三种主要的虚拟化架构类型
操作系统虚拟化技术
操作系统虚拟化技术操作系统虚拟化技术是一种基于硬件虚拟化技术之上的软件层虚拟化技术，它允许在一个物理主机上运行多个隔离的虚拟操作系统实例。
这些虚拟操作系统实例具有独立的资源管理、独立的系统调用和独立的进程空间，彼此之间相互隔离，互不影响。
操作系统虚拟化技术主要包括以下几种：1.容器虚拟化（Container Virtualization）2.操作系统级虚拟化（OS-Level Virtualization）3.全虚拟化（Full Virtualization）4.硬件虚拟化（Hardware-Assisted Virtualization）二、容器虚拟化容器虚拟化是基于操作系统内核实现的轻量级虚拟化技术。
它通过内核隔离机制（如cgroups和namespaces）实现资源的隔离和分配。
容器之间共享宿主机的内核，因此启动速度快，资源消耗低。
容器虚拟化技术的主要代表有Docker、Kubernetes等。
三、操作系统级虚拟化操作系统级虚拟化技术是将一个操作系统的内核进行虚拟化，使得多个虚拟操作系统实例可以在一个物理主机上运行。
这些虚拟操作系统实例具有独立的系统调用和独立的进程空间，但共享物理机的内核和其他硬件资源。
操作系统级虚拟化技术的主要代表有OpenVZ、LXC等。
四、全虚拟化全虚拟化技术是在虚拟机监控器（Virtual Machine Monitor，VMM）的基础上实现的虚拟化技术。
VMM负责模拟硬件资源，并将这些资源提供给虚拟机。
全虚拟化技术可以支持不同类型的操作系统，但虚拟机之间的资源隔离程度较低，性能开销较大。
全虚拟化技术的主要代表有VMware、VirtualBox等。
五、硬件虚拟化硬件虚拟化技术是利用处理器和其他硬件设备的虚拟化支持，实现虚拟化的一种高效方法。
通过硬件虚拟化技术，虚拟机可以在不牺牲性能的前提下，实现对不同操作系统的支持。
硬件虚拟化技术的主要代表有Intel VT、AMD-V等。
常用的虚拟化体系结构
常用的虚拟化体系结构1. 完全虚拟化（Full Virtualization）完全虚拟化是一种将整个操作系统以及其运行的应用程序都虚拟化的方法。
在完全虚拟化中，虚拟机（Virtual Machine，VM）在物理硬件上运行，并模拟出一个完整的计算环境，包括处理器、内存、存储和网络等资源。
常用的完全虚拟化软件包括VMware和VirtualBox等。
2. 半虚拟化（Para-virtualization）半虚拟化是一种相对于完全虚拟化更轻量级的虚拟化方法。
在半虚拟化中，虚拟机需要对应用程序进行修改以与虚拟化层进行通信。
这种方式减少了虚拟化层和硬件之间的开销，提高了性能。
常用的半虚拟化软件包括Xen和KVM等。
3. 化虚拟化（Containerization）化虚拟化是一种将应用程序及其依赖项隔离在独立的中的虚拟化方法。
与完全虚拟化和半虚拟化不同，化虚拟化不需要模拟整个操作系统，而是共享宿主操作系统的内核，因此更加轻量级。
常用的化虚拟化技术包括Docker和Kubernetes等。
4. 硬件辅助虚拟化（Hardware-assisted Virtualization）硬件辅助虚拟化是一种利用处理器提供的虚拟化扩展指令集来加速虚拟化性能的技术。
这些指令集可以提供更低的虚拟化开销和更高的性能。
常用的硬件辅助虚拟化技术包括Intel的VT-x和AMD的AMD-V等。
虚拟化技术在云计算、服务器虚拟化和化等领域有着广泛的应用。
选择适合的虚拟化体系结构可以根据需求和目标来确定，以提高资源利用率、简化管理和提升性能效果。
以上是常用的虚拟化体系结构的简要介绍。
在实际应用中，可根据具体情况选择适合的虚拟化技术和体系结构。
简述虚拟化体系结构
简述虚拟化体系结构虚拟化技术是一种将物理资源通过软件隔离、抽象和重组，实现多个虚拟环境共享物理资源的技术。
虚拟化技术可以提高硬件资源的利用率，降低硬件成本，并且可以方便地部署和管理多个应用、操作系统和服务。
虚拟化体系结构是实现虚拟化技术的软件架构，它由多个层次组成，每个层次都有不同的功能和作用。
下面将详细介绍虚拟化体系结构的各个层次。
硬件层虚拟化技术的基础是硬件资源，包括处理器、内存、存储和网络等。
虚拟化技术需要通过硬件层来隔离和抽象物理资源，并为虚拟机提供虚拟的硬件环境。
在硬件层，虚拟化技术通过使用处理器的虚拟化扩展（如Intel VT 和AMD-V）来实现虚拟机的隔离和管理。
虚拟化技术还需要对内存、存储和网络进行虚拟化，以提供虚拟机所需的资源。
虚拟机监视器虚拟机监视器（VMM），也称为虚拟机管理程序（VMP），是虚拟化技术的核心组件，它负责管理和控制虚拟机。
虚拟机监视器在硬件层之上，通过使用处理器的虚拟化扩展来创建和管理虚拟机。
虚拟机监视器有两种实现方式，一种是基于裸机的实现方式，如VMware ESXi和Microsoft Hyper-V。
另一种是基于操作系统的实现方式，如KVM和Xen。
基于裸机的实现方式通常具有更好的性能和安全性，但需要更高的硬件支持。
虚拟机虚拟机是虚拟化技术的核心概念，它是通过虚拟化技术创建的一个软件环境，可以在其中运行一个或多个操作系统和应用程序。
虚拟机在虚拟机监视器的控制下，可以对物理资源进行隔离、抽象和重组。
虚拟机可以分为全虚拟化和半虚拟化两种类型。
全虚拟化是指虚拟机可以完全模拟物理硬件环境，不需要对应用程序进行修改，如VMware Workstation和VirtualBox。
半虚拟化是指虚拟机需要对应用程序进行修改，以适应虚拟化环境，如Xen和KVM。
