作者: gentsky 發(fā)表日期: 2006-08-14 17:25
虛擬計(jì)算機(jī)技術(shù)是近兩年來比較火爆的技術(shù)之一，已經(jīng)受到了越來越多的企業(yè)和媒體的關(guān)注，時(shí)間跨進(jìn)了2006年，虛擬機(jī)的熱潮更是兇猛撲來。然而，從早期的概念的虛擬機(jī)出現(xiàn)，到現(xiàn)代x86虛擬機(jī)的流行，虛擬機(jī)技術(shù)已經(jīng)有幾十年的歷史了。
早在上個(gè)世紀(jì)七十年代，IBM研究中心就在試驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)了其主機(jī)的鏡像，算是最原始的虛擬機(jī)了。40多年來，虛擬機(jī)一直在大型機(jī)和小型機(jī)中運(yùn)行，無聲無息。直到有一天，vmware將x86虛擬機(jī)帶到了人們的面前。當(dāng)我們?cè)贚inux中打開一個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)系統(tǒng)，看到了熟悉的Windows的藍(lán)天和白云時(shí)，人們才真正意識(shí)到虛擬技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到這樣的一個(gè)階段，而且是這樣的誘人。
目前，主流的x86虛擬機(jī)技術(shù)主要有這樣幾類：
1、虛擬硬件模式
虛擬硬件模式是最傳統(tǒng)的虛擬計(jì)算機(jī)模式。最早的虛擬硬件模式當(dāng)然是源自IBM大型機(jī)的邏輯分區(qū)技術(shù)。這種技術(shù)的主要特點(diǎn)是，每一個(gè)虛擬機(jī)都是一臺(tái)真正機(jī)器的完整拷貝，一個(gè)功能強(qiáng)大的主機(jī)可以被分割成許多虛擬機(jī)。目前，這一虛擬模式被業(yè)界廣泛借鑒，包括HP vPAR、VMware ESX Server和Xen在內(nèi)的虛擬技術(shù)都是這樣的工作原理。
虛擬硬件模型將計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)硬件間建立了一個(gè)抽象的虛擬化平臺(tái)，使得所有的硬件被統(tǒng)一到一個(gè)虛擬化層中。這樣，在這個(gè)平臺(tái)的頂部創(chuàng)建的虛擬機(jī)具有同樣的硬件結(jié)構(gòu)，提供了更好的可遷移性。在這種模型中，每個(gè)用戶都可以在他們的虛擬機(jī)上運(yùn)行程序、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，甚至虛擬機(jī)崩潰也不會(huì)影響系統(tǒng)本身和其他的系統(tǒng)用戶。所以，虛擬機(jī)模型不僅允許資源共享，而且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)資源的保護(hù)。
目前，此類虛擬機(jī)的典型產(chǎn)品有Vmware 的Workstation、GSX Server、ESX Server和Microsoft的Virtual PC、Virtual Server以及Parallels Workstation等。
以上的幾種虛擬機(jī)軟件都具有同樣的特點(diǎn)：虛擬了Intel x86平臺(tái)，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。通過使用虛擬化層，提供了硬件級(jí)的虛擬，即虛擬機(jī)為運(yùn)行于虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)映像提供了一整套虛擬的Intel x86兼容硬件。這套虛擬硬件虛擬了真正服務(wù)器所擁有的全部設(shè)備：主板芯片、CPU、內(nèi)存、SCSI和IDE磁盤設(shè)備、各種接口、顯示和其他輸入輸出設(shè)備。并且，每個(gè)虛擬機(jī)都可以被獨(dú)立的封裝到一個(gè)文件中，可以實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的靈活遷移。
虛擬硬件虛擬技術(shù)有兩個(gè)顯著特點(diǎn)。第一，無論哪款產(chǎn)品，都可以直接用系統(tǒng)處理器執(zhí)行CPU指令，根本涉及不到虛擬層。第二，實(shí)現(xiàn)真正的分區(qū)隔離，每個(gè)分區(qū)只能占用一定的系統(tǒng)資源，包括磁盤I/O和網(wǎng)絡(luò)帶寬，并提高了系統(tǒng)的整體安全性。
