虚拟化原理

虚拟化 (Virtualization) 是资源的逻辑表示，而不受物理限制的约束。虚拟化技术的实现形式是在系统中加入一个虚拟化层，将下层的资源抽象成另一形式的资源，提供给上层使用。

服务器虚拟化就是使软件和硬件相互分离，把软件从主要安装硬件中分离出来。它可以在服务器架构中的多个位置实施虚拟化，包括应用程序与操作系统之间（轻量级容器）或操作系统与硬件之间,后者指位于下层的虚拟化软件通过空间上的分割、时间上的分时以及模拟，抽象出一个虚拟的硬件接口，向上层操作系统提供一个与它原先期待一致的服务器硬件环境，使得上层操作系统可以直接运行在虚拟环境上，可允许多个操作系统同时运行在单个物理服务器上。

服务器虚拟化的虚拟化软件层称为虚拟机监控器 (Virtual Machine Monitor, VMM)，也称Hypervisor，常见的Hypervisor分两类：

Type-I（裸金属型）指VMM直接运作在裸机上,使用和管理底层的硬件资源，Guest OS对真实硬件资源的访问都要通过VMM来完成，作为底层硬件的直接操作者，VMM拥有硬件的驱动程序。

Type-II型（宿主型）指VMM之下还有一层宿主操作系统，由于Guest OS对硬件的访问必须经过宿主操作系统，因而带来了额外的性能开销，但可充分利用宿主操作系统提供的设备驱动和底层服务来进行内存管理、进程调度和资源管理等。

服务器虚拟化前后的巨大差异，源于虚拟机与物理服务器的本质区别上：

虚拟机的定义：虚拟机 (Virtual Machine) 是由虚拟化层提供的高效、独立的虚拟计算机系统，每台虚拟机都是一个完整的系统，它具有处理器、内存、网络设备、存储设备和BIOS，因此操作系统和应用程序在虚拟机中的运行方式与它们在物理服务器上的运行方式没有什么区别。

虚拟机的本质区别：与物理服务器相比，虚拟机不是由真实的电子元件组成，而是由一组虚拟组件（文件）组成，这些虚拟组件与物理服务器的硬件配置无关，关键与物理服务器相比，虚拟机具有以下优势：

• 抽象解耦：可在任何X86架构的服务器上运行；2.上层应用操作系统不需修改即可运行；
• 分区隔离：可与其他虚拟机同时运行；2.实现数据处理、网络连接和数据存储的安全隔离；
• 封装移动：可封装于文件之中，通过简单的文件复制实现快速部署、备份及还原；2.可便捷地将整个系统（包括虚拟硬件、操作系统和配置好的应用程序）在不同的物理服务器之间进行迁移，甚至可以在虚拟机正在运行的情况下进行迁移；
• 弹性扩展：可对单个物理服务器上的虚拟资源（VCPU、VNIC等）进行按需动态扩展（不停机）；2.可作为即插即用的虚拟工具进行构建和分发，按集群弹性资源分配机制实现动态扩展；