虚拟设备虚拟设备是虚拟机的关键组成部分，它们是虚拟机对物理设备的一种抽象。
虚拟设备包括虚拟处理器、虚拟内存、虚拟存储和虚拟网络等。
虚拟化技术与应用练习题目
C、VMM 同时具备物理资源的管理功能和虚拟化功能，物理资源虚拟化效率
更高
D、VMM 是专门为虚拟化而设计的，掌管所有的物理资源且负责虚拟环境的
创建和管理
16、下列哪个是属于混合模型的缺点？(
)
A、VMM 进行虚拟化需要调用宿主机操作系统的服务来获取资源，效率和功
能会受到一定的影响
B、虚拟机的安全不仅依赖于 VMM 的安全，也依赖宿主机操作系统的安全
主模型、
和
。
2、根据虚拟化实现结构分类，服务器虚拟化通常包括三种架构模型，分别是宿
主模型、
和混合模型。
3、根据虚拟化实现结构分类，服务器虚拟化通常包括三种架构模
型：
、原两种方法。
5、CPU 特权指令的虚拟化有
和操作系统辅助两种方法。
6、新一代的虚拟化增强包括 Intel 的 VT-x 和 AMD 的 AMD-V，这两种技术都为
)
A、操作启动快
B、代码简单
C、轻量级虚拟化
D、开源免费
13、服务器虚拟化可以简单理解为将物理机、操作系统及其应用程序“打包”
成一个文件，称之为
。(
)
A、虚拟机
B、模拟机
C、虚拟系统
D、模拟系统
14、关于虚拟化平台(Hypervisor)的说法正确的是？(
)
A、虚拟化平台负责对虚拟机提供硬件资源抽象
D、模拟机平台
2、虚拟基础架构可将服务器、网络和存储器聚合成一个统一的
，
供部署在其上的应用系统按需使用。
A、IT 共享平台
B、IT 资源池
C、IT 云平台
D、IT 服务池
3、虚拟化常见的类型有
、桌面虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟
虚拟化技术分类
虚拟化技术分类
1、硬件虚拟化：虚拟机管理系统（VMM）是将应用程序在虚拟机上运行，模拟物理计算机的那些功能，如处理器，内存，存储和网络适配器，常被称作虚拟机监视器（VMM）。
2、软件虚拟化：软件虚拟化不需要特殊的硬件协处理器，它可以通过模拟特定的计算机环境或操作系统，来实现虚拟机的堆叠。
它提供一种可以在多个操作系统上（如Windows，Linux，Mac OS X和Solaris）运行应用程序的多虚拟化平台。
3、存储虚拟化：存储虚拟化技术将物理存储设备完全虚拟化，使应用程序可以操纵它们，而无需关心它们的真实信息，从而实现更高的性能和可靠性。
4、应用虚拟化：应用虚拟化能够将整个系统收编到单一的容器中，作为单一的软件包部署。
它使得操作系统和应用程序的构建和部署，变得更加容易，避免操作系统之间应用程序不兼容的问题，跨操作系统迁移应用程序也变得容易。
简述虚拟化技术的分类
简述虚拟化技术的分类虚拟化技术是一种将应用、资源和环境从物理环境中剥离，再重新在虚拟环境中构建的技术。
它的主要优势是可以更高效地利用硬件资源，节约成本，减少耗材，简化服务器部署和管理运行。
根据不同的需求，虚拟化技术可以分为三大类：计算虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化。
1. 计算虚拟化: 指通过虚拟化技术将一个物理服务器分割为多个虚拟服务器，从而使得一个物理服务器资源可以被多个客户分享，从而极大地提高服务器利用率，降低企业服务器库房的负担。
常见的计算虚拟化技术包括：虚拟机技术（如VMware，KVM，Virtualbox等）；应用程序虚拟化技术（如Docker，OpenVZ）；容器虚拟化技术（如LXC，LXD）。
2. 存储虚拟化: 是一种把实际存储设备虚拟成抽象的虚拟存储设备，并将其统一管理，以便更好地利用存储资源，提高存储性能，降低总体成本。
常见的存储虚拟化技术包括：分布式存储虚拟化（如StorAge Networking，Storage Virtualization，Cluster Storage）；SAN（Storage Area Network）虚拟化（如Net App，IBM SAN）；NAS （Network Attached Storage）虚拟化（如EQL，HPN）。
3. 网络虚拟化: 是一种把实际网络设备虚拟成抽象的虚拟网络设备，并将其统一管理，以便更好地利用网络资源，提高网络性能，降低总体成本。
常见的网络虚拟化技术包括：虚拟化交换机（如Cisco Nexus， Juniper OS）；虚拟路由（如Brocade vRouter，Netscaler）；虚拟网络接入（如OpenVSwitch， OpenFlow）。
主流的四大虚拟化架构对比分析
主流四大虚拟化架构对比分析云计算平台需要有资源池为其提供能力输出，这种能力包括计算能力、存储能力和网络能力，为了将这些能力调度到其所需要的地方，云计算平台还需要对能力进行调度管理，这些能力均是由虚拟化资源池提供的。
云计算离不开底层的虚拟化技术支持。
维基百科列举的虚拟化技术有超过60 种，基于X86(CISC)体系的超过50 种，也有基于RISC体系的，其中有 4 种虚拟化技术是当前最为成熟而且应用最为广泛的，分别是：VMWAR的E ESX、微软的Hyper-V 、开源的XEN和KVM。
云计算平台选用何种虚拟化技术将是云计算建设所要面临的问题，文章就 4 种主流虚拟化技术的架构层面进行了对比分析。
形成资源池计算能力的物理设备，可能有两种，一种是基于RISC的大/ 小型机，另一种是基于CISC的X86 服务器。
