一、虛擬化

1.什么是虛擬化

??一種計(jì)算機(jī)資源管理技術(shù)，將各種IT資源抽象、轉(zhuǎn)換成平一種形式的技術(shù)都是虛擬化技術(shù)。

2.作用

??通過(guò)該技術(shù)將一臺(tái)計(jì)算機(jī)虛擬為多臺(tái)邏輯計(jì)算機(jī)。在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)邏輯計(jì)算機(jī)，每個(gè)計(jì)算機(jī)可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。

3.云計(jì)算與虛擬化的關(guān)系

??從行業(yè)數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)的角度看，云計(jì)算是非常依賴虛擬化的。但云計(jì)算并非虛擬化，虛擬化也并非云計(jì)算。虛擬化只是云計(jì)算的核心技術(shù)，但并非云計(jì)算的核心關(guān)注點(diǎn)。云計(jì)算可以說(shuō)是一種服務(wù)，虛擬化則是一種技術(shù)基礎(chǔ)。一個(gè)服務(wù)有了技術(shù)支持才能進(jìn)行服務(wù)。

4.虛擬化中的幾個(gè)概念

（1）Guest OS：運(yùn)行在虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)。
（2）Guest Machine：虛擬出來(lái)的虛擬機(jī)。
（3）VMM：虛擬監(jiān)視器，即虛擬化層。
（4）Host OS：運(yùn)行在物理機(jī)上的操作系統(tǒng)。
（5）Host Machine：物理機(jī)。

5.虛擬化特點(diǎn)

（1）分區(qū)：分區(qū)可以在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多臺(tái)虛擬機(jī)，使一臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序。
（2）隔離：隔離指的是將分區(qū)完成后的所有虛擬機(jī)之間相互隔離，每個(gè)虛擬機(jī)像單獨(dú)的物理主機(jī)。
（3）封裝：整個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行條件封裝在獨(dú)立文件夾中，以文件形式進(jìn)行虛擬機(jī)的封裝，可以通過(guò)移動(dòng)文件的方式來(lái)遷移虛擬機(jī)。
（4）軟硬件解耦：即相對(duì)于硬件硬件獨(dú)立，虛擬機(jī)運(yùn)行在虛擬化層之上，不必考慮物理服務(wù)器即可在任何服務(wù)器上運(yùn)行。

二、虛擬化類型

1.寄居虛擬化

（1）什么是寄居虛擬化：在主機(jī)（宿主）操作系統(tǒng)上安裝和運(yùn)行虛擬化程序。
（2）特點(diǎn)
??①操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。
??②安裝和運(yùn)行應(yīng)用程序依賴于主機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的支持。
??③有兩層操作系統(tǒng)，管理開(kāi)銷較大，性能損耗大。
??④虛擬機(jī)對(duì)各種物理設(shè)備（CPU、內(nèi)存、硬盤等）的調(diào)用，都是通過(guò)虛擬化層和宿主機(jī)的操作系統(tǒng)一起協(xié)調(diào)才能完成的。
（3）VMware Workstation和VirtualBox都是基于這種方式實(shí)現(xiàn)的。

2.裸金屬虛擬化

（1）什么是裸金屬虛擬化:直接將虛擬化層VMM直接安裝在硬件設(shè)備上，虛擬化層VMM在這種模式下又叫做Hypervisor，虛擬機(jī)有指令要執(zhí)行時(shí)，Hypervisor會(huì)接管該指令，模擬相應(yīng)的操作。
（2）特點(diǎn)
??①不依賴于操作系統(tǒng)。
??②支持多種操作系統(tǒng)，多重應(yīng)用。
??③依賴虛擬層內(nèi)核和服務(wù)器控制臺(tái)進(jìn)行管理。
??④需要對(duì)虛擬層的內(nèi)核進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
（3）應(yīng)用：VMware EXS、Xen、華為FusionSphere。

3.混合虛擬化

（1）什么是混合虛擬化：在一個(gè)現(xiàn)有的正常操作系統(tǒng)下安裝一個(gè)內(nèi)核模塊，內(nèi)核擁有虛擬化能力。（相當(dāng)于寄居虛擬化與裸金屬虛擬化的混合）
（2）特點(diǎn)
??①相對(duì)于寄居虛擬化架構(gòu)，性能高。
??②相對(duì)于裸金屬虛擬化架構(gòu)，不需要開(kāi)發(fā)內(nèi)核。
??③可支持多種操作系統(tǒng)。
??④需要底層硬件支持虛擬化擴(kuò)展功能。
（3）應(yīng)用：Redhat KVM

三、虛擬化層架構(gòu)

