【文章內(nèi)容簡介】 t OS， Guest OS 必須運(yùn)行 在低于 Ring 0 的權(quán)限）。但是這樣一來 Guest 的兼容性會受到影響，并且原來 Guest OS 要在 Ring 0 上執(zhí)行的指令都必須經(jīng)過 hypervisor 翻譯才能運(yùn)行，速度會有所下降。硬件輔助的完全虛擬化需要 CPU硬件支持，有 INTEL的 VT和 AMD的 AMDV兩種技術(shù)，只有支持這兩種技術(shù)的 CPU 才可以使用。硬件輔助的虛擬化把虛擬機(jī)管理程序本身放到比 Ring 0 還低的模式運(yùn)行（比如 Ring 1），而把 Guest OS 放到 Ring 0，這樣兼容性得到了提高，不過因?yàn)榈谝淮布摂M技術(shù) (VT 和 AMDV)實(shí) 現(xiàn)上還不夠成熟，所以效率上并不比傳統(tǒng)的完全虛擬化更高。 優(yōu)點(diǎn) 完全虛擬化的速度要比硬件仿真的速度要快， 但是其性能低于裸硬件， 因?yàn)橹虚g經(jīng)過了 hypervisor 的協(xié)調(diào)過程。完全虛擬化的最大優(yōu)點(diǎn)是操作系統(tǒng)無需任何修改就可以直接運(yùn)行。 此外完全虛擬化還可使實(shí)現(xiàn)同時支持多個操作系統(tǒng)。 缺點(diǎn) 操作系統(tǒng)必須要支持底層硬件（例如 PowerPC） 。 代表產(chǎn)品 傳統(tǒng)的完全虛擬化的產(chǎn)品主要有 Vmware Workstation / Server， Virtual PC / Server， Parallel Workstation 等 。 硬件輔助的虛擬化受到很多產(chǎn)品的支持，目前傳統(tǒng)的完全虛擬化產(chǎn)品也都開始對硬件輔助的虛擬化進(jìn)行支持，比如 Vmware Workstation / Server 和 VirtualBox 都開始支持 VT 和 AMDV，并且在它們上面想要項(xiàng)目名稱 第 6 頁 運(yùn)行 64 位的 Guest OS 還必須使用硬件輔助的虛擬化 。 半 虛擬化 工作原理 半虛擬化（ paravirtualization），可以提供極高的性能，與完全虛擬化有一些類似。 這種方法使用了一個 hypervisor 來實(shí)現(xiàn)對底層硬件的共享訪問， 將與虛擬化有關(guān)的代碼集 成到了操作系統(tǒng)本身中。與硬件輔助的完全虛擬化有一點(diǎn)相似是 hypervisor 運(yùn)行在 Ring 1，而 Guest OS 運(yùn)行在 Ring 0 上。 半虛擬化工作原理如下圖所示： 圖 6： 半虛擬化 優(yōu)點(diǎn) 半虛擬化比完全虛擬化效率更高，速度更快 ， 提供了與未經(jīng)虛擬化的系統(tǒng)相接近的性能 。 缺點(diǎn) 半虛擬化有一個缺點(diǎn)是必須修改客戶操作系統(tǒng)，因?yàn)榘胩摂M化為了提高效率，必須要讓 Guest OS 本身意識到自己運(yùn)行在虛擬機(jī)上，所以在 Guest OS 的內(nèi)核中需要有方法來與 hypervisor 進(jìn)行協(xié)調(diào)，這個缺點(diǎn)很大的影響了半虛擬化技術(shù)的普及，因?yàn)?Linux 等系統(tǒng)可以修改，而其它不能修改的系統(tǒng)就不能用了。 代表產(chǎn)品 半虛擬化的代表產(chǎn)品是 Xen【 zen】 ， Vmware ESX Server， Microsoft HyperV R1。Xen通過給 Linux內(nèi)核打補(bǔ)丁，使 Host OS本身也運(yùn)行在虛擬機(jī)上（叫做 Domain 0），項(xiàng)目名稱 第 7 頁 其它的虛擬機(jī)叫做 Domain U(Domain U 需要為 Xen 進(jìn)行修改 )。 HyperV 和 Xen 比較相似， HyperV 目前集成在 Windows 2020 中，沒啟用 HyperV 時，只是一個普通的 Windows 2020，一旦啟用了 HyperV，那么 HyperV一開始就運(yùn)行，而 Windows 2020 則在之上成為第一個虛擬機(jī)（叫做 Parent partition，與 Xen 的 Domain 0 相似），在 HyperV 上運(yùn)行的其它虛擬機(jī)應(yīng)該也需要修改，不過 Windows 2020 已經(jīng)修改過了所以可以在 HyperV上運(yùn)行。 