大/小型机通常意味着高性能、高可靠性和高价格，而X86服务器与之相比有些差距，但随着Inter 和AMD等处理器厂商技术的不断发展，原本只在小型机上才有的技术已经出现在了X86 处理器上，如64 位技术、虚拟化技术、多核心技术等等，使得X86 服务器在性能上突飞猛进。
通过TPC组织在2011年3月份所公布的单机计算机性能排名中可以看出，4路32核的X86服务器性能已经位列前10名，更重要的是X86服务器的性价比相对小型机有约 5 倍的优势。
因此，选择X86服务器作为云计算资源池，更能凸显出云计算的低成本优势。
由于单机计算机的处理能力越来越大，以单机资源为调度单位的颗粒度就太大了，因此需要有一种技术让资源的调度颗粒更细小，使资源得到更有效和充分的利用，这就引入了虚拟化技术。
当前虚拟化技术中主流和成熟的有 4 种：VMWAR的E ESX、微软的Hyper-V、开源的XEN和KVM，下面将针对这 4 种虚拟化技术的架构进行分析1 虚拟化架构分析从虚拟化的实现方式来看，虚拟化架构主要有两种形式：宿主架构和裸金属架构。
云计算平台架构图
云计算平台架构图随着数字化转型的趋势不断加强，企业对云计算平台的需求呈现出爆炸性增长。
云计算平台以其超高的计算、网络和存储能力，成为企业追求高效率、低成本的首选。
而理解云计算平台的架构，可以帮助我们更好地利用这一强大的工具。
一般来说，云计算平台架构可以分为三个主要部分：基础设施层（IaaS）、平台层（PaaS）和软件层（SaaS）。
这三个部分构成了云计算平台的骨架，为企业提供稳定、高效的IT服务。
1、基础设施层（IaaS）基础设施层是云计算平台的最底层，主要提供计算、存储和网络等基础设施服务。
这一层通过虚拟化技术，可以将物理硬件资源转化为虚拟资源，供上层使用。
企业可以根据实际需求，动态地获取所需的计算、存储和网络资源，实现按需使用，灵活扩展。
2、平台层（PaaS）平台层位于基础设施层之上，主要为企业提供应用程序开发和部署所需的平台和工具。
这一层集成了数据库、消息队列、缓存等中间件，为上层应用提供稳定、高效的支持。
企业可以利用这一层提供的工具和平台，快速开发、测试和部署应用程序，大大缩短了开发周期，提高了开发效率。
3、软件层（SaaS）软件层是云计算平台的最高层，主要为企业提供具体的软件应用和服务。
这些软件应用和服务包括但不限于客户关系管理（CRM）、企业资源规划（ERP）、数据分析等。
企业可以通过这一层，以低成本、高效率的方式获取所需的应用和服务，满足自身的业务需求。
以上就是云计算平台的基本架构。
可以看出，云计算平台是一个分层、模块化的结构，各层之间相互独立，互不影响。
这种架构使得企业可以根据自身的需求和特点，灵活地选择所需的服务和资源，实现按需使用，高效利用。
同时，云计算平台的可扩展性也非常强，企业可以根据业务的发展需求，随时增加或减少所需的资源和服务。
这种弹性的架构使得企业能够更好地应对市场变化和业务挑战。
云计算平台的开放性也是其重要特点。
通过开放的标准和接口，企业可以方便地集成第三方应用和服务，构建属于自己的云计算生态系统。
主流的四大虚拟化架构对比分析
主流的四大虚拟化架构对比分析虚拟化技术是一种将物理计算资源划分为多个逻辑资源的技术，它可以提高硬件资源的利用率，降低成本，简化管理。
对于企业来说，选择适合自己需求的虚拟化架构非常重要。
本文将对主流的四大虚拟化架构进行对比分析，包括VMware vSphere、Microsoft Hyper-V、Citrix XenServer和KVM。
首先，我们来看一下VMware vSphere。
vSphere是目前最为流行和被广泛使用的虚拟化平台之一、它提供了丰富的功能和高度稳定性，支持多种操作系统和应用程序。
vSphere有一个成熟的生态系统，有大量的第三方软件和工具可以与之集成，可以满足不同的需求。
此外，vSphere还提供了高级的管理和监控工具，可以帮助管理员更轻松地管理虚拟化环境。
然而，vSphere需要付费许可证，这对一些小型企业来说可能是一个问题。
第二个是Microsoft Hyper-V。
作为微软的虚拟化平台，Hyper-V具有良好的集成性，可以与Windows Server和System Center等微软产品无缝配合。
Hyper-V支持广泛的操作系统和应用程序，并提供了丰富的功能。
与此同时，Hyper-V有一个庞大的用户社区，可以获取到大量的支持和资源。
另外，Hyper-V无需额外的许可证费用，对于使用Windows Server的企业来说，这是一个显著的优势。
然而，与vSphere相比，Hyper-V在一些高级功能和管理工具方面可能稍显不足。
第三个是Citrix XenServer。
XenServer是开源的虚拟化平台，它基于Xen虚拟化技术。
XenServer具有开放性和灵活性，可以与多种操作系统和应用程序兼容。
它提供了一些高级的功能，如高可用性、负载均衡和快速迁移等。
此外，XenServer还可以与Citrix的其他产品集成，如Citrix Workspace和Citrix ADC等，可以为企业提供全面的解决方案。
2024版服务器常用的三种虚拟化技术介绍
实施过程中的关键问题与解决方案
关键问题
在实施半虚拟化技术时，可能会遇到性能瓶颈、兼容性差、安全性风险等问题。这些问题可能会影响虚拟化效果 和系统稳定性。
解决方案
针对性能瓶颈问题，可以通过优化虚拟机配置、提高硬件资源利用率等方式来解决；针对兼容性差问题，可以选 择兼容性更好的半虚拟化产品或者采用其他虚拟化技术；针对安全性风险问题，需要加强安全管理、完善安全策 略等措施来保障系统安全。
不同业务场景下最佳虚拟化技术选择建议
云计算环境
