我们知道云计算平台上面的云主机实际上都是虚拟机，但我们感觉不出来，用起来和一台真实的服务器没什么区别，这都要归功于虚拟化技术(Virtualization)。可以说虚拟化技术是实现云计算基础架构层面(IaaS)的核心技术。那么这种虚拟化技术究竟是怎么回事?

云计算所使用的虚拟化技术，其实并不是一项新技术。1998年成立的VMWare(威睿)公司就是做虚拟机软件的，后来被数据存储技术公司EMC(易安信)收购了，再后来EMC又被Dell收购了。

我们先不谈VMware公司的历史，重点说一下他们的虚拟机软件：VMware Workstation。这个软件允许多个x86虚拟机同时被创建和运行。每个虚拟机实例可以运行其自己的客户机操作系统(Guest OS)，如Windows、Linux、BSD等。说白了就是，VMware Workstation允许一台真实的计算机同时运行好几个操作系统。

从底层操作系统来看，每个虚拟机都是一个用户进程;从虚拟机中的的Guest OS来看，自己拥有整个计算机。

一、虚拟机的类型

虚拟机软件解决了一个关键的技术问题：就是如何让Guest OS认为自己正运行在一个真实的计算机上。

服务器虚拟化有两种常见的类型

1、寄居架构（Hosted Architecture）



寄居架构

作为应用安装在OS之上

基于现有操作系统

兼容性好

性能较差

功能单一

2、裸金属架构（Bare Metal Architecture）



裸金属

直接安装在硬件之上，本身就是OS

基于裸机（Bare Metal）

硬件兼容性要求高

性能好

有许多高级功能。

二、多个操作系统虚拟机如何管理？

在没有VMM的时候，系统中有两种内存地址：虚拟地址(virtual address)和物理地址(physical address)。从虚拟地址到物理地址的转换有两种方式。方式一：在TLB(translate lookside buffer，硬件实现)查找。方式二：在页表(page table)中查找，找到之后把结果放到TLB中去。系统会先尝试方式一，要是找不到（TLB miss），就用方式二。



在有了VMM之后，系统中有三种内存地址：虚拟地址(virtual address)，物理地址(physical address)和机器地址(machine address)。机器地址才是真正与内存条上的地址一一对应的。物理地址只是操作系统认为的物理地址。



当操作系统试着要使用特权指令来完成一个虚拟地址到物理地址的转换时（TLB miss），VMM就介入了（VMM监视着所有对特权寄存器的操作）。VMM会先使用操作系统内的代码来先完成虚拟地址到物理地址的转化（因为VMM并不知道这个映射关系）。然后，操作系统认为自己已经完成了转化，尝试去更新TLB（特权操作）。这个时候，VMM会介入，用一个叫个pmap的映射表找到物理地址对应的机器地址，用机器地址替换掉物理地址，然后把TLB更新为虚拟地址到机器地址的映射。之后，所有对这个虚拟地址的访问都会被转换为对相应机器地址的访问。（注意，MIPS用的是software-reloaded TLB，x86用的是hardware-reloaded TLB）

多个VM之间是怎么分享资源的？或者说，1GB内存怎么当2GB用？

我们知道，每一个虚拟机都要占用大量的内存空间。在内存有限的情况下，怎么在一台机器运行更多的虚拟机？幸运的是，不用的虚拟机之间在内存中数据可能会完全一致（比如，系统文件在内存中的缓存）。如要我们可以只在内存中保留一份数据，我们就行节省很多空间。Disco使用虚拟IO设备和虚拟网络设备来节省内存空间。



虚拟IO设备：当两个虚拟机从同一个磁盘上读同一个文件时，VMM会intercept DMA，然后就会发现这两个VM在使用同样的数据。这份数据只需要在机器内存里保存一份，然后修改pmap，使得两个VM的物理地址指向同一个机器地址就可以了。当任何一个VM更新这份数据，VMM会给它一份新的拷贝，原来的那份不做更改（copy on write机制）。

虚拟网络设备：当使用NFS从VM1向VM2复制文件时，文件并没有被真正地复制。虚拟网络设备会更新VM2上的pmap，使之指向在内存中的文件，使得VM2上的操作系统认为自己已经有了这个文件。后来，VMWare还有用hash来找相同的内存页然后再共享的技术。

云计算与虚拟化技术课堂零碎
虚拟化
虚拟化作为云计算的基石  其本身的重要性也是云计算的重要组成部分之一  可以利用虚拟化将物理的资源映射为虚拟资源  在虚拟资源上可以安装和部署多个虚拟机  可实现多用户共享  （按我个人理解看  虚拟化更像是以一种欺骗的手段  去欺骗机器或者使用者  即使单个机器的性能不行  也可以让使用者感受到一个性能好的机器  即使接口不能直接的兼容  但也可以使得机器检测出可以直接兼容  尽管是间接的）
虚拟化的优势
虚拟化的优势可以大致划分为4个小点

降低成本
高可用性
高可拓展性
方便管理

这些优势都可以理解为当一个集群大到一定的程度时都需要去解决的问题   虽然不一定使用虚拟化技术去解决这些问题  但目前来讲虚拟化技术是目前来解决这些问题较为方便  大众化的一个方法
微服务
值得一提的是未来的微服务的火爆  微服务可以理解为：容器(docker) + k8s  docker和k8s 都是开源化的  容器与虚拟机的区别  容器的环境搭建更快  但同样也更脆弱  安全性更低
物联网 大数据 云计算 人工智能之间的关系


云计算可以看出像是作为这几个中的一种重要的纽带  很多离开了云计算就没有什么意义了
云安全
在国外  许多公司 企业都会选择上云  但在国内  上云的公司和企业到目前为止还没到50%  在国内云计算面临着瓶颈  这个瓶颈就是云安全问题   云安全如果没有得到解决  那么很多公司 企业都不会选择上云
云计算的虚拟基础架构

