【云计算与大数据技术】虚拟化简介及虚拟化的分类讲解（图文解释超详细）

深藏阁楼爱情的钟 2023-09-30 17:45 2阅读 0赞

## 一、虚拟化简介 ##

### 1：什么是虚拟化 ###

虚拟化是指计算机元件在虚拟的基础上而不是在真实的、独立的物理硬件基础上运行。这种以优化资源、简化软件的重新配置过程为目的的解决方案就是虚拟化技术

虚拟化架构就是在一个物理硬件机器上同时运行多个不同应用的独立的虚拟系统，这些同时运行的虚拟系统由Hyperviser来控制，虚拟机被称为guest，Hypervisor不仅可以提供虚拟系统资源，进行主机/虚拟机之间的调度，而且可以提供虚拟机间的通信

可以分为以下三个过程

研发与测试

服务器合并

高级虚拟主机

### 2：虚拟化的发展历史 ###

#### 1：虚拟化技术的萌芽 ####

20世纪60年代美国计算机学界提出了虚拟技术的思想

#### 2：虚拟化技术的雏形 ####

首次出现虚拟化技术是在20世纪年代，当时的应用是使用虚拟化对稀有而昂贵的资源-大型计算机硬件的分区

#### 3：虚拟化标准的提出 ####

1974年，提出了一组称为虚拟化准则的充分条件，满足条件的控制程序可以被称为VMM

### 3：虚拟化带来的好处 ###

与传统IT资源分配的应用方式相比，使用虚拟化的优势有以下几个方面：

#### 1：提高资源利用率 ####

通过整合服务器可以将公用的基础架构资源聚合到资源池中，打破原有的一台服务器一个应用的模式，为了达到资源的最大利用，虚拟化把一个硬件虚拟成多个硬件，这里的一个硬件指的不是一个个体，而是由一个个个体组成的一组资源。使用虚拟化技术可以动态调用空闲资源，减小服务器规模，从而提高资源利用率

#### 2：降低成本 节能减排 ####

通过使用虚拟化，可以使所需的服务器以及相关IT硬件的数量变少，这样不仅可以减少占地空间，同时也能减少电力和散热需求

#### 3：统一管理 ####

虚拟化系统将资源整合，在管理上十分方便，在升级时只需添加动作，避开传统的进行容量规划，定制服务器，安装硬件等工作，从而提高工作效率

#### 4：提高安全性 ####

用户可以在一台计算机上模拟出多个不同的操作系统，在虚拟系统下的各个子系统互相独立，即使一个子系统遭受攻击而崩溃，也不会对其他系统造成影响，而且在使用备份机制后，子系统在遭受攻击后可以被快速的恢复，同时可以避免不同系统造成的不兼容性

## 二、虚拟化的分类 ##

实际上，我们通常所说的虚拟化技术是指服务器虚拟化技术。而除此之外，还有网络虚拟化、存储虚拟化以及应用虚拟化等。

### 1、服务器虚拟化 ###

服务器虚拟化通过区分资源的优先次序，并随时随地地将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。通过服务器虚拟化技术，用户可以动态地启用虚拟服务器（虚拟机）。

x86服务器的虚拟化技术

#### 完全虚拟化 ####

使用Hypervisor在VM和底层硬件之间建立一个抽象层，Hypervisor捕获CPU指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介

#### 准虚拟化 ####

改动客户操作系统，让它以为自己运行在虚拟环境下，能够与Hypervisor协同工作，性能高

#### 操作系统层虚拟化 ####

在操作系统层面增添虚拟服务器功能

### 2：网络虚拟化 ###

网络虚拟化将不同网络的硬件和软件资源结合成一个虚拟的整体，通常包括虚拟局域网和虚拟专用网。

虚拟专用网络（VPN）是在大型网络中的不同计算机通过加密连接而组成的虚拟网络，具有类似局域网的功能，虚拟专用网帮助管理员维护IT环境，防止来自内网或者外网中的威胁，使用户能够快速，安全的访问应用程序和数据

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### 3：存储虚拟化 ###

存储虚拟化就是把各种不同的存储设备有机的结合起来进行使用，从而得到一个容量很大的“存储池”，可以给各种服务器进行灵活的使用，并且数据可以在各存储设备间灵活转移。

存储虚拟化的基本概念是将实际的物理存储实体与存储的逻辑表示分离开来，应用服务器只与分配给它们的逻辑卷（或称虚卷）打交道，而不用关心其数据是在哪个物理存储实体上。

存储虚拟化技术主要分为硬件和软件两种方式来实现。

### 4：应用虚拟化 ###

应用虚拟化通常包括两层含义，一是应用软件的虚拟化，二是桌面的虚拟化。

应用软件虚拟化，就是将应用软件从操作系统中分离出来，通过压缩后的可执行文件夹来运行，而不必需要任何设备驱动程序或者与用户的文件系统相连；

桌面虚拟化技术是把应用程序的人机交互逻辑（应用程序界面、键盘及鼠标的操作、音频输入输出、读卡器、打印输出等）与计算逻辑隔离开来，客户端无需安装软件，通过网络连接到应用服务器上，计算逻辑从本地迁移到后台的服务器完成，实现应用的快速交付和统一管理。

### 5：技术比较 ###

下图是四种虚拟化技术的比较，其中服务器虚拟化技术，应用虚拟化中的桌面虚拟化技术相对成熟，也是使用较多的技术

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