在云计算环境中，KVM和VMware ESXi等全虚拟化技术是常见的选择，因为它们提供了强大 的性能、灵活的扩展性以及良好的安全性。
开发测试环境
对于开发测试环境，VirtualBox和VMware Workstation等桌面虚拟化技术可能更为合适， 因为它们易于安装和使用，并且提供了丰富的功能来满足开发测试需求。
轻量级应用部署
对于轻量级的应用部署，如Web服务器或数据库服务器，LXC等容器化技术可能是一个更好 的选择，因为它们具有较低的资源占用和快速的启动时间。
未来发展趋势预测和新技术展望
容器化技术的进一步发展
随着Docker和Kubernetes等容器化技术的广泛应用，未来容器化技术将继续发展并优化，以更好地满足各 种应用场景的需求。
虚拟化技术优势与挑战
优势
虚拟化技术可以提高硬件资源的利 用率、降低能耗、减少硬件成本、 提高业务灵活性和快速响应能力。
挑战
虚拟化技术也面临着安全性、性能 损耗、管理复杂性等方面的挑战， 需要采取相应的措施进行管理和优 化。
02
CATALOGUE
第一种虚拟化技术：全虚拟化
全虚拟化技术原理及特点
虚拟化的两种常见架构
虚拟化的两种常见架构
目前分为两种，寄居架构（Hosted Architecture）和裸金属架构(“Bare Metal”Architecture)。
寄居架构就是在操作系统之上安装和运行虚拟化程序，依赖于主机操作系统对设备的支持和物理资源的管理;
裸金属架构就是直接在硬件上面安装虚拟化软件，再在其上安装操作系统和应用，依赖虚拟层内核和服务器控制台进行管理。
裸金属架构
寄居结构
寄居架构
优点：简单，便于实现
缺点：安装和运行应用程序依赖于主机操作系统对设备的支持
举例：GSX Server, VMware Server, Workstation
裸金属架构
优点：虚拟机不依赖于操作系统，可以支持多种操作系统，多种应用，更加灵活
缺点：虚拟层内核开发难度较大
举例：VMWare ESX Server
裸金属架构：不需要操作系统，虚拟化软件直接安装服务器，蓝屏概率小寄居架构：虚拟化软件需要安装在操作系统上，容易蓝屏
1.物理服务器+ VMware ESXi + 虚拟机，算裸金属
2.如果物理服务器+ 操作系统+ VMware workstations+虚拟机，就不算了
3.hypervisor直接安装在物理服务器上，才算裸金属。
教你分清IDV-VDI-VOI-TCI 桌面虚拟化
教你分清IDV、VDI、VOI、TCI 桌面虚拟化云桌面技术作为云计算虚拟化技术的一种方式，因与传统PC相比的巨大优势，越来越受到广泛关注。
得益于其具有的灵活性、安全性等特点大大的简化了运维人员对于终端设备的运维工作，同时也让用户可以不在局限于设备、地点、时间，随时随地都可以通过网络访问自己的桌面系统了。
因此越来越多的企业、政府、学校等机构开始应用桌面虚拟化，以提升办公效率，降低运营成本。
当今桌面虚拟化主要有两类架构，一类是传统主流的VDI（Virtual Desktop Infrastructure），即虚拟桌面基础架构；另外一类是近几年新兴的IDV（ Intelligent Desktop Virtualization），即智能桌面虚拟化。
另有VOI（Virtual OS Infrastructure ）架构及2020年，英特尔推出的透明终端架构 TCI （Transparent Client Infrastructure）。
但是，大部分人并不知道他们的区别在哪里，在有云桌面需求时就不知道怎么选择？下面就带大家详细介绍下这四种类型云桌面的区别。
VDI（虚拟桌面基础架构）VDI是采用集中计算、集中存储的虚拟桌面基础架构。
其架构是所有计算资源都基于服务器，所有运算都在服务器上，前端只需要瘦终端通过网络连接服务器上虚拟桌面在显示器上显示，每一个用户是一个独立的操作系统，在逻辑上完全隔开。
VDI架构VDI让大规模的虚拟桌面得以高度集中化的管理，让每个人的电脑运行在自己看不到的地方，在资源按需分配、移动设备访问、集中管理控制、服务器架构设计、数据安全性等方面都具有很大优势。
但是由于该构架要求所有桌面虚拟机集中在服务端运行，受到硬件工艺和网络传输的限制，造成性能、成本、兼容性等诸多问题，比如，过度依赖网络环境，断网后就无法连接云桌面；集中存储运算的特点决定了需要配置高性能的服务器，投资成本较高。
IDV（智能桌面虚拟化）针对VDI的先天缺陷，Intel提出了IDV概念----智能桌面虚拟化，采用集中存储、分布运算的构架。
服务器虚拟化方案有哪些
服务器虚拟化方案有哪些概述服务器虚拟化是一种将物理服务器划分成多个虚拟环境的技术，使得一台服务器可以同时运行多个操作系统和应用程序。
通过使用虚拟化技术，可以有效提高服务器的利用率，节省硬件成本，并简化管理和维护。
本文将介绍一些常见的服务器虚拟化方案，包括硬件虚拟化和软件虚拟化。
硬件虚拟化方案硬件虚拟化是将物理服务器的硬件资源按需分配给虚拟机实例，每个虚拟机实例可以独立运行操作系统和应用程序。
型虚拟化型虚拟化是一种在物理服务器上创建虚拟机管理程序（VMM）来管理虚拟机的技术。
常见的型虚拟化技术包括：1.VMware vSphere：VMware vSphere是一种商业化的虚拟化平台，它提供了完整的虚拟化解决方案，包括虚拟机管理器、存储管理器、网络管理器等。
vSphere可以运行多种操作系统，具有高可靠性和性能。
2.Microsoft Hyper-V：Microsoft Hyper-V是Microsoft的虚拟化平台，它可以在Windows Server操作系统上运行。
