[操作系统] 计算机资源虚拟化技术

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1 定义：计算机资源虚拟化

服务器虚拟化主要通过软件技术将物理服务器的硬件资源抽象化，创建多个独立的虚拟服务器环境。

虚拟化技术是当今云计算、大数据和AI得以繁荣发展的核心基础技术。

2 虚拟化技术方向

以下是一些常见的服务器虚拟化方式和工具：

基于hypervisor的虚拟化

Hypervisor技术: 也称为虚拟机监视器（Virtual Machine Monitor，VMM），是一种运行在物理服务器和操作系统之间的软件。

它允许多个操作系统在同一台物理服务器上同时运行。Hypervisor提供了虚拟化技术的核心功能，使得每个操作系统实例（即虚拟机）都能够独立运行，就像它们各自运行在独立的物理机器上一样。

根据Hypervisor与宿主操作系统的关系，它们可以分为两大类：

Type-1 Hypervisor（裸机Hypervisor）：直接运行在物理硬件之上，不依赖于宿主操作系统。

这种类型的Hypervisor提供了更好的性能和资源利用率，因为它们直接控制硬件资源。
常见的实现方案有： VMware vSphere ESXi、Microsoft Hyper-V和Citrix XenServer。

Type-2 Hypervisor（宿主型Hypervisor）：运行在宿主操作系统之上

常见的实现方案有： VMware Workstation 和 Oracle VirtualBox。
这种类型的Hypervisor通常用于个人电脑或开发环境，因为它们不需要直接访问硬件资源。

Hypervisor是现代数据中心和云计算环境中的关键技术，它们使得服务器资源的利用更加灵活和高效，同时也支持了虚拟化技术的发展。

Hypervisor的主要功能：

资源管理：Hypervisor管理着物理服务器的资源（如CPU、内存、存储和网络接口），并将其分配给各个虚拟机。

隔离性：Hypervisor确保各个虚拟机之间的操作是相互隔离的，一个虚拟机的故障或安全问题不会影响到其他虚拟机。

调度：Hypervisor负责CPU时间的分配，确保各个虚拟机能够公平地访问CPU资源。

设备模拟：Hypervisor模拟硬件设备，使得虚拟机可以像在真实硬件上一样运行。

安全性：Hypervisor提供了一个安全的环境，可以防止虚拟机之间的相互干扰。

操作系统级虚拟化

在操作系统层面上实现虚拟化，通过在单个操作系统【内核】中创建多个独立的用户空间实例。

这种方式的优点是资源利用率高、启动速度快，但隔离性相对较弱
常见的实现方案有： Linux容器（如Docker）和Solaris Zones等

3 虚拟化工具

常见的服务器虚拟化工具

VMware vSphere/ESXi：企业级虚拟化平台，提供数据中心虚拟化产品和应用程序及基础架构管理工具
Microsoft Hyper-V：作为Windows Server的组成部分，提供基于Hypervisor的服务器虚拟化技术
Citrix XenServer：基于开源Xen系统管理程序的服务器虚拟化系统，提供接近裸机的性能
Red Hat Virtualization (RHV)：基于KVM的虚拟化平台，适用于企业级环境
Oracle VM：提供可伸缩、低成本的服务器虚拟化
Proxmox VE：基于Debian的开源虚拟化平台，结合了KVM和LXC技术，提供易于使用的Web界面和丰富的管理功能
KVM (Kernel-based Virtual Machine)：开源免费，直接集成到Linux内核，性能高效

注：支持基于JVM，虚拟化 Windows

这些工具和方式各有特点，适用于不同的场景和需求，可以根据具体的业务需求选择合适的虚拟化解决方案。

Y FAQ

Q: VirtualBox vs. VMware Workstation 的区别?

VirtualBox和VMware是两种不同的虚拟化软件，它们之间有以下比较 :
• 开源 vs 商业：VirtualBox是开源的，VMware是商业产品。
• 适用场景：VirtualBox适合个人和小型企业，VMware适合大型企业和数据中心。
• 性能：VMware Workstation Pro性能较高，特别在3D加速方面。
• 管理功能：VMware功能更强大，VirtualBox较弱。
• 限制：VirtualBox对虚拟机有一些限制，如CPU核心数等。

详情参见: 再议 VirtualBox 与 VMware 对比，VirtualBox 没有你想的那么不堪 - dev.leiyanhui.com

VirtualBox

母公司: Oracle(甲骨文)

官网: https://www.virtualbox.org

下载: https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads

https://download.virtualbox.org/virtualbox/7.1.4/VirtualBox-7.1.4-165100-Win.exe

源码: https://www.virtualbox.org/wiki/Community

svn co https://www.virtualbox.org/svn/vbox/trunk vbox

VMware

母公司: Broadcom(博通)

官网: https://www.vmware.com/ | https://broadcom.com

下载:

https://www.vmware.com/products/desktop-hypervisor/workstation-and-fusion
https://support.broadcom.com/group/ecx/productfiles?subFamily=VMware%20Workstation%20Pro