另外，高端的虛擬服務(wù)器產(chǎn)品可以直接在硬件上運(yùn)行虛擬機(jī)，而不需要宿主操作系統(tǒng)。并且，通過相關(guān)的管理軟件，可以對(duì)每個(gè)虛擬機(jī)消耗的物理資源（網(wǎng)絡(luò)帶寬、磁盤I/O訪問等）進(jìn)行精確的控制。
對(duì)于VMware來說，該公司提供了從工作站版本到服務(wù)器版本，從遷移工具到管理工具的一系列產(chǎn)品，形成了一整套的解決方案。作為這個(gè)行業(yè)的領(lǐng)頭羊，Vmware仍然具有比較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但是，該公司一個(gè)比較大的問題是價(jià)格問題。雖然，Vmware公司已經(jīng)推出了多個(gè)免費(fèi)版本的產(chǎn)品，但是Vmware核心的企業(yè)級(jí)產(chǎn)品ESX Server不是免費(fèi)的，而且價(jià)格不腓。然而，對(duì)于真正虛需要使用該產(chǎn)品的用戶們來說，價(jià)格也許并不成問題。
作為虛擬機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的“第二號(hào)人物”，微軟這幾年的腳步有些慢。在推出了Virtual PC 2004之后，雖然推出了服務(wù)器級(jí)產(chǎn)品Virtual Server 2005。但Virtual Server 2005并沒有什么過人的優(yōu)勢(shì)，功能上能與VMware GSX Server進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，但迫于市場(chǎng)的壓力，Virtual Server 2005已經(jīng)免費(fèi)了。在這個(gè)虛擬化火爆的年代，相信微軟也不會(huì)放過虛擬機(jī)這塊肥肉的，讓我們拭目以待吧。
Parallels是虛擬機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的后起之秀，目前只有工作站級(jí)產(chǎn)品，但是其推出的MAC OS版本的產(chǎn)品已經(jīng)在網(wǎng)上炒的沸沸揚(yáng)揚(yáng)。Parallels Workstation具有和Vmware Workstation類似的界面和功能，雖然在技術(shù)上和Vmware Workstation相比并不占優(yōu)勢(shì)，但其最大的誘人之處在于極其低廉的價(jià)格。
2、虛擬操作系統(tǒng)模式
虛擬操作系統(tǒng)模型是基于虛擬機(jī)運(yùn)行的主機(jī)操作系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)虛擬層，用來虛擬機(jī)主機(jī)的操作系統(tǒng)。在這個(gè)虛擬層之上，可以創(chuàng)建多個(gè)相互隔離的虛擬專用服務(wù)器（Virtual Private Server, VPS）。這些VPS可以最大化的效率共享硬件、軟件許可證以及管理資源。對(duì)其用戶和應(yīng)用程序來講，每一個(gè)VPS平臺(tái)的運(yùn)行和管理都與一臺(tái)獨(dú)立主機(jī)完全相同，因?yàn)槊恳粋€(gè)VPS均可獨(dú)立進(jìn)行重啟并擁有自己的root訪問權(quán)限、用戶、IP地址、內(nèi)存、過程、文件、應(yīng)用程序、系統(tǒng)函數(shù)庫以及配置文件。對(duì)于運(yùn)行著多個(gè)應(yīng)用程序和擁有實(shí)際數(shù)據(jù)的產(chǎn)品服務(wù)器來說，虛擬操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)可以降低成本消耗和提高系統(tǒng)效率。
虛擬操作系統(tǒng)模式虛擬化解決方案同樣能夠滿足一系列的需求：安全隔離、計(jì)算機(jī)資源的靈活性和控制、硬件抽象操作及最終高效、強(qiáng)大的管理功能。每一個(gè)VPS 中的應(yīng)用服務(wù)都是安全隔離的，且不受同一物理服務(wù)器上的其他VPS的影響。通過專用的文件系統(tǒng)，使得文件瀏覽對(duì)所有 VPS 用戶來說就如常規(guī)服務(wù)器一樣，但卻無法被該服務(wù)器上的其他 VPS 用戶看到。能夠?qū)崟r(shí)分配、監(jiān)控、計(jì)算并控制資源級(jí)別，完成對(duì)CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出、磁盤空間以及其他網(wǎng)絡(luò)資源的靈活管理。經(jīng)過抽象的VPS具有相同的虛擬硬件結(jié)構(gòu)，并可以在任意連網(wǎng)的服務(wù)器之間透明遷移，而不產(chǎn)生任何宕機(jī)時(shí)間。
