常见的虚拟化技术
什么是虚拟化技术？1.CPU虚拟化。在计算机术语中，虚拟化通常意味着计算组件在虚拟基础上运行，而不是在真实基础上运行。
虚拟化技术可以增加硬件的容量并简化软件重新配置的过程。
简单来说，CPU虚拟化技术就是单个CPU并行模拟多个CPU，让平台同时运行多个操作系统，应用程序可以在独立的空间中运行而不受影响，从而显着提高计算机工作效率。
2、网络虚拟化网络虚拟化是目前业界围绕虚拟化细分领域定义最不明确的概念，也存在不少争议。
在微软眼中，“网络虚拟化”指的是虚拟专用网络（VPN）。
VPN抽象了网络连接的概念，允许远程用户访问组织的内部网络，就好像他们物理连接到该网络一样。
网络虚拟化可以帮助保护IT环境免受Internet威胁，同时允许用户快速、安全地访问应用程序和数据。
3、服务器虚拟化与网络虚拟化不同，服务器虚拟化是虚拟化技术的第一个子领域。
据ForresterResearch2006年2月的调查显示，全球企业对服务器虚拟化的认知度已达75%。
三分之一的企业已经在使用或计划部署服务器虚拟化。
这项诞生于20世纪60年代的技术日益显示出其重要性。
由于服务器虚拟化的发展时间较长，且趋势广泛，很多人几乎将服务器虚拟化等同于虚拟化。
4、存储虚拟化随着数据业务的不断运行和发展，网络存储平台已成为核心系统。
。
不仅仅体现在存储能力上，还包括数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力等等。
可以说，网络存储平台的整体性能直接影响到整个系统的正常运行。
为此，虚拟化技术的另一个子领域——虚拟技术——应运而生。
5、虚拟化的应用以往的虚拟化技术主要集中在虚拟硬件平台的优化配置上。
ForresterConsulting于2006年7月对美国各行业的高级IT经理进行的一项研究表明，当今的组织正在将应用程序虚拟化视为一项业务需求，而不是一项IT决策。
据统计，目前全球至少有超过18万个组织正在使用虚拟化技术来集中IT管理、提高安全性并降低总体成本。
虚拟化有哪些关键技术
常见的虚拟化技术包括：1、CPU虚拟化：这是一种硬件解决方案。支持虚拟化技术的CPU有专门优化的指令集来控制虚拟进程。
这些指令集使得虚拟机监视器（VMM）能够更轻松地提高性能，并且比虚拟软件实现更大程度地提高性能。
2.网络虚拟化：网络虚拟化是对网络进行虚拟化，以支持在同一物理网络上运行多个虚拟网络。
提高网络资源利用率，使网络配置和管理更加灵活。
3、服务器虚拟化：服务器虚拟化是将一台物理服务器虚拟成多台逻辑服务器。
每个逻辑服务器可以运行不同的操作系统和应用程序。
这样可以提高服务器资源利用率，降低硬件成本。
4.存储虚拟化：存储虚拟化将物理存储资源抽象出来供虚拟机使用。
它可以提高存储资源的利用率，简化存储管理，提高数据访问速度。
5、高性能应用虚拟化：高性能应用虚拟化是针对特定应用的虚拟化，以提高应用的性能和可扩展性。
确保更高效地利用资源，支持灵活的应用部署和管理。
什么是服务器虚拟化
服务器虚拟化是在服务器上使用系统虚拟化技术。一台服务器可以虚拟成多台服务器。
当使用服务器虚拟化技术时。
一台物理服务器上可以虚拟出多台虚拟服务器。
同时，服务器虚拟化还为虚拟服务器提供虚拟硬件设施。
并提供良好的绝缘性和安全性。
服务器虚拟化通过虚拟化软件提供硬件设备的抽象和虚拟服务器的管理。
实现服务器虚拟化主要有两种方式。
其中，主机虚拟化完全依赖于主机操作系统，性能较低，实现起来容易；原生虚拟化与主机操作系统完全分离，性能较高，实现起来比较困难。
由于这两种实现方式的出现，衍生出了两个虚拟化软件的专用术语。
虚拟机监视器负责为虚拟机提供硬件资源抽象。
