【正文】 現(xiàn)而不同，但大致能滿足用戶的需求。 優(yōu)點： Guest OS無需修改，速度和功能都非常不錯，更重要的是使用非常簡單，不論是 VMware 的產(chǎn)品，還是 VirtualBox。 但是基于Hypervisor 模式 的 全 虛擬產(chǎn)品性能方面 表現(xiàn)較好。 半虛擬化（ Parairtulization） 簡介： 它與完全虛擬化有一些類似，它也利用 Hypervisor來實現(xiàn)對底層硬件的共享訪問，但是由于在 Hypervisor 上面 運行的 Guest OS已 經(jīng)集成與半虛擬化有關(guān)的代碼，使得 Guest OS能 夠非常好地配合 Hyperivosr來實現(xiàn)虛擬化。 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請勿擴(kuò)散到第三方 。 缺點： 需要對 Guest OS進(jìn)行修改，由于主流的 Linux（例如 Redhat,Suse， Ubuntu， CentOS）都對XEN在半虛擬化的支持方面都進(jìn)行了修改，所以如果 XEN做為 Linux 虛擬機(jī)的話將不是缺點而是優(yōu)點因為性 能更快 . 未來： 由于 Intel在芯片一級的硬件虛擬化的投入持續(xù)加大，這種半虛擬化技術(shù)和硬件輔助的虛擬化技術(shù)的結(jié)合在一些高性能的系統(tǒng)處理場合將應(yīng)用更加的廣泛。硬件輔助虛擬化技術(shù)常用于優(yōu)化全虛擬化和半虛擬化產(chǎn)品，而不是獨創(chuàng)一派，最出名的例子莫過于 VMware Workstation，它 雖然屬于全虛擬化，但是 在它的 版本中引入了硬件 輔助虛擬化技術(shù)，比如 Intel的 VTx和 AMD的 AMDV。 缺點： 現(xiàn)有的硬件實現(xiàn)不夠優(yōu)化，還有進(jìn)一步提高的空間。 未來： 因為通過使用硬件技術(shù)不僅能提高速度，而且能簡化虛擬化技術(shù)的架構(gòu)，所以硬件技術(shù)將會被大多數(shù)虛擬化產(chǎn)品所采用 ，以提高 Xen、 KVM、 VMWare這些虛擬化技術(shù)的性能和簡化架構(gòu)。主要的技 術(shù)有 AIX 的WPAR。 第 10 頁 共 31 頁 優(yōu)點： 因為它是對操作系統(tǒng)進(jìn)行直接的修改，所以實現(xiàn)成本低而且性能不錯。例如 AIX AIX OS 未 來： 適用面較窄，在 IBM P小型機(jī) AIX os的某些應(yīng)用領(lǐng)域適用，例如在一臺 IBM P小型機(jī)上安裝一個 AIX ，然后虛擬化出來多個 WPAR來安裝不同版本的 ORACLE 數(shù)據(jù)庫。 ? 可控性， VMM（ 虛擬化管理器）對系統(tǒng)資源有完全的控制能力和管理權(quán)限，包括資源的分配，監(jiān)控和回收。 但是要滿足這三點，并非易事，因為系統(tǒng)的指令集架構(gòu)（ ISA）需要相 應(yīng)地滿足四個的條件 ： ? CPU能支持多 個特權(quán)級，并且 VM上面 運行的指令能在底特權(quán)級（比如 Ring 3）下正確 執(zhí)行。 ? 敏感指令（對系統(tǒng)資源配置有影響的指令）都是特權(quán)指令（不允許用戶直接使用的指令）。 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請勿擴(kuò)散到第三方 。也就是說，當(dāng)虛擬機(jī)執(zhí)行到這些敏感指令的時候，很有可能出現(xiàn)錯誤，將會影響到整個機(jī)器的穩(wěn)定。 這也是 VMWARE在 x86商用市場虛擬化技術(shù)霸主地位的原因所在 下面將分 CPU虛 擬化，內(nèi)存虛擬化和 I/O虛擬化這三部分來介紹全虛擬化，半虛擬化和硬件輔助虛擬化所采用的相關(guān)技術(shù)。 全虛擬化 ：主要采用優(yōu)先級壓縮（ Ring Compression）和二 進(jìn)制代碼翻譯技術(shù)（ Binary Translation） 這兩個技術(shù)。