虛擬化技術(shù)介紹及分類

1.1虛擬化技術(shù)發(fā)展史雖然虛擬化技術(shù)在最近幾年才開(kāi)始大面積推廣和應(yīng)用，但是如果從其誕生時(shí)間來(lái)看，可以說(shuō)它的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。1959年，克里斯托弗(ChristopherStrachey)發(fā)表了一篇學(xué)術(shù)報(bào)告，名為"大型高速計(jì)算機(jī)中的時(shí)間共享"(TimeSharinginLargeFastComputers)，他在文中提出了虛擬化的基本概念，這篇文章也被認(rèn)為是虛擬化技術(shù)的最早論述?？梢哉f(shuō)虛擬化作為一個(gè)概念被正式提出即是從此時(shí)開(kāi)始。最早在商業(yè)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)虛擬化的是IBM公司在1965年發(fā)布的IBM7044。它允許用戶在一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，讓用戶盡可能充分地利用昂貴的大型機(jī)資源。隨后虛擬化技術(shù)一直只在大型機(jī)上應(yīng)用，而在PC服務(wù)器的x86平臺(tái)上仍然進(jìn)展緩慢。不過(guò)也可以理解，以當(dāng)時(shí)x86平臺(tái)的處理能力，應(yīng)付一兩個(gè)應(yīng)用都有些捉襟見(jiàn)肘，還怎么可能將資源分給更多的虛擬應(yīng)用呢？隨著x86平臺(tái)處理能力與日俱增，1999年，VMware在X86平臺(tái)上推出了可以流暢運(yùn)行的商業(yè)虛擬化軟件。從此虛擬化技術(shù)終于走下大型機(jī)的神壇，來(lái)到PC服務(wù)器的世界之中。在隨后的時(shí)間里，虛擬化技術(shù)在x86平臺(tái)上得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。尤其是CPU進(jìn)入多核時(shí)代之后，PC具有了前所未有的強(qiáng)大處理能力，終于到了我們考慮如何有效利用這些資源的時(shí)候了。從2006年到現(xiàn)在，可以說(shuō)是進(jìn)入了虛擬化技術(shù)的爆發(fā)期。諸多廠商如雨后春筍般涌現(xiàn)，而微軟這樣的主流操作系統(tǒng)廠商也終于按捺不住，從2003年收購(gòu)Connectix獲得虛擬化技術(shù)并很快推出VirtualServer免費(fèi)版到2008年年底推出Hyper-V，可以說(shuō)每一步都是勢(shì)頭逼人，就連已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)老大的VMware也不得不一再出招應(yīng)對(duì)?？v觀虛擬化技術(shù)的發(fā)展歷史，可以看到它始終如一的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)IT資源的充分利用。1.2虛擬化技術(shù)概念及分類實(shí)際上，我們通常所說(shuō)的虛擬化是指服務(wù)器虛擬化技術(shù)。而除此之外，還有網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)。其中網(wǎng)絡(luò)虛擬化應(yīng)用于企業(yè)核心和邊緣路由。利用交換機(jī)中的虛擬路由特性，用戶可以將企業(yè)劃分為使用不同規(guī)則和控制的多個(gè)子網(wǎng)，而不必再為此購(gòu)買(mǎi)和安裝新的機(jī)架或設(shè)備。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，它具有更少的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和更低的復(fù)雜性。存儲(chǔ)虛擬化則是將企業(yè)中的存儲(chǔ)資源整合在一起，通過(guò)一臺(tái)邏輯存儲(chǔ)設(shè)備供用戶訪問(wèn)。它主要分為硬件和軟件兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前大多數(shù)存儲(chǔ)廠商都提供了這種技術(shù)。微軟的分布式文件系統(tǒng)(DFS)從某種意義上來(lái)說(shuō)也是存儲(chǔ)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式。本書(shū)著重討論的則是服務(wù)器虛擬化技術(shù)。

什么是服務(wù)器虛擬化技術(shù)？維基百科將虛擬化定義為”一種關(guān)于計(jì)算機(jī)資源的廣義術(shù)語(yǔ)”。另一種定義是”從其他系統(tǒng)、應(yīng)用或終端用戶與計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行互動(dòng)的方式中隱藏物理特性的技術(shù)”。維基的解釋確實(shí)有些拗口，其實(shí)服務(wù)器虛擬化就是在一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)客戶操作系統(tǒng)(也就是我們常說(shuō)的"虛擬機(jī)”)，在提高系統(tǒng)資源利用率的同時(shí)還可以提高虛擬機(jī)的可移動(dòng)性、降低運(yùn)行成本、減少管理費(fèi)用、整合服務(wù)器、容錯(cuò)容災(zāi)等好處。服務(wù)器虛擬化通常使用兩類虛擬化技術(shù)，一類是全面硬件仿真系統(tǒng)，代表廠商為VMware和微軟。此方案模仿物理服務(wù)器的本地硬件平臺(tái)，用于每個(gè)虛擬機(jī)，包括可以配置的BIOS。這種方法讓每個(gè)虛擬機(jī)作為單一進(jìn)程在主機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行。在磁盤(pán)上，每個(gè)虛擬機(jī)完全與其他虛擬機(jī)獨(dú)立，各自擁有完整的一套操作系統(tǒng)和所有必要的應(yīng)用軟件。