虚拟机的实现原理

虚拟机简介　　

　　首先看一下整个虚拟机在物理机上的结构图（本图来源网络）

　　

　　每台虚拟机的组成要素：虚拟机的os,应用程序需要的各种包，应用程序。而每一台虚拟机都是在Hypervisor的基础上建立起来的。

Hypervisor

　　Hypervisor（虚拟机管理器）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）。【来自百度百科】　　

　　针对上图的可以理解为：Hypervisor是运行在物理机之上，为多台虚拟机提供能够宿主在物理主机之上的基础环境。

　　其实Hypervisor可以分为两种：

　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    (来自维基百科)

　　　　I型--裸机型，直接运行在物理设备之上，是一种基于内核的虚拟机（其中包括 Oracle 虚拟机、VMware ESX Server、Microsoft Hyper-V 和 Citrix XenServer【2】）。这种类型的Hypervisor所扮演的角色是一种抽象概念的OS。

　　　　II型--宿主机型，运行在宿主机器的操作系统上（如上图）(VMware Workstation、Microsoft Virtual PC 和 Parallels Workstation【2】 ) 创建硬件全仿真实例。Hypervisor构建出一整套虚拟硬件平台（CPU/Memory/Storage/Adapter），上面需要你再去安装新的操作系统和需要的应用软件，这样底层和上层的OS就可以完全无关化。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二者各方面对比

因素	裸机型	主机型
性能	性能高，资源开销小，高级的资源控制。	性能较差，资源开销大有限的资源控制，虚拟机竞争资源。
硬件兼容性	没有太多要求，因为虚拟化平台运行在传统操作系统之上，有操作系统硬件的驱动程序支持。	运行在经过认证的有限的硬件集合内，如VMware ESX 和 ESXi。
易用性	安装容易，但配置很复杂。	安装、使用和维护都很简单，不需要专门的技能。
高可用性	高可用性，主机发生故障时能够提供持续的可用性	缺少高可用特性，主机发生故障时，故障解决前虚拟机将处于停机状态。
可靠性	可靠性高，hypervisor经过很多QA（quality-assurance）测试和严格的硬件认证。 直接运行在硬件上，而不是主机操作系统，减少了一个可能发生故障的组件。	主机型hypervisor使用通用的硬件并没有对虚拟化进行专门的测试。
虚拟化hypervisor管理	提供了几种控制台，能够容易的管理数量巨大的主机及虚拟机； 市场上具有很多用于裸机虚拟化hypervisor的第三方管理和自动化产品可以使用。	管理员必须单独管理每个虚拟机，在大型虚拟化基础设施中将非常繁琐，也很耗时。
成本	裸机hypervisor成本却很昂贵，尤其是当你想扩大规模并使用高级特性时。多数裸机虚拟化hypervisor宣称是免费的，但是仅限于核心hypervisor.	成本较低，许多基于主机的hypervisor是免费的或者仅仅花费数百美元。
可扩展性	能够扩展到相当大的规模，使用裸机hypervisor,如果你的主机具有足够的硬件资源，那么你能够轻松地在一台主机上运行数百个虚拟机。 在vSphere 5中单个虚拟机能够配置高达1TB的内存以及32个虚拟CPU。	非常有限的可扩展性，VMware基于主机的虚拟化hypervisor VMware Workstation,仅能够支持32GB的内存以及8个虚拟CPU。
产品	VMware ESX和ESXi，微软的Hyper-V，Citrix的XenServer，orcal虚拟机，linux KVM。	VMware Server（GSX）、Workstation和Microsoft Virtual PC、Microsoft Virtual Server等

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（表格来源于网络）　　　　

 

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【参阅】

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

　　【2】高级虚拟计划之Hypervisor