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什么是服务器虚拟化?

服务器虚拟化对于任何数据中心的高效运行都是必不可少的。但究竟什么是服务器虚拟化?2020 年的服务器虚拟化是一个比近 20 年前首次引入该概念时更复杂、更复杂的话题。但是,核心基本概念和好处保持不变。

什么是服务器虚拟化?

在虚拟化之前,将在硬件之上安装操作系统,使其直接链接到服务器。这意味着每台服务器都必须拥有自己独立的硬件。

平均而言,专用服务器在正常运行期间仅使用其资源的 15%。尽管在裸机服务器上运行您的应用程序比虚拟化有一些优势,但在许多情况下这是一种资源浪费。此外,软件或硬件故障通常需要对所有服务器进行手动修复。

因此,出于安全目的,需要提高资源利用率并保持客户端操作系统之间的分离。

服务器虚拟化被引入作为上述问题的解决方案。虚拟化软件允许您将物理服务器“分解”为多个虚拟服务器。通过这样做,您可以充分利用您的物理资源,而无需投资更多硬件。

服务器虚拟化组件

根据方法的不同,服务器虚拟化使用一些不同的组件。这些包括:

主机,它是发生虚拟化的物理服务器硬件。
虚拟机 (VM)或访客机,其中包含从传统服务器环境中抽象出来的资产
管理程序是创建和维护虚拟机的专用软件,可以在裸机服务器上本地运行或托管在现有操作系统之上。
Hypercalls,这是在半虚拟化管理程序和操作系统之间发送的消息,以使用 API 共享资源。
容器,它们是在虚拟化操作系统中创建的独特用户环境。通过容器引擎,多个容器可以使用底层主机操作系统的相同接口和共享库。容器通常部署在管理程序或虚拟机内部,以提供与服务器核心主机操作系统的额外隔离层。

服务器虚拟化的类型

根据它们提供的隔离,有三 (3) 种服务器虚拟化方法:

虚拟机模型或完全虚拟化

在完整的虚拟机模型中,管理程序完全隔离来宾机器。它共享主机的硬件,但就像在完全自主的计算机上运行一样,不知道虚拟机管理程序及其角色。这些虚拟机认为自己是自力更生和高效的。因此,您无需调整或专门修改其操作系统实例。

半虚拟机

当您需要多个虚拟机并拥有灵活的资源共享时,可能不需要完全虚拟化的环境。在这种情况下,半虚拟化环境可能更适合这种情况。

半虚拟模型消除了 VM 捕获特权指令的需要,使其更省时且对系统的干扰更少。操作系统确认管理程序的存在并通过发送称为超级调用的注释直接与其通信。

为了进行这种通信,管理程序和操作系统都专门用于交换超级调用。因此,半虚拟化需要半虚拟化管理程序和操作系统。这些是通过实现 API(应用程序编程接口)来修改的,以使它们能够通过超级调用进行通信。

操作系统层

操作系统级别的虚拟化是操作系统的一个特性,它的内核允许存在多个用户空间实例。我们称这种类型的虚拟化容器化和这些用户空间实例容器(分区、虚拟环境或监狱)。

程序可以在容器内运行,但仅限于容器的内容和分配给该容器的设备。与主操作系统不同,这些用户空间实例认为它们拥有所有可用资源,但仅限于分配给容器的资源。

由于此级别的虚拟化使用与主机相同的操作系统和内核,因此它只能在操作系统版本上与主机不同。因此它是有限的,因为它不能具有与其主机不同的操作系统。

虚拟化与云

虚拟化和云是两种经常相互关联的技术。云技术在弹性模型上提供服务器计算资源,该模型可以根据需要进行扩展或缩减。物理服务器没有弹性并且具有固定容量,这就是云构建在服务器虚拟化之上的原因。

通过云服务器虚拟化,云供应商使用服务器虚拟化来抽象数据中心内供最终用户使用的大量计算资源。云服务为用户提供了对虚拟化服务器容量的访问,但不提供对物理硬件本身的访问。

例如,亚马逊网络服务 (AWS) 可能在数据中心拥有数万台物理服务器,但最终用户无法访问实际的物理服务器硬件。相反,EC2(弹性计算云)服务提供具有不同大小和配置的虚拟机云实例的云服务器虚拟化。

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