算法
计算机在研究到最后基本上都会回到算法上   所以可见算法的重要性  我们可以在LeetCode上进行算法的训练
能耗
在公司 企业中部署 服务器  不仅仅要考虑到服务器的使用  环境搭建  还需要考虑到 服务器的能耗问题  使得在客户满意度优秀的基础上  降低能耗
带外
在服务器里  软件之所以可以关闭计算机  是因为在生产设备的时候 就预设了带外的端口  只要连接上带外的端口上  那么就可以实现软件去控制硬件达到目的  更甚者可以关闭电源  关机
**以上是课堂内容  和 自己的理解  如果有什么错误的地方  评论区见**

                    

本文讲的是云计算与虚拟化技术相关的VMM对比介绍，【IT168 云计算频道】介绍了云计算，也介绍了虚拟化的内容，有人问，在IA架构上实现云计算和虚拟化时，底层需要虚拟机管理器(Virtual Machine Monitor，简称VMM)来进行管理，那么VMM都有哪些呢，之间有什么区别呢?本文就对此探讨一下。
　　先学一下港片：“郑重声明：本部分仅是本人使用各路VMM的心得总结，不含任何广告倾向，也不保证所有内容不会随着时间流逝而失效，仅供参考。如对某种VMM有具体需求，请联系相关厂商，获得详细的最新信息，(此处略3000字)”
　　VMM是在底层实现对其上的虚拟机的管理和支持。以前的虚拟软件必须是装在一个OS上，然后再在虚拟软件之上安装虚拟机，装OS和应用。但现在Intel的CPU已经对虚拟化技术做了硬件支持，大多数VMM就是直接装在裸机上，在其上再装几个虚拟机… 这样就大大提升了虚拟化环境下的性能体验。如图就是目前常见的VMM工作模式：
　　小结一下VMM的市场现状。VMM自从05年以来一直是蓬勃发展，随着云计算/虚拟化日益广泛的应用，不仅厂商越来越多，VMM的功能和性能也是有了长足的进展。最初虚拟化对大量I/O的支持还是比较弱的，性能不佳;但到了现在，结合Intel芯片的硬件支持，I/O性能损耗已经很小了。
　　看看VMM的众多厂商，就会发现，大多数的VMM都有收费版和免费版，它们之间的区别一般是功能上的差别：免费版一般都只能实现最基本的功能，让你体验一下;而收费版则功能支持比较全面。厂商是要靠收费版赚钱的，但需要用免费版来普及概念，扩大人气。不要小看了免费版，其实我们很多基本的虚拟化需求用免费版就可以满足了。
　　先说说VMWare。VMWare是VMM的一大供应商，美国上市公司。它的VMM产品目前有两大系列：免费的ESXi，收费的vSphere。ESXi支持服务器整合等基本的VMM功能;而vSphere则支持了更多的更高级的特性，比如动态迁移、负载均衡… 这些高级功能可以让基于VMM之上的应用有更高的可用性、可靠性、容灾度等。当然，vSphere也是比较贵的，买过的人都知道。
　　另一大VMM供应商就是Citrix。Citrix的产品也是分成了两大类：免费的XenServer，收费的Essentials。XenServer虽说是免费的，但也是声称支持企业级应用，所以有动态迁移等功能。而Essentials当然也是功能齐备了。目前，Essentials的价格还不算很贵。
　　微软也有自己的VMM产品：Hyper-V。Hyper-V是集成在Windows Server 2008里的，可以实现服务器整合、快速迁移等功能。因为Windows Server是收费的，这个也应该算收费的。微软的号召力也很强大，有很多的第三方软件公司基于Hyper-V进行二次开发，进一步提升Hyper-V的功能。
　　提到VMM，也一定要讲XEN。XEN本身是开源的，很多商业的发行Linux中也集成了XEN的rpm包，一些企业也在使用这些不同版本的XEN搭建虚拟化环境。



原文发布时间为：2009-10-16
本文作者： IT168.com
本文来自云栖社区合作伙伴IT168，了解相关信息可以关注IT168。
原文标题：云计算与虚拟化技术相关的VMM对比介绍

        
        
                
    

虚拟机的克隆
前言
一、方法一：kvm宿主机上对虚拟机直接克隆
二、方法二：复制配置文件与磁盘文件克隆

前言
本环境是基于 Centos 7.7 系统构建KVM环境

具体构建，请参考 KVM环境的部署 

一、方法一：kvm宿主机上对虚拟机直接克隆
前提：需要在关机或暂停的状态下操作
# virt-clone -o kvm_client00 -n kvm_client01 -f
/var/lib/libvirt/images/kvm_client01.img


然后启动虚拟机，配置主机名，ip地址等等相关的信息

二、方法二：复制配置文件与磁盘文件克隆
1、这里我们还是克隆kvm_client00，我们通过如下命令创建新虚拟机的配置文件
# virsh dumpxml kvm_client00 > /etc/libvirt/qemu/kvm_client02.xml //创建新虚拟机
的配置文件

2、复制原虚拟机的磁盘文件，通过方法一、我们知道，磁盘默认位置为/var/lib/libvirt/images，我们执

行如下命令进行复制
# cd /var/lib/libvirt/images
# cp kvm_client00.img kvm_client02.img

3、直接编辑修改配置文件kvm_client02.xml，修改name,uuid,disk文件位置,mac地址，vnc端口
4、通过新虚拟机的配置文件，定义新的虚拟机，只需要执行如下一条命令即可。
# virsh define /etc/libvirt/qemu/kvm_client02.xml //通过配置文件定义新的kvm虚拟机