計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)01簡(jiǎn)介四種技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)目錄03020405AMD應(yīng)用平臺(tái)英特爾目錄0706基本信息虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，在計(jì)算機(jī)方面通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介虛擬化技術(shù)與多任務(wù)以及超線(xiàn)程技術(shù)是完全不同的。多任務(wù)是指在一個(gè)操作系統(tǒng)中多個(gè)程序同時(shí)并行運(yùn)行，而在虛擬化技術(shù)中，則可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，而且每一個(gè)操作系統(tǒng)中都有多個(gè)程序運(yùn)行，每一個(gè)操作系統(tǒng)都運(yùn)行在一個(gè)虛擬的CPU或者是虛擬主機(jī)上；而超線(xiàn)程技術(shù)只是單CPU模擬雙CPU來(lái)平衡程序運(yùn)行性能，這兩個(gè)模擬出來(lái)的CPU是不能分離的，只能協(xié)同工作。虛擬化技術(shù)也與如今VMwareWorkstation等同樣能達(dá)到虛擬效果的軟件不同，是一個(gè)巨大的技術(shù)進(jìn)步，具體表現(xiàn)在減少軟件虛擬機(jī)相關(guān)開(kāi)銷(xiāo)和支持更廣泛的操作系統(tǒng)方面。純軟件虛擬化解決方案存在很多限制?！翱蛻?hù)”操作系統(tǒng)很多情況下是通過(guò)VMM(VirtualMachineMonitor，虛擬機(jī)監(jiān)視器)來(lái)與硬件進(jìn)行通信，由VMM來(lái)決定其對(duì)系統(tǒng)上所有虛擬機(jī)的訪問(wèn)。(注意，大多數(shù)處理器和內(nèi)存訪問(wèn)獨(dú)立于VMM，只在發(fā)生特定事件時(shí)才會(huì)涉及VMM，如頁(yè)面錯(cuò)誤。)在純軟件虛擬化解決方案中，VMM在軟件套件中的位置是傳統(tǒng)意義上操作系統(tǒng)所處的位置，而操作系統(tǒng)的位置是傳統(tǒng)意義上應(yīng)用程序所處的位置。這一額外的通信層需要進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以通過(guò)提供到物理資源(如處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)、顯卡和網(wǎng)卡等)的接口，模擬硬件環(huán)境。這種轉(zhuǎn)換必然會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。此外，客戶(hù)操作系統(tǒng)的支持受到虛擬機(jī)環(huán)境的能力限制，這會(huì)阻礙特定技術(shù)的部署，如64位客戶(hù)操作系統(tǒng)。在純軟件解決方案中，軟件堆棧增加的復(fù)雜性意味著，這些環(huán)境難于管理，因而會(huì)加大確保系統(tǒng)可靠性和安全性的困難。特點(diǎn)特點(diǎn)Fidelity(保真性)：應(yīng)用系統(tǒng)程序在虛擬機(jī)上執(zhí)行，除了時(shí)間因素外（會(huì)比物理硬件上執(zhí)行慢一點(diǎn)），將表現(xiàn)為與在物理硬件上相同的執(zhí)行行為。

Performance(高性能)：在虛擬環(huán)境中應(yīng)用程序絕大多數(shù)指令在虛擬機(jī)管理器不受干預(yù)的情況下，直接在物理硬件上執(zhí)行。

Safety(安全性)：物理硬件由虛擬機(jī)管理器全權(quán)管理，被虛擬出來(lái)的執(zhí)行環(huán)境的程序（包括操作系統(tǒng)）不能直接訪問(wèn)物理硬件。