为客户操作系统提供运行环境：虚拟化平台负责托管虚拟机。
直接在硬件上运行。
实现直接受到底层架构的限制。
无论采用何种方式实现服务器虚拟化，都具有多实例、隔离、封装、高性能四大特点。
确保在实际环境中能够有效使用。
服务器虚拟化的核心技术服务器虚拟化所需的三种资源虚拟化是：CPU虚拟化、内存虚拟化、设备和I/O虚拟化。
1.CPU虚拟化CPU虚拟化技术将物理CPU抽象为虚拟CPU。
任何时候。
一个物理CPU只能执行一条虚拟CPU指令。
每个客户操作系统可以使用一个或多个虚拟CPU。
不同操作系统之间，虚拟CPU的运行是相互隔离的。
2、内存虚拟化内存虚拟化技术可以平滑地管理物理内存。
它被包裹在多个虚拟物理内存中供多个虚拟机使用，每个虚拟机都有自己独立的内存空间。
3、设备和I/O虚拟化设备和I/O虚拟化技术对真实设备进行统一管理。
包装成多个虚拟实体以供多个虚拟机使用。
响应来自每个虚拟机的设备访问和I/O请求。
目前主流的设备和I/O虚拟化都是通过软件实现的。
服务器虚拟化技术的优点1、降低运营成本服务器虚拟化降低了IT基础设施的运营成本。
它将系统管理员从物理服务器、操作系统、中间件和兼容性的繁重管理工作中解放出来。
减少人工干预的频率，让管理更强大、更实用。
2.提高应用程序兼容性服务器虚拟化提供的封装和隔离允许大量应用程序在不同环境中独立运行。
管理人员无需根据底层环境频繁调整应用程序。
只需构建应用程序的一个版本，并在虚拟化后将其发布到其他类型的平台即可。
3、加速应用部署采用服务器虚拟化技术，只需设置激活配置参数、复制虚拟机、启动虚拟机、激活虚拟机即可完成部署，大大缩短了部署时间，无需人工干预。
。
降低部署成本4.提高服务可用性用户可以轻松备份虚拟机。
虚拟机动态迁移后。
备份可以轻松恢复。
或开车备份到另一台物理机上。
显着提高服务可用性。
5、提高资源利用率通过服务器虚拟化的融合，提高CPU、内存、存储、网络等设备的利用率，同时保证原有业务的可用性，使其安全性和性能不受影响。
6、服务器虚拟化技术中资源的动态规划。
数据中心从传统的单一服务器转变为统一的资源池。
用户可以实时调整虚拟机资源。
同时，数据中心管理程序和数据中心管理员可以根据虚拟机内部的资源使用情况，灵活地为虚拟机分配和调整资源。
参考文献1.01.11.2严继山浅谈服务器虚拟化技术（一）通过技术致富
什么是虚拟化技术？虚拟化技术有哪些分类和方法？
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自从虚拟化提出以来，虚拟化技术已经有很多种分类，方法也有很多种，我们来看看虚拟化技术是什么，它的分类和方法。
如今，发达国家在设计、生产和加工技术方面已达到显着的自动化水平。
目前，人们正在寻找生产系统自动化的出路，为此，人们提出了许多新的生产系统，例如敏捷制造、同步工程、集成生产系统等。
近年来，从虚拟机的大规模部署到成功案例的出现，越来越多的制造企业开始关注虚拟化技术给优化IT基础设施、促进业务创新带来的启发，希望将它。
与企业一起寻找掌握新技术、创新先进生产体系和先进生产模式的方法。
虚拟化目前在生产信息化中的应用主要是在IT集成和节省成本方面，而在其他方面却很少，事实上，由于虚拟化技术的特点，其应用价值可以用在远程办公、虚拟生产等制造业。
工业控制可以体现在各个领域。
本文主要回顾了虚拟化技术及其在制造业中的应用现状，提出了虚拟化在制造业中的应用框架，并为相关人员介绍了该领域的应用研究进展和发展趋势。
1虚拟化技术
虚拟化是指创建程序或软件运行所需的执行环境。
使用虚拟化技术后，程序或软件执行不再独占访问它完全运行在计算机上的底层计算资源。
同样的物理计算资源，其底层影响可能与之前运行的计算机结构完全不同。
