什么是虛擬化？管理程序如何工作？

位于虛擬化核心的是一種眾所周知但很少討論的技術(shù)，稱為 Hypervisor。管理程序是一個軟件層，它使單個硬件能夠托管多個隔離的虛擬機(jī)。它還有助于管理這些虛擬機(jī)。但在我們討論虛擬機(jī)管理程序的工作原理、虛擬機(jī)管理程序的類型以及這項(xiàng)技術(shù)的好處之前，讓我們先定義一些基本的定義。我們將從與虛擬機(jī)管理程序密切相關(guān)的技術(shù)開始——虛擬化。

什么是虛擬化？

虛擬化是創(chuàng)建“虛擬”形式的資源，例如服務(wù)器、桌面、操作系統(tǒng)、存儲空間、網(wǎng)絡(luò)或文件。通過虛擬化，傳統(tǒng)計(jì)算發(fā)生了轉(zhuǎn)變，因?yàn)檫@些資源可以根據(jù)客戶或組織的需求進(jìn)行擴(kuò)展。虛擬化已經(jīng)存在了幾十年，現(xiàn)在分為三種不同的類型——操作系統(tǒng)（OS）虛擬化、硬件虛擬化和服務(wù)器虛擬化。

虛擬化用于將工作負(fù)載、系統(tǒng)和多個操作環(huán)境整合到一個物理系統(tǒng)上。本質(zhì)上，底層硬件是分區(qū)的，每個分區(qū)都作為一個獨(dú)立的、隔離的虛擬機(jī)運(yùn)行——它有自己的操作系統(tǒng)?，F(xiàn)在，這就是管理程序的用武之地。

什么是管理程序？

分區(qū)的功能，或者更具體地說，從底層計(jì)算機(jī)硬件中抽象和隔離這些不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序是管理程序所做的。因此，說虛擬化是由虛擬機(jī)管理程序的功能啟用的并沒有錯。

這意味著底層硬件（稱為主機(jī)）可以獨(dú)立操作和運(yùn)行一個或多個虛擬機(jī)（稱為來賓機(jī)器）。管理程序還通過分配硬件資源（例如內(nèi)存分配、CPU 使用網(wǎng)絡(luò)帶寬等）來幫助管理這些獨(dú)立的虛擬機(jī)。它通過創(chuàng)建抽象硬件資源池來做到這一點(diǎn)，然后將其分配給虛擬機(jī)。它還可以在用戶請求時停止和啟動虛擬機(jī)。

管理程序的另一個關(guān)鍵組件是確保所有虛擬機(jī)與其他虛擬機(jī)保持隔離——因此當(dāng)一個虛擬機(jī)出現(xiàn)問題時，其他虛擬機(jī)不會受到影響。最后，管理程序還處理虛擬機(jī)之間通過虛擬網(wǎng)絡(luò)的通信——使虛擬機(jī)能夠相互連接。

管理程序如何工作？

要了解管理程序的工作原理，了解管理程序的類型很重要 - 管理程序的類型是什么？它們是如何工作的？有什么區(qū)別？有 2 種類型的 Hypervisor。它們也被稱為本機(jī)或裸機(jī)管理程序（類型 1）和托管管理程序（類型 2）。

類型 1 管理程序：

類型 1 管理程序直接在主機(jī)硬件上運(yùn)行，無需底層操作系統(tǒng)的干預(yù)。這意味著管理程序可以直接訪問硬件，而無需與操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序競爭。

Type 1 被廣泛認(rèn)為是企業(yè)計(jì)算中性能最佳和最高效的虛擬機(jī)管理程序。直接分配資源的能力使這些虛擬機(jī)管理程序更具可擴(kuò)展性，但優(yōu)勢遠(yuǎn)不止于此：

物理資源優(yōu)化：組織通常通過為不同的應(yīng)用程序購買單獨(dú)的服務(wù)器來快速消耗資金——這是一項(xiàng)耗時且占用數(shù)據(jù)中心空間的工作。借助 Type 1 虛擬機(jī)管理程序，IT 可以利用服務(wù)器硬件，從而釋放數(shù)據(jù)中心成本和空間并減少能源使用。 更大的資源分配：大多數(shù)類型 1 管理程序讓管理員有機(jī)會根據(jù)應(yīng)用程序的優(yōu)先級手動設(shè)置資源分配。許多類型 1 管理程序還根據(jù)需要自動分配資源，從而使資源管理成為動態(tài)和定制的選項(xiàng)。

類型 1 管理程序最著名的例子是 VMware 的 ESXi 和 Microsoft 的 Hyper-V。

類型 2 管理程序

通常，這些管理程序構(gòu)建在操作系統(tǒng)之上。由于它依賴于主機(jī)的底層操作系統(tǒng)（與類型 1 直接對比），因此被稱為“托管管理程序”。管理程序作為操作系統(tǒng)中的應(yīng)用程序運(yùn)行，然后直接在主機(jī)上運(yùn)行。類型 2 管理程序確實(shí)支持多臺訪客機(jī)器，但不允許直接訪問主機(jī)硬件及其資源。預(yù)先存在的操作系統(tǒng)管理對 CPU 的內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲的調(diào)用。所有這些都會產(chǎn)生一定的延遲。

但是，這僅適用于更復(fù)雜和高性能的場景。2 型管理程序仍然是流行的家庭和測試實(shí)驗(yàn)室。此外，Type 2 虛擬機(jī)管理程序具有自己的一組優(yōu)勢，例如：

類型 2 管理程序更容易設(shè)置和管理，因?yàn)槟呀?jīng)有一個操作系統(tǒng)可以使用。 它不需要專門的管理員。 它與各種硬件兼容。

2 類管理程序的示例包括 Oracle Solaris Zones、Oracle VM Server for x86、Oracle VM Virtual Box、VMware Workstation、VMware Fusion 等。

虛擬機(jī)

KVM（基于內(nèi)核的虛擬機(jī)）是一種流行且獨(dú)特的虛擬機(jī)管理程序——因?yàn)樗哂?1 類和 2 類虛擬機(jī)管理程序的特征。這種開源虛擬化技術(shù)內(nèi)置于 Linux 中，更具體地說，將 Linux 變成了一個虛擬機(jī)管理程序。

需要明確的是，KVM 是 Linux 代碼的一部分，這意味著它可以從 Linux 的每一項(xiàng)創(chuàng)新或進(jìn)步、特性和修復(fù)中受益，而無需額外的工程設(shè)計(jì)。

KVM 將 Linux 轉(zhuǎn)換為 Type-1（本機(jī)/裸機(jī)）管理程序。這是一個安全的選項(xiàng)，可為您提供充足的存儲空間、硬件支持、內(nèi)存管理、虛擬機(jī)實(shí)時遷移（無任何服務(wù)中斷）、可擴(kuò)展性、調(diào)度和資源控制、低延遲和更高的應(yīng)用程序優(yōu)先級。KVM還可以創(chuàng)建更安全和更好隔離的虛擬機(jī)，同時確保它們繼續(xù)以最佳性能運(yùn)行。

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