虚拟化技术基础

虚拟化是当今云计算的核心技术之一，它可以实现IT资源性分配，使IT资源分配更加灵活，能更弹性的满足多样化的需求。

虚拟化定义

虚拟化可将信息系统的各种物理资源进行抽象、转换后呈现出来，打破显示结构件的不可切割的障碍，使用户更好地应用这些资源。

虚拟化技术是一种调配计算资源的方法，它将不同层面的硬件、软件、数据、网络、储存一 一隔离开来，使得改动更易于被实施，其带来的结果是简化了管理，用户能更有效的利用IT资源。

虚拟化技术实现了软硬件的分离，系统和软件在运行时，与后台的物理平台无关。

虚拟化目的

虚拟化的主要目的是对IT基础设施进行简化，以及对资源进行访问。虚拟化的原理即 在物理服务器上重新划分IT资源，实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享，提高IT资源利用率，使IT资源能够真正成为社会基础设施。

虚拟化优势：

1、虚拟化技术可以大大提高资源的利用率，提供相互隔离、安全、高效的应用环境。

2、虚拟化系统能够方便地管理和升级资源。

虚拟化分类

根据实现机制分类

1、全虚拟化：也是原始虚拟化技术，指虚拟操作系统与底层硬件完全隔离，可以理解为 在真机上使用VMware的虚拟机软件，直接在软件中建立虚拟机，通过虚拟机的虚拟化直接调用资源；全虚拟化无须更改客户端操作系统，兼容性好，典型代表是Vmware WorkStation、vSphere。

2、半虚拟化：是在虚拟客户操作系统中加入特定的虚拟化指令，通过这些指令可以直接通过Hypervisor层调用资源，免除Hypervisor层转换指令的性能开销。可以简单的理解为 使用虚拟化软件Xshell 、Secure，使真机操作系统意识到自己处于虚拟化环境，半虚拟化环境提供了与原操作系统相近的性能。

3、硬件辅助虚拟化：是由硬件厂商提供的功能，主要配合全虚拟化和半虚拟化使用。它在CPU中加入了新的指令集和处理器运行模式，以完成虚拟操作系统对硬件资源的直接调用。典型技术是Intel VT、AMD-V。就像一个操作系统的虚拟化组件，没有这个组件，则该电脑无法使用虚拟化。

根据应用分类

三个类别：1.应用虚拟化   2.桌面虚拟化  3.系统虚拟化。

其中，系统虚拟化在业界被称为服务器虚拟化

各虚拟化典型代表如下：

（1）应用虚拟化：微软的APP-V、Citrix的Xen APP等；

（2）桌面虚拟化：Vmware view、MED-V、VDI；
（3）系统虚拟化：Vmware 的vSpere 、Workstation；微软的 Windows Server with Hyper-v、IBM的Power VM、zVM；Citrix的Xen。

服务器虚拟化概述

服务器虚拟化是指物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、I/O等硬件变成可以动态管理的资源池，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力。

通过服务器虚拟化技术，用户可以动态启用虚拟服务器（又叫虚拟机）；运行多个虚拟机还可以充分发挥物理服务器的计算潜能，迅速应对数据中心不断变化的需求；在数据中心部署虚拟化技术可以减少物理服务器的购买成本。

桌面虚拟化技术概论

1、是指用来实现桌面系统的员称、动态访问与数据中心统一托管的技术。

2、从而达到桌面使用的安全性和灵活性。

3、任何时间，任何地点，任何设备。

简单的说，它能带来的就是通过位图流传输协议将远程桌面推送到各种终端上，然后用户可以在瘦客户端、笔记本、PC、ipad等等上来灵活安全的访问，计算和数据都存放在服务器上。

客户端/服务器（C/S）模式

浏览器/服务器（B/S）模式

简介：应用服务器 ----> 网络（云）----> 多台PC

一个服务器实现多用户PC概念，将图形化终端服务技术集成到服务器版本的Windows操作系统之中；终端服务技术，被称为“远程桌面”，在Windows 2008及之后的服务器操作系统中，微软将终端服务组件改名为 远程桌面服务组件(RDS).

