重磅来袭，虚拟化技术分类

如何实现虚拟化？

进行操作系统虚拟化，通常要对 CPU、内存、IO、磁盘，网卡虚拟化。

虚拟化种类

CPU：通常使用时间片、多核的方法达到对CPU的分割；

CPU 虚拟化三种实现技术

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内存：内存是CPU可以进行直接寻址的存储空间，通常使用分段、分页的手段达到逻辑分割；

内存虚拟化实现方式

IO：即输入\输出，以网卡、磁盘为例：

IO 虚拟化方式

磁盘：采用磁盘映像文件的方式实现分割，通常采用Spare格式（稀疏格式：牺牲性能，虚拟化超出本身的内存空间）

QEMU-KVM 提供磁盘虚拟化，从虚拟机角度看其自身拥有的磁盘即是实际的物理磁盘。实际上，虚拟机读写的磁盘数据保存在 host 上的物理磁盘。

QEMU-KVM 主要有如下几种方式虚拟磁盘：

• 本地存储虚拟机镜像文件。

• host 上物理磁盘或磁盘分区。

• LVM(Logical Volume Management)，逻辑分区。

• NFS(Network File System)，网络文件系统。

• GFS(Gluster File System)，分布式文件系统

磁盘虚拟化环境部署

• 使用 virtio 半虚拟化方式指定镜像文件实现磁盘虚拟化，虚拟出的磁盘设备名为 vda。

• 使用 virtio 半虚拟化方式指定 volume 实现磁盘虚拟化，虚拟出的磁盘设备名为 vdb。

• 在虚拟机内部使用 LVM 分割磁盘设备 vdb 为 lv volume，并将 volume 指定为文件系统。

• 使用 NFS 方式共享虚拟机的文件系统。

网卡：通过软件的方式，获得虚拟化网卡。

网卡虚拟化技术：VMDq 和 SR-IOV

• VMDq

VMM 在服务器的物理网卡中为每个虚机分配一个独立的队列，这样虚机出来的流量可以直接经过软件交换机发送到指定队列上，软件交换机无需进行排序和路由操作。

但是，VMM 和虚拟交换机仍然需要将网络流量在 VMDq 和虚机之间进行复制。

• SR-IOV

对于 SR-IOV 来说，则更加彻底，它通过创建不同虚拟功能（VF）的方式，呈现给虚拟机的就是独立的网卡，因此，虚拟机直接跟网卡通信，不需要经过软件交换机。

VF 和 VM 之间通过 DMA 进行高速数据传输。

SR-IOV 的性能是最好的，但是需要一系列的支持，包括网卡、主板、VMM 等。

虚拟机的通讯方式：

• 桥接模式：虚拟机之间通过物理交换机进行彼此通讯（或者与外网通讯），从传输速率来说比较慢

• 主机模式：创建虚拟化交换机，仅实现虚拟机之间的通讯。

• NAT 模式：通过 NAT 技术（网络地址转换技术）将虚拟交换机与物理虚拟机连接，既可以实现虚拟机之间的快速通讯，也能与外网进行通讯。

冯诺依曼计算机体系结构

控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成 （不包括寄存器）

• 分段：内存的管理技术，它将电脑的主内存分成许多区段

• 分页：内存的管理技术 使电脑的主存可以使用存储在辅助存储器（通常是磁盘）中的数据。相对于分段，分页允许存储器存储于不连续的区块以维持文件系统的整齐。分页是磁盘和内存间传输数据块的最小单位。

• 网卡：局域网中连接计算机和传输介质的接口，是发送接收 IP 数据报的重要网络组件。

• 交换机： 网络节点上话务承载装置、交换级、控制和信令设备以及其他功能单元的集合体。交换机能把用户线路、电信电路和(或)其他要互连的功能单元根据单个 用户的请求连接起来。网卡和交换机都属于数据链路层。力扣网卡和交换机都属于数据链路层。