虛擬化是一個廣義的術(shù)語,在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)上運行。虛擬化技術(shù)可以擴大硬件的容量,簡化軟件的重新配置過程。 CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行,允許一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng),并且應(yīng)用程序都可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響,從而顯著提 高計算機的工作效率。
虛擬化技術(shù)與多任務(wù)以及超線程技術(shù)是完全不同的。多任務(wù)是指在一個操作系統(tǒng)中多個程序同時并行運行,而在虛擬化技術(shù)中,則可以同時運行多個操作系統(tǒng),而且 每一個操作系統(tǒng)中都有多個程序運行,每一個操作系統(tǒng)都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上;而超線程技術(shù)只是單CPU模擬雙CPU來平衡程序運行性 能,這兩個模擬出來的CPU是不能分離的,只能協(xié)同工作。
虛擬化技術(shù)也與目前VMware Workstation等同樣能達到虛擬效果的軟件不同,是一個巨大的技術(shù)進步,具體表現(xiàn)在減少軟件虛擬機相關(guān)開銷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。“客戶”操作系統(tǒng)很多情況下是通過VMM(Virtual Machine Monitor,虛擬機監(jiān)視器)來與硬件進行通信,由VMM來決定其對系統(tǒng)上所有虛擬機的訪問。(注意,大多數(shù)處理器和內(nèi)存訪問獨立于VMM,只在發(fā)生特 定事件時才會涉及VMM,如頁面錯誤。)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行二進制轉(zhuǎn)換,以通過提供到物理資源(如處理器、內(nèi)存、存儲、顯卡和網(wǎng)卡等)的接口,模擬硬件環(huán)境。這種 轉(zhuǎn)換必然會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。此外,客戶操作系統(tǒng)的支持受到虛擬機環(huán)境的能力限制,這會阻礙特定技術(shù)的部署,如64位客戶操作系統(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,因而會加大確保系統(tǒng)可靠性和安全性的困難。
而CPU的虛擬化技術(shù)是一種硬件方案,支持虛擬技術(shù)的CPU帶有特別優(yōu)化過的指令集來控制虛擬過程,通過這些指令集,VMM會很容易提高性 能,相比軟件的虛擬實現(xiàn)方式會很大程度上提高性能。虛擬化技術(shù)可提供基于芯片的功能,借助兼容VMM軟件能夠改進純軟件解決方案。由于虛擬化硬件可提供全 新的架構(gòu),支持操作系統(tǒng)直接在上面運行,從而無需進行二進制轉(zhuǎn)換,減少了相關(guān)的性能開銷,極大簡化了VMM設(shè)計,進而使VMM能夠按通用標準進行編寫,性 能更加強大。另外,在純軟件VMM中,目前缺少對64位客戶操作系統(tǒng)的支持,而隨著64位處理器的不斷普及,這一嚴重缺點也日益突出。而CPU的虛擬化技 術(shù)除支持廣泛的傳統(tǒng)操作系統(tǒng)之外,還支持64位客戶操作系統(tǒng)。
兩大CPU巨頭Intel和AMD都想方設(shè)法在虛擬化領(lǐng)域中占得先機,但是AMD的虛擬化技術(shù)在時間上要比Intel落后幾個月。 Intel自2005年末開始便在其處理器產(chǎn)品線中推廣應(yīng)用Intel Virtualization Technology(Intel VT)虛擬化技術(shù)。目前,Intel已經(jīng)發(fā)布了具有Intel VT虛擬化技術(shù)的一系列處理器產(chǎn)品,包括桌面平臺的Pentium 4 6X2系列、Pentium D 9X0系列和Pentium EE 9XX系列,以及服務(wù)器/工作站平臺上的基于Paxville核心的Xeon系列;同時絕大多數(shù)的Intel下一代主流處理器,包括Merom核心移動處 理器,Conroe核心桌面處理器,Woodcrest核心服務(wù)器處理器,以及基于Montecito核心的Itanium 2高端服務(wù)器處理器都將支持Intel VT虛擬化技術(shù)。而AMD的具有代號為“Pacific”虛擬化技術(shù)的CPU不久也會發(fā)布。
通俗說來,虛擬化就是 把物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬌峡梢怨芾淼馁Y源,以打破物理結(jié)構(gòu)之間的壁壘。未來,所 有的資源都透明地運行在各種各樣的物理平臺上
, 資源的管理都將按邏輯方式進行,完全實現(xiàn)資源的自動化分配,而虛擬化技術(shù)就是實 現(xiàn)它的理想工具。
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采用虛擬化技術(shù)使各公司節(jié)省了高達70%的硬件成本。因為虛擬化技術(shù)可 以幫助用戶合并多種應(yīng)用工作負荷,在單個系統(tǒng)上運行多種操作系統(tǒng)環(huán) 境;優(yōu)化應(yīng)用開發(fā),在單一系統(tǒng)上進行測試和開發(fā);提高系統(tǒng)可用性,在系統(tǒng)之間遷移虛擬環(huán)境。