虚拟机半虚拟化有什么用

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一、virtio——一种LinuxI/O半虚拟化框架[译]

virtio：Linux的I/O半虚拟化革命

在云计算和虚拟化领域，一个关键的技术支柱是virtio。它是RustyRussell为lguest项目精心设计的半虚拟化框架。本文将带您深入了解virtio的本质，探讨它在Linux世界中的重要作用和优势。

的诞生及初衷

Virtio源于对效率的追求，旨在为虚拟化Hypervisor提供高效、标准化的设备模拟接口。它最初是为了解决全虚拟化的效率瓶颈而设计的。通过半虚拟化，主机和虚拟机之间的交互更加紧密，从而实现更快的I/O性能。

2.全虚拟化与半虚拟化的较量

全虚拟化通过模拟底层硬件来隔离客户端。虽然安全，但效率较低；而virtio则提倡半虚拟化，需要协作，要求客机进行一定的修改，以换取更高的性能。virtio为Linux提供了通用的设备模拟接口，使跨平台代码重用更加容易。

中的Virtio架构

virtio的核心在于其前端和后端驱动的设计。通过标准化接口，virtio_net和virtio_blk等驱动程序简化了设备模拟。前端驱动程序负责与虚拟机管理程序交互，例如网络和块设备，而后端驱动程序负责虚拟机管理程序中的实际操作。关键组件Virtqueue通过环机制实现定制化通信，使得数据传输更加高效。

图中，前端驱动（如virtio_driver）和后端驱动（virtqueue、virtqueue_ops）紧密配合，进行驱动注册、设备识别等操作，和配置选也进行了详细描述。virtqueue的回调函数机制使得数据传输过程对客户端透明，无需关心内部细节。

的广泛应用和性能提升

Virtio不仅在HPC领域发挥着重要作用，如virtioPCI驱动，而且在KVM、lguest等半虚拟化方面也有广泛应用。基础设施。RustyRussell的工作在优化网络I/O方面取得了显着的成果，显着提高了虚拟化环境中的I/O性能。

virtio架构的深度学习对于理解半虚拟化I/O的效率提升至关重要。它不仅提升了Linux作为Hypervisor的竞争力，而且在虚拟化技术的发展中占据着核心地位。对virtio的深入研究无疑将为我们审视云计算和虚拟化技术的未来提供新的视角。

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二、全虚拟化&半虚拟化&硬件辅助虚拟化关系是什么？全虚拟化（FullVirtulization）
简介：它捕获并处理客户操作系统与硬件之间那些对虚拟化敏感的特权指令，从而使客户操作系统无需修改即可运行。速度会变得更好。这种方法是当今最成熟和流行的，并且适用于Hosted和Hypervisor模式。。
优点：GuestOS不需要修改，速度和功能都非常好，最重要的是，它非常容易使用，无论是VMware产品还是Sun（Oracle？）VirtualBox。
缺点：基于Hosted模式的全虚拟化产品在性能上并不是特别好，特别是在I/O方面。
未来：由于采用这种模式，不仅GuestOS可以免于修改，而且通过引入未来仍然重要的虚拟化辅助技术，可以提高其性能。
并行化
简介：有点像全虚拟。它也是利用Hypervisor来实现对底层硬件的共享访问，但是因为Hypervisor上面运行着GuestOS。集成了半虚拟化代码，使得GuestOS能够与Hyperivosr很好地配合实现虚拟化。采用这种方法，不需要重写或捕获特权指令，接近物理机的性能，也用于半虚拟化。
优点：与全虚拟化相比，这种方式架构更加精简，整体速度上也有一定的优势。缺点
缺点：GuestOS必须修改，用户使用起来比较困难。
未来：我想未来会像他的情况一样。与VMwarevSphere在其他方面的产品竞争一样，它也将采用硬件辅助虚拟化技术来提高速度并简化架构。
硬件辅助虚拟化（HardwareAssistedVirtualization）
简介：Intel/AMD等硬件厂商正在开发一些基于硬件的全虚拟化和半虚拟化方面的软件技术（具体会在下面详细讨论））。硬件辅助虚拟化技术，往往是为了优化全虚拟化和半虚拟化产品，而不是原来的。最著名的例子是VMwareWorkstation。例如Intel的VT-x和AMD的AMD-V。现在市场上大部分全虚拟化和半虚拟化产品都支持硬件辅助虚拟化，包括VirtualBox、KVM、VMwareESX、Xen等。
优点：通过引入硬件技术，虚拟化技术将更加接近物理机的速度。
缺点：现有硬件优化不够，还有进一步改进的空间。
未来：由于硬件技术的使用不仅可以提高速度，而且可以简化虚拟技术的架构，因此预计大多数虚拟特效将采用硬件技术。
操作系统级虚拟化（OperatingSystemLevelVirtualization）
简介：这种虚拟化工具技术隔离了服务器操作系，主要用于VPS。顶级技术包括ParallelsVirtuozzoContainers、类Unix系统上的chroot以及Solaris上的Zona。
优点：由于是直接修改操作系统，所以实现成本低，性能好。缺点
缺点：资源隔离性能较差，GuestOS型号和版本有限制。
未来：我觉得是不确定的，除非有新技术出现，但一定是相关的，比如VPS。
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