资源虚拟化

虚拟化有两个方向，一个是将一台主机虚拟化为多台主机，另一个方向是将多台主机虚拟化为一台主机。虚拟化分为了两类，一类是建立在宿主机上的，也就是宿主机是有操作系统的，另一类是宿主机没有操作系统的，我们把前者称为寄居虚拟化，后者称为裸机虚拟化。

寄居虚拟化

寄居虚拟化如图2所示，最底层是物理硬件，物理硬件之上是主机的操作系统，操作系统之上是VMM(virtual machine monitor,虚拟机管理层)，再往上就是客户的虚拟户了。

裸机虚拟化

裸机虚拟化指的是，直接将VMM安装在硬件设备与物理硬件之间，如图3所示。VMM在这种模式下又叫做Hypervisor,虚拟机有指令要执行时,Hypervisor会接管该指令，模拟相应的操作。

Hypervisor是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisor不但协调着这些硬件资源的访问，也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时，它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存，CPU，网络和磁盘。

如果要进行虚拟化，必须要给虚拟机一个假的独立的环境，让他误以为自己处在一个独立的环境当中，于是就需要模拟cpu、内存、硬盘、网络等资源，模拟一个独立完整的硬件环境。

1、内存虚拟化

        内存虚拟化可能是最困难的任务，内存负责管理和分配物理内存，以及保证硬件分页调度和分割的安全使用。由于几个域共享了一个内存，必须要注意保持域的隔离。虚拟必须保证两个特权域能够访问同一个内存范围。每个分页或目录表的更新必须通过验证，以保证这些域只操纵他们自己的表。

2、CPU虚拟化

        CPU虚拟化技术是单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间运行而互不影响。

          CPU虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在CPU虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每个操作系统可以运行多个程序，每个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上。而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。

3、存储虚拟化

        存储虚拟化是将底层存储设备进行抽象化统一管理，向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性，而只保留其统一的逻辑特性，实时地在后台从一个存储平台向另一个平台迁移，而不对主机造成任何中断或影响。从而实现了存储系统集中、统一而方便的管理。对一个计算机系统来说，整个存储系统中的虚拟存储部分就像计算机系统中的操作系统，对下层管理着各种特殊而具体的设备，而对上层则提供了相对统一的运行环境和资源使用方式。

4、I/O虚拟化

        服务器使用一个输入/输出内存管理单元（input/output memory management unit，IOMMU）将DMA I/O总线连接到主存储器，和传统的内存管理单元一样，它将CPU可见的虚拟地址转换成物理地址，IOMMU会将设备可见的虚拟地址映射到物理地址，输入/输出内存管理单元提供了内存保护功能，隔离和限制设备访问由分区管理设备拥有的资源。I/O设备的虚拟化遵循了与CPU和内存虚拟化类似的思想。

5、服务器虚拟化

        服务器虚拟化就是将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的服务器，不在受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合。核心思想：能够通过区分资源优先次序并随时随地能够将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而存储的资源。

6、网络虚拟化

      网络虚拟化是将多个硬件或软件网络资源，以及相关的网络功能集成到一个可用软件中统一管理的过程。并且对于网络应用而言，改网络环境的实现方式是透明的。改网络环境称为虚拟网络，形成改虚拟网络的过程为网络虚拟化。           

资源虚拟化的意义:

1. 化整为零，提高基础资源利用率。将基础架构资源池化，打破一个应用一台物理机的藩篱，虚拟化大幅提高了资源利用率。

2.通过减少硬件采购率，降低成本，减少能耗。

3.提高安全性。将操作系统和应用从服务器硬件隔离开来，病毒和其它安全威胁无法感染其它应用。

4.灾难恢复变的容易。可以利用一些富余的基础设施建立灾难恢复点。可快速的将整个虚拟环境迁移别处。

5. 业务的连续性和应用的可用性都提高了。通过虚拟化可以降低计划停机时间，并且可以从意外宕机中快速恢复业务。

6.利用低成本存储。虚拟化让ISCSI存储和NAS存储得到更好的利用。这些存储为公司提供了除FCSAN之外其它的存储选择。

当一个资源需要池化，它应该符合如下几点：

1、资源的创建和销毁是耗费硬件或者时间资源的。

2、资源重用度高：系统需要频繁使用这个资源。

当池化一种资源时，应该注意如下几点：

1、资源数量上的伸缩度：最大量，最小量，平均量。

2、资源生命周期的控制：什么情况下，创建新资源；什么情况下，销毁该资源。