而另一種技術(shù)則另辟蹊徑，使用基于主機(jī)的虛擬化技術(shù)，SWsoft的Virtu-ozzo和Sun的Solaris容器(SunContainers)是其主要代表。根據(jù)這種設(shè)計(jì)，主機(jī)操作系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例支持多個(gè)虛擬操作系統(tǒng)實(shí)例，同一個(gè)主機(jī)操作系統(tǒng)的內(nèi)核在進(jìn)程級(jí)別處理虛擬服務(wù)器的I/O和調(diào)度需求。圖1-1顯示了VMware的虛擬化實(shí)現(xiàn)方式。應(yīng)用程序應(yīng)用程序未更改過(guò)的應(yīng)用操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)未更改過(guò)的OS虛擬硬件VMware虛擬化層x膈體系結(jié)構(gòu)CPU內(nèi)存NIC磁盤(pán)圖1-1VMware全硬件虛擬化實(shí)現(xiàn)從圖1-1中可以看到，虛擬機(jī)運(yùn)行在虛擬化層(VMwareVirtualizationLayer)之上，擁有自己獨(dú)立的虛擬化硬件資源。而位于宿主機(jī)硬件和虛擬機(jī)之間的虛擬化層則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件資源的調(diào)1.3主要廠商及其產(chǎn)品線隨著虛擬化技術(shù)的逐漸成熟，不斷有新的廠商加入企業(yè)虛擬化市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)之中，其中比較有代表性的主要有以下幾家。VMwareVMware可以說(shuō)是虛擬化技術(shù)的布道者，是它將虛擬化技術(shù)帶到x86平臺(tái)。該廠商目前也是虛擬化行業(yè)的龍頭老大，雖然其地位正受到軟件巨人微軟公司的不斷挑戰(zhàn)，但是其市場(chǎng)

增長(zhǎng)率仍然非?？捎^。VMware目前還在不斷地通過(guò)收購(gòu)等手段擴(kuò)張自己已經(jīng)非常龐大的產(chǎn)品線。VMware的產(chǎn)品目前主要分為兩個(gè)系列：數(shù)據(jù)中心虛擬化和桌面虛擬化，具體名稱和功能如下。VMwarevCenterConverter：用于實(shí)現(xiàn)對(duì)物理服務(wù)器到虛擬服務(wù)器的轉(zhuǎn)換過(guò)程?？梢允褂美溥w移和熱遷移兩種方式。VMwarevCenterSiteRecoveryManager：主要用于數(shù)據(jù)災(zāi)難恢復(fù)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)流程自動(dòng)化和降低管理及測(cè)試恢復(fù)計(jì)劃的復(fù)雜性，加速恢復(fù)流程并確保成功執(zhí)行恢復(fù)。它省去了復(fù)雜的手動(dòng)恢復(fù)步驟，能夠避免災(zāi)難恢復(fù)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)并解除后顧之憂。VMwarevCenterLabManager：主要用于降低軟件的開(kāi)發(fā)、測(cè)試和集成的成本。創(chuàng)建并管理常用的配置庫(kù)，而且只需簡(jiǎn)單地單擊鼠標(biāo)即可在幾秒鐘內(nèi)對(duì)這些配置進(jìn)行動(dòng)態(tài)部署。允許用戶按需訪問(wèn)所需的計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)，同時(shí)IT組織仍保留管理控制權(quán)，能夠節(jié)省大量服務(wù)器、存儲(chǔ)和部署的相關(guān)成本。通常用于軟件公司的開(kāi)發(fā)環(huán)境之中。VMwarevCenterLifecycleManager：對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)虛擬機(jī)的生命周期進(jìn)行管理的工具?？梢詫?shí)現(xiàn)虛擬化工作流程的自動(dòng)化，以提高效益和生產(chǎn)效率，并確保嚴(yán)格遵守公司的策略。VMwarevCenterStageManager：主要用于自動(dòng)執(zhí)行IT服務(wù)部署和更新。直觀顯示、管理和自動(dòng)化發(fā)布過(guò)程。從單一的視角管理企業(yè)中的所有服務(wù)配置，優(yōu)化IT服務(wù)交付、修補(bǔ)程序測(cè)試和歸檔。VMwareView:用于簡(jiǎn)化虛擬桌面管理并提高桌面安全性。將傳統(tǒng)的PC替換為可從數(shù)據(jù)中心進(jìn)行管理的虛擬桌面。以上產(chǎn)品實(shí)際上都是構(gòu)建在VMware的VMwareInfrastructure3（VI3）的基礎(chǔ)之上。而VI3作為一個(gè)虛擬數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)，將離散的硬件資源統(tǒng)一起來(lái)以創(chuàng)建共享動(dòng)態(tài)平臺(tái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的內(nèi)置可用性、安全性和擴(kuò)展性。而VI3又是由VMwarevCenterServer和ESXServer構(gòu)成。除此之外，VMware還有VMwareServer（基于Windows或者Linux宿主操作系統(tǒng)的免費(fèi)產(chǎn)品）、VMwareWorkstation（桌面級(jí)虛擬化應(yīng)用，同樣需要宿主操作系統(tǒng)的支持，通常用于測(cè)試和個(gè)人使用）、VMwareFusionCMac版本的VMwareWorkstation）＞VMwareThinApp（在瘦虛擬化環(huán)境中執(zhí)行應(yīng)用程序，使其就像在宿主機(jī)上直接運(yùn)行一樣）、VMwarePlayer（可以理解為限制了功能的VMwareWorkstation的免費(fèi)版本，主要用于免費(fèi)運(yùn)行虛擬機(jī)）。由于篇幅所限，本書(shū)就不再介紹VMware產(chǎn)品線中的其他產(chǎn)品了。Microsoft