Hyper-V提供了强大的虚拟化功能，并与其他Microsoft解决方案集成，如Active Directory和System Center。
3.Citrix XenServer：Citrix XenServer是一种开源的虚拟化平台，它基于Xen虚拟化引擎，并提供了丰富的管理工具和功能。
基于容器的虚拟化基于容器的虚拟化是一种轻量级的虚拟化技术，它通过在操作系统级别创建多个隔离的用户空间来运行应用程序。
常见的基于容器的虚拟化技术包括：1.Docker：Docker是一种流行的容器化平台，它提供了一种简单高效的方法来打包、分发和运行应用程序。
通过使用Docker，可以快速创建和部署容器，并实现快速应用程序交付和可移植性。
软件虚拟化方案模拟器模拟器是一种软件虚拟化技术，它可以模拟整个计算机系统的功能，包括处理器、内存、设备等。
常见的模拟器包括：1.QEMU：QEMU是一种开源的模拟器，它可以模拟多种硬件平台，并支持多种操作系统。
AWS、Vmvare和Openstack三种云架构对比，如何选择？
AWS、Vmvare和Openstack三种云架构对比，如何选择？展开全文云计算服务既然是一种通过网络提供的自动化服务，其架构就和传统IT有很大的区别。
下面我们来讨论云计算的架构，从中我们可以看到为什么云计算架构是支持互联网+转型的唯一IT架构选择。
什么是架构？要了解云计算架构，首先我们要对架构有个清晰准确的理解。
架构有两个层面的涵义。
一个是静态层面的，主要是勾画系统边界、结构、组成的组件以及组件之间的关联关系；另一个是动态层面，主要是规范组件的行为以及组件之间的交互协议。
根据一个IT系统的架构，可以界定该系统的功能特性和一些非功能特性。
例如：一个邮箱系统，它的功能可以是收、发邮件；非功能特性则包括安全措施（认证、加密等）以及响应时间、吞吐率等。
架构设计要考虑不断变化和恒久不变的两方面。
一个有长久生命力的系统都有一个设计高明的架构，其精髓在于架构能支持系统功能的变化、发展、演化，允许系统功能的不断变化，也就是架构必须提供灵活性；而系统对易用性、安全性、稳定性和性能却应该是恒久不变，因此IT架构的设计必须强调非功能特性，其中开放性、可扩展性、可移植性、可维护性、灵活性、安全性、性能（响应时间、吞吐率、并发数等）最为重要。
云计算架构尤其强调灵活性、扩展性和易用性。
云计算架构的特点要了解云计算架构，最直接的方法是了解目前流行的主要云计算提供商的平台架构。
下面我们通过了解公云提供商的典型代表—亚马逊AWS的架构，以及在企业私云占垄断地位的VMWware，还有在互联网企业主流使用的OpenStack架构来深入了解云计算的架构。
公云–亚马逊AWS 架构在2000年前后，以IBM、微软、HP为首的企业IT龙头提出了面向服务的架构（SOA）的理念。
SOA架构核心是松耦合，系统由服务组件组成，每个服务组件提供一个专门的服务功能，各服务的功能通过标准服务接口向外提供。
SOA架构和传统应用架构有很大区别。
传统应用架构组件之间耦合度高，组件之间没有标准的接口，使得应用的扩展、维护非常不方便，不能支持业务的发展。
服务器虚拟化技术了解KVM、Xen、VMware等常见方案
服务器虚拟化技术了解KVM、Xen、VMware等常见方案服务器虚拟化技术是当今互联网时代中不可或缺的重要技术之一，它可以帮助企业提高服务器资源的利用率，降低硬件成本，简化管理维护，提高灵活性和可靠性。
在众多的服务器虚拟化技术中，KVM、Xen和VMware是比较常见的方案。
本文将对这三种常见的服务器虚拟化技术进行介绍和比较，帮助读者更好地了解它们的特点和适用场景。
一、KVM（Kernel-based Virtual Machine）KVM是一种基于Linux内核的开源虚拟化技术，它将Linux内核转变为一个虚拟化的hypervisor，可以让Linux作为主机操作系统来运行多个虚拟机。
KVM支持硬件虚拟化，可以充分利用现代处理器的虚拟化扩展功能，提供接近原生性能的虚拟化体验。
KVM的优点：1. 性能优秀：KVM利用硬件虚拟化技术，可以实现接近原生性能的虚拟化，适合对性能要求较高的应用场景。
2. 安全可靠：KVM作为Linux内核的一部分，得到了广泛的社区支持和更新，具有较高的安全性和稳定性。
3. 成本低廉：KVM是开源软件，免费使用，可以帮助企业降低虚拟化成本。
KVM的缺点：1. 管理复杂：KVM的管理工具相对较为简陋，对于初学者来说可能需要一定的学习成本。
2. 生态相对较弱：相比商业虚拟化解决方案，KVM的生态系统相对较弱，可能无法提供完善的支持和解决方案。
二、XenXen是一种开源的虚拟化软件，最初由剑桥大学开发，后来成为Linux Foundation的项目之一。
Xen采用裸机hypervisor的架构，可以在硬件和操作系统之间提供一个独立的虚拟化层，实现多个虚拟机的隔离运行。
Xen的优点：1. 高性能：Xen采用裸机hypervisor的设计，可以实现接近原生性能的虚拟化，适合对性能要求较高的应用场景。
2. 安全稳定：Xen具有较高的安全性和稳定性，可以提供可靠的虚拟化环境。
3. 灵活性：Xen支持多种虚拟化模式，可以根据不同的需求选择适合的虚拟化方式。
云计算虚拟化技术的分类
云计算虚拟化技术的分类1.服务器虚拟化：服务器虚拟化是最常见的一种云计算虚拟化技术，通过将物理服务器分割成多个虚拟机，每个虚拟机可以运行独立的操作系统和应用程序。
虚拟机隔离运行，相互之间互不干扰，从而实现服务器资源的最大化利用。
2.存储虚拟化：存储虚拟化是通过对存储设备进行抽象化，将多个存储设备汇总到一个虚拟存储池中，然后按需分配给虚拟机。
