浅谈虚拟化基础知识

通过集群部署、双网卡、双电源以及OS盘的RAID策略都可以为我们提升基础架构的可靠性。通过对集群设置，我们可以实现虚拟机的冷热迁移，故障恢复甚至容错等，从而在架构上实现了高可靠。

4.提高资源利用率

摆脱传统架构单台服务器单个应用，通过虚拟化技术，资源可以以更小的单位提供，可以实现一比多的形式，很大程度提高了物理资源的利用率，同时，可对虚拟机进行隔离，保证了安全性。

5.动态资源调度（DRS）

通过DRS可以实现机房节能环保，降低功耗，在资源闲置时自动迁移并关闭部分资源，资源紧张时可自动开启资源并负载均衡

Part D.几种虚拟化关键技术

一、内存复用

a.内存共享：虚拟机内存只读时，可共享同一内存空间，需要写时，再分配空间。

b.内存气泡：虚拟机之间的内存交换负载，即内存使用低的释放给内存使用较高的虚拟机。

c.内存置换：暂时不用的内存置换到存储中，从而提高内存使用。

二、CPU相关

CPU虚拟化的开启，物理在BIOS里面设置相关Virtual Technology项，如果需要开启虚拟化嵌套，则需要在VMwareworkstation设置相关虚拟化模式，如果是kvm的嵌套则可能需要升级内核。

三、ServerSan

ServerSan通常基于传统的X86服务器，配以SSD做缓存和万兆网卡做传输，同时满足了计算和存储资源，从而实现了计算和存储的融合，大多数的ServerSan都基于开源的Ceph，不仅可以实现高性能，也可以实现数据的多副本，更可以实现存储的高级功能，如快照、链接克隆、精简配置等。

1.服务器虚拟化，计算、存储、网络和IO的虚拟化

2.存储虚拟化，如Serversan，支持虚拟化的存储阵列等

3.网络虚拟化，如vlan、虚拟防火墙、虚拟分布式交换机

4.桌面（应用）虚拟化，即桌面云

其他分类这里不在细说，下面给大家分享下KVM和XEN的一些区别：

【对比KVM和XEN】

Xen作为***秀的半虚拟化引擎，在基于硬件的虚拟化帮助下，现在也完全支持虚拟化MS Windows。被设计成一个独立的内核，它只需要Linux执行 I/O，这样使得它非常的大，并且它有自己的调度程序、内存管理器、计时器和机器初始化程序。

做华为虚拟化的同学应该都知道有个Dom0，这个Dom0是个什么东西呢？这个Domain 0（特权虚拟机）是其他虚拟机的管理者和控制者，可以构建其他更多Domain，并管理虚拟设备。它还能执行管理任务，比如虚拟机的休眠、唤醒和迁移其他虚拟机。此外，还有个Dom u，这个是指除了Dom 0之外的普通虚拟机。

KVM是一个独特的管理程序，其让Linux内核自身变成一个管理程序，通过KVM作为一个内核模块实现，在虚拟环境下Linux内核集成管理程序将其作为一个可加载的模块，可以简化管理以及提升性能。KVM使用标准Linux调度程序、内存管理器和其他服务。将虚拟技术建立在内核上而不是去替换内核。

 KVM架构

Xen架构

此外，还有微软的Hyper-V、OpenVz，这里不再跟大家介绍！

CPU的运行级别，Ring 0也称为核心态，操作系统需要直接访问硬件和内存，使用特权指令，控制中断、修改页表、访问设备，因此它的代码需要运行在***运行级别。Ring 3也称为用户态，需要访问磁盘、写文件时，则需要调用系统函数，这样的操作称为用户态到核心态。

大家都知道宿主机的操作系统运行级别是Ring 0，虚拟机的操作系统就无法在Ring 0级别运行，但是虚拟机OS不知道这一点，执行的命令与物理机无异，但是没有执行权限是会出错的。所以这时候虚拟机管理程序（VMM）需要避免这件事情发生。 虚机怎么通过 VMM 实现 Guest CPU 对硬件的访问，根据其原理不同有三种实现技术：

1. 全虚拟化

2. 半虚拟化

3. 硬件辅助的虚拟化

主要区别见下图：

A.全虚拟化

一般采用优先级压缩技术（Ring Compression）和二进制代码翻译技术（BinaryTranslation）。优先级压缩技术让VMM和Guest运行在不同的特权级下。对x86架构而言，即VMM运行在***特权级别Ring 0下，guest OS运行在Ring 1下，用户应用运行在Ring 3下。因此，Guest OS的核心指令无法直接下达到计算机系统硬件执行，而是需要经过VMM的捕获和模拟执行（部分难以虚拟化的指令需要通过Binary Translation技术进行转换）。

B.辅助虚拟化

当前主要有Intel的VT-x和AMD的AMD-V这两种技术。其核心思想都是通过引入新的指令和运行模式，使VMM和Guest OS分别运行在不同模式（ROOT模式和非ROOT模式）下，且Guest OS运行在Ring 0下。通常情况下，Guest OS的核心指令可以直接下达到计算机系统硬件执行，而不需要经过VMM。当Guest OS执行到特殊指令的时候，系统会切换到VMM，让VMM来处理特殊指令。

虚拟化是云计算的基础，基于虚拟化我们可以实现私有云、公有云、桌面云等。

虚拟化是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源（CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等），予以抽象、转换后呈现出来并可供分区、组合为一个或多个电脑配置环境。由此，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的配置更好的方式来应用这些电脑硬件资源。这些资源的新虚拟部分是不受现有资源的架设方式，地域或物理配置所限制。一般所指的虚拟化资源包括计算能力和数据存储。

（编辑：南昌站长网）

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