虚拟化的主要目标是简化IT基础设施和资源的管理方式。
虚拟化的消费者可以是最终用户、应用程序、操作系统、访问资源或与资源交互相关的其他服务。
由于虚拟化可以减少消费者和资源之间的耦合，消费者不再依赖于资源的具体实现，因此，在对消费者管理影响最小的情况下，可以手动、半自动或通过服务级别协议（SLA）进行管理.)等实现资源管理。
1.1虚拟化的分类
从虚拟化的目的来看，虚拟化技术主要分为以下几类：
（1）平台虚拟化（PlatformVirtualization），即针对计算机和操作系统的虚拟化分为服务器虚拟化和桌面虚拟化。
服务器虚拟化是一种虚拟化模型，它通过确定资源优先级并将服务器资源分配给工作负载，减少为单个工作负载峰值保留的资源，从而简化管理并提高效率。
最需要他们的工作。
桌面虚拟化是一种提高人们对计算机的控制能力、降低计算机使用复杂度、为用户提供更加方便、可操作的使用环境的虚拟化方式。
平台虚拟化主要通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O接口虚拟化来实现。
(2)资源虚拟化（ResourceVirtualization），针对特定计算资源的虚拟化，如存储虚拟化、网络资源虚拟化等。
存储虚拟化是指将操作系统有机地分布在若干个内部存储器和外部存储器之间，并将两者结合起来形成虚拟存储器。
网络资源虚拟化最典型的例子是网络计算，用于管理网络数据并将其作为系统逻辑地呈现给消费者，同时还提供简化的共享和基础设施访问。
目前，一些研究人员提出利用软件代理技术来虚拟化网络计算空间资源，例如Gaia、NetChaser[21]和SpatialAgent。
（3）应用虚拟化（ApplicationVirtualization），它包括仿真、模拟、渲染技术等。
Java虚拟机通常在应用层进行虚拟化。
基础——应用层的虚拟化技术可以在任何计算机上复制用户的自定义计算环境，同时保留用户自定义计算环境的配置信息。
服务虚拟化是近年来的研究热点。
专业化服务资源。
现代软件架构及其配置的复杂性阻碍了软件开发生命周期。
通过在应用层部署虚拟化模型，可以确保最佳的开发、测试和操作环境。
(4)表示虚拟化层。
应用程序与应用程序虚拟化类似，但不同的是表示层虚拟化中的应用程序运行在服务器上，客户端仅显示应用程序的用户界面和用户操作。
表示层虚拟化软件主要包括MicrosoftWindows远程桌面（包括终端服务）、CitrixMetaframe演示服务器和SymantecPcAnywhere。
1.2虚拟化方法
虚拟化一般指平台虚拟化，通过控制程序隐藏计算平台的实际物理特征，为用户提供一个抽象、统一、模拟的计算环境。
虚拟化通常可以通过指令级虚拟化和系统级虚拟化来实现。
1.2.1指令级虚拟化方法
实现指令集级别的虚拟化，即将给定硬件平台上的二进制代码转换为另一个平台上的二进制代码，以实现不同指令集之间的兼容性，也称为“二进制翻译”。
二进制翻译是通过模拟实现的，即在一个具有一定接口和功能的系统中，实现另一个具有不同接口和功能的系统。
二进制翻译的软件方法可以通过解释执行、静态翻译和动态翻译三种方式来实现。
近年来研究最新的二进制翻译系统主要集中在运行时编译和自适应优化，因为动态翻译和执行过程的时间成本主要包括四个部分：磁盘访问成本、空间访问成本、翻译和优化。
开销和目标代码执行的开销有关，所以要提高二进制翻译系统的效率，应该减少后三个方面的开销。
目前，典型的二进制翻译系统主要有Daisy/BOA、Crusoe、Aeries、IA-32EL、Dynamo动态优化系统、JIT编译技术等。
1.2.2系统级虚拟化方法
系统虚拟化是在一台物理机上虚拟出许多虚拟机。
