Question

虚拟化发展历程

1950s 虚拟化概念提出

1960s 虚拟化在大型机上商用

操作系统虚拟内存；Java 虚拟机；基于 X86 体系结构的服务器虚拟化技术。

为什么要进行虚拟化

降低运营成本；专注于管理；摆脱与硬件打交道的工作；加速应用部署；

提高应用兼容性

• 各种平台、操作系统、中间件的兼容性
• 技术角度进行封装、隔离

提高服务可用性

• 提高兼容性
• 便于备份、恢复

提升资源利用率

动态调度资源

降低能源消耗

表格 虚拟化技术列表

虚拟化技术	对应的云计算服务	相关的技术和产品
硬件虚拟化	IaaS	KVM, VMware, Xen, OpenStack, CloudStack
系统虚拟化	CaaS	Docker, LXC, rkt, Kubernetes, Swarm, Mesos
中间件虚拟化	PaaS	CloudFoundry, Heroku, Openshift

说明：IaaS-基础设施即服务，CaaS-容器即服务，PaaS-平台即服务。

表格 6 云计算核心技术列表

类别	虚拟化例子	技术原理
基础设施	VPN	VPN 的隧道协议主要有三种，PPTP、L2TP 和 IPSec。其中 PPTP 和 L2TP 协议工作在 OSI 模型的第二层，又称为二层隧道协议；IPSec 是第三层隧道协议。
	VLAN	虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之 间的通信就好像它们在同一个网段中一样 –VLAN 工作在 OSI 参考模型的第 2 层和第 3 层，一个 VLAN 就是一个广播域，VLAN 之间的通信通过第 3 层的路由器完成。 –VLAN 网络可以是有混合的网络类型设备组成，比如：以太网、令牌网、FDDI 等。
	设备与 IO 虚拟化
	SDN	软件定义网络（Software Defined Network，SDN）。美国斯坦福大学 Clean-Slate 课题研究组提出的一种新型网 络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式。其核心技术 OpenFlow 通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作 为管道变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。
存储	RAID	Redundant Array of Inexpensive Disks，磁盘阵列技术。RAID0/RAID1 等标准。
	NAS	Network Attached Storage，网络附加存储。
	SAN	Storage Area Network，存储区域网。
	内存	虚拟内存与物理内存的映射 影子页表法 页表写入法
系统	Windows
	LXC	Linux Container，Linux 容器。一种内核虚拟化技术，提供轻量级的虚拟化隔离进程和资源。基于 Linux 内核的 cgroups 子系统，cgroups 子系统是 Linux 内核提供的一个基于进程组的资源管理的框架，可以为特定的进程组限定可以使用的资源。
	Docker	基于进程容器(Processcontainer) 的轻量级 VM 解决方案。
	KVM	KVM~Kernel-based Virtual Machine，内核虚拟机。开源虚拟化模块。集成在 Linux 的各个主要发行版本中 使用 Linux 自身的调度器进行管理
	Xen	一个开放源代码虚拟机监视器，由剑桥大学开发。它打算在单个计算机上运行多达 100 个满特征的操作系统。
软件	Java 虚拟机
计算	CPU 虚拟化	传统方式：通过一系列手段改变序列次序。如 时间片轮转；短进程优先；中断。本质是一种指令序列的调度机制。

4.1.1 实时迁移技术

将整个虚拟机的运行状态完整、快速地从原宿主机的硬件平台转移到新的宿主机硬件平台

• 实时性
• 内存页面不断滴从源虚拟机监视器拷贝到目标虚拟机监视器
• 拷贝结束后，目标虚拟机开始运行，虚拟机监视器切换到目标虚拟机上，源虚拟机终止
• 广泛应用于实时系统的硬件维护

4.1.2 虚拟化资源管理