服务器虚拟化底层实现原理,虚拟化原理
虛擬化 (Virtualization) 是資源的邏輯表示,而不受物理限制的約束。虛擬化技術的實現形式是在系統中加入一個虛擬化層,將下層的資源抽象成另一形式的資源,提供給上層使用。
服務器虛擬化就是使軟件和硬件相互分離,把軟件從主要安裝硬件中分離出來。它可以在服務器架構中的多個位置實施虛擬化,包括應用程序與操作系統之間(輕量級容器)或操作系統與硬件之間,后者指位于下層的虛擬化軟件通過空間上的分割、時間上的分時以及模擬,抽象出一個虛擬的硬件接口,向上層操作系統提供一個與它原先期待一致的服務器硬件環境,使得上層操作系統可以直接運行在虛擬環境上,可允許多個操作系統同時運行在單個物理服務器上。
服務器虛擬化的虛擬化軟件層稱為虛擬機監控器 (Virtual Machine Monitor, VMM),也稱Hypervisor,常見的Hypervisor分兩類:
Type-I(裸金屬型)指VMM直接運作在裸機上,使用和管理底層的硬件資源,Guest OS對真實硬件資源的訪問都要通過VMM來完成,作為底層硬件的直接操作者,VMM擁有硬件的驅動程序。
Type-II型(宿主型)指VMM之下還有一層宿主操作系統,由于Guest OS對硬件的訪問必須經過宿主操作系統,因而帶來了額外的性能開銷,但可充分利用宿主操作系統提供的設備驅動和底層服務來進行內存管理、進程調度和資源管理等。
服務器虛擬化前后的巨大差異,源于虛擬機與物理服務器的本質區別上:
虛擬機的定義:虛擬機 (Virtual Machine) 是由虛擬化層提供的高效、獨立的虛擬計算機系統,每臺虛擬機都是一個完整的系統,它具有處理器、內存、網絡設備、存儲設備和BIOS,因此操作系統和應用程序在虛擬機中的運行方式與它們在物理服務器上的運行方式沒有什么區別。
虛擬機的本質區別:與物理服務器相比,虛擬機不是由真實的電子元件組成,而是由一組虛擬組件(文件)組成,這些虛擬組件與物理服務器的硬件配置無關,關鍵與物理服務器相比,虛擬機具有以下優勢:
抽象解耦:可在任何X86架構的服務器上運行;2.上層應用操作系統不需修改即可運行;
分區隔離:可與其他虛擬機同時運行;2.實現數據處理、網絡連接和數據存儲的安全隔離;
封裝移動:可封裝于文件之中,通過簡單的文件復制實現快速部署、備份及還原;2.可便捷地將整個系統(包括虛擬硬件、操作系統和配置好的應用程序)在不同的物理服務器之間進行遷移,甚至可以在虛擬機正在運行的情況下進行遷移;
彈性擴展:可對單個物理服務器上的虛擬資源(VCPU、VNIC等)進行按需動態擴展(不停機);2.可作為即插即用的虛擬工具進行構建和分發,按集群彈性資源分配機制實現動態擴展;
總結
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