也許是為了規(guī)避VMware在服務(wù)器虛擬化上強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，微軟在進(jìn)入虛擬化市場(chǎng)之后提出了多元的虛擬化技術(shù)概念。微軟提出的虛擬化主要覆蓋4個(gè)方面-服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化、表現(xiàn)層虛擬化和應(yīng)用虛擬化。其中服務(wù)器虛擬化既包括了最新的Hyper-V與Hyper-VServer2008，也包括了免費(fèi)的VirtualServer2005R2SP1。而桌面虛擬化則主要有VirtualPC。表現(xiàn)層虛擬化其實(shí)是終端服務(wù)的新瓶裝舊酒。而應(yīng)用虛擬化則來(lái)自于收購(gòu)的SoftGridApplicationVirtualization（目前的名稱是ApplicationVirtualization4.5）。要特別說(shuō)明的是，微軟為全部的虛擬化產(chǎn)品提供了統(tǒng)一的管理解決方案。通過(guò)SystemCenter系列產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)中IT資源的全面管理。其中的SystemCenterVirtualMachineManager2008（SCVMM2008）作為管理服務(wù)器虛擬化的產(chǎn)品，甚至可以管理VMware的VI3。如果僅僅部署Hyper-V而不部署SCVMM2008（雖然其價(jià)格不菲，但是和VMware的解決方案相比，已便宜很多），效果將大打折扣。微軟作為軟件行業(yè)的巨無(wú)霸，幾乎它所介入的每個(gè)新興市場(chǎng)都被顛覆。想想當(dāng)初在瀏覽器市場(chǎng)的那場(chǎng)決斗中網(wǎng)景公司的下場(chǎng)，也就不難理解人們對(duì)VMware為什么有所擔(dān)心了。不過(guò)微軟的介入對(duì)用戶確實(shí)是一個(gè)重大的利好消息，畢竟有競(jìng)爭(zhēng)才有發(fā)展。我相信，隨著競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，虛擬化市場(chǎng)上將為用戶提供越來(lái)越多價(jià)廉物美的產(chǎn)品。就像在處理器市場(chǎng)上發(fā)生的情況一樣。SWsoftSWsoft的拳頭產(chǎn)品ParallelsVirtuozzoContainers使用的是另一種主流虛擬化技術(shù)-操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)，動(dòng)態(tài)地將單臺(tái)Windows或Linux操作系統(tǒng)實(shí)例分割為多個(gè)高效、穩(wěn)定的虛擬環(huán)境（VE）或”容器”，這些虛擬環(huán)境以最大化效率利用硬件、軟件、數(shù)據(jù)中心及管理資源，每個(gè)虛擬環(huán)境（VE）中可獨(dú)立安裝和運(yùn)行各種應(yīng)用軟件，使用起來(lái)和物理服務(wù)器完全一樣。不過(guò)，Virtuozzo使用的這種技術(shù)也制約了它的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)于角色差異較大的服務(wù)器，其優(yōu)勢(shì)很難得到發(fā)揮，而對(duì)于全硬件仿真很容易做到的在一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行Linux/Windows異構(gòu)虛擬機(jī)，Virtuozzo則很難實(shí)現(xiàn)。Virtuozzo目前多用于主機(jī)托管服務(wù)提供商的應(yīng)用場(chǎng)景，因?yàn)橄啾热布摂M化技術(shù)，它可以提供更高的資源利用率。同時(shí)它還提供了非常方便的虛擬機(jī)部署和管理界面。對(duì)于使用大量的Web服務(wù)器這樣的應(yīng)用場(chǎng)景，Virtuozzo還是非常適合的。從Virtuozzo的技術(shù)原理我們了解到，它是不可能實(shí)現(xiàn)同臺(tái)宿主機(jī)上的異構(gòu)操作系統(tǒng)虛擬機(jī)的。為什么在這里說(shuō)”很難實(shí)現(xiàn)”呢？其實(shí)實(shí)現(xiàn)的方法很簡(jiǎn)單-在宿主機(jī)運(yùn)行VMware的ESXServer這樣的硬件虛擬化產(chǎn)品，然后在ESX的異構(gòu)虛擬機(jī)中安裝Virtuozzo來(lái)實(shí)現(xiàn)單宿主機(jī)運(yùn)行多異構(gòu)虛擬機(jī)。不過(guò)這只可能用于測(cè)試環(huán)境或者一些極端特殊的應(yīng)用場(chǎng)景之中。在

虛擬機(jī)中運(yùn)行虛擬機(jī)-聽(tīng)上去似乎很瘋狂，不過(guò)在本書(shū)后面的內(nèi)容中，您將親自感受這一有趣的體驗(yàn)。Parallels如果在虛擬化市場(chǎng)中舉行超級(jí)模仿秀，也許Parallels應(yīng)該是當(dāng)知無(wú)愧的冠軍。因?yàn)樗鼜漠a(chǎn)品線甚至產(chǎn)品的圖標(biāo)都在模仿VMware。不過(guò)在Mac機(jī)器的虛擬化方面，Parallels似乎總是比VMware技高一籌。如果您是Mac的忠實(shí)擁護(hù)者，不妨體驗(yàn)一下在Mac系統(tǒng)中運(yùn)行Windows和Linux的感覺(jué)。另外，同VMware一樣，Parallels也提供了一系列企業(yè)級(jí)別的虛擬化產(chǎn)品。相對(duì)于VMware的解決方案，價(jià)格恐怕是其最大的優(yōu)勢(shì)了。