Vmware ESC Server 本身集成在一個以 Linux為基礎(chǔ)的系統(tǒng)上，其架構(gòu)和 Xen 及 HyperV 也是比較相似的。 操作系統(tǒng) 虛擬化 工作原理 操作系統(tǒng)級的虛擬化在操作系統(tǒng)本身之上實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的虛擬化 ， 特點(diǎn)是一個單一的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行著唯一的操作系統(tǒng)實(shí)例。通過在這個系統(tǒng)上加裝虛擬化平臺，可以將系統(tǒng)劃分成多個獨(dú)立隔離的容器，每個容器是一個虛擬的操作系統(tǒng)，被稱為虛擬環(huán)境 ， 也成為虛擬專用服務(wù)器。 操作系統(tǒng)級的虛擬化原理如下圖所示： 圖 7： 操作系統(tǒng)虛擬化 優(yōu)點(diǎn) 操作系統(tǒng)級虛擬化技術(shù)直接和物理設(shè)備進(jìn)行交換，極大的提高了系統(tǒng)性能。 缺點(diǎn) 操作系統(tǒng)級的虛擬化要求對操作系統(tǒng)的內(nèi)核進(jìn)行一些修改，但是其優(yōu)點(diǎn)是可以獲得原始性能。 項(xiàng)目名稱 第 8 頁 代表產(chǎn)品 操作系統(tǒng)級虛擬 以 WMware ESX/ESXI 和微軟公司的 Hyperv Server 2020 R2服務(wù)器操作系統(tǒng)的典型應(yīng)用，也是目前虛擬化技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。 項(xiàng)目名稱 第 9 頁 第三章 虛擬化應(yīng)用分類 虛擬化技術(shù)按照其應(yīng)用 傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用 可以分為 服務(wù)器虛擬化、展現(xiàn)層虛擬化、桌面虛擬化和應(yīng)用程序虛擬化。如下圖所示： 圖 8： 虛擬化應(yīng)用示意圖 伴隨云計算技術(shù)的如火如荼， 出現(xiàn)了 新的虛擬化應(yīng)用 形式： 存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化 。 服務(wù)器虛擬化 服務(wù)器虛擬化技術(shù) 可以使一臺物理服務(wù)器變成若干臺相互隔離的虛擬服務(wù)器，也可以將數(shù)臺物理服務(wù)器整合為一臺虛擬服務(wù)器，將原本獨(dú)立的計算資源匯聚成可動態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率、簡化管理、降低維護(hù)成本，使得 IT 對業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。 項(xiàng)目名稱 第 10 頁 圖 9： 服務(wù)器虛擬化示意圖 桌面虛擬化 桌面虛擬化（ Desktop virtualization） 是一種基于服務(wù)器的計算模型，并且借用了傳統(tǒng)的瘦客戶端的模型，讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優(yōu)點(diǎn)：將所有桌面虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行托管并統(tǒng)一管理；同時用戶能夠獲得完整 PC 的使用體驗(yàn)。用戶可以通過瘦客戶端，或者類似的設(shè)備在局域網(wǎng)或者遠(yuǎn)程訪問獲得與傳統(tǒng) PC 一致的用戶體驗(yàn)。 