虛擬化技術起源于上個世紀六七十年代的美國，最早在商業領域實現虛擬化技術的是1965年推出的IBM 7044計算機，IBM隨后開發了Model 67型號的System/360主機，Model 67主機通過虛擬機監視器(Virtual Machine Monitor)在物理硬件之上生成了很多可以運行獨立操作系統軟件的虛擬機實例，來模仿多臺不同型號的計算機，讓用戶能充分地利用昂貴的大型機資源。隨后的幾十年時間里，該技術主要在大型機上應用。隨著計算機和互聯網技術的發展，微型計算機的處理能力，普及范圍和應用需求也在不斷發展，尤其是CPU進人多核時代之后，PC具有了前所未有的強大處理能力，為了提高資源利用率、簡化管理、降低成本，虛擬化技術也在新世紀得到了突飛猛進的發展，迅速應用于各個行業領域。虛擬化技術正在從主流的服務器虛擬化、存儲虛擬化技術蔓延到IT應用的各個角落。尤其是刀片式服務器的廣泛應用給虛擬技術的推廣應用提供了方便和廣闊的平臺。
一 虛擬化技術的概念
什么是虛擬化技術?這是一個廣義的術語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。概括來說。虛擬化是一種從邏輯角度來分配不同的物理資源的方法，將應用程序及其下層組件從支持他們的硬件中抽象出來，并提供支持資源的邏輯化視圖。是對物理實際的邏輯抽象。比如說，當前只有一臺計算機，通過虛擬技術，在用戶看來，似乎卻是多臺，每臺都有其各自的CPU、內存、硬盤等物理資源。
對于用戶。虛擬化技術實現了軟件跟硬件分離，用戶不需要考慮后臺具體的硬件實現，而只需在虛擬層上運行自己的系統和軟件。而這些系統和軟件在運行時，也似乎跟后臺的物理平臺無關。
二 虛擬化技術的實現原理
虛擬化技術所涉及的專業領域和應用范圍非常廣泛，不同的應用原理也不同，當前虛擬化技術的實現原理主要有以下三種：
2.1 拆分
某臺計算機性能較高，而工作負荷小，資源沒有得到充分利用。這種情況適用于拆分虛擬技術，可以將這臺計算機拆分為邏輯上的多臺計算機，同時供多個用戶使用。這樣可以使此服務器的硬件資源得到充分的利用。如圖l中A所示。
2.2 整合
當前有大量性能一般的計算機，但在氣象預報、地質分析等領域，數據計算往往需要性能極高的計算機，此時可應用虛擬整合技術，將大量性能一般的計算機整合為一臺計算機，以滿足客戶對整體性能的要求。如圖1中B所示。
2.3 遷移
(1)將一臺邏輯服務器中的閑置的一部分資源動態的加入到另一臺邏輯服務器中，提高另一方的性能。
(2)通過網絡將本地資源供遠程計算機使用。Windows下的共享目錄，Linux下的NFS等，還包括遠程桌面等等。如圖1中C所示。
三 虛擬化技術的分支
提起虛擬化，很多人會認為是指主機虛擬化，這是不正確的。虛擬化技術發展的40多年中，已經從最初的主機虛擬化發展到了今天的服務器虛擬化、網絡虛擬化、存儲虛擬化、桌面與應用虛擬化、微處理器虛擬化、內存虛擬化、操作系統虛擬化等等多個方面。每種虛擬化都有其所對應的方案和技術，在企業應用的不同層面也存在著對不同虛擬化技術的需求。下面重點介紹幾種時下比較熱門的虛擬化技術。
3.1 服務器虛擬化
服務器虛擬化又稱主機虛擬化，是指把一臺物理服務器的資源抽象成邏輯資源，把一臺服務器虛擬成多臺相互隔離的虛擬服務器即虛擬機。虛擬機并不是真正的機器，但它能像真正的機器一樣的工作，每個虛擬機就像一臺獨立運行的服務器，有自己的一套虛擬硬件(如RAM、CPU、網卡等)，在上層的操作系統和軟件看來，它們就是一臺臺相對獨立的服務器，就像在自己的硬件上運行一樣。
通過將服務器資源分配到多個虛擬機，同一物理平臺能夠同時運行多個相同或不同類型的操作系統，作為不同業務和應用的支撐平臺。在一臺服務器上運行多個虛擬機不僅能夠提高服務器的效率，減少管理和維護費用，而當應用需求增加時，還可以迅速創建更多虛擬機而不增加物理服務器，降低硬件成本。
服務器虛擬化的實現通常使用兩類虛擬化技術，一類是硬件輔助虛擬化技術，代表廠商為VMware和微軟。而另一類是軟件虛擬化技術．SWsoft的Virtuozzo和Sun的Solaris容器(Sun Containers)是其主要代表。這兩類技術的實現原理圖如圖2所示。