四種技術(shù)四種技術(shù)虛擬化技術(shù)（Virtualization）和分區(qū)（Partition）技術(shù)是緊密結(jié)合在一起，從60年代Unix誕生起，虛擬化技術(shù)和分區(qū)技術(shù)就開(kāi)始了發(fā)展，并且經(jīng)歷了從“硬件分區(qū)”->“虛擬機(jī)”->“準(zhǔn)虛擬機(jī)”->“虛擬操作系統(tǒng)”的發(fā)展歷程。最早的分區(qū)技術(shù)誕生自人們想提升大型主機(jī)利用率需求。比如在金融、科學(xué)等領(lǐng)域，大型Unix服務(wù)器通常價(jià)值數(shù)千萬(wàn)乃至上億元，但是實(shí)際使用中多個(gè)部門(mén)卻不能很好的共享其計(jì)算能力，常導(dǎo)致需要計(jì)算的部門(mén)無(wú)法獲得計(jì)算能力，而不需要大量計(jì)算能力的部門(mén)占有了過(guò)多的資源。這個(gè)時(shí)候分區(qū)技術(shù)出現(xiàn)了，它可以將一臺(tái)大型服務(wù)器分割成若干分區(qū)，分別提供給生產(chǎn)部門(mén)、測(cè)試部門(mén)、研發(fā)部門(mén)以及其他部門(mén)。

硬件分區(qū)技術(shù)硬件分區(qū)技術(shù)：硬件資源被劃分成數(shù)個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)享有獨(dú)立的CPU、內(nèi)存，并安裝獨(dú)立的操作系統(tǒng)。在一臺(tái)服務(wù)器上，存在有多個(gè)系統(tǒng)實(shí)例，同時(shí)啟動(dòng)了多個(gè)操作系統(tǒng)。這種分區(qū)方法的主要缺點(diǎn)是缺乏很好的靈活性，不能對(duì)資源做出有效調(diào)配。隨著技術(shù)的進(jìn)步，如今對(duì)于資源劃分的顆粒已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)提升，例如在IBMAIX系統(tǒng)上，對(duì)CPU資源的劃分顆?？梢赃_(dá)到0.1個(gè)CPU。這種分區(qū)方式，在目前的金融領(lǐng)域，比如在銀行信息中心得到了廣泛采用。虛擬機(jī)技術(shù)在虛擬機(jī)技術(shù)（VirtualMachineMonitor）中，不再對(duì)底層的硬件資源進(jìn)行劃分，而是部署一個(gè)統(tǒng)一的Host系統(tǒng)。優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)虛擬機(jī)虛擬化技術(shù)所能提供的優(yōu)勢(shì)取決于客戶(hù)的目標(biāo)、所選擇的特殊虛擬技術(shù)以及現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。并非所有的客戶(hù)都能夠從實(shí)現(xiàn)某一特殊虛擬化解決方案中獲得同樣的利益?，F(xiàn)在，即使是使用虛擬化進(jìn)行簡(jiǎn)單的服務(wù)器整合，客戶(hù)們也經(jīng)常可以在某種程度上獲得以下很多利益：更高的資源利用率——虛擬可支持實(shí)現(xiàn)物理資源和資源池的動(dòng)態(tài)共享，提高資源利用率，特別是針對(duì)那些平均需求遠(yuǎn)低于需要為其提供專(zhuān)用資源的不同負(fù)載。降低管理成本虛擬可通過(guò)以下途徑提高工作人員的效率：減少必須進(jìn)行管理的物理資源的數(shù)量;隱藏物理資源的部分復(fù)雜性;通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、獲得更好的信息和實(shí)現(xiàn)中央管理來(lái)簡(jiǎn)化公共管理任務(wù);實(shí)現(xiàn)負(fù)載管理自動(dòng)化。另外，虛擬還可以支持在多個(gè)平臺(tái)上使用公共的工具。提高使用靈活性通過(guò)虛擬可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的資源部署和重配置，滿(mǎn)足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。提高安全性虛擬可實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的共享機(jī)制無(wú)法實(shí)現(xiàn)的隔離和劃分，這些特性可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和服務(wù)進(jìn)行可控和安全的訪問(wèn)。AMDAMD簡(jiǎn)言之，AMDVirtualization技術(shù)是一項(xiàng)基于硬件的技術(shù)，該技術(shù)支持虛擬軟件在一臺(tái)基于AMD皓龍?zhí)幚砥鞯奈锢矸?wù)器上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用，有助于服務(wù)器實(shí)現(xiàn)更高的效率和利用率。