关于虚拟化的思考

作者 | 2011-03-07 06:57 | 类型 行业动感 | 19条用户评论 »

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虚拟化是当前的一个热门话题，但它并不是一个新名词，虚拟化的历史由来已久。

举一个简单的例子，比如说操作系统。操作系统是做什么的哪？操作系统是管理

设备的，是为进程提供一个虚拟的执行环境，使得每个进程都感觉自己拥有整个

系统。操作系统至少为进程提供了以下假象：

1) CPU是自己独占的，可以随便用

2) 32bits或者64bits的内存空间，基本上可以认为是没有限制

3) 文件系统，以及设备操作等

4) 网络，没有限制的缓存以及连接等

可以想象，操作系统提供了进程执行的虚拟环境，简化了进程编写的工作。但是，

在这个虚拟执行环境里面，操作系统还要保证：

1) 公平，由于不是一个进程在执行，所以不能厚此薄彼，操作系统要调度

2) 保护，为进程提供保护，使得一个进程崩溃，不会影响到其他进程

3) 资源管理，虽然资源表面上是无限的，但需要操作系统来管理，分配，调度，映射

从上面的例子，我们可以看出虚拟化的几个重要的特性

1) 资源的管理和映射。虚拟化提供了虚拟的执行环境，好像资源是无限的。但是

真正的物理硬件是有限的，只不过大家轮流使用而已；或者是把大块的物理资

源分割成多个小块，然后分配给虚拟系统。

从这个角度来说，虚拟化最重要的工作就是资源的调度和向上层提供虚拟接口。

具体怎么实施，参考操作系统的实现就可以。资源管理应该由提供虚拟

环境的实体来施行。一个简单的例子，preemptive和cooperative的多任务。

显然cooperative是不能很好地支持多任务的，而preemptive就可以。

2) 空间隔离和保护。虚拟环境是给多个虚拟系统使用的。要在多个虚拟系统之间

提供隔离和保护的功能，使得各虚拟系统之间不要相互影响。最简单的，比如

数据的保护。还有就是一个系统崩溃不能影响其他系统。从这一点来看，很多

虚拟环境是不合格的，比如基于web server的虚拟主机，虚拟ftp服务器等等。

3) QoS。之所以要把这个单拿出来说，是因为如果虚拟环境不能提供与非虚拟环境

同等质量的服务的话，那虚拟环境就没有什么竞争力。这里有很多例子，比如以

太网里面的VLAN或者是路由器里面的MPLS。网络里面有很多虚拟化的例子，虽

然它们的初衷是为了资源共享，但是在实现的时候，特别强调QoS。与QoS

相关的资源预留或者资源调度等等，都是为了保证虚拟系统的服务质量。这里面有

很多门道。

虚拟化可以简单这样分类

1) 1:1，虚拟系统切分物理系统，多个虚拟系统加起来，正好等于物理系统，或者

物理系统提供一定的冗余量以保证QoS。这样的系统有多大的价值？这里只有资源

的分割，有可能不提供虚拟接口，也不提供空间保护。

2) 1:N，虚拟系统的能力加起来要比物理系统大，如果只有一个虚拟系统，那就是1:1，但通常是不会这样用。

虚拟化至少应该提供以下好处：

1) 虚拟化可以有效的利用资源，一个假设就是用户不会同时都在peak点上，所以可

以把多余的资源拿出来分享。或者某个通道容量特别大，可以承载多个用户。

2) 提供虚拟执行环境，用起来就像是一个系统。比如常见的cluster，把多个机器统

一管理，向上提供一致的虚拟执行环境；或者像vmware这种，可以在一台机器上，

提供多个虚拟机，使用虚拟机就像使用物理机一样。

3) 节约成本。如果不能做到这一点，虚拟化就没有必要。

思路有点乱，希望能有点启发。

参考资料：

1: http://en.wikipedia.org/wiki/Operating_system

2: http://en.wikipedia.org/wiki/Vlan

3: http://en.wikipedia.org/wiki/Multiprotocol_Label_Switching

4: http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_Execution_System

5: http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/switches/ps9441/ps9402/ps9512/White_Paper_Tech_Overview_Virtual_Device_Contexts.html