CitrixCitrix的產(chǎn)品主要是XenServer，它和Virtuozzo一樣使用操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)，基于開(kāi)源的Xen虛擬機(jī)監(jiān)視器（雖然是免費(fèi)的，但是XenServer并未開(kāi)源）。令VMware非常不舒服的是，Citrix同微軟走得很近，兩家公司在很多方面都有深度的合作。而另一個(gè)讓XenServer吸引眼球的是，它是”經(jīng)過(guò)云驗(yàn)證”的企業(yè)級(jí)虛擬化產(chǎn)品。如果您想體驗(yàn)一把”暈”，哦不，是”云”的感覺(jué)，不妨嘗試一下這個(gè)產(chǎn)品-反正是可以免費(fèi)下載的。也許您會(huì)有意外的收獲?？吹竭@里，讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在”免費(fèi)”一詞似乎在虛擬化市場(chǎng)中非常流行。但是這里要提醒大家注意的是，當(dāng)您決定選用虛擬化解決方案的時(shí)候不應(yīng)過(guò)于專注于一次性投入的軟件購(gòu)買(mǎi)成本，也要考慮一下在部署后它所帶來(lái)的后期管理成本，應(yīng)該盡量選用那些成熟、部署簡(jiǎn)單、管理工具易用性強(qiáng)的產(chǎn)品。Redhat作為L(zhǎng)inux領(lǐng)域的老大，Redhat終于坐不住了。它于2008年收購(gòu)Qumranet公司獲得KVM。KVM是與XEN類似的一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目。值得注意的是，Redhat最近（2009年2月）與微軟簽署了在彼此的管理程序上測(cè)試和驗(yàn)證服務(wù)器操作系統(tǒng)的合作協(xié)議。雖然有人解讀這是由于微軟公司迫于用戶在Windows系統(tǒng)上運(yùn)行紅帽企業(yè)版Linux的需求壓力，才與自己的死對(duì)頭合作，但作者本人認(rèn)為也許在虛擬化領(lǐng)域，微軟和紅帽的關(guān)系沒(méi)有那么糟糕?？磥?lái)VMware這個(gè)老大當(dāng)?shù)檬植凰?，似乎大家已將其作為最大的?jìng)爭(zhēng)對(duì)手了。當(dāng)然，也并不是所有的廠商都與VMware為敵。VMware與Sun（在本書(shū)即將完成時(shí)，Sun已經(jīng)成為甲骨文公司的囊中之物）在2008年中期就達(dá)成了合作意向，采用后者的瘦客戶端以及APL協(xié)議（ApplianceLinkProtocol）技術(shù)提升虛擬桌面軟件的性能。VMware此舉選擇的時(shí)機(jī)非常”精確”，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Citrix的新技術(shù)發(fā)布選擇在了同一天。讀者是否還記得Citrix和誰(shuí)走的很近嗎？沒(méi)錯(cuò)，是微軟。有趣的是，在同年3月份，微軟與Sun公司聯(lián)合宣布了兩大新的具有里程碑意義的合作項(xiàng)目-設(shè)在微軟Redmond園區(qū)的Sun/微軟互操作性中心（InteroperabilityCenter）正式啟用，該中心將致力于微軟的各種應(yīng)用在SunFirex64服務(wù)

器與存儲(chǔ)系統(tǒng)上的優(yōu)化運(yùn)行；新的Sun基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案（InfrastructureSolution）中采用MicrosoftExchangeServer2007軟件。這表明了雙方的合作聯(lián)盟在不斷壯大。虛擬化技術(shù)概念及分類（1）虛擬化技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展，已經(jīng)成為一個(gè)龐大的技術(shù)家族，其技術(shù)形式種類繁多，實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用也有一個(gè)體系。但對(duì)其分類，一般的介紹比較含糊，分類屬性不一。如將服務(wù)器虛擬化、硬件虛擬化、CPU虛擬化相提并論，但其實(shí)它們都屬一個(gè)類別，只是按不同屬性分類得出的不同名稱。下面按照不同屬性，對(duì)虛擬化做一個(gè)分類。以實(shí)現(xiàn)層次來(lái)劃分：硬件虛擬化、操作系統(tǒng)虛擬化、應(yīng)用程序虛擬化；以被應(yīng)用的領(lǐng)域來(lái)劃分：服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、應(yīng)用虛擬化、平臺(tái)虛擬化、桌面虛擬化。從實(shí)現(xiàn)層次來(lái)劃分（1）基于硬件的虛擬化硬件虛擬化，應(yīng)該是中國(guó)IT人員最熟悉的技術(shù)了，其代表產(chǎn)品VMware可能每個(gè)程序員都有使用。硬件虛擬化就是用軟件來(lái)虛擬一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的硬件配置，如CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、聲卡、顯卡、光驅(qū)等，成為一臺(tái)虛擬的裸機(jī)，然后就可以在上面安裝操作系統(tǒng)了。使用時(shí)，先在操作系統(tǒng)里安裝一個(gè)硬件虛擬化軟件，用其虛擬出一臺(tái)計(jì)算機(jī)，再安裝系統(tǒng)，做到系統(tǒng)里運(yùn)行系統(tǒng)，并可虛擬出多臺(tái)計(jì)算機(jī)，安裝多個(gè)相同或不同的系統(tǒng)。其代表產(chǎn)品為VMware，其余幾個(gè)知名的有微軟的VirtualPC、開(kāi)源免費(fèi)的VirtualBox。為虛擬機(jī)分配的硬件資源要占用實(shí)際硬件的資源，對(duì)性能損耗也較大。