虚拟桌面架构（VDI）

发展历史：随着服务器虚拟化技术的成熟，一些前沿的企业和机构开始自发地探索是否可能结合服务器虚拟化技术来部署用户桌面并将其投入生产实际。2000年某个公司就开始尝试在其数据中心的服务器虚拟化集群上部署数千个Windows XP的桌面虚拟机，并利用Windows系统内置的远程桌面服务为离岸呼叫中心提个客户服务。这个案例被认为是最早使用桌面虚拟化技术的代表。

桌面虚拟化技术衍生出基于公有云的桌面服务（即DaaS服务）。

在PC上，数据和应用都存放于本地，而桌面虚拟化将操作系统的计算、存储均放在数据中心端，它将用户桌面环境放置在远程服务器端，终端用户接入代理网关服务，使用远程会话协议连接到与之关联的桌面。

对于用户而言，这意味着可以在任何地点接入桌面环境，不被客户端地理环境限制。对管理员而言，这意味着一个更加集中化、高效的客户端环境，可以快速高效地管理和响应用户及业务的需求变化。终端用户访问远程虚拟桌面与虚拟应用的客户端界面。

桌面虚拟化的业务价值

1、集中化管理：通过统一控制中心管理成千上万的虚拟桌面，所有的更新、打补丁只需要更新“基础镜像”即可实现；

2、安全性高：桌面虚拟化将所有的数据和运算集中在服务器端进行，客户端只显示变化的镜像，不用担心客户端数据被窃取；

3、绿色环保：一台个人PC可开启多台虚拟机，节能减排，成本更低；

4、减少总拥有成本：降低成本。

桌面虚拟化具有以下功能和接入标准：

（1）集中管理维护：集中在服务器端统一管理；

（2）使用连续性：在一号机上的文件 可以在二号机上登录并继续使用；

（3）故障恢复：快照、备份、迁移；

（4）用户自定义：可以使用个性化自己的桌面操作系统。

桌面虚拟化依赖于服务器虚拟化，在数据中心的服务器上进行服务器虚拟化，可生成大量的桌面操作系统实例，同时根据专有的虚拟桌面协议发送给终端设备。

四大虚拟化架构及产品

ESX的虚拟化架构

ESXI是VMware的企业虚拟化产品，可视为虚拟化的平台基础，部署于实体服务器。不同于VMware Workstation、VMware Server，ESXI采用的是（裸金属或裸机）的一种安装方式，直接将Hypervisor 安装在实体机器上，并不需要实现安装OS。Hypervisor就是掌握硬件资源的微内核。

ESXI 专为运行虚拟机、最大限度降低配置要求和简化部署设计。ESXi 体系结构采用基于 API 的合作伙伴集成模型，因此不再需要安装和管理第三方管理代理。 利用远程命令行脚本编写环境（例如 vCLI 或 PowerCLI），可以自动执行日常任务。

Hyper-V的虚拟化架构

Hyper-V是微软计算机系统自带的一类虚拟化软件，能够实现桌面虚拟化；此虚拟管理程序须在微软计算机的Windows功能中手动开启；若微软计算机手动开启了Hyper-V程序，表面上看起来没什么区别，但重启之后，Hyper-V的Hypervisor就会接管硬件设备的控制权，此时的Windows系统会成为Hyper-V的首个虚拟机，称为父分区，负责其他虚拟机（称为子分区）及I/O设备的管理。Hyper-V要求CPU必须具备硬件辅助虚拟化，但对MMU硬件辅助虚拟化来说是一个增强选项。

Hyper-V的Hypervisor是一个非常精简的软件层，不包含任何物理驱动，物理服务器的设备驱动均驻留在父分区的Windows中，驱动程序的安装和加载方式与初始的Windows系统没有区别；因此，只要是Windows支持的硬件，都能被Hyper-V所兼容

Xen 虚拟化架构

Xen基本组件

Xen Hypervisor：直接运行于硬件之上是Xen客户操作系统与硬件资源之间的访问接口(如：)。通过将客户操作系统与硬件进行分类，Xen管理系统可以允许客户操作系统安全，独立的运行在相同硬件环境之上。

Domain 0：运行在Xen管理程序之上，具有直接访问硬件和管理其他客户操作系统的特权的客户操作系统。

DomainU：运行在Xen管理程序之上的普通客户操作系统或业务操作系统，不能直接访问硬件资源（如：内存，硬盘等），但可以独立并行的存在多个。

xen虚拟化类型

Xen对虚拟机的虚拟化分为两大类，半虚拟化（Para virtualization）和完全虚拟化（Hardware VirtualMachine）。

1、半虚拟化(PV)

半虚拟化（Paravirtualization）简称为PV，是Xen主导的虚拟化技术；这种技术允许虚拟机操作系统感知到 自己运行在Xen 管理程序上而不是直接运行在硬件上，同时也可以识别出其他运行在相同环境中的客户虚拟机。

2、完全虚拟化(HVM)

完全虚拟化（Hardware Virtual Machine）又称“硬件虚拟化”，简称HVM，是指运行在虚拟环境上的虚拟机在运行过程中始终感觉自己是直接运行在硬件之上的，并且感知不到在相同硬件环境下运行着其他虚拟机的虚拟技术。