桌面虛擬化從實(shí)現(xiàn)方法上主要分為三種：遠(yuǎn)程托管桌面（如： Windows 遠(yuǎn)程桌面）、遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)（無盤工作站，如 XenDesktop）、本地虛擬操作系統(tǒng)（ WMware WS）。 桌面虛擬化工作原理如下圖所示： 項(xiàng)目名稱 第 11 頁 應(yīng)用 程序 虛擬化 應(yīng)用程序虛擬化是 伴隨最近幾年才興起的虛擬化應(yīng)用領(lǐng)域，它改變了應(yīng)用程序需要本地安裝的傳統(tǒng)方式，以 我們常用的 Office 軟件為例： 不管用戶是從 DVD軟件盤中安裝，還是從企業(yè)服務(wù)器中下載安裝，大 都采用的是將全部應(yīng)用程序安裝在個人電腦的硬盤之上。而對于應(yīng)用程序虛擬化來說，其具體操作流程為：Office 軟件應(yīng)用程序被安裝在組織服務(wù)器中，但可以被組織內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的每個成員遠(yuǎn)程使用。 最典型的應(yīng)用時 Google Docs，用戶可以注冊一個賬號，然后即可以使用在線文檔編輯應(yīng)用軟件。 展現(xiàn)層虛擬化 展現(xiàn)層虛擬化能通過界面來遠(yuǎn)程使用另外一臺計算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序。比如，使用微軟的 Windows Server Terminal Services，桌面應(yīng)用程序可以運(yùn)行在一臺共享服務(wù)器上，將用戶界面呈現(xiàn)在遠(yuǎn)程用戶的終端上 。 項(xiàng)目名稱 第 12 頁 圖 10： 展現(xiàn)層虛擬化 存儲虛擬化 存儲虛擬化的方式是將整個 系統(tǒng)的存儲資源進(jìn)行統(tǒng)一整合管理，為用戶提供一個統(tǒng)一的存儲空間 。存儲虛擬化工作原理如下圖所示： 圖 11： 存儲虛擬化 存儲虛擬化技術(shù)的典型應(yīng)用是以 Hadoop 為代表的分布式文件存儲系統(tǒng)和以項(xiàng)目名稱 第 13 頁 NoSQL 為代表的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 為代表 。 項(xiàng)目名稱 第 14 頁 第四章 虛擬 化產(chǎn)品介紹 VMware 系列 產(chǎn)品清單 產(chǎn)品 說明 技術(shù) 類別 應(yīng)用領(lǐng)域 VMware Workstation 虛擬機(jī)軟件， 可以在同一臺電腦上開發(fā)和測試適用于 Microsoft Windows, Linux 或者 NetWare的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用程序。 支持： Windows2020 以上和 Linux 特點(diǎn)： 沒有 web遠(yuǎn)程管理和客戶端管理。 完全虛擬化 桌面虛擬化 VMware View4 桌面虛擬化 VMware Server 面向 x86 與 x8664 服務(wù)器。作為商業(yè)版VMware GSX Server 的繼任者， VMware Server for Linux/Windows允許用戶同時運(yùn)行多個操作系統(tǒng)。 面向 工作組 的部門級虛擬機(jī)產(chǎn)品。 半虛擬化 數(shù)據(jù)中心 VMware GSX Server 一套為關(guān)鍵商業(yè)環(huán)境所打造的企業(yè)級的虛擬服務(wù)器軟件。 VMware GSX Server 是市面上最具彈性且最容易部署的虛擬服務(wù)器軟件。 支持： Windows 2020 Server 以上和 Linux（ RH、SuSe） 帶有遠(yuǎn)程 web管理和客戶端管理功能 。 半虛擬化 數(shù)據(jù)中心 VMware ESX Server 適用于任何系統(tǒng)環(huán)境的企業(yè)級的虛擬計算機(jī)軟件。 帶有遠(yuǎn)程 web管理和客戶端管理功能 。 特點(diǎn)：不需要操作系統(tǒng)支持，本身就是一個操作系統(tǒng)。 