因?yàn)槭窃谙到y(tǒng)里安裝虛擬化軟件，再在虛擬的計(jì)算機(jī)上裝系統(tǒng)，所以就有原系統(tǒng)和虛擬化軟件兩層消耗，為了提高性能，出現(xiàn)了另外一種硬件虛擬化形式：直接在裸機(jī)上安裝虛擬化軟件，然后安裝多個(gè)系統(tǒng)，并同時(shí)運(yùn)行。跳過(guò)原系統(tǒng)這一環(huán)節(jié)，性能大大提高，這種虛擬化又叫做準(zhǔn)虛擬化。VMware推出的相關(guān)產(chǎn)品叫VMwareESXi，微軟的該類產(chǎn)品為Hyper-V，主要應(yīng)用于服務(wù)器領(lǐng)域。（2）基于操作系統(tǒng)的虛擬化操作系統(tǒng)虛擬化就是以一個(gè)系統(tǒng)為母體，克隆出多個(gè)系統(tǒng)。它比硬件虛擬化要靈活方便，因?yàn)橹恍柙谙到y(tǒng)里裝一個(gè)虛擬化軟件，就能以原系統(tǒng)為樣本很快克隆出系統(tǒng)，克隆出的系統(tǒng)與原系統(tǒng)除一些ID標(biāo)識(shí)外，其余都一樣?？此婆c硬件虛擬化一樣，都是虛擬多個(gè)操作系統(tǒng)出來(lái)，但與硬件虛擬化還是有很多不同之處。

操作系統(tǒng)虛擬化是以原系統(tǒng)為樣本，虛擬出一個(gè)近乎一模一樣的系統(tǒng)；硬件虛擬化是虛擬硬件環(huán)境，然后真實(shí)地安裝系統(tǒng)。它們虛擬的東西不一樣。操作系統(tǒng)虛擬化虛擬的系統(tǒng)都只能為同樣的系統(tǒng)；硬件虛擬化虛擬的系統(tǒng)可以為不同的系統(tǒng)，如Linux、Mac、Windows家族。操作系統(tǒng)虛擬化虛擬的多個(gè)系統(tǒng)有較強(qiáng)的聯(lián)系，體現(xiàn)在：①可以為多個(gè)虛擬系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行配置，更改了原系統(tǒng)就改了所有；②如果原系統(tǒng)損壞，會(huì)殃及所有虛擬系統(tǒng)。硬件虛擬化虛擬的多個(gè)系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，與原系統(tǒng)也無(wú)聯(lián)系，原系統(tǒng)的損壞不會(huì)殃及虛擬的系統(tǒng)。操作系統(tǒng)虛擬化的性能損耗低，它們都是虛擬的系統(tǒng)，而非硬件虛擬化那樣真實(shí)安裝的實(shí)體，沒(méi)有硬件虛擬化的虛擬硬件層，也大大降低了性能損耗。（3）基于應(yīng)用程序的虛擬化前兩種虛擬化技術(shù)大多應(yīng)用于企業(yè)、服務(wù)器和一些IT專業(yè)工作領(lǐng)域。隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展，逐漸從企業(yè)往個(gè)人、往大眾應(yīng)用的趨勢(shì)發(fā)展，便出現(xiàn)了應(yīng)用程序虛擬化技術(shù)，簡(jiǎn)稱應(yīng)用虛擬化，它是近年虛擬化的新貴和熱門(mén)領(lǐng)域。前兩種虛擬化的目的是虛擬完整的真實(shí)的操作系統(tǒng)，應(yīng)用虛擬化的目的也是虛擬操作系統(tǒng)，但只是為保證應(yīng)用程序的正常運(yùn)行虛擬系統(tǒng)的某些關(guān)鍵部分，如注冊(cè)表、C盤(pán)環(huán)境等，所以較為輕量、小巧。應(yīng)用虛擬化技術(shù)的興起最早也是從企業(yè)市場(chǎng)而來(lái)。一個(gè)軟件被打包后，通過(guò)局域網(wǎng)很方便地分發(fā)到企業(yè)的幾千臺(tái)計(jì)算機(jī)上去，不用安裝，直接使用，大大降低了企業(yè)的IT成本。應(yīng)用虛擬化技術(shù)應(yīng)用到個(gè)人領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)很多非綠色軟件的移動(dòng)使用，如CAD、3dsMax、Office等；可以讓軟件免去重裝煩惱，不怕系統(tǒng)重裝，很有綠色軟件的優(yōu)點(diǎn)，但又在應(yīng)用范圍和體驗(yàn)上超越綠色軟件。使用方法大體為：先安裝虛擬化軟件，此時(shí)已經(jīng)搭建了一個(gè)虛擬化環(huán)境，然后接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用軟件或安裝應(yīng)用軟件到虛擬化環(huán)境里，最后使用應(yīng)用軟件。應(yīng)用虛擬化領(lǐng)域比較可喜的是也有國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品參與其中，下面簡(jiǎn)單介紹幾個(gè)有代表性的。MicrosoftApplicationVirtualization（App-V）。前身是Softgrid，被微軟收購(gòu)，主要針對(duì)企業(yè)內(nèi)部的軟件分發(fā)，方便了企業(yè)桌面的統(tǒng)一配置和管理，支持同時(shí)使用同一程序的不同版本，在客戶端第一次運(yùn)行程序時(shí)可以實(shí)現(xiàn)邊用邊下載等。但是對(duì)Windows外殼擴(kuò)展程序的支持不夠好，并且安裝實(shí)施非常復(fù)雜，不是專業(yè)的管理員是很難部署起來(lái)的。VMwareThinApp。前身是Thinstall，被VMware收購(gòu)。它不需要第三方平臺(tái)，直接把虛擬引擎（重寫(xiě)了幾百個(gè)Windows的API）和軟件打包成單文件，分發(fā)簡(jiǎn)單，支持同時(shí)運(yùn)行一個(gè)軟件的多個(gè)版本；但是和系統(tǒng)的結(jié)合不夠緊密，比如說(shuō)文件關(guān)聯(lián)、類似于winrar

