虚拟化分类与I/O虚拟化技术概述
虚拟化技术是云计算的基石，主要分为三大关键技术，即CPU虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化。其中，I/O是连接虚拟计算、网络、存储的技术连接器，其重要性和复杂性不言而喻。
本文探讨了虚拟化技术的分类以及实现I/O虚拟化的两种方式：I/O模拟和I/O直通。
I/O并行资源通过I/O虚拟化(IOV)技术，多个虚拟机可以共享单个I/O资源，提高资源利用率。
本文分析了虚拟化技术的分类，包括硬件抽象层虚拟化、操作系统层虚拟化、库函数层虚拟化、编程语言层虚拟化。
同时详细介绍了三种虚拟机监视器（VMM）：type-1、type-2和type-3/type-1.5模型。
在I/O虚拟化方面，有两种方法：I/O模拟和I/O直通。
I/O模拟分为I/O全虚拟化、全虚拟化用软件模拟硬件、半虚拟化让客户操作系统将自己识别为虚拟机，实现前端/后端最终驱动I/O虚拟化一起。
I/O透传包括设备透传和SR-IOV透传。
硬件抽象层虚拟化是通过虚拟硬件抽象层来实现的，它为虚拟机操作系统提供一个抽象硬件层，实现指令级虚拟化。
操作系统层虚拟化通过内核提供多个隔离的用户态实例（容器），实现轻量级虚拟化。
库函数层虚拟化通过虚拟化操作系统的应用程序级库函数，实现跨平台的应用程序兼容性。
虚拟编程语言层使用虚拟机（如JVM）来运行进程级别的任务，以实现跨平台的程序执行。
VMM主要分为Type-1（Hypervisor模型）、Type-2（Host模型）和Type-3/Type-1.5（Hybrid模型）。
VMM物理中的Type-1模型资源完全控制，虚拟化效率高，但设备驱动开发具有挑战性。
Type-2模型通过主机操作系统管理物理资源，VMM侧重于虚拟化，实现高效虚拟化并充分利用现有驱动程序。
Type-3/Type-1.5模型结合了Type-1和Type-2的优点，通过特权操作系统和VMM的配合实现I/O虚拟化。
I/O模拟模式下，I/O全虚拟化在软件中模拟真实的硬件设备，实现虚拟机完全透明的操作体验，但性能受到处理器模式切换的限制。
I/O半虚拟化允许客户操作系统将自己识别为虚拟机，通过前端和后端驱动进行I/O虚拟化，减少上下文切换并提高性能，但需要对操作系统进行优化。
设备传递技术将物理设备直接分配给虚拟机以提高性能，但限制了多个虚拟机共享资源的能力。
SR-IOV直通技术允许多个系统映像共享PCI接口I/O硬件设备，在保持高性能的同时提高系统可扩展性。
本文详细分析了虚拟化技术的分类以及I/O虚拟化的实现方法，以期为读者提供全面、深入的了解，便于深入应用和研究云计算技术。
服务器虚拟化技术主要有
服务器虚拟化技术通常分为三种类型：全虚拟化、半虚拟化和操作系统级虚拟化。
1.完全虚拟化
虚拟化方法使用一种称为虚拟机管理程序的软件在虚拟服务器和底层硬件之间创建一个抽象层。
基于内核的KVM虚拟机是Linux系统的开源产品。
2.半虚拟化减少这种负载的一种方法是修改来宾操作系统，使其认为自己在虚拟环境中运行并且可以与虚拟机管理程序一起工作。
这种方法称为半虚拟化。
3.操作系统级别的虚拟化
实现虚拟化的另一种方法是在操作系统级别添加虚拟服务器功能。
SolarisContainer就是一个例子，而Virtuozzo和OpenVZ是Linux的软件解决方案。
虚拟化技术简介：
虚拟化技术允许用户动态启用虚拟服务器，也称为虚拟机。
每个服务器实际上可能包括一个操作系统。
任何在其上运行的应用程序都会错误地认为虚拟机是真实的硬件。
运行多个虚拟机还可以释放物理服务器的全部计算潜力，并快速响应不断变化的数据中心需求。
如今，数据中心经理面临着各种各样的虚拟化解决方案，其中一些是专有的，另一些是开源的。
虚拟技术的主流分类及其特点？
1、x86虚拟化技术的主要分类中，我们可以将其分为虚拟硬件模式和虚拟操作系统模式。2、虚拟硬件模式通过VmwareWorkstation、GSXServer、ESXServer以及MicrosoftVirtualPC和VirtualServer等虚拟化平台为Intelx86平台提供硬件级虚拟化。
该模式允许多个操作系统和应用程序同时运行，并且可以将虚拟机打包成独立的文件，以便于迁移和管理。
3、虚拟操作系统模式以virtuozzo为例，主机操作系统创建的虚拟层可以支持多个虚拟专用服务器（VPS）。
每个VPS都可以独立运行，为用户和应用程序提供与真实服务器相同的体验，实现资源隔离并降低成本。
4、半虚拟化技术以Xen为代表，它利用半虚拟化VMM实现对操作系统的部分修改，以便调用系统管理程序，但不会影响应用程序的执行。
Xen目前主要支持Linux系统，但新版本计划支持Intel-VT技术，希望解决Windows系统上的虚拟化问题。
5、虽然VMware在市场上的成熟度很高，但在RedHat、Novell等大公司的支持下，Xen等开源技术的发展潜力也不容小觑。
6、虚拟化的目标是将物理资源转换为逻辑上可管理的资源，以消除物理结构之间的障碍。
在未来的发展中，所有资源都将在透明的虚拟环境中运行，并基于逻辑方法进行管理，实现资源的自动化分配。
虚拟化技术是实现这一目标的关键工具。
7、虚拟化环境需要服务器和操作系统虚拟化、存储虚拟化、系统管理、资源管理、软件部署等多种技术的协同工作，以维持与非虚拟化环境一致的应用环境。
8、虚拟化技术的应用使得企业无需创建昂贵的数据中心就可以实现异地备份，这对用户来说非常有吸引力。
VT技术技术分类
虚拟化技术大致可以分为以下几种：
硬件仿真：实现虚拟化最复杂的技术是通过在主机系统上创建硬件虚拟机（VM）来模拟所需的硬件。虽然这种方法允许PowerPC设计等操作系统在ARM处理器上运行，但速度较慢，因为每条指令都需要低级硬件模拟。
Bochs和Qemu是常见的硬件仿真产品。
操作系统级虚拟化：该技术在操作系统级实现服务器虚拟化，支持单一操作系统，实现服务器隔离。
Virtuozzo就是一个例子，但它的应用相对较少。
完全虚拟化：完全虚拟化通过虚拟机协调来宾操作系统和本机硬件，VMM介于两者之间。
虽然性能不如裸硬件，但无需修改操作系统即可运行。
传统全虚拟化在Ring0的VMM下运行GuestOS，会影响兼容性和性能，而硬件辅助VT和AMD-V技术提高了兼容性，但效率有限。
目前，GuestOS64位需要VT或AMD-V支持。
半虚拟化：半虚拟化要求效率高，但需要修改客户操作系统以与虚拟机管理程序协调，这限制了其应用到Linux系统等不可修改的系统。
扩展信息
英特尔的硬件辅助虚拟化技术（VanderpoolTechnology，简称VT技术）是一种设计更简单、效率更高、实施更可靠的方法，是全球首个针对虚拟化领域的硬件辅助虚拟化解决方案。
X86平台。
对各种场景下如何为GuestOS（虚拟机中的操作系统）分配所需的Ring权限级别进行了很好的改进。
