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虚拟机技术和操作系统虚拟化技术

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虚拟机技术和操作系统虚拟化技术

1 虚拟机技术分析
  1.1 虚拟机技术的起源
  当今时代是智能化、数字化时代,虚拟化技术得到迅猛发展、推广,特别是在x86服务器上的应用引发了该技术的热潮,但是仅限于在大型主机上使用。从根源而言,可追溯至上世纪60-70年代,IBM公司研发了一种操作系统虚拟分区技术,允许用户在特定的主机上进行多系统操作,以便实现大型机资源的充分利用,同时也能降低使用成本。随后与虚拟机技术相关的新产品(例如IBM360/40,VM/370等)不断涌现,均具有虚拟机功能,可通过使用虚拟机监控器技术生成多种可独立运行的系统操作软件,实现虚拟功能的延伸使用。
  1.2 虚拟机技术的发展
  新世纪以来,IBM公司对虚拟机技术的研究步入了更深的层次,在不断的实踐中,AIX5L v5.2问世,首先包括了IBM实现的动态逻辑分区。在动态逻辑分区中,能够允许机器在无需重启系统的情况下实现处理器、内存等各种组件在内的系统资源实时同步分配,在一定程度上提高了智能化,降低了系统管理难度,同时也因为资源使用效率不断提高而促使管理成本下降。然而这种虚拟化技术只能应用在大型机和小型机中,但是由于大型机和小型机普及程度较低,再加之不同型号产品与技术之间存在明显的兼容问题,导致该技术仍然得不到大众关注重视。现如今,虚拟化技术在x86服务器架构中得到推广应用,可以为技术的普及提供更为便宜、高性能以及稳定性高的服务器,首次向人本文由手机论文网http://m.lw54.com收集整理们展示了该技术的广阔前景。此外一些用户已经将该技术投入使用于生产领域,通过虚拟化技术配置虚拟化的生产环境,这个过程中需要进行管理工具更新,因此为虚拟化技术的发展改进提供了必要的外部环境。
  1.3 虚拟机技术的概念
  虚拟机技术是虚拟化技术的一种,所谓虚拟化技术就是将事物从一种形式转变成另一种形式,具体而言即是在一个宿主计算机体系结构上进行客户机各种操作系统模拟运行,对宿主计算机、客户机体系结构无明确要求,例如可以在一个x86计算机上运行基于ARM体系结构的不需要做任何修改的系统。从这个角度来为虚拟机下定义,可知虚拟机主要是指虚拟技术运行的媒介,即通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、在一个完全隔离环境中运行的一个完整的计算机系统。
  1.4 虚拟机技术的原理
  虚拟化技术可应用的领域十分广泛,但是在不同的领域中应用原理存在着明显差异。具体而言,虚拟化技术主要是通过拆分、整合、迁移这三项内容得以实现。虚拟机技术的应用多采用拆分原理,当某台计算机性能较高但是工作负荷与其不相匹配时,容易造成资源的浪费,使用拆分虚拟技术即可将该计算机拆分为逻辑上的多台,实现了多名用户共同使用,在此情况下该计算机硬件资源利用程度将会明显提高。如图1所示。
  1.5 虚拟机技术分类
  1.5.1 虚拟硬件模式
  该技术模式最为传统、常见,具有明显的特征:不同类型、型号的产品只要使用虚拟硬件模式,都能采用系统处理器获取执行CPU命令,无需涉及虚拟层;其次该技术能够真正将分区隔离落到实处(包括磁盘I/O、网络带宽),保证各部分系统资源能够各自运转,不互相干扰,保证了系统运行的整体性、安全性;再者如果使用高端的虚拟服务器产品无需使用宿主计算机操作系统,用户可直接在硬件上进行虚拟机,方便可行;另外通过管理软件,可减少对系统资源的管理成本,对于虚拟机小号的物理资源也能实现精确控制。
  1.5.2 虚拟操作系统模式
  虚拟操作系统模式即是在主机操作系统(利用虚拟机运行)创设了虚拟层,在这个层面中可根据自身的需要创建多个差异化的虚拟专用服务器(VPS),能够促使硬件、软件以及管理资源最大程度得以享用。另外该模式能够适应多种产品的使用需求,不同服务期之间均实现了安全隔离,相互不受干扰,可实现计算机资源的灵活控制、硬件抽象操作、强化管理功能等。
  1.5.3 Xen
  Xen是一种虚拟硬件虚拟机,相对其它技术模式而言,该技术模式特殊性强,是当前最受关注的虚拟化技术,能够实现系统管理程序的调整,可根据实际操控的需要选择性进行修改,且不会干扰系统中运行的应用程序。另外Xen具有虚拟硬件虚拟机的多数特性,但是也有明显的差异,即使用过程中需要修改操作系统内核。
  1.6 虚拟机技术特点
  虚拟机技术是将一个物理计算机划分为一个或多个完全孤立的虚拟机技术,这些虚拟机并非运行在物理硬件之上,而是运行在通过虚拟化软件来生成一个虚拟的物理硬件层之上。实际上对于操作系统来说就是运行在其之上的应用程序。但是虚拟机使用中会共享计算机的物理硬件,且具有明显的优势:资源共享和隔离。在虚拟机的状态下,各种资源可以根据需要分配,甚至可以不用重启虚拟机即可分配硬件资源;虚拟机环境能够实现隔离,即能够根据自身使用的需求在物理计算机上运行几个不同的操作系统,它们之间独立运行,但各自互不干扰。可以是同一种操作系统,也可以是不同的操作系统。这也是虚拟机技术和操作系统虚拟化技术的最大区别。
  2 操作系统虚拟化技术分析
  2.1 操作系统虚拟化技术的定义
  操作系统虚拟化是虚拟化技术的第三种实现方式,SWsoft的Virutozzo和Sun的Solaris Container是这种技术的两种实现。例如VMware就是虚拟PC的一个代表企业,其产品能够使用户在一台机器上同时运行2个或更多Windows、DOS、LINUX系统,与“多启动”系统相比,VMWare采用了完全不同的概念,每个操作系统都可进行虚拟分区、配置且能够不影响真实硬盘的数据,用户甚至可以通过网卡将几台虚拟机连接为一个局域网,极其方便。从上述分析可知,操作系统虚拟化技术即是指基于共享的操作系统,能够允许多种不同的应用系统在一份操作系统拷贝的控制下实现独立运行。该技术达到的效果与虚拟机技术类似,通过分区实现不同资源的合理利用,当前在服务器整合、测试研发等场景中得到推广,实现了操作系统资源访问虚拟化。 转载请注明来源。原文地址:http://m.lw54.com/20170430/6976974.html