这样可以实现存储资源的共享和灵活管理，提高存储性能和利用率。
3.网络虚拟化：网络虚拟化是将物理网络资源分割成多个逻辑网络，每个逻辑网络可以独立配置和管理。
虚拟网络可以根据需求进行动态调整和重新配置，实现灵活的网络连接和管理。
4.桌面虚拟化：桌面虚拟化是将用户的桌面环境虚拟化部署在云端，用户可以通过终端设备访问虚拟桌面。
这样可以实现用户的桌面环境集中管理和快速部署，减少终端设备的要求，提高终端设备的安全性和可靠性。
5.数据库虚拟化：数据库虚拟化是将多个数据库整合成一个统一的虚拟数据库，对外提供统一的访问接口。
用户可以通过虚拟数据库访问和管理分布在不同物理数据库上的数据。
这样可以简化数据库管理和维护，提高数据库利用率和性能。
6.应用程序虚拟化：应用程序虚拟化是将应用程序和相关的运行环境封装成一个独立的虚拟实例，用户可以通过云平台远程访问和运行这个虚拟实例。
这样可以提高应用程序的灵活性和可移植性，简化应用程序的部署和升级。
7.框架虚拟化：框架虚拟化是将应用程序的开发框架进行虚拟化，提供统一的开发环境和工具。
开发人员可以利用虚拟化框架快速构建和部署应用程序，提高开发效率和代码复用性。
虽然以上分类对云计算虚拟化进行了一定程度的分割，但实际上这些技术之间经常有交叉和融合。
在实际应用中，根据具体需求和场景，可以选择适合的虚拟化技术来实现资源的优化配置和利用。
浅谈三种服务器虚拟化技术的实现
浅谈三种服务器虚拟化技术的实现服务器虚拟化技术是指将一台物理服务器分割成多个虚拟服务器的过程。
这样可以最大程度地利用服务器资源，提高服务器的利用率和效率。
目前市场上主要有三种广泛应用的服务器虚拟化技术，分别为全虚拟化、半虚拟化和容器化。
下面将对这三种技术进行详细介绍。
1.全虚拟化技术：全虚拟化技术是一种将物理服务器完全抽象化的方式，虚拟机监控程序（Hypervisor）在硬件上运行，负责管理和分配硬件资源给虚拟机，并提供虚拟机的隔离和互相配合。
全虚拟化技术要求客户机操作系统能够直接运行在虚拟硬件上，不需要对操作系统进行任何修改。
常见的全虚拟化技术有VMware ESXi、Microsoft Hyper-V和KVM等。
全虚拟化技术的实现利用了Hypervisor将硬件资源（如CPU、内存、硬盘、网络等）进行抽象化，并在其上创建多个虚拟机。
每个虚拟机都具有自己独立的操作系统和应用软件，可以独立运行，互不干扰。
Hypervisor负责虚拟机的资源调度和隔离，确保虚拟机之间的互相独立性。
全虚拟化技术的优点是能够在不同的虚拟机之间提供高度隔离，适用于多种操作系统和应用程序的部署。
2.半虚拟化技术：半虚拟化技术是一种介于全虚拟化和容器化之间的技术。
与全虚拟化技术不同，半虚拟化技术需要对客户机操作系统进行修改以适应虚拟化环境。
在半虚拟化中，客户机操作系统和Hypervisor之间通信，共同管理和分配硬件资源。
常见的半虚拟化技术有Xen和Parallels Virtuozzo等。
半虚拟化技术的实现通过修改客户机操作系统的内核，使其能够理解和响应Hypervisor的指令。
这种修改让客户机操作系统能够与Hypervisor协同工作，提高系统性能和资源利用率。
与全虚拟化技术相比，半虚拟化技术的主要优点是更高的性能和更低的开销，但是它对操作系统的支持有一定的限制。
3.容器化技术：容器化技术是一种基于操作系统层面的虚拟化技术，它通过隔离操作系统资源来运行多个容器。
虚拟化解决方案有哪些
虚拟化解决方案有哪些虚拟化技术是当今信息技术领域的热门话题，它的出现极大地改变了企业的IT架构，带来了诸多的好处和便利。
虚拟化解决方案的广泛应用也使得企业能够更高效地管理和利用其IT资源。
本文将介绍几种常见的虚拟化解决方案。
一、服务器虚拟化服务器虚拟化是最常见的一种虚拟化解决方案。
它通过将物理服务器划分成多个虚拟机实例来运行不同的操作系统和应用程序。
这样可以更好地利用服务器的硬件资源，提高服务器的利用率。
主要的服务器虚拟化软件包括VMware、Hyper-V和KVM等。
二、网络虚拟化网络虚拟化是指将物理网络划分成多个逻辑网络的过程。
通过网络虚拟化，企业可以更好地管理和隔离不同业务之间的网络流量，提高网络的安全性和性能。
常用的网络虚拟化技术有VLAN、VXLAN和Open vSwitch等。
三、存储虚拟化存储虚拟化是将多个物理存储设备虚拟化成一个逻辑存储池的过程。
存储虚拟化可以提供更高的存储效率和可用性，同时简化了存储资源的管理。
常见的存储虚拟化技术有SAN和NAS等。
四、桌面虚拟化桌面虚拟化是将个人电脑的操作系统和应用程序运行在虚拟机中的技术。
通过桌面虚拟化，用户可以从任何地方访问他们的桌面环境，并享受到统一管理和高安全性的好处。
常用的桌面虚拟化软件包括VMware Horizon和Citrix XenDesktop等。
五、应用虚拟化应用虚拟化是将应用程序打包成独立的虚拟容器，并在用户的设备上进行部署和运行的技术。
应用虚拟化可以提供应用程序的统一管理和高可用性，并减少应用程序与操作系统之间的冲突。
常见的应用虚拟化软件有Microsoft App-V和VMware ThinApp等。
六、辅助虚拟化技术除了以上几种主要的虚拟化解决方案之外，还有一些辅助虚拟化技术可以进一步提升虚拟化环境的性能和可用性。
例如，虚拟机迁移技术可以使虚拟机在不同的物理主机间无缝迁移，实现负载均衡和灾备恢复。
另外，虚拟机快照技术可以帮助管理员快速备份和还原虚拟机，减少数据丢失的风险。
虚拟化技术与应用练习题目
第 1 章 虚拟化概述