??全虛擬化（如KVM）、半虛擬化（如Xen）、硬件輔助虛擬化（如Intel-VTX）。
（1）全虛擬化
??即所抽象的VM具有完全的物理特性，虛擬化層負(fù)責(zé)捕獲CPU指令，為指令訪問(wèn)硬件充當(dāng)媒介。如，VMware、Virtualbox、Virtualbox、Virtual PC、KVM-x86等。其特點(diǎn)是：Guest OS（操作系統(tǒng)內(nèi)核）無(wú)需修改；速度和功能都非常不錯(cuò)；使用簡(jiǎn)單；移植性好；效率不高。KVM是一個(gè)基于Linux內(nèi)核的虛擬化技術(shù)，可以直接將Linux內(nèi)核轉(zhuǎn)換成Hypervisor。從而使得Linux內(nèi)核能夠直接管理虛擬機(jī)，直接調(diào)用Linux內(nèi)核中的內(nèi)存管理、進(jìn)程管理子系統(tǒng)來(lái)管理虛擬機(jī)。KVM由處于內(nèi)核態(tài)的KVM和用戶態(tài)的QEMU兩部分組成。虛擬機(jī)中的進(jìn)程只是進(jìn)程中的一個(gè)線程。KVM訪問(wèn)路徑短，無(wú)性能損耗。
（2）半虛擬化
??起初是為了解決全虛擬化效率不高的困難，它需要修改操作系統(tǒng)OS，工作系統(tǒng)相對(duì)于全虛擬化要高很多。Hypervisor直接安裝在物理機(jī)上，多個(gè)虛擬機(jī)在Hypervisor上運(yùn)行。Hypervisor實(shí)現(xiàn)方式一般是一個(gè)特殊定制的Linux 系統(tǒng)。典型的有：Xen、VMWare ESXi、微軟Hyper-V。其特點(diǎn)是：架構(gòu)更精簡(jiǎn)；在整體速度上具有一定優(yōu)勢(shì)；需要對(duì)OS進(jìn)行修改，在用戶體驗(yàn)方面比較麻煩。Xen直接把操作系統(tǒng)內(nèi)核改了，把操作系統(tǒng)改成了一個(gè)輕量級(jí)Hpervisor在里面運(yùn)行了一個(gè)管理所有資源作資源調(diào)度的Domain0。Xen由Xen Hypervisor（虛擬化層）、Domin0（管理主機(jī)）、Domin U（用戶虛擬機(jī)）組成，支持全虛擬化和半虛擬化，安全性高。
（3）硬件輔助虛擬化
??隨著虛擬化技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，Intel、AMD等硬件廠商通過(guò)對(duì)硬件的改造來(lái)支持虛擬化技術(shù)，這就是硬件輔助虛擬化。常用于優(yōu)化全虛擬化和半虛擬化產(chǎn)品，像VMware Workstation，它雖然屬于全虛擬化，但在6.0版本中引入了硬件輔助虛擬化技術(shù)，比如Intel的VT-x和AMD的AMD-V。主流全虛擬化和半虛擬化產(chǎn)品都支持硬件輔助虛擬化。

四、容器

1.什么是容器

??包裝或者裝載物品的貯存器，利用一個(gè)開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，讓開(kāi)發(fā)者可以將他們的應(yīng)用以及依賴包打包到一個(gè)可移植的景象中，然后發(fā)布到任何一個(gè)Linux或Windows機(jī)器上，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。實(shí)現(xiàn)APP和操作系統(tǒng)的解耦。

2.什么是鏡像

??鏡像是可執(zhí)行的獨(dú)立軟件包，包含軟件運(yùn)行的內(nèi)容（代碼、運(yùn)行時(shí)的環(huán)境、系統(tǒng)工具、系統(tǒng)庫(kù)和設(shè)置）。容器就是將操作系統(tǒng)上層的應(yīng)用進(jìn)行了隔離。

3.主流容器技術(shù)——Docker

（1）定義
??Docker屬于Linux容器的一種封裝，提供簡(jiǎn)單易用的容器使用接口，它是目前最流行的Linux容器解決方案。
（2）作用
??將應(yīng)用程序與該程序的依賴，打包在一個(gè)文件里。運(yùn)行這個(gè)文件，就會(huì)生成一個(gè)虛擬容器。程序在這個(gè)虛擬容器里運(yùn)行，就好像在真實(shí)的物理機(jī)上運(yùn)行一樣。有了Docker，就不用擔(dān)心環(huán)境問(wèn)題了。
（3）核心
??實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與運(yùn)行環(huán)境整體打包以及打包格式統(tǒng)一。

4.容器的組成（以Docker為例）

（1）客戶端：使用容器的用戶用來(lái)進(jìn)行交流管理的圖形化界面。
（2）守護(hù)進(jìn)程：用來(lái)接收客戶端的消息，Docker的客戶端給用戶提供一些可執(zhí)行的命令，這些命令通過(guò)守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行交互實(shí)現(xiàn)。
（3）鏡像：用來(lái)創(chuàng)建Docker的容器，一個(gè)鏡像可以創(chuàng)建多個(gè)容器，開(kāi)發(fā)者可以將這些應(yīng)用程序和配置的依賴包打包進(jìn)行交互，進(jìn)行運(yùn)行，這些運(yùn)行環(huán)境打包的文件就是一個(gè)鏡像。
（4）容器：容器是鏡像運(yùn)行的實(shí)例，也就是說(shuō)鏡像在外的體現(xiàn)就是容器。
（5）倉(cāng)庫(kù)：用來(lái)存放鏡像文件。

5.容器的特點(diǎn)

（1）用戶需要高效運(yùn)行環(huán)境，而非整個(gè)機(jī)器。
（2）一次構(gòu)建、到處運(yùn)行。
（3）部署方便（創(chuàng)建的速度快）。
（4）隔離性好。
（5）成本低。
??容器本質(zhì)上是一款輕量級(jí)虛擬化技術(shù)。

6.容器和虛擬化的區(qū)別

7.Docker容器的主要用途

（1）提供一次性的環(huán)境。比如，本地測(cè)試他人的軟件、持續(xù)集成的時(shí)候提供單元測(cè)試和構(gòu)建的環(huán)境。
（2）提供彈性的云服務(wù)。因?yàn)镈ocker容器可以隨開(kāi)隨關(guān)，很適合動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和縮容。
（3）組建微服務(wù)架構(gòu)。通過(guò)多個(gè)容器，一臺(tái)機(jī)器可以跑多個(gè)服務(wù)，因此在本機(jī)就可以模擬出微服務(wù)架構(gòu)。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-813314.html

到了這里，關(guān)于云計(jì)算學(xué)習(xí)筆記——第二章 虛擬化與容器的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！