3.2 桌面虛擬化
桌面虛擬化，顧名思義就是將桌面的軟件進行虛擬化改造的技術。即通過某種技術在中央服務器上虛擬出大量的虛擬桌面，并提供給成千上萬的用戶使用，使得用戶仍然像使用桌面系統一樣使用現有的桌面軟件，但是，軟件程序的執行卻不是原來通常的在本地進行執行的方式。當前，桌面虛擬化主要有以下幾種主流技術。
(1)通過遠程登錄的方式使用服務器上的桌面。典型的有Windows下的Remote Desktop、Linux下的XServer、或者VNC(Virtual Network Computing)。其特點是所有的軟件都在服務器端執行，客戶端只需運行一個遠程的登錄界面，登錄到服務器，就能夠看到桌面，并打開遠程的程序。
(2)通過網絡服務器的方式，運行改寫過的桌面。典型的有Google的Office軟件或者http://www.eyeos.corn/瀏覽器里面的桌面。這些軟件通過對原來的桌面軟件進行重寫，從而能夠在瀏覽器里運行完整的桌面或者程序。
(3)通過應用層虛擬化的方式提供桌面虛擬化。這種方式是通過軟件打包，將軟件在需要的時候推送到用戶的桌面，在不需要的時候收回，可以減少軟件許可的使用。
桌面虛擬化技術不僅有助于縮減硬件升級采購成本并通過服務器集中部署簡化管理，而且也能為用戶提供定制化的虛擬PC。
3.3 網絡虛擬化
網絡虛擬化技術是目前業界關予虛擬化細分領域界定不明確，存在爭議較多的一個概念，基于網絡的虛擬化產品還處在一個初級發展階段。利用交換機中的虛擬路由特性，用戶可以把一個企業的網絡分隔成使用不同規則和控制多個不同的子網絡，這樣，用戶就可以充分的利用交換機的功能，而不必再為此購買和安裝新的設備，從而減少運營費用和技術復雜性。網絡虛擬化技術分布在企業網絡應用的各個層面與各個方面，不管是用戶還是企業網絡管理者都離不開網絡虛擬化，虛擬化必將推動下一波網絡的增長。
3.4 存儲虛擬化
存儲虛擬化是將實際的物理存儲實體與存儲的邏輯表示分離開．通過建立一個虛擬抽象層，將多種或多個物理存儲設備映射到一個單一邏輯資源池中。這個虛擬層向用戶提供了一個統一的接口，向下隱藏了存儲的物理實現。從專業的角度來看，虛擬存儲是介于物理存儲設備和用戶之間的一個中間層。這個中間層屏蔽了具體物理存儲設備(磁盤、磁帶)的物理特性，呈現給用戶的是邏輯設備。用戶對邏輯設備的管理和使用是經過虛擬存儲層映射。來對具體物理設備進行管理和使用的。從用戶的角度來看，用戶所看到的是存儲空間不是具體的物理存儲設備，用戶所管理的存儲空間也不是具體的物理存儲設備。用戶可隨意使用存儲空間而不用關注物理存儲硬件(磁盤、磁帶)，即不必關心底層物理設備的容量、類型和特性等，而只需要把注意力集中在其存儲容量及安全模式的需求上。虛擬存儲技術的使用有助于更充分地發揮現有存儲硬件的能力和提高存儲效率，提高安全性。
根據虛擬層在存儲系統中所處的位置，我們可以把存儲虛擬化的實現方法分成以下幾種方式：基于存儲設備端的慮擬存儲、基于服務器端的虛擬存儲和基于存儲網絡的虛擬存儲。
存儲虛擬化主要有三種實現方式。
(1)基于主機的虛擬化：在應用服務器上安裝相應的邏輯卷管理軟件實現對存儲的整合與調配。比如Symantec的Storage Foundation。
(2)基于存儲設備的虛擬化：將管理存儲的任務交給存儲控制器，大部分存儲廠商都有相應產品，如EMC、HP、IBM。
(3)基于網絡的虛擬化，加入管理SAN的軟硬件來整合異構的存儲平臺。比較有代表性的足IBM的SVC。
四 總結
虛擬化應用已經成為一種趨勢，通過實現IT基礎架構的虛擬化，可以降低IT成本，同時提高現有資產的效率、利用率和靈活性、安全性和可靠性，增強可移植性。在全世界，各種規模的公司都亭受著服務器的虛擬化帶來的好處。虛擬化技術已經成為計算機技術研究的焦點之一。
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本文標題：計算機虛擬化技術淺析
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