一、填空题 1、常见虚拟化的类型有
、桌面虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化
以及应用虚拟化。
2、所谓虚拟基础架构，就是以一台或者多台服务器作为物理机资源，借助
在物理机上构建多个
。
3、借助
，用户可以在多个
和应用程序之间提供单
台物理机的资源共享，从而实现资源的高效利用。
)
A、操作启动快
B、代码简单
C、轻量级虚拟化
D、开源免费
13、服务器虚拟化可以简单理解为将物理机、操作系统及其应用程序“打包”
成一个文件，称之为
。(
)
A、虚拟机
B、模拟机
C、虚拟系统
D、模拟系统
14、关于虚拟化平台(Hypervisor)的说法正确的是？(
)
A、虚拟化平台负责对虚拟机提供硬件资源抽象
的映射，共两级映射。（ ）
A、虚拟内存到机器内存 B、物理内存到机器内存 C、机器内存到物理内存 D、机器内存到虚拟内存
7、客户操作系统和 VMM 分别维护从 的映射，共两级映射。（ ）
A、虚拟内存到物理内存 B、物理内存到机器内存 C、机器内存到物理内存 D、机器内存到虚拟内存
的映射和物理内存到机器内存
小为 20G，选择
模式，这种模式是一次性分配用户设定的虚拟磁
盘大小的存储空间，性能较好。
6、在 VMware ESXi 系统创建虚拟机，到创建磁盘步骤时，如设置虚拟磁盘大
小为 20G，选择
模式，这种模式是一次性分配用户设定的虚拟磁
盘存储空间后，空间使用时再格式化。
7、
二、单选题目 1、vSphere 是 VMware 公司推出的一套服务器虚拟化解决方案，vSphere 中的核
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目前市场上各种x86 管理程序(hypervisor)的架构差异，三个最主要的架构类别包括：
? I型：虚拟机直接运行在系统硬件上，创建硬件全仿真实例，被称为“裸机”。
? II型：虚拟机运行在传统上，同样创建的是硬件全仿真实例，被称为“托管”hypervisor。
? 容器：虚拟机运行在传统操作系统上，创建一个独立的虚拟化实例，指向底层托管操作系统，被称为“操作系统虚拟化”。
图1 三种主要的虚拟化架构类型
上图显示了每种架构使用的高层“堆栈”，应当指出，在每种模型中，虚拟层是在不同层实现的，因此成本和效益都会不一样。
除了上面的架构类别外，知道hypervisor的基本元素也同样重要，它包括：
? 虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor，VMM)：它创建、管理和删除虚拟化硬件。
?半虚拟化(Paravirtualization)：修改软件，让它知道它运行在虚拟环境中，对于一个给定的hypervisor，这可能包括下面的一种或两种：
- 内核半虚拟化：修改操作系统内核，要求客户机操作系统/hypervisor兼容性。
- 半虚拟化：修改客户机操作系统I/O驱动(、等)，如Vmware Tools，MS Integration Components。
操作系统虚拟化：容器
在容器模型中，虚拟层是通过创建虚拟操作系统实例实现的，它再指向根操作系统的关键系统文件，如下图所示，这些指针驻留在操作系统容器受保护的中，提供低内存开销，因此虚拟化实例的密度很大，密度是容器架构相对于I型和II型架构的关键优势之一，每个虚拟机都要求一个完整的客户机操作系统实例。
图2 容器型虚拟化架构
通过共享系统文件的优点，所有容器可能只基于根操作系统提供客户机，举一个简单的例子，一个基本的Windows Server 2003操作系统也可用于创建Windows Server 2003容器，同样，任何适用于根操作系统系统文件的补丁和更新，其子容器也会继承，提供了一个方便的维护方法。
但这也可能会造成损害，根操作系统收到破坏，客户机也会跟着被破坏。
在容器内，用户可以使用特定应用程序，热修复(但不是服务包)和操作系统服务组件自定义客户机实例，对那些在多数客户机容器中会使用到的服务或应用程序，它们所需要的功能应该安装到根操作系统中，在客户机实例中使用类似于模板的方法自动获得这些功能。
在大多数情况下，容器的数量仅受宿主操作系统可用资源的限制，每个客户机可能被配置为根操作系统限制的最大硬件资源，这些可扩展的特性与客户机管理的易用性，使容器方法成为需要高虚拟机密度的应用程序很有实力的候选者，如虚拟桌面。
Parallels Virtuozzo容器是当今业界领先的操作系统虚拟化产品，除了上述功能外，Virtuozzo提供了高可用和跨物理主机迁移客户机的功能(假设根操作系统和补丁级别相同)，架构上，Virtuozzo实现了一个专有的内核服务抽象层(Kernal Service Abstract Layer，KSAL)，保护宿主操作系统文件，在可写入文件系统上保存一份的副本，使单独修改客户机成为可能。
与混合hypervisor(本文后面会有介绍)中的父分区类似，第一个虚拟实例是一个简单的管理容器，它提供虚拟机监视功能。
在Parallels Virtuozzo容器的最新版本4.5中，包括在Hyper-V中嵌入Virtuozzo的支持，两者都在父分区中。
图3 Hyper-V中嵌入Virtuozzo容器
这种实现方式虽然复杂，但它展示了Virtuozzo架构的灵活性，提供高虚拟机密度，有关Parallels Virtuozzo容器的更多信息，请参考其网站(/products/pvc45/)。
II型hypervisor