你無(wú)需再采用“一個(gè)操作系統(tǒng)、一個(gè)應(yīng)用和一臺(tái)服務(wù)器”這種運(yùn)行模式。AMD的Virtualization技術(shù)使你能更好地利用自己的資源，你的服務(wù)器和工作站將變得更加高效，數(shù)據(jù)中心的運(yùn)轉(zhuǎn)也更加有效。例如，當(dāng)今的服務(wù)器在以不足15%的容量運(yùn)行時(shí)，其能耗和散熱仍保持在24×7的水平。AMDVirtualization技術(shù)具有快速虛擬化索引的功能，這就意味著AMD四核皓龍?zhí)幚砥髂軌蚝?jiǎn)化數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)更高的利用率。AMD的片內(nèi)安全和虛擬技術(shù)代號(hào)分別稱(chēng)作Presidio和Pacifica，據(jù)其官員表示將出現(xiàn)在明年的Opteron處理器中?！懊總€(gè)人都預(yù)見(jiàn)到虛擬和安全技術(shù)能解決到數(shù)據(jù)中心的某些問(wèn)題，”AMD的微處理器業(yè)務(wù)部總經(jīng)理MartySeyer說(shuō)。在安全方面，Presidio將利用到微軟即將推出的WindowsVista中某些功能。但AMD更吸引人的一項(xiàng)舉措是讓其內(nèi)存控制器更“虛擬智能化”——讓芯片在一臺(tái)虛擬機(jī)的不同虛擬地址之間建起一道堅(jiān)固的壁壘。另外，這樣還能讓Presidio阻止某些黑客攻擊。這類(lèi)攻擊通常會(huì)強(qiáng)迫機(jī)器借某張CD或某個(gè)分區(qū)上的操作系統(tǒng)啟動(dòng)并使用特別工具讀取機(jī)器內(nèi)存中的內(nèi)容。AMD稱(chēng)Presidio會(huì)不斷改進(jìn)以包含其他保護(hù)技術(shù)，例如加固鍵鼠等輸入設(shè)備與操作系統(tǒng)之間通訊通道等。由于這種保護(hù)技術(shù)需要操作系統(tǒng)的幫助，微軟為此已經(jīng)計(jì)劃為Vista添加多種類(lèi)型的安全技術(shù)。AMD的官員還表示將在明年的處理器中添加對(duì)信用平臺(tái)模塊(TrustedPlatformModule)1.2等Windows機(jī)器以外技術(shù)的支持。英特爾英特爾在前不久的IDF春季論壇上，Intel向人們展示了代號(hào)為“Vanderpool”的虛擬化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)將運(yùn)用在Intel今年遲些時(shí)候推出的桌面CPU、64位ItaniumCPU以及明年推出Xeon服務(wù)器芯片和移動(dòng)CPU上，屆時(shí)Intel的CPU將擁有硬件層次的虛擬化技術(shù)。提到虛擬化技術(shù)，大家并不陌生。這項(xiàng)技術(shù)在傳統(tǒng)的大型機(jī)和Unix系統(tǒng)上早已是很普及了，但因?yàn)樽烂鍯PU大都使用的是X86架構(gòu)，這決定了在其之上使用硬件級(jí)虛擬化技術(shù)的難度。Intel可謂創(chuàng)造先河，誓將該技術(shù)運(yùn)用到桌面級(jí)產(chǎn)品上，用以提高CPU的性能和降低系統(tǒng)組建開(kāi)銷(xiāo)。這也在一定程度上符合Intel目前的策略，不再一味追求CPU的速度，而把焦點(diǎn)集中在CPU的效率上來(lái)。本文就將為讀者詳細(xì)介紹VanderpoolTechnology技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)VT)，它是什么、做些什么事、存在的問(wèn)題及解決方法，還有在技術(shù)層面上它是如何運(yùn)作的。應(yīng)用平臺(tái)應(yīng)用平臺(tái)通過(guò)和信應(yīng)用虛擬化來(lái)發(fā)布企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩?hù)帶來(lái)更好的體驗(yàn)。不需要改變現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和修改任何應(yīng)用程序，就能實(shí)現(xiàn)快速、靈活地部署，而且內(nèi)置的安全、負(fù)載均衡機(jī)制保證了企業(yè)不間斷業(yè)務(wù)的進(jìn)行，同時(shí)大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理員管理和維護(hù)工作量。使用和信應(yīng)用虛擬化有什么好處