从系统架构来看，虚拟机监视器（VMM）是整个虚拟机系统的核心，它负责资源的调度、分配和管理，保证多个虚拟机同时运行多个操作系统Guest。
被隔离。
彼此。
系统级虚拟化通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化来实现。
（1）CPU虚拟化
CPU提供一个或多个虚拟CPU进行虚拟CPU时间共享，复用物理CPU的CPU利用时间。
VMM应该合理地为每个虚拟CPU分配时间片，并维护所有虚拟CPU的状态。
虚拟CPU必须加载到物理CPU上。
主要的X86CPU虚拟化方式有：动态二进制翻译、预虚拟化、预虚拟化技术。
为了弥补处理器虚拟化的缺点，现有的虚拟机系统采用硬件辅助虚拟化技术。
CPU虚拟化要解决的问题有：①虚拟CPU的正确运行虚拟CPU正确运行的关键是保证虚拟机的指令正确执行并且不影响虚拟机。
彼此之间，即指令的执行结果不改变其他虚拟机的结果，目前主要是通过CPU的执行和监控。
虚拟CPU调度是指VMM确定物理CPU上当前运行的是哪个虚拟CPU，以保证虚拟机之间的隔离性、虚拟CPU的性能以及调度的公平性。
虚拟机环境的调度要求是CPU资源的充分利用、支持CPU的精确分配、性能隔离、考虑虚拟机之间的不对称性、考虑虚拟机之间的依赖关系。
常见的调度算法CPU有BVT、SEDF、CB等
（2）内存虚拟化
VMM通常采用块分区的思想来虚拟化计算机的物理内存。
VMM为每个虚拟机分配机器内存，并维护机器内存和虚拟机内存之间的映射关系。
内存虚拟化后，内存地址将具有三种类型的地址：机器地址、伪物理地址、虚拟地址。
在X86内存寻址机制中，VMM可以以页为单位建立虚拟地址和机器地址的映射关系，并利用页权限设置来实现虚拟地址和机器地址的隔离和保护。
不同虚拟机之间的内存。
为了提高地址转换性能，增加了TLB来实现虚拟地址到物理地址的高效转换，通常采用复合映射的思想，通过MMU半虚拟化和影子页表实现页表虚拟化。
虚拟机监控数据无法被虚拟机访问，所以需要隔离机制，主要是修改客户操作系统或者段保护。
内存虚拟化优化机制包括按需分页、虚拟存储、内存分配等。
(3)I/O虚拟化
由于I/O设备异构性强，内部状态控制困难，VMM系统对I/O设备虚拟化有全虚拟化和半虚拟化，软件仿真和直接I/O访问等设计思想。
近年来，更多的研究者将I/O虚拟化的研究重点集中在共享网络设备的虚拟化上，并提出了多核服务器平台上的IOVM结构的设计。
除了增加的吞吐量和固有的并行数据流以及串行功能和基于数据包的协议之外，I/O设备还必须考虑传统的PCI兼容PCIExpre ss硬件并构建适当的总线适配器以补偿单个主机效应，无需单独的驱动程序。
有研究人员重点研究外部存储虚拟化，提出存储虚拟化系统中的SCSI目标仿真器运行在SAN上，存储目标主机的动态物理信息，利用映射表的方法修改SCSI命令的地址，使用位图技术来管理可用空间等想法。
存储虚拟化系统应提供逻辑卷大小、各种功能、数据镜像和快照等功能，并兼容集群主机和多种操作系统。
由于带外存储虚拟化可以充分提高存储区域的网络服务质量，并且带外虚拟化与带内虚拟化相比具有性能高、扩展性好的优点，通过使用以下操作、重做日志和日志完整性验证，设计基于关系模型的磁盘虚拟化元数据组织方法，可以形成稳定的虚拟化系统带外稳定。
1.3虚拟化管理
虚拟化管理主要指多虚拟机系统的管理，是指基于多计算机系统资源的抽象表示对其资源进行配置。
构建虚拟计算机系统，主要包括动态虚拟机迁移技术和虚拟机管理技术。
(1)虚拟机之间的迁移
使用虚拟化作为工具来管理现有资源并提高其在网络计算中的利用率通过构建分布式、可重新配置的虚拟机在物理服务器运行时迁移服务。