等的右鍵菜單、無(wú)法封裝環(huán)境包（.NET框架、Java環(huán)境）、無(wú)法封裝服務(wù)。它主要用于企業(yè)軟件分發(fā)。SymantecSoftwareVirtualizationSolution（SVS）。SVS于2006年左右被Symantec收購(gòu)，它的虛擬引擎和虛擬軟件包是分離的，能做到對(duì)應(yīng)用程序的完美支持，包括支持Windows外殼擴(kuò)展的程序，支持封裝環(huán)境包（.NET框架、Java環(huán)境）、支持封裝服務(wù)。但是無(wú)法同時(shí)運(yùn)行同一個(gè)軟件的不同版本。它主要用于企業(yè)軟件分發(fā)。Installfree。Installfree是后起之秀，其最大特色在于，無(wú)須在干凈的環(huán)境下打包軟件，也可以做到很好的兼容性。打包軟件是應(yīng)用虛擬化技術(shù)的一大難題。要實(shí)現(xiàn)一個(gè)軟件的隨處免安裝使用，就必須把軟件正常安裝后的文件都打成包，但如果系統(tǒng)不干凈，就會(huì)造成打包文件的不完整，分發(fā)到其他計(jì)算機(jī)上時(shí)無(wú)法使用。它主要用于企業(yè)軟件分發(fā)。SandboxIE。俗稱沙盤(pán)，這個(gè)是IT愛(ài)好者家喻戶曉的東西了。它主要用于軟件測(cè)試和安全使用領(lǐng)域。它像個(gè)軟件的囚籠，你可以把軟件安裝在沙盤(pán)里，并運(yùn)行在其中，軟件所有行為都不會(huì)影響到系統(tǒng)。如果軟件帶毒或被感染病毒，可以一下掃光，就像把一個(gè)真實(shí)的沙盤(pán)里的各種沙造物體打碎，并下一次重來(lái)。云端軟件平臺(tái)（Softcloud）。這是應(yīng)用虛擬化領(lǐng)域的優(yōu)秀國(guó)產(chǎn)軟件，面市不久，其實(shí)現(xiàn)原理與SVS很類似。但其最大特別之處在于，不是應(yīng)用于企業(yè)市場(chǎng)，而是針對(duì)個(gè)人用戶使用軟件時(shí)的諸多問(wèn)題和煩惱的解決方案。其最大特色：一是讓軟件使用變得更方便快捷；二是讓軟件使用不影響系統(tǒng)，保持系統(tǒng)干凈、穩(wěn)定，真正的綠色。云端與其他應(yīng)用虛擬化軟件不同，它自帶了打包好的軟件資源，使用時(shí)無(wú)須安裝，一點(diǎn)就用，不寫(xiě)注冊(cè)表、不寫(xiě)系統(tǒng)；無(wú)用軟件可以一鍵刪除，快速干凈不殘留。而且最省事的一點(diǎn)莫過(guò)于重裝系統(tǒng)后，所有軟件不用重裝。因?yàn)樵谠贫耸褂玫能浖荚谠贫说木彺婺夸浝铮匮b系統(tǒng)后只要安裝云端，再次指定這個(gè)目錄，所有軟件就可以立即恢復(fù)使用，并且無(wú)須重配置，就跟重裝前的一模一樣。3.4.2虛擬化技術(shù)概念及分類（2）從被應(yīng)用的領(lǐng)域來(lái)劃分（1）服務(wù)器虛擬化服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以將一個(gè)物理服務(wù)器虛擬成若干個(gè)服務(wù)器使用，如圖3-5所示。服務(wù)器虛擬化是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（InfrastructureasaService，IaaS）的基礎(chǔ)。服務(wù)器虛擬化需要具備以下功能和技術(shù)。多實(shí)例：在一個(gè)物理服務(wù)器上可以運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)器。

隔離性：在多實(shí)例的服務(wù)器虛擬化中，一個(gè)虛擬機(jī)與其他虛擬機(jī)完全隔離，以保證良好的可靠性及安全性。CPU虛擬化：把物理CPU抽象成虛擬CPU，無(wú)論任何時(shí)間一個(gè)物理CPU只能運(yùn)行一個(gè)虛擬CPU的指令。而多個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)提供服務(wù)將會(huì)大大提高物理CPU的利用率。（點(diǎn)擊查看大圖）圖3-5服務(wù)器虛擬化內(nèi)存虛擬化：統(tǒng)一管理物理內(nèi)存，將其包裝成多個(gè)虛擬的物理內(nèi)存分別供給若干個(gè)虛擬機(jī)使用，使得每個(gè)虛擬機(jī)擁有各自獨(dú)立的內(nèi)存空間，互不干擾。設(shè)備與I/O虛擬化：統(tǒng)一管理物理機(jī)的真實(shí)設(shè)備，將其包裝成多個(gè)虛擬設(shè)備給若干個(gè)虛擬機(jī)使用，響應(yīng)每個(gè)虛擬機(jī)的設(shè)備訪問(wèn)請(qǐng)求和I/O請(qǐng)求。無(wú)知覺(jué)故障恢復(fù)：運(yùn)用虛擬機(jī)之間的快速熱遷移技術(shù)（LiveMigration），可以使一個(gè)故障虛擬機(jī)上的用戶在沒(méi)有明顯感覺(jué)的情況下迅速轉(zhuǎn)移到另一個(gè)新開(kāi)的正常虛擬機(jī)上。負(fù)載均衡：利用調(diào)度和分配技術(shù)，平衡各個(gè)虛擬機(jī)和物理機(jī)之間的利用率。統(tǒng)一管理：由多個(gè)物理服務(wù)器支持的多個(gè)虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)生成、啟動(dòng)、停止、遷移、調(diào)度、負(fù)荷、監(jiān)控等應(yīng)當(dāng)有一個(gè)方便易用的統(tǒng)一管理界面?？焖俨渴穑赫麄€(gè)系統(tǒng)要有一套快速部署機(jī)制，對(duì)多個(gè)虛擬機(jī)及上面的不同操作系統(tǒng)和應(yīng)用進(jìn)行高效部署、更新和升級(jí)。（2）存儲(chǔ)虛擬化存儲(chǔ)虛擬化的方式是將整個(gè)云系統(tǒng)的存儲(chǔ)資源進(jìn)行統(tǒng)一整合管理，為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)空間，如圖3-6所示。

