Question

【VM】虚拟化和 hypervisor

Answer 1

虚拟化就是通过某种方式隐藏底层物理硬件的过程，从而让多个操作系统可以透明地使用和共享它。

Hypervisor(虚拟机管理系统)是一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享一套基础物理硬件，因此也可以看作是虚拟环境中的“元”操作系统，它可以协调访问服务器上的所有物理设备和虚拟机，也叫虚拟机监视器（Virtual Machine Monitor）。

Hypervisor是所有虚拟化技术的核心，非中断地支持多工作负载迁移的能力是Hypervisor的基本功能。

当服务器启动并执行Hypervisor时，它会给每一台虚拟机分配适量的内存、CPU、网络和磁盘，并加载所有虚拟机的客户操作系统。

Hypervisor 之于操作系统类似于操作系统之于进程，它们为执行提供独立的虚拟硬件平台，而虚拟硬件平台反过来又提供对底层机器的虚拟的完整访问。

在典型的分层架构中，提供平台虚拟化的层称为 hypervisor （有时称为 虚拟机管理程序 或 VMM）。

Guest操作系统称为 虚拟机 （VM），因为对这些 VM 而言，硬件是专门针对它们虚拟化的。

平台虚拟化的好处很多。美国环境保护署（EPA）报告的一组有趣的统计数据就证明了其好处：EPA 研究服务器和数据中心的能源效率时发现，实际上服务器只有 5% 的时间是在工作的，在其他时间，服务器都处于 “休眠” 状态。

在单个服务器上的虚拟化平台能够改善服务器的利用率，但是减少服务器的数量才是它的最大功用。减少服务器数量意味着减少不动资产、能耗、冷却和管理成本。使用更少的硬件还能提高可靠性。总之，平台虚拟化不仅带来技术优势，还能创造成本和能源优势。

在图 1 中可以看到，hypervisor 是提供底层机器虚拟化的软件层（在某些情况下需要处理器支持），操作系统将对机器的底层资源的访问虚拟化为进程。hypervisor 也做一样的事情，但其对象不是进程，而是整个Guest操作系统。

hypervisor 分类

hypervisor 可以划分为两大类：

首先是类型 1，这种 hypervisor 是直接运行在物理硬件之上的。

其次是类型 2，这种 hypervisor 运行在另一个操作系统（运行在物理硬件之上）中。

类型 1 hypervisor 的一个例子是基于内核的虚拟机（KVM —— 它本身是一个基于操作系统的 hypervisor）。

类型 2 hypervisor 包括 QEMU 和 WINE。

hypervisor 的构成

hypervisor（不管是什么类型）仅是一个从其来宾操作系统抽象机器硬件的分层应用程序。通过这种方式，每个来宾操作系统看到的仅是一个 VM 而不是真实的硬件机器。

我们大致看一下 hypervisor 的内部组成，以及它在 VM（来宾操作系统）上的表示。

在较高级别上，hypervisor 需要少量设施启动来宾操作系统：一个需要驱动的内核映像、一个配置（比如 IP 地址和所需的内存量）、一个磁盘盒一个网络设备。

磁盘和网络设备通常映射到机器的物理磁盘和网络设备（如图 2 所示）。

最后，需要使用一组来宾操作系统工具启动和管理来宾操作系统。

参考：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-hypervisor/