虚拟化技术
虚拟化技术是云计算(公有云、私有云、混合云)的基础,是将物理计算资源虚拟化成多个逻辑资源的技术。虚拟化技术可以提高计算资源的利用率,降低硬件成本,并简化管理和维护。虚拟机VM(Virtual Machine)是计算机系统仿真器(共享物理服务器的CPU、内存、硬件、网卡等资源),在一台物理服务器上,运行多台虚拟服务器(虚拟机VM)。如:Hyper-V, VMware, KVM, Xen, Virtual Box等。容器技术是虚拟化操作系统环境,优点是轻量级、性能损失小。缺点是隔离性相对弱,安全性不如虚拟机。如: LXC, Docker, Podman等。
物理机,通常称为宿主机(Host);虚拟机,则称为客户机(Guest)。
虚拟化方式
从虚拟平台的角度划分,包含半虚拟化、全虚拟化和硬件辅助虚拟化。
全虚拟化:全虚拟化是指在虚拟机中运行完整的操作系统,通过Hypervisor分享硬件,虚拟机发出的指令经过Hypervisor捕获并处理。支持多个虚拟化平台,包括x86、ARM、PowerPC等。
半虚拟化:半虚拟化是指在操作系统中运行虚拟机,模拟部分硬件环境,通过修改GuestOS,增加专门API用于发送指令进行最优化,不需要Hypervisor的翻译行为,从而提升性能。
硬件辅助虚拟化:硬件虚拟化是指在物理主机上直接运行虚拟机,CPU辅助虚拟化技术如Intel VT-x实现Hypervisor,可在部分功能上与硬件直接交互,提升性能。
虚拟化软件
- VMware: 商业虚拟化软件,采用全虚拟化技术。支持多种操作系统和硬件平台。
- VirtualBox: 开源虚拟化软件,采用全虚拟化技术。支持多种操作系统和硬件平台,性能稍逊于VMware vSphere。
- Hyper-V: Windows自带虚拟化软件,采用全虚拟化技术。能够与Windows无缝集成,支持多种操作系统和硬件平台。功能相对较弱,性能稍逊于VMware和VirtualBox。
- KVM (Kernel-based Virtual Machine):基于Linux内核的虚拟化技术,可直接访问物理计算资源,例如,CPU、内存和硬盘等。
- LXC/Docker 容器化技术,是VM的轻量级替代品,容器内运行基于Linux,不能运行FreeBSD、Windows等。
虚拟化应用
虚拟化技术在许多领域都有广泛的应用前景,未来虚拟化技术将继续发挥着重要的作用。
- 云计算:虚拟化技术是实现云计算的基础,云计算是IT领域的重要发展方向。
- 数据中心管理:虚拟化技术可以将数据中心中的硬件资源抽象化,提高资源利用率和降低成本。
- 企业虚拟化:将企业内部的虚拟化部分与物理硬件分离,运行在虚拟化的操作系统中,提高企业的管理效率和降低IT成本。
- 教育虚拟化:实现教育资源的虚拟化和共享,提高教育效果,在教育领域具有广泛的应用前景。