拌構(gòu)物理禰儲(chǔ),終端用戶的接人需要安全認(rèn)死，瞄屈密等安令措施底掇存;倘宙源池如分給終端劃分給耐務(wù)器虛擔(dān)化引繁Nel.AppIBM（點(diǎn)擊查看大圖）圖拌構(gòu)物理禰儲(chǔ),終端用戶的接人需要安全認(rèn)死，瞄屈密等安令措施底掇存;倘宙源池如分給終端劃分給耐務(wù)器虛擔(dān)化引繁Nel.AppIBM（點(diǎn)擊查看大圖）圖3-6存儲(chǔ)虛擬化存儲(chǔ)虛擬化具有以下功能和特點(diǎn)。集中存儲(chǔ)：存儲(chǔ)資源統(tǒng)一整合管理，集中存儲(chǔ)，形成數(shù)據(jù)中心模式。分布式擴(kuò)展：存儲(chǔ)介質(zhì)易于擴(kuò)展，由多個(gè)異構(gòu)存儲(chǔ)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)，以統(tǒng)一模式訪問(wèn)虛擬化后的用戶接口。綠色環(huán)保：服務(wù)器和硬盤(pán)的耗電量巨大，為提供全時(shí)段數(shù)據(jù)訪問(wèn)，存儲(chǔ)服務(wù)器及硬盤(pán)不可以停機(jī)。但為了節(jié)能減排、綠色環(huán)保，需要利用更合理的協(xié)議和存儲(chǔ)模式，盡可能減少開(kāi)啟服務(wù)器和硬盤(pán)的次數(shù)。虛擬本地硬盤(pán)：存儲(chǔ)虛擬化應(yīng)當(dāng)便于用戶使用，最方便的形式是將云存儲(chǔ)系統(tǒng)虛擬成用戶本地硬盤(pán)，使用方法與本地硬盤(pán)相同。安全認(rèn)證：新建用戶加入云存儲(chǔ)系統(tǒng)前，必須經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證并獲得證書(shū)。數(shù)據(jù)加密：為保證用戶數(shù)據(jù)的私密性，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到云存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)必須加密。加密后的數(shù)據(jù)除被授權(quán)的特殊用戶外，其他人一概無(wú)法解密。

層級(jí)管理：支持層級(jí)管理模式，即上級(jí)可以監(jiān)控下級(jí)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而下級(jí)無(wú)法查看上級(jí)或平級(jí)的數(shù)據(jù)。（3）應(yīng)用虛擬化應(yīng)用虛擬化是把應(yīng)用對(duì)底層系統(tǒng)和硬件的依賴抽象出來(lái)，從而解除應(yīng)用與操作系統(tǒng)和硬件的耦合關(guān)系。應(yīng)用程序運(yùn)行在本地應(yīng)用虛擬化環(huán)境中時(shí)，這個(gè)環(huán)境為應(yīng)用程序屏蔽了底層可能與其他應(yīng)用產(chǎn)生沖突的內(nèi)容，如圖3-7所示。應(yīng)用虛擬化是SaaS的基礎(chǔ)。應(yīng)用虛擬化需要具備以下功能和特點(diǎn)。解耦合：利用屏蔽底層異構(gòu)性的技術(shù)解除虛擬應(yīng)用與操作系統(tǒng)和硬件的耦合關(guān)系。共享性：應(yīng)用虛擬化可以使一個(gè)真實(shí)應(yīng)用運(yùn)行在任何共享的計(jì)算資源上。虛擬環(huán)境：應(yīng)用虛擬化為應(yīng)用程序提供了一個(gè)虛擬的運(yùn)行環(huán)境，不僅擁有應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件，還包括所需的運(yùn)行環(huán)境。兼容性：虛擬應(yīng)用應(yīng)屏蔽底層可能與其他應(yīng)用產(chǎn)生沖突的內(nèi)容，從而使其具有良好的兼容性?？焖偕?jí)更新：真實(shí)應(yīng)用可以快速升級(jí)更新，通過(guò)流的方式將相對(duì)應(yīng)的虛擬應(yīng)用及環(huán)境快速發(fā)布到客戶端。用戶自定義：用戶可以選擇自己喜歡的虛擬應(yīng)用的特點(diǎn)以及所支持的虛擬環(huán)境。（4）平臺(tái)虛擬化

平臺(tái)虛擬化是集成各種開(kāi)發(fā)資源虛擬出的一個(gè)面向開(kāi)發(fā)人員的統(tǒng)一接口，軟件開(kāi)發(fā)人員可以方便地在這個(gè)虛擬平臺(tái)中開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用并嵌入到云計(jì)算系統(tǒng)中，使其成為新的云服務(wù)供用戶使用，如圖3-8所示。|新虎用||新應(yīng)用|新盡用|新商h||新應(yīng)用||新函ill■應(yīng)用11折世招||新碰用曜撩開(kāi)筮壞痍WEE）虛技開(kāi)發(fā)if：境（gia;S混io）曜報(bào)開(kāi)筮蝦境（GCC）噬拇運(yùn)行環(huán)擻〔Sun(Microsoft,NET)(LinuxIA32)虛披化平吾服殮口虛?化平臺(tái)服務(wù)接11虛M平臺(tái)聘按口1_J■擬化平臺(tái)通甩?務(wù)接【1~r~服務(wù)計(jì)費(fèi)刪試環(huán)境開(kāi)發(fā)環(huán)境強(qiáng)合(J2E-EVisualSiudioGCX■■■)適行環(huán)境堡臺(tái)(SunJVMMicrosoft.NETLinux1A32荒理監(jiān)抑內(nèi)容審核排名打分ICImCOni—七：.;忒±J（點(diǎn)擊查看大圖）圖3-8平臺(tái)虛擬化平臺(tái)虛擬化具備以下功能和特點(diǎn)。通用接口：支持各種通用的開(kāi)發(fā)工具和由其開(kāi)發(fā)的軟件，包括C、C++、Java、C#、Delphi、Basic等。內(nèi)容審核：各種開(kāi)發(fā)軟件（服務(wù)）在接入平臺(tái)前都將被嚴(yán)格審核，包括上傳人的身份認(rèn)證，以保證軟件及服務(wù)非盜版、無(wú)病毒及合法性。測(cè)試環(huán)境:一項(xiàng)服務(wù)在正式推出之前必須在一定的測(cè)試環(huán)境中經(jīng)過(guò)完整的測(cè)試才行。服務(wù)計(jì)費(fèi)：完整合理的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以保證服務(wù)提供人獲得準(zhǔn)確的收入，而虛擬平臺(tái)也可以得到一定比例的管理費(fèi)。排名打分：有一整套完整合理的打分機(jī)制對(duì)各種服務(wù)進(jìn)行排名打分。排名需要給用戶客觀的指導(dǎo)性意見(jiàn)，嚴(yán)禁有誤導(dǎo)用戶的行為。升級(jí)更新：允許服務(wù)提供者不斷完善自己的服務(wù)，平臺(tái)要提供完善的升級(jí)更新機(jī)制。管理監(jiān)控：整個(gè)平臺(tái)需要有一個(gè)完善的管理監(jiān)控體系以防出現(xiàn)非法行為。（5）桌面虛擬化