操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)解決了在單個(gè)物理服務(wù)器上部署多個(gè)生產(chǎn)應(yīng)用服務(wù)和存儲(chǔ)服務(wù)器時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)。在應(yīng)用服務(wù)部署完成之后，它們被集中于同一種操作系統(tǒng)以便于管理和維護(hù)。操作系統(tǒng)虛擬化是針對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用和服務(wù)器的完美虛擬化解決方案，共享的操作系統(tǒng)提供了更為有效的服務(wù)器資源并且大大降低了處理損耗。通過操作系統(tǒng)虛擬化，上百個(gè)VPS可以在單個(gè)的物理服務(wù)器上正常運(yùn)行。
但同時(shí)，這種集中于同一操作系統(tǒng)的特性也注定了該類虛擬機(jī)只能在同一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行同一種虛擬的操作系統(tǒng)。也許，你將擁有一臺(tái)同時(shí)運(yùn)行100個(gè)windows或linux虛擬機(jī)的高性能服務(wù)器，但你不要想在這一服務(wù)器上同時(shí)運(yùn)行虛擬的windows和linux系統(tǒng)。
目前，swsoft的virtuozzo是這一領(lǐng)域的成熟產(chǎn)品。
3、Xen
在不斷增加的虛擬化技術(shù)列表中，Xen是近來最引人注目的技術(shù)之一。Xen 是在劍橋大學(xué)作為一個(gè)研究項(xiàng)目被開發(fā)出來的，它已經(jīng)在開源社區(qū)中得到了極大的推動(dòng)。Xen 是一款半虛擬化（paravirtualizing）VMM（虛擬機(jī)監(jiān)視器，Virtual Machine Monitor），這表示，為了調(diào)用系統(tǒng)管理程序，要有選擇地修改操作系統(tǒng)，然而卻不需要修改操作系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序。Xen是一種特殊的虛擬硬件虛擬機(jī)，具有虛擬硬件虛擬機(jī)的大部分特性，其最大的不同點(diǎn)在于，Xen需要修改操作系統(tǒng)內(nèi)核。
目前，Xen只支持在Linux系統(tǒng)之上實(shí)現(xiàn)的Linux虛擬機(jī)。不過，其新的版本將支持Intel公司的硬件虛擬技術(shù)Intel-VT，這一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)將可以用以解決Xen在虛擬化Windows系統(tǒng)方面的困難。
VMware仍然是虛擬技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)袖，在產(chǎn)品的成熟度方面它比XenSource公司還是有著很明顯的優(yōu)勢(shì)。但是很多的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，由于開源的原因，Xen的實(shí)力將會(huì)越來越強(qiáng)。目前，開源領(lǐng)域的巨頭Red Hat公司以及Novell公司都已經(jīng)開始將該技術(shù)整合進(jìn)入它們于Red Hat Enterprise Linux 5系統(tǒng)以及Novell、SuSE Linux Enterprise Server 10系統(tǒng)。
虛擬化技術(shù)是企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理上的一個(gè)重大進(jìn)步，虛擬化技術(shù)降低了IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)總成本，并為企業(yè)IT用戶提供了更好的服務(wù)水平，顯著提高了IT資源靈活性且極大地降低了IT基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性。