操作系統(tǒng)虛擬化 數(shù)據(jù)中心 VMware vSphere 是一整套虛擬化應(yīng)用產(chǎn)品，它包含 VMware ESX Server VMware Virtual Center 、最高支持 8路的虛擬對稱多處理器（ Virtual SMP）和 VMotion，以及例如 VMware HA、 VMware DRS 和 VMware 統(tǒng)一備份服務(wù)等分布式服務(wù)。 X 云計算基礎(chǔ)架構(gòu) VMware Player VMware Player 最大的不同之處就是省去了制作虛擬機(jī)的功能，就像其名字一樣，它只是一個系統(tǒng)“播放器”，而不能用于創(chuàng)建虛擬系統(tǒng)。 X X VMware Converter VMware Converter 是一款能將物理機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個虛擬機(jī)映像文件的工具，而且生成的映像可以在 VMware 虛擬機(jī)軟件中使用。 X X 項(xiàng)目名稱 第 15 頁 VMware WS 與 VMware Server 區(qū)別 圖 12： VMware Workstation 與 Server區(qū)別 VMware Server 與 VMware ESX Server 區(qū)別 二者之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在虛擬化技術(shù)的不同， VMware Server 是半虛擬化技術(shù)的產(chǎn)品，而 VMware ESX Server 則是操作系統(tǒng)虛擬化的產(chǎn)品。 項(xiàng)目名稱 第 16 頁 圖 13： VMware Server 與 VMware ESX Server 對比 VMware vSphere 介紹 VMware vSphere 將大量的虛擬機(jī)和物理基礎(chǔ)架構(gòu)匯聚到一個單一的邏輯資源池或云規(guī)模的“計算裝置”，從而創(chuàng)建了“二十一世紀(jì)的大型機(jī)”。 。 VMware VSphere 架構(gòu) 圖： 項(xiàng)目名稱 第 17 頁 圖 14： VMware Sphere 分層架構(gòu)圖 VMware vSphere 4 可以匯聚如下資源： 173。 32 臺物理服務(wù)器，總計 2048 個處理器 173。 1280 個虛擬機(jī) 173。 32TB 的隨機(jī)存取存儲器 173。 16PB 的存儲量 173。 8000 個網(wǎng)絡(luò)端口 Microsoft 系列 產(chǎn)品清單 產(chǎn)品 說明 技術(shù)類別 應(yīng)用領(lǐng)域 Virtual PC 2020 虛擬機(jī) 全虛擬 化 桌面虛擬化 Virtual PC 2020 虛擬機(jī) 全 虛擬化 桌面虛擬項(xiàng)目名稱 第 18 頁 化 Windows Virtual PC 虛擬機(jī) 全虛擬化 桌面虛擬化 Virtual Server 2020 支持 遠(yuǎn)程控制客戶端 全虛擬化 服務(wù)器虛擬化 Virtual Server 2020 支持 遠(yuǎn)程控制客戶端 全虛擬化 服務(wù)器虛擬化 Virtual Server 2020 支持 遠(yuǎn)程控制客戶端 全虛擬化 服務(wù)器虛擬化 HyperV R1 依附于 Windows Server 2020 半虛擬化 服務(wù)器虛擬化 HyperV Server 2020 R2 支持獨(dú)立安裝 操作系統(tǒng)虛擬化 Virtual PC 與 Virtual Server 的 對比 項(xiàng)目 Virtual PC Virtual Server 宿主 操作系統(tǒng) Windows XP Professional Windows 2020 Professional Windows XP Tablet PC Edition x86（ 32位）版本的 Virtual Server支持以下宿主操作系統(tǒng)： Windows Server 2020 (Standard, Enterprise, and Datacenter Editions)