)。 ? Integrity VM 支持 HPUX、 Linux 和 Windows 實(shí)例。 2) IBM 的工作負(fù)載分區(qū) （ WPAR） 技術(shù) WPAR 是 AIX 上基于操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)。 WPAR 是 AIX 一個(gè)重要的虛擬化元素，它允許更細(xì)粒度的工作負(fù)載。類似于 Solaris Containers/Zones， WPAR提供了將邏輯分區(qū)拆分為工作負(fù)載的能力。每個(gè)工作負(fù)載都具有自己的包含環(huán)境，但沒有自己的內(nèi)核。經(jīng)過配置的 WPAR 是 LPAR 的一部分，它減少了需要維護(hù)的 AIX 映 像的數(shù)量。 WPAR 在 AIX 實(shí)例中共享系統(tǒng)資源：目錄、 CPU、 RAM 和 I/O。 3) Sun 的 Containers 技術(shù) Solaris Containers 是 指 使 用 資 源 管 理 功 能 的 Solaris 區(qū)域?！?Containers”是一種操作系統(tǒng)虛擬化類型。每個(gè) Solaris Containers 只允許運(yùn)行一份操作系統(tǒng)。虛擬域和虛擬機(jī)允許不同類型的操作系統(tǒng)在同一臺(tái)物理機(jī)器上相應(yīng)情況下運(yùn)行。然而，就像所有虛擬機(jī)技術(shù)一樣，這種方法產(chǎn)生極大性能開銷。對(duì)比之下， Solaris Containers 相當(dāng)輕便，并且?guī)缀?不會(huì)產(chǎn)生任何性能開銷。不過， Solaris Containers 只允許運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)版本。 Containers 提供多個(gè)獨(dú)立地工作負(fù)載環(huán)境，這些環(huán)境具有嚴(yán)格地安全性和資源管理功能。由于只有一個(gè)操作系統(tǒng)映像，