系統虛擬化

系統虛擬化是指在一台物理計算機系統上虛擬出一台或多台虛擬計算機系統。虛擬計算機系統( 簡稱虛擬機) 是指使用虛擬化技術運行在一個隔離環境中的具有完整硬體功能的邏輯計算機系統，包括作業系統和應用程式。一台虛擬機中可以安裝多個不同的作業系統，並且這些作業系統之間相互獨立虛擬機和物理計算機系統可以有不同的指令集架構，這樣會使得虛擬機上的每一條指令都要在物理計算機上模擬執行。顯而易見，會導致性能低下。所以，我們一般使虛擬機的指令集架構與物理計算機系統相同。這樣大部分指令都會在處理器上直接運行，只有那些需要虛擬化的指令才會在虛擬機上運行。

基本介紹

• 中文名：系統虛擬化
• 性質：虛擬出一台或多台虛擬機
• 發展：1959提出
• 特點：保真性高性能安全性

虛擬化技術的發展

1959年，計算機科學家Christopher Strachey發表了一篇名為《大型高速計算機中的時間共享》（Time Sharing in Large Fast Computers）的學術報告，他在文中首次提出了虛擬化的基本概念，被認為是虛擬化技術的最早論述。

上世紀六、七十年代，虛擬化進入了萌芽發展狀態。IBM發明作業系統虛擬機技術，允許用戶在一台主機上運行多個作業系統，讓用戶儘可能的充分利用和共享昂貴的大型機資源。同時，加州大學聖地亞哥分校的仿真處理器P-code機，使P-code程式具有高度可移植性，能夠運行在任何具有P-code功能的虛擬機上。

上世紀七、八十年代，虛擬化技術進入低谷期。隨著大規模積體電路的出現和個人電腦的普及，計算機硬體變得越來越便宜。當初為共享昂貴硬體而設計的虛擬化技術已無人問津了，而只是在高檔伺服器（如IBM小型機）中繼續存在。

在進入上世紀九十年代末期以後，虛擬化技術迎來了復興。首先，由VMware基於二進制轉換的全虛擬化，到Denali和Xen的修改客戶端作業系統的半虛擬化，再到Intel和AMD的硬體虛擬化(Intel的VT-D技術以及AMD的SVM技術)。至此至今，虛擬化技術進入了一個全面發展時期，包括有伺服器虛擬化、存儲虛擬化和網路虛擬化等。

虛擬化的特點

Fidelity(保真性)：套用系統程式在虛擬機上執行，除了時間因素外（會比物理硬體上執行慢一點），將表現為與在物理硬體上相同的執行行為。

Performance(高性能)：在虛擬環境中應用程式絕大多數指令在虛擬機管理器不受干預的情況下，直接在物理硬體上執行。

Safety(安全性)：物理硬體由虛擬機管理器全權管理，被虛擬出來的執行環境的程式（包括作業系統）不能直接訪問物理硬體。

虛擬化的優勢

虛擬化的主要功能是對各種鬆散的資源進行集中的監控、管理、和維護。它具有以下優勢：

·簡化IT操作，提高管理效率：在企業範圍內實現標準化，統一對應用程式進行部署、維護、和升級，IT人員不再進行密集型的人工操作。在軟體開發與測試方面，IT人員可即時虛擬出伺服器、存儲、運行環境，還可以更輕鬆地擴大測試範圍並提高軟體質量。

·整合伺服器，使伺服器利用率最大化：虛擬化技術可使企業級的伺服器運行多個虛擬機，從而有效控制了伺服器數量的膨脹，大大提高了伺服器利用率。另外，通過對未充分利用的伺服器的整合，企業不再需要為新項目另外購置硬體，因此，減少了資金投入，降低了供電、製冷和場地方面的運營成本。

·安全集中的數據中心管理：虛擬化技術為集中監控、管理提供了支持。伺服器、應用程式、和各種敏感數據都將存放在數據中心。企業不再因員工丟失筆記本或受到黑客攻擊而擔心數據的流失。

·允許舊版系統與新環境共存：虛擬化技術還可在高版本的硬體上虛擬出舊版應用程式所需的運行環境，有助於延長舊版軟體的生命周期，增加了其使用價值，避免了高額的移植成本。

·提高業務系統連續性：由於所有的套用都在伺服器上運行，不再依賴用戶的PC機，PC機的故障不會影響業務系統的穩定運行。對於用戶而言，一旦桌面PC故障，只需要換一台正常工作的PC，所有套用又可以正常進行了。

系統虛擬化軟體

Citrix XenServer

Citrix XenServerTM作為一種開放的、功能強大的伺服器虛擬化解決方案，可將靜態的、複雜的數據中心環境轉變成更為動態的、更易於管理的交付中心，從而大大降低數據中心成本。XenServer是市場上唯一一款免費的、經雲驗證的企業級虛擬化基礎架構解決方案，可實現實時遷移和集中管理多節點等重要功能。

Windows Server 2008 Hyper-V

Hyper-V採用微核心的架構，兼顧了安全性和性能的要求。Hyper-V底層的Hypervisor運行在最高的特權級別下，微軟將其稱為ring -1（而Intel則將其稱為root mode），而虛擬機的OS核心和驅動運行在ring 0，應用程式運行在ring 3下，這種架構就不需要採用複雜的BT（二進制特權指令翻譯）技術，可以進一步提高安全性。

和信VEMS

和信虛擬終端管理系統部署簡單，支持各種網路環境，兼容原有終端工作站，可針對不同的工作部門、工種類型、工作需要指定專用的虛擬作業系統。在驅動層全面實現對ARP病毒、流量異常、USB等外設接口的控制，採用最新的惡意網站動態防護技術，無需對客戶端升級即可避免惡意網站的侵害。支持域環境，終端可直接登錄到指定的域中，根據用戶的需要，將個人數據加密存儲在伺服器上，可以在任意終端上隨時調用。

VMware ESX Server

VMware ESXServer 為適用於任何系統環境的企業級的虛擬計算機軟體。大型機級別的架構提供了空前的性能和操作控制。它能提供完全動態的資源可測量控制，適合各種要求嚴格的應用程式的需要，同時可以實現伺服器部署整合，為企業未來成長所需擴展空間。