桌面虛擬化將用戶的桌面環(huán)境與其使用的終端設(shè)備解耦。服務(wù)器上存放的是每個(gè)用戶的完整桌面環(huán)境。用戶可以使用具有足夠處理和顯示功能的不同終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)該桌面環(huán)境，如圖3-9所示。桌面虛擬化具有如下功能和接入標(biāo)準(zhǔn)。集中管理維護(hù)：集中在服務(wù)器端管理和配置PC環(huán)境及其他客戶端需要的軟件，可以對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)、應(yīng)用和系統(tǒng)進(jìn)行集中管理、維護(hù)和控制，以減少現(xiàn)場(chǎng)支持工作量。使用連續(xù)性：確保終端用戶下次在另一個(gè)虛擬機(jī)上登錄時(shí)，依然可以繼續(xù)以前的配置和存儲(chǔ)文件內(nèi)容，讓使用具有連續(xù)性。故障恢復(fù)：桌面虛擬化是用戶的桌面環(huán)境被保存為一個(gè)個(gè)虛擬機(jī)，通過(guò)對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行快照和備份，就可以快速恢復(fù)用戶的故障桌面，并實(shí)時(shí)遷移到另一個(gè)虛擬機(jī)上繼續(xù)進(jìn)行工作。用戶自定義：用戶可以選擇自己喜歡的桌面操作系統(tǒng)、顯示風(fēng)格、默認(rèn)環(huán)境，以及其他各種自定義功能。

本質(zhì)上講云計(jì)算帶來(lái)的是虛擬化服務(wù)。從虛擬化到云計(jì)算的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了跨系統(tǒng)的資源動(dòng)態(tài)調(diào)度，將大量的計(jì)算資源組成IT資源池，用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源供用戶使用，從而最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用、數(shù)據(jù)和IT資源以服務(wù)的方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供給用戶，以前所未有的速度和更加彈性的模式完成任務(wù)。.4.3云計(jì)算時(shí)代的虛擬化技術(shù)云計(jì)算的浪潮正席卷而來(lái)。通過(guò)提供靈活、自助服務(wù)式的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，云計(jì)算促使信息處理方式發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變。在這場(chǎng)變革中，虛擬化技術(shù)發(fā)揮了決定性作用。它所帶來(lái)的獨(dú)立性、高度整合性和移動(dòng)性，改變了當(dāng)前的IT基礎(chǔ)架構(gòu)、流程以及成本。通過(guò)消除長(zhǎng)期存在于應(yīng)用層與物理主機(jī)之間的障礙，虛擬化使部署更為輕松便捷，工作負(fù)載的移動(dòng)性顯著增強(qiáng)。由此可見(jiàn)，沒(méi)有虛擬化的云計(jì)算是無(wú)法想象的。改變部署和應(yīng)用虛擬化產(chǎn)品的應(yīng)用不僅可以提升用戶的使用效率，而且已經(jīng)開(kāi)始改變用戶的應(yīng)用模式。虛擬化技術(shù)從最初在存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用，到VMware商業(yè)模式的成功，再到現(xiàn)在服務(wù)器、PC虛擬化應(yīng)用在全球的快速普及，使得傳統(tǒng)的IT基礎(chǔ)設(shè)施的部署和應(yīng)用觀念受到了很大挑戰(zhàn)，而且企業(yè)業(yè)務(wù)部門(mén)與IT部門(mén)的合作方式正因此發(fā)生改變。筆者認(rèn)為，正是由于虛擬化技術(shù)能夠節(jié)省投資、提高閑置計(jì)算資源的利用效率，同時(shí)其需要CIO對(duì)企業(yè)的IT基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行重新規(guī)劃、部署和管理，因此，虛擬化正在最大程度地改變企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施的部署及運(yùn)營(yíng)。企業(yè)用戶也將隨之轉(zhuǎn)變其IT管理方式，這其中包括購(gòu)買(mǎi)什么、如何部署、如何進(jìn)行計(jì)劃以及如何為此付費(fèi)等問(wèn)題。現(xiàn)在，眾多IT廠商也開(kāi)始順應(yīng)這種趨勢(shì)，在實(shí)現(xiàn)自身產(chǎn)品對(duì)虛擬化支持的同時(shí)，舉起虛擬化的大旗為培育這個(gè)市場(chǎng)出力。并且，在全球已有一些用戶在虛擬化技術(shù)的應(yīng)用中體會(huì)到了提高效率和節(jié)省投資的優(yōu)勢(shì)，甚至有中小企業(yè)用戶依靠虛擬化技術(shù)得到了超越其支付能力（相對(duì)于購(gòu)買(mǎi)傳統(tǒng)設(shè)備的支付能力）的計(jì)算資源，因此越來(lái)越多的用戶對(duì)此給予了高度的關(guān)注，并且樂(lè)于嘗試。當(dāng)虛擬化技術(shù)被用戶認(rèn)知認(rèn)可的趨