II型或托管型hypervisor通过一个软件层在现有操作系统上实现硬件虚拟化，与容器架构不一样，II 型客户机提供了一个完整的、独立的、无依赖的客户机操作系统副本，通常利用半虚拟化驱动网络和I/O 提高客户机性能。
但由于虚拟化功能必须通过宿主操作系统，客户机的性能大大低于裸机hypervisor。
此外，还有一些高可用和企业管理功能。
由于这些原因，II型hypervisor最常用于开发/测试或桌面类应用程序。
流行的II型hypervisor包括Vmware Workstation，Sun VirtualBox和Microsoft Virtual Server R2，它们的功能都差不多，因为它们都不能胜任企业级工作量，因为后面我也不打算继续介绍它们。
I型hypervisor
I型或裸机hypervisor包括当今主流的企业级虚拟化产品，该类hypervisor直接运行在系统硬件上，提供了更好的客户机性能。
通过处理器虚拟化扩展增强，包括英特尔VT和AMD-V技术，I型hypervisor 甚至可以超越裸机操作系统性能。
使用这一类hypervisor，有几个子类型有必要详细介绍：
? 独立型：VMware vSphere
? 混合型：Microsoft Hyper-V，Citrix XenServer和Sun xVM
? KVM：Linux KVM
I型独立型：VMware vSphere
在一个独立型hypervisor中，所有硬件虚拟化和虚拟机监视器(VMM)功能由一个单一的，紧密集成的代码集提供，这种架构与Vmware vSphere和前几代ESX hypervisor的结构是相同的。
下图是Vmware vSphere 4.0(也称为ESX 4)的架构概述图，与一般看法相反，Vmware不是基于Linux的hypervisor，相反，ESX是由一个高度复杂的操作系统VMKernel组成的，并取得了专利权，提供所有虚拟机监控和硬件虚拟化功能。
ESX完整版提供了一个基于Linux的服务控制台，但ESXi不包含此服务控制台。
图4 VmwarevSphere 4.0架构
通常这种模式被称为“胖”或“瘦”hypervisor，但这种说法并不准确，虽然ESX架构经过长期发展变得更加复杂了，但Vmware在hypervisor性能和功能方面一直保持领先的行业地位，最近实现了处理器虚拟化扩展进一步巩固了领导地位。
Vmware在客户机内需要网络和I/O驱动半虚拟化，这些驱动通常包含在Vmware Tools中。
I型混合型：Citrix XenServer，Microsoft Hyper-V和OracleVM
混合I型架构包括一个软件模型，一个“瘦”hypervisor联合一个父分区提供硬件虚拟化，它提供了虚拟机监视功能，这类模型主要包括微软的Hyper-V和基于Xen的hypervisor，如Citrix XenServer和OracleVM。
图5 I型混合型hypervisor
父分区也叫做Dom0，它通常是一个运行在本地的完整操作系统虚拟机，并具有根权限，例如，开启Xen在Novell SUSE Linux Enterprise Server(SLES)上执行的Dom0将作为一个完整的SLES实例执行，提供虚拟机(VM)创建、修改、删除和其它类似配置任务的管理层，系统启动时，开启Xen的内核载入父分区，以VMM权限运行，作为VM管理的接口，管理I/O堆栈。
与Vmware类似，所有混合型产品都为客户机提供了半虚拟化驱动，从而提高网络和I/O性能，不实现半虚拟化驱动的客户机必须遍历父分区的I/O堆栈，因此客户机的性能会下降。
操作系统半虚拟化技术正变得越来越流行，以达到最佳的客户机性能，并改进跨hypervisor的互操作性。
例如，Microsoft Hyper-V/Windows Server 2008 R2为Windows Server 2008和SUSE Enterprise Linux客户机提供完整的操作系统半虚拟化支持。
虽然操作系统半虚拟化是操作系统发展的一种趋势，但应当指出的是操作系统半虚拟化目前还不是混合模型的一个要求，部分供应商，如VirtualIron(Sun/Oracle)，的目标是SMB级负载，使用全硬件虚拟化实现可接受的客户机性能。
混合型架构起源于Xen项目，在性价比方面有很多供应商可供选择，这都得益于开源社区(Xen)的贡献，它能够很好地适应半虚拟化操作系统的未来发展。
I型组合型：基于Linux的内核虚拟机(KVM)
基于Linux的内核虚拟机(KVM)hypervisor模型提供了一个独一无二的I型架构，它不是在裸机上执行hypervisor，KVM利用开源Linux(包括RHEL，SUSE，Ubuntu等)作为基础操作系统，提供一个集成到内核的模块(叫做KVM)实现硬件虚拟化，KVM模块在用户模式下执行(与独立型和混合型hypervisor不一样，它们都运行在内核/根模式下)，但可以让虚拟机在内核级权限使用一个新的指令执行上下文，叫做客户机模式。
图6 I型组合型架构
KVM使用一个经过修改的开源QEMU硬件仿真包提供完整的硬件虚拟化，这意味着客户机操作系统不需要操作系统半虚拟化，与Vmware类似，Linux KVM充分利用VirtIO作为实现IO半虚拟化的框架，它利用内置在内核/QEMU中的用户模式VirtIO驱动增强性能。
KVM现在已经成为很多Linux发行版的标准模块，包括但不限于Red Hat Enterprise Linux和SUSE Linux Enterprise Server，以及桌面类Linux，如Ubuntu，KVM现在已经成为一个流行的hypervisor。