大家好，欢迎来到IT知识分享网。

云计算与虚拟化

一、什么是云计算

云计算（cloud computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。

云计算是一种模型，它可以实现随时随地，便捷地，随需应变地从可配置计算资源共享池中获取所需的资源（例如：网络、服务器、存储、应用、及服务）。资源能够快速供应并释放。使管理资源的工作量和与服务器提供商的交互减小到最低限度。

2、云计算的特色

• 超大规模。“云” 具有相当的规模，企业私有云一般拥有数百上千台服务器，能给用户前所未有的计算能力。
• 虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。
• 高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。
• 通用性。云计算不针对特定的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。
• 高可扩展性。“云” 的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。
• 按需服务。“云”是一个庞大的资源池，你按需购买:云可以象自来水，电，煤气那样计费。
• 极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。

3、云计算的三种使用方式

1）公有云

就是基础设施完全自己不搭建，只关心怎么使用
公有云分类

• 传统的电信基础设施运营商，比如中国移动、中国联通、中国电信等提供的公有云服务
• 一类是政府主导的地方性云计算平台，也就是常说的政府云
• 互联网巨头打造的公有云平台，比如阿里云，腾讯云
• 部分IDC（ Internet data center）运营商
• 还有部分国外的云计算企业

2）私有云

自己搭建云的环境，设施设备需自己或第三方维护
私有云是为一个用户单独使用而构建的，因而在数据安全性以及服务质量上自己可以有效的管控，私有云的基础是首先你要拥有基础设施并可以控制在此设施上部署应用程序的方式，私有云可以部署在企业数据中心的防火墙内，核心属性是专有资源，比如我们经常使用且比较典型的私有云有VmWare,openstack

3）混合云

混合云:将公有云和私有云结合起来是很多企业的使用方式
一般的将核心业务， 放在自己的私有云上，次要的放在公有云上。
但是也会有一些问题:安全性、数据冗余、法律、服务质量方面等。

4、云计算服务模型

1）IaaS(基础架构即服务)

提供底层IT基础设施服务，包括处理能力、存储空间、网络资源等
面向对象一般是IT管理人员

2）PaaS（平台即服务）

把安装好开发环境的系统平台作为一种服务通过互联网提供给用户
面向对象一般是开发人员

3）SaaS（软件即服务）

直接通过互联网为用户提供软件和应用程序等服务
面向对象一般是普通用户

二、虚拟化

维基百科关于虚拟化的定义是： 在计算机领域，虚拟化指创建某事物的虚拟版本，包括虚拟的计算机硬件平台、存储设备、以及计算机网络资源，虚拟化是一种资源管理技术，它将计算机的各种实体资源 （cpu、内存、存储、网络等）予以抽象转化出来，并提供分割、重新组合，以达到最大化利用物理资 源的目的。

VMM虚拟机监控器也成为Hypervisor，就是为了虚拟化而引入的一个软件层。它向下掌控实际的物理 资源，向上呈现出N份逻辑资源。虚拟机监控器运行的实际物理环境，称为宿主机；其上虚拟出来的逻辑主机，称为客户机。

1、虚拟化方案

1）软件虚拟化和硬件虚拟化

软件虚拟化，就是通过软件模拟来实现VMM层，通过纯软件的环境来模拟执行客户机里的指令。

最纯粹的软件虚拟化实现当属QEMU。在没有启用硬件虚拟化辅助的时候，它通过软件的二进制翻译仿 真出目标平台呈现给客户机，客户机里的每一条目标平台指令都会被QEMU截取，并翻译成宿主机平台 的指令，然后交给实际的物理平台执行。由于每一条都需要这么操作一下，其虚拟化性能是比较差的， 同时期团建复杂的也大大增加。但好处是可以呈现给各种平台给客户机。

硬件虚拟化，就是指计算机硬件本身提供能力让客户机指令独立执行，而不需要VMM截获重定向。

Intel从2005年开始在其x86cpu中加入硬件虚拟化的支持，简称Intel VT技术

2）半虚拟化和全虚拟化

**部分虚拟化（Partial Virtualization）**VMM 只模拟部分底层硬件，因此客户机操作系统不做修改是无 法在虚拟机中运行的，其它程序可能也需要进行修改。在历史上，部分虚拟化是通往全虚拟化道路上的 重要里程碑,最早出现在第一代的分时系统 CTSS 和 IBM M44/44X 实验性的分页系统中。

**全虚拟化（Full Virtualization）**全虚拟化是指虚拟机模拟了完整的底层硬件，包括处理器、物理内存、时钟、外设等，使得为原始硬件设计的操作系统或其它系统软件完全不做任何修改就可以在虚拟机中运行。

**超虚拟化（Paravirtualization）**这是一种修改 Guest OS 部分访问特权状态的代码以便直接与 VMM 交互的技术。在超虚拟化虚拟机中，部分硬件接口以软件的形式提供给客户机操作系统，这可以通过 Hypercall（VMM 提供给 Guest OS 的直接调用，与系统调用类似）的方式来提供。

这种分类并不是绝对的，一个优秀的虚拟化软件往往融合了多项技术。例如 VMware Workstation 是一 个著名的全虚拟化的 VMM，但是它使用了一种被称为动态二进制翻译的技术把对特权状态的访问转换成对影子状态的操作，从而避免了低效的 Trap-And-Emulate 的处理方式，这与超虚拟化相似，只不过超虚拟化是静态地修改程序代码。对于超虚拟化而言，如果能利用硬件特性，那么虚拟机的管理将会大大简化，同时还能保持较高的性能。

3）Type1虚拟化和Type2虚拟化

Type1类型也叫裸金属架构，这类虚拟化层直接运行在硬件之上，没有所谓的宿主机操作系统。他们直接控制硬件资源以及客户机。典型地如xen和vmware ESXI

Type2类型也叫宿主机型架构，这类VMM通常就是宿主机操作系统上的一个应用程序，像其他应用程序 一样受宿主机操作系统的管理，通常抽象为进程。例如，VMware workstation、KVM