6: www.vmware.com/pdf/vi_architecture_wp.pdf

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雁过留声

“关于虚拟化的思考”有19个回复

  1. kernelchina 于 2011-03-07 6:03 下午

    虚拟化是天然的层次结构。

  2. Sting 于 2011-03-07 6:52 下午

    写的太简单了。。。

    我倒是对虚拟化的技术在嵌入式领域的应用很感兴趣，貌似现在通信厂商在无线接入网元上也号称要部署虚拟化支撑；

    个人感觉，从某些单点技术来看，多核OS的挑战及演进与虚拟化技术有殊途同归之妙

  3. kernelchina 于 2011-03-07 7:39 下午

    抛砖引玉而已，弯曲的重点是评论，高人都在潜水。说到演进，倒让我想起了，“天下大势，合久必分，分久必合”，不管是多核，还是虚拟化，都挺符合的。

  4. 陈怀临 于 2011-03-07 9:36 下午

    kernelchina, 以后自己preview一下格式，换行。。。我容易吗我。我这么高的工资给你排版，你太给力了你。。。

  5. kernelchina 于 2011-03-07 9:40 下午

    实在是抱歉，一是在弯曲，我的帐号没法用live writer，报401，没有权限，这是个老问题了；还有就是我发现用list不太好，没法对齐行。

  6. Lucifer 于 2011-03-07 11:40 下午

    其实弯曲这里用google chrome写的话，换行和空行会被吃掉，后来我都是用ie来发文章的

  7. 晃晃悠悠 于 2011-03-07 11:49 下午

    云+虚拟化，齐飞？

  8. ruishe 于 2011-03-08 12:08 上午

    有个问题想请教一下，目前的虚拟化产品是否可以实现在多台物理机器上成功调度资源，如A机器的20%资源+B机器的20%资源=满足需求的物理机。

  9. Sting 于 2011-03-08 1:31 上午

    楼上说的就是aggregation的应用，不过据说效率比较低，性能下降一半以上；

  10. kernelchina 于 2011-03-08 1:47 上午

    Cloud os?　虚拟化要隐藏底层细节，为上层提供统一接口。虚拟化不能仅局限于虚拟机怎么搞，在更高层次需要抽象，否则Cloud是用不起来的。

  11. Lucifer 于 2011-03-08 1:55 上午

    终极概念……分布式操作系统

  12. 土人 于 2011-03-08 3:29 上午

    将多台计算机资源汇聚在一起是HPC吗？vmware好像做不到。两个方向的问题

  13. wylandrea 于 2011-03-08 7:36 上午

    虚拟化内部通信也是很重要的一块啊

  14. 陈怀临 于 2011-03-08 8:21 上午

    这篇文章类似于大哲学家们在餐桌上用餐巾纸写的一些随笔。。。：-）。当然，都是真知灼见：-）

  15. EE 于 2011-03-08 3:34 下午

    @土人,如果能把底层硬件都统一成一样的虚拟接口，应该能做到的。

  16. deltali 于 2011-03-08 4:59 下午

    将多台计算机资源汇聚在一起,在vmware中叫做资源池。

    我曾想用kernelchina的这个话题也写篇文章,但是发现不好写。最近事比较多，头脑比较乱。等闲下来的时候再来细细的琢磨下。

  17. 冬瓜头 于 2011-03-08 7:41 下午

    对这方面我也有一些思考和总结，不过都写到《大话存储2》里了，兄弟们，4月初大概就出版了，还望大家支持

  18. 土人 于 2011-03-09 4:07 上午

    @EE HPC好像靠的是算法，还有一个牌子的服务器是模块化的 实在想不起来了 他好像是这样做的
    @deltali 一台虚拟机好像无法同时使用两台物理机的资源，即使是一个资源池。还是两个方向的东东

  19. symantec 于 2011-03-09 4:10 上午

    冬瓜头，等你这本书已经很久了