通 過這種方式能讓 VMM截 獲一部分在 Guest上 執(zhí)行的特權(quán)指令，并對其進(jìn)行虛擬化。 這是 VMWare最大的特點 半虛擬化 ：其通過修改 Guest OS的代 碼，使其將那些和特權(quán)指令相關(guān)的操作都轉(zhuǎn)換會發(fā)給VMM的 Hypercall（超 級調(diào)用），而且 Hypercall支持 Batch（批 處理）和異步這兩種優(yōu)化方式，使得通過 Hypercall能得到近似于物理機(jī)的速度 .這 是 Xen最大的特點 硬件輔助虛擬化 ：主要有 Intel的 VTx和 AMD的 AMDV這兩種技術(shù)，而且這兩種技術(shù)在核心思想上非常相似，都是通過引入新的指令和運行模式，來讓 VMM和 Guest OS能分 別運行在其合適的模式下。 VMWare和 Xen都在利用此特點。 全虛擬化： 影子頁表 （ Shadow Page Table），就是 為每個 Guest都 維護(hù)一個“影子頁表”，在這個表中寫入虛擬化之后的內(nèi)存地址映射關(guān)系，而 Guest OS的 頁表則無需變動，最后， VMM將影 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請勿擴(kuò)散到第三方 。 半虛擬化： 頁表寫入法，當(dāng) Guest OS創(chuàng)建一個新的頁表時，其 會向 VMM注 冊該頁表，之后在 Guest運行的時候， VMM將不斷地管理和維護(hù)這個表，使 Guest上面的程序能直接 訪問到合適的地址。 I/O 虛擬化 I/O虛擬化的目標(biāo)是不僅讓虛擬機(jī)訪問到它們所需要的 I/O資源，而且要做好它們之間的隔離工作，更重要的是，減輕由 于虛擬化所帶來的開銷。對 Guest OS而言，它所能看到就是一 組統(tǒng)一的 I/O設(shè)備，同時 Guest OS每次 I/O操作都 會陷入到 VMM， 讓 VMM來執(zhí)行。 半虛擬化 ：通過前端（ FrontEnd） /后端（ BackEnd）架構(gòu)， 將 Guest的 I/O請求通過一個環(huán)狀隊列傳遞到特權(quán)域（ Privileged Domain，也被 稱為 Domain0）。 硬件輔助虛擬化 ：最具代表性莫過于 Intel的 VTd， AMD的 IOMMU和 PCISIG的 IOV（ I/O Virtulization） 這三個技術(shù)。還有， IOMMU和 VTd在技 術(shù)上有很多相似之處。 第 13 頁 共 31 頁 未來 隨著硬件輔助虛擬化技術(shù)不斷地發(fā)展和優(yōu)化，將使其在速度和架構(gòu)方面的優(yōu)勢更明顯，但是由于全虛擬化和半虛擬化的一些技術(shù)在某些方面還是保持了一定的優(yōu)勢，比如半虛擬化的前端和后端架構(gòu)和全虛擬化的二進(jìn)制代碼翻譯技術(shù)。 x86 服務(wù)器 所需 虛擬化 技術(shù)和服務(wù)器初選 概覽 上面這張 x86 服務(wù)器虛 擬化概覽 圖從 4個層次闡述了 x86架構(gòu)服務(wù)器虛擬化的概覽，簡要的概括如下： ? 物理層： 選用相應(yīng)的產(chǎn)商提供的 x86 服務(wù)器 ? CPU 輔助虛擬化層： 為了讓虛擬機(jī)運行的性能更好，我們選用的 x86服務(wù)器中使用的芯片必須支持 IntelVT或者 AMDV 硬件虛擬化技術(shù) 。 2 Hypervisor(Host OS) 層 (也可認(rèn)為是FullVirtual層 )：此層的虛擬化技術(shù)的性能較差 。 ? VMMgmt 層： 虛擬機(jī)的管理軟件 對于我們 要建設(shè)的云計算平臺來說，性能、可靠性 、易用性 是非常重要的一部分，所以對于相應(yīng)的服務(wù)器和虛擬化技術(shù)選型來說，我們明顯可以從上面的闡述可以得到我們需要選擇的服務(wù)器和虛擬化技術(shù)如下所示： 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請勿擴(kuò)散到第三方 。