纯软件虚拟化原理

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一、什么是虚拟化技术，为什么要虚拟化技术？

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简而言之，虚拟化是创建某些组件的虚拟（而不是物理）版本的过程。虚拟化可以应用于计算机、操作系统、存储设备、应用程序或软件。然而，服务器虚拟化是虚拟化的核心。当今的x86服务器被设计为一次仅运行一种操作系统和应用程序，这给IT部门带来了挑战。因此，即使是小型的数据中心也必须部署大量的服务器，而每台服务器的利用率只有5%到15%，无论从什么角度来看都是非常低效的。
虚拟化使用软件来模拟硬件并创建虚拟计算机系统。这使得企业可以运行多个虚拟系统，即在单个服务器上运行多个操作系统和应用程序，从而实现规模经济并提高效率。
2.虚拟化技术可以解决很多以前我们无法解决的技术：
1．因为一切都是物质的，所以很难通过很少的工作使两个大臣彼此融为一体。然而，随着虚拟化技术的出现，这种服务器整合技术变得非常容易。这项技术需要我下面介绍的2到3种技术的帮助。二.判断此时大臣的压力是轻还是重。然后根据严重程度实现服务器总线，总线基于第三种技术。
3.动态迁移技术：该技术是前两项技术的基础，但不限于前两项技术。目的是在它服务的同时，将虚拟机迁移到其中，为其他人服务。工作原理通常是在目标服务器上模拟服务器的硬件状态，然后迁移数据，最后将信息发送到服务器。
4.先进的技术可以配置服务器环境，使其他机器可以通过先进的技术达到与本机相同的性能。它和动态迁移的区别在于，由于服务器不会停止，所以动态迁移要求迁移的对象必须互相共享内存，但没有这个限制。
5.是败仗的问题吗？这就要看第六种技巧了。
6.虚拟快照技术：虚拟快照技术将虚拟机的当前状态以照片数据等形式保存在内存中。这样，这些虚拟化技术就得到了保存，并且在发生灾难或者某些错误导致虚拟机出现问题时可以快速恢复。
7.这里可用的只能是零停机机器。在这种情况下，我们可以提高效率。严肃机器的前提是每台服务器都应该有一个镜像。主虚拟机和辅助虚拟机之间有一条心跳线，以维持两者立即启动的关系。
8.安全性：VMM是硬件层一直到虚拟化的一层，时刻检测每个虚拟机的移动，接收异常，解决门事件，执行调度等。所以当风险因素出现的时候，因为VMM的存在，我们可以很快的发现问题并解决。这比之前直接在上面安装操作系统的硬件层要快得多。

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二、计算机虚拟化技术的简介

虚拟化技术与多任务和超线程技术完全不同。多任务处理是指操作系统中多个程序同时并行执行。在虚拟化技术中，多个操作系统可以同时运行，每个操作系统运行多个程序。虚拟CPU或虚拟主机；超线程技术仅用单个处理器模拟两个处理器，以平衡程序执行性能。两个模拟处理器不能分开，只能一起工作。虚拟化技术也不同于VMwareWorkstation等目前同样可以产生虚拟效果的软件。这是一个巨大的技术进步，具体体现在软件虚拟机开销的减少和对更广泛操作系统的支持上。
纯软件虚拟化解决方案有很多局限性。在许多情况下，“来宾”操作系统通过VMM（虚拟机监视器）与硬件进行通信，VMM决定其对系统上所有虚拟机的访问权限。（请注意，大多数CPU和内存访问都独立于VMM，并且仅在发生某些事件（例如页面错误）时才会涉及。）在纯软件虚拟化解决方案中，VMM在软件套件中的位置是传统意义上的。操作系统的位置，传统上应用程序所在的位置。这个额外的通信层需要二进制翻译来通过提供与物理资源（如处理器、内存、存储、显卡、网卡等）的接口来模拟硬件环境。这种转换必然会增加系统的复杂性。此外，对来宾操作系统的支持受到虚拟机环境功能的限制，这可能会阻碍特定技术（例如64位来宾操作系统）的部署。在纯软件解决方案中，软件堆栈的复杂性增加意味着这些环境难以管理，从而更难以确保系统的可靠性和安全性。
CPU虚拟化技术是一种硬件解决方案。支持虚拟化技术的处理器具有专门优化的指令集来控制虚拟进程。有了这些指令集，与软件的虚拟实现相比，VMM将轻松提高性能。。虚拟化技术提供基于芯片的功能，可以通过兼容的VMM软件增强纯软件解决方案。由于虚拟化硬件可以提供新的架构，支持操作系统直接在其上运行，不需要进行二进制转换，减少了相关性能的开销，大大简化了VMM的设计，从而使得VMM可以按照共同标准并取得更好的绩效。另外，在纯软件VMM中，目前缺乏对64位客户操作系统的支持，并且随着64位处理器的持续普及，这种严重的差距变得越来越重要。CPU虚拟化技术除了支持广泛的传统操作系统外，还支持64位客户操作系统。
虚拟化技术是一套解决方案。完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件（例如VMM软件或某些操作系统本身）的支持。即使只有处理器支持虚拟化技术，当与VMM软件一起使用时，也会比完全不支持虚拟化技术的系统具有更好的性能。
英特尔和AMD两大处理器巨头都在竭尽全力想要在虚拟化领域占据领先地位，但AMD的虚拟化技术却落后英特尔几个月
英特尔一直在推动IntelVirtualizationTechnology（IntelVT）虚拟化的应用自2005年底以来，英特尔推出了一系列采用IntelVT虚拟化技术的处理器，包括桌面平台上的Pentium46X2、PentiumD9X0和PentiumEE9XX系列，以及精选的CoreDuo和CoreSolo系列产品，以及服务器/工作站平台。高端安腾2XeonLV系列服务器处理器将支持IntelVT虚拟化技术。
AMD还发布了一系列支持AMD虚拟化技术（AMDVT）的处理器，包括SocketS1接口的Turion64X2系列和SocketAM2接口的Athlon64X2和Athlon64FX系列等，绝大多数是AMD下一代主流处理器包括即将推出的带有SocketF接口的Opteron，都将支持AMDVT虚拟化技术。