虛擬化 原理 基礎

現在很流行什麽大數據，虛擬化，雲計算什麽一堆堆的，聽著就高端大氣上檔次，那麽什麽是虛擬化呢，筆者也在學習中，和大家分享下最近學的虛擬化，希望大家一起學習


虛擬化前言
在生產環境中，可能會需要很多服務來應用，但是有的服務可能占用的資源會很少，如果每個服務用一臺服務器來跑的話，可能會很浪費資源，而且增大消費，但是如果把很多服務在一臺服務器上跑的話，文件會很混亂。所以希望服務運行在很多個不會影響的OS，並且減少服務器數量。因此，虛擬化技術應用而生，簡單的說，虛擬化技術就是一臺服務器上運行多個OS。
列如VMware workstation虛擬機來說，VMware只是服務器上的一個進程，而它上面可以運行很多個虛擬機， 如Centos、Ubantu、03、08等各種系統，它們只是進程VMware裏面的進程，這些虛擬機都城為Guest OS，而宿主機為Host OS

虛擬化概念
再分層架構中，提供虛擬化平臺的層稱為hypervisor，又叫VMM。虛擬化的核心技術就是VMM（虛擬機監控器），它是一個管理中間層軟件，運行在系統和硬件之間，可以讓多個OS共享一套硬件。VMM具有管理、部署、規劃虛擬機硬件的功能。VMM和虛擬機一起運行，並且相互不為影響。當運行VMM時，VMM會分配給每臺虛擬機指定的CPU、Memory、I/O等硬件資源，並加載Guest OS。當然，虛擬機裏的操作同樣也是由VMM來接收再轉發給硬件。
VMM必須滿足三個要求：1、程序在虛擬環境中和真實環境中運行必須完全相同。 2、指令集中的絕大部分指令可以直接在CPU上運行（排除電源關閉等指令集） 3、VMM能完全控制所有系統資源。

虛擬化類型
虛擬化根據不同的標準有很多種分類，如：完全虛擬化、半虛擬化、硬件虛擬化、跨平臺虛擬化等。

完全虛擬化
在完全虛擬化中，Guest OS就像在運行在正常的服務器上一樣，完全不知道自己運行在虛擬化平臺上，可以向機器發出指令，Guest OS發出的指令，全程由VMM接受，再轉發送給CPU，但對於一些敏感的指令，VMM會過濾掉。
列如Guest OS發出power off的指令，如果不經過過濾CPU會直接關閉電源。這裏VMM會接受並修改這個指令，再轉發給CPU，僅讓CPU關閉虛擬機的電源。
硬件虛擬化
硬件虛擬化是由CPU廠商直接在芯片上提供了對虛擬化的支持。比如Intel的vt和AMD的amd-v都為CPU增加了新的執行模式。Intel對指令集重新設計，使得原本不能通過先陷入後模擬的方式執行的指令都可以順利執行。開啟vt-x後，可以把一個CPU邏輯上轉換為多個CPU。新的指令集增加了Root模式位於Ring 0的下面，可以理解為在硬件級別增添了Ring -1，讓VMM運行Ring -1（相當於普通服務器Ring 0），而Guest OS運行在Non-Root模式——Ring 0。當切換到Guest模式時，CPU提供了先前完整的特權等級，讓Guest OS可以不加修改的運行在物理的CPU上。此時，VMM通過一個位於內存的數據結構(Intel稱為VMCS，AMD稱為VMCB)來控制Guest OS與Host OS的交互，以完成整個平臺的虛擬化

筆者現在也就學了這麽多，希望大家有什麽多指出來，大家一起學習

虛擬化技術原理（上）