并且每臺 x86服務(wù)器所包含的 CPU數(shù)量和內(nèi)存數(shù)量越多越好當(dāng)然需要建立在價格的基礎(chǔ)上 （最好是 32 Core， 128G內(nèi)存） . 下面表格列出了服務(wù)器 （ Intel芯片） 所需要支持的硬件虛擬化技術(shù)的列表： ? 虛擬化技術(shù)：我們將只會選擇 XEN、 KVM、 VMWare不會選擇其它虛擬化技術(shù) ，并且需要通過相面的闡述來決定主要選擇哪個虛擬化技術(shù)，備選哪個虛擬化技術(shù) . x86 服務(wù)器 虛擬化技術(shù)： XEN、 KVM、 VMWare的比較 雖然 VMWARE虛擬化技術(shù)在商用領(lǐng)域非常強(qiáng)勢，但 是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展（例如INTEL/AMD芯片在硬件上的虛擬化技術(shù)的支持和 XEN、 KVM這些開源虛擬化技術(shù)在功能上的進(jìn)步）； VMware的技術(shù)優(yōu)勢不再向 21世紀(jì)初期那么明顯。所以我們通過相應(yīng)的技術(shù)對比論證我們決定大部分采用 XEN虛擬機(jī)技術(shù)，在某些場景采用 KVM虛擬機(jī)技術(shù) /VMWare虛擬機(jī)技術(shù)。下面是 vSphere的架構(gòu) 圖： 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請勿擴(kuò)散到第三方 。 VMware ESX 4和之前 VMware ESX ，在功能和特性上有很多更新和 擴(kuò)展，其中最大的區(qū)別過于 VMware ESX 4只支持 64bit運行模式，所以其只能安裝在支持 64位 計算的 X86物理機(jī)上。 VMware ESX 4 主要有三方面功能： 1. Infrastructure Service：就是 VMM的功能，也是整個產(chǎn)品的基礎(chǔ)。虛擬機(jī)能支持高達(dá) 8個的 vCPU和 256GB內(nèi)存，這樣的資源配置能滿足高性能應(yīng)用程序的性能需求。 2. 增強(qiáng)型的 Infrastructure Service：除了基本的 Infrastructure Service之外， ESX 4還提供一些增強(qiáng)型的功能，以更好為虛擬化服務(wù)，比如， VMDirectPath能增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)和存儲 I/O性能， vStorage的 Thin Provisioning和 Linked Clone這兩個技術(shù)可減少存儲空間達(dá) 50%左右。 VMware ESX 4 是 VMware vSphere v4核心，是最重要的部分。 第 16 頁 共 31 頁 DRS(分布式資源調(diào)度 )和 HA(High Availability): DRS（ Distributed Resource Scheduler，分布式資源調(diào)度）技術(shù)，這個 技術(shù) 能在多個 vSphere主機(jī)進(jìn)行資源的優(yōu)化，讓每個虛擬機(jī)能找到其最合適的位置，比如，將一臺虛擬機(jī)從一臺資源緊張的主機(jī)遷移到另一臺有剩余資源的主機(jī) 。 （這 兩 個功能價格很貴） 。 第 17 頁 共 31 頁 VMware vCenter VMware vCenter是用于 VMware vSphere環(huán)境的管理程序，它作為管理節(jié)點來控制和整合屬于其域的 vSphere主機(jī)，其既可以安裝物理機(jī)的操作系統(tǒng)上，也可以安裝在虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)（官方推薦）。在通信方面，它通過 vSphere主機(jī)內(nèi)部自帶 vCenter Se