虚拟化、(完)全虚拟化、半虚拟化和准虚拟化技术说明

3年前 (2016-08-03) Jason Liu 运维 0评论 已收录 172℃

虚拟化技术:百度百科中的定义是这样的:虚拟化是一个广义的术语,在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量,简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行,允许一个平台同时运行多个操作系统,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。这个定义已经比较完整了。

(完)全虚拟化技术:完全虚拟化技术又叫硬件辅助虚拟化技术,最初所使用的虚拟化技术就是全虚拟化(Full Virtualization)技术,它在虚拟机(VM)和硬件之间加了一个软件层--Hypervisor,或者叫做虚拟机管理程序(VMM)。hypervisor 可以划分为两大类。首先是类型 1,这种 hypervisor 是直接运行在物理硬件之上的。其次是类型 2,这种 hypervisor 运行在另一个操作系统(运行在物理硬件之上)中。类型 1 hypervisor 的一个例子是基于内核的虚拟机(KVM —— 它本身是一个基于操作系统的 hypervisor)。类型 2 hypervisor 包括 QEMU 和 WINE。

因为运行在虚拟机上的操作系统通过Hypervisor来最终分享硬件,所以虚拟机发出的指令需经过Hypervisor捕获并处理。为此每个客户操作系统(Guest OS)所发出的指令都要被翻译成CPU能识别的指令格式,这里的客户操作系统即是运行的虚拟机,所以Hypervisor的工作负荷会很大,因此会占用一定的资源,所以在性能方面不如裸机。但是运行速度要快于硬件模拟。全虚拟化最大的优点就是运行在虚拟机上的操作系统没有经过任何修改,唯一的限制就是操作系统必须能够支持底层的硬件,不过目前的操作系统一般都能支持底层硬件,所以这个限制就变得微不足道了。全虚拟化技术如图1所示。


图1:全虚拟化技术

半/准虚拟化技术:半虚拟化技术是后来才出现的技术,半虚拟化技术英文是paravirtualization,也叫做准虚拟化技术,现在比较热门,它就是在全虚拟化的基础上,把客户操作系统进行了修改,增加了一个专门的API,这个API可以将客户操作系统发出的指令进行最优化,即不需要Hypervisor耗费一定的资源进行翻译操作,因此Hypervisor的工作负担变得非常的小,因此整体的性能也有很大的提高。不过缺点就是,要修改包含该API的操作系统,但是对于某些不含该API的操作系统(主要是windows)来说,就不行能用这种方法。半/准虚拟化技术如图2所示。


图2:半/准虚拟化技术

随着硬件虚拟化技术的逐渐演化,运行于Intel平台的全虚拟化的性能已经超过了准虚拟化产品,这一点在64位的操作系统上表现的更为明显。加之,全虚拟化不需要对客户机操作系统做任何修改的固有优势。可以预言,基于硬件的全虚拟化产品将是未来虚拟化技术的核心。

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