通过移动代理技术、机器提高资源利用率和服务可用性用于集中IT管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等。
在生产的计算机化方面。
最后是制造企业的虚拟计算资源群（VirtualCluster），由多台物理服务器（PhysicsMachine）组成。
根据任务需求，虚拟计算资源池虚拟化管理软件（VMS）为IT环境提供集中化、操作自动化和资源优化功能，并可以快速部署虚拟机向导和模板。
虚拟计算资源组中的虚拟机封装了不同类型的客户操作系统（GuestOS）以及运行在其上的数据层和服务层应用程序（Applications），形成由企业表示层协同设计和制造的完整系统为用户提供多种形式的数据处理和显示功能。
在图1的框架中，虚拟计算资源池的动态资源调度（DRS）模块可以持续监控跨物理机的资源使用情况，并根据反映业务需求和变化的可用优先级的预定义规则跨多个虚拟机进行调度机器之间的资源。
在制造业信息化中，集中IT管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等各种应用需求将以任务协同制造、资源管理服务等各种服务的形式融入到虚拟机中。
、信息接入服务、WWW服务、工业控制服务、应用系统集成服务、数据管理服务、高性能计算服务、工具包服务、等等，同时，支持所有应用需求的数据库也包含在虚拟机中；如企业模型数据库、制造资源数据库、产品模型数据库、专业知识数据库、用户信息数据库等。
虚拟化的独特优势使所有虚拟机上的关键服务能够持续可靠地运行。
2.2虚拟化在生产信息化应用框架中的作用
虚拟化在生产信息化中的主要应用包括：
怎么虚拟化CPU?
CPU虚拟化技术：CPU虚拟化技术可以模拟单个CPU和并行的多个CPU，允许一个平台同时运行多个操作系统，应用程序可以在不同的位置运行而不互相影响，从而显着提高计算机性能。表现虚拟化技术与多任务和超线程技术完全不同。
在虚拟化技术中，多任务是指在一个操作系统中同时运行多个程序。
可同时运行多个操作系统；每个操作系统都有多个程序运行在一个虚拟CPU或虚拟CPU上。
而超线程技术则只用单CPU运行双CPU来平衡编程性能。
两个CPU没有区别，可以协同工作；虚拟化技术也不同于现有的软件VMwareWorkstation。
这是一个巨大的技术进步。
这尤其体现在减少与之相关的开销上。
纯软件虚拟化解决方案在支持软件虚拟机和各种操作系统方面存在一些限制。
在很多情况下，“来宾”操作系统通过VMM（虚拟机监视器）与硬件进行通信，VMM决定其对系统上所有虚拟机的访问权限。
（与处理器请注意，大多数内存访问独立于VMM，并且仅在发生某些事件（例如页面错误）时才会涉及。
）在纯软件虚拟化解决方案中。
VMM在软件套件中的位置传统上是操作位置。
应用程序是自古以来就存在的系统。
这个额外的通信层是处理器，记忆贮存，显卡；网卡；需要二进制翻译来通过提供物理资源（例如等）的接口来模拟硬件环境。
这种变化必然会增加系统的复杂性。
此外，来宾操作系统支持受到虚拟机环境功能的限制，这可能会阻止使用某些技术，例如64位来宾操作系统。
在纯软件解决方案中；软件堆栈的复杂性意味着这些环境难以管理；因此，增加了保证系统可靠性和安全性的难度，而CPU虚拟化技术就是支持虚拟化技术的硬件解决方案。
CPU有一条特殊的指令。
通过定义这些指令集来控制虚拟进程，与软件虚拟化实现相比，VMM可以极大地提高性能。
它将轻松提高性能。
虚拟化技术可以支持基于芯片的功能，并通过兼容的VMM软件增强纯软件解决方案。
由于虚拟化硬件可以支持新的架构，并提供操作系统直接运行，不需要进行二进制转换，相对性能降低，大大简化了VMM设计。
