云計(jì)算底層技術(shù)之虛擬化技術(shù)

首先我們先了解一下什么是虛擬化，虛擬化是云計(jì)算的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)單來說，虛擬化就是在一臺(tái)物理服務(wù)器上，運(yùn)行多臺(tái)“虛擬服務(wù)器”。這種虛擬服務(wù)器，也叫虛擬機(jī)（VM，Virtual Machine）。

從表面來看，這些虛擬機(jī)都是獨(dú)立的服務(wù)器，但實(shí)際上，它們共享物理服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、硬件、網(wǎng)卡等資源。物理機(jī)，通常稱為“宿主機(jī)（Host）”。虛擬機(jī)，則稱為“客戶機(jī)（Guest）”。

虛擬化使用軟件來模擬硬件并創(chuàng)建虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這樣一來，企業(yè)便可以在單臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬系統(tǒng)，也就是運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用，而這可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)以及提高效益。

在云計(jì)算上虛擬化技術(shù)能為我們解決很多以前解決不了的技術(shù)：

服務(wù)器整合技術(shù)：這個(gè)技術(shù)在沒有虛擬化技術(shù)之前是很難完成的。因?yàn)槭裁礀|西都是實(shí)際存在的，想把兩個(gè)工作相對(duì)較少的服務(wù)器整合到一起是很困難的。然而當(dāng)有了虛擬化技術(shù)以后使這種服務(wù)器整合技術(shù)變得非常容易。

靈活的資源調(diào)派：通過虛擬化技術(shù)，我們可以動(dòng)態(tài)調(diào)配資源給VM，并讓它在不同的實(shí)體主機(jī)之間做到不停機(jī)地移轉(zhuǎn)（VMotion），避免硬件因?yàn)橛?jì)劃性的停機(jī)維護(hù)而不能提供服務(wù)。當(dāng)虛擬機(jī)無法在實(shí)體機(jī)中取得足夠硬件資源的時(shí)候，我們還可以讓它自動(dòng)去找尋閑置有足夠資源的實(shí)體機(jī)，并在線轉(zhuǎn)移過去，進(jìn)行服務(wù)器的資源負(fù)載平衡（DRS 功能）。經(jīng)過虛擬化之后，原本困難費(fèi)心的事情變得很輕松容易實(shí)現(xiàn)。

快速大量部署、降低維護(hù)工作：要快速產(chǎn)生一臺(tái)或多臺(tái)合乎標(biāo)準(zhǔn)的虛擬機(jī)是非常容易的，這省下了采購硬件的流程、安裝軟件時(shí)間、后續(xù)硬件維護(hù)等多道麻煩手續(xù)，非?？焖倥c方便地用于開發(fā)、測(cè)試、維運(yùn)等環(huán)境上面。

增加可用性與備份：使用虛擬快照技術(shù)是將虛擬機(jī)此時(shí)的狀態(tài)像照片一樣保存下來，當(dāng)然我說的很容易，其實(shí)現(xiàn)原理需要非常復(fù)雜，包括cpu運(yùn)行狀態(tài)，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)等等。這樣保存下這些虛擬技術(shù)當(dāng)發(fā)生災(zāi)難或者某些失誤導(dǎo)致虛擬機(jī)出問題時(shí)，可以很快恢復(fù)。

虛擬化技術(shù)最早是IBM公司在上世紀(jì)60年代末所提出的，當(dāng)時(shí) IBM 公司為實(shí)現(xiàn)多用戶對(duì)大型計(jì)算機(jī)同時(shí)交互訪問而開發(fā)的一套被稱之為虛擬機(jī)監(jiān)視器(Virtual Machine Monitor 簡(jiǎn)稱為 VMM)的軟件。在現(xiàn)在的虛擬化技術(shù)中，VMM 是運(yùn)行在硬件服務(wù)器和操作系統(tǒng)中間層的軟件，它方便同時(shí)有多個(gè)相同或不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用共享底層硬件基礎(chǔ)設(shè)施。在云計(jì)算中常提及的Hypervisor與 VMM 具有相同含義，其實(shí)質(zhì)是一種資源配置的管理技術(shù)。

Hypervisor，漢譯過來是“超級(jí)監(jiān)督者”，也叫做VMM（Virtual Machine Monitor，虛擬機(jī)監(jiān)視器）。它不是一款具體的軟件，而是一類軟件的統(tǒng)稱。

Hypervisor分為兩大類：

第一類，hypervisor直接運(yùn)行在物理機(jī)之上。虛擬機(jī)運(yùn)行在hypervisor之上。第二類，物理機(jī)上安裝正常的操作系統(tǒng)（例如Linux或Windows），然后在正常操作系統(tǒng)上安裝hypervisor，生成和管理虛擬機(jī)。

像VMware、KVM、Xen、Virtual Box，都屬于Hypervisor。

VMware大家應(yīng)該很熟悉，就是VMware Workstation。學(xué)習(xí)Linux的話，很多人都是在windows系統(tǒng)下安裝WMware，然后創(chuàng)建Linux虛擬機(jī)。

但是，真正厲害的，是 KVM（kernel-based virtual machine，基于Linux內(nèi)核的虛擬機(jī)）。它是目前最熱門最受追捧的虛擬化方案，在云計(jì)算領(lǐng)域目前用的虛擬機(jī)技術(shù)最多的也是KVM。