四種虛擬化技術優劣比較

虛擬化技術（Virtualization）和分區（Partition）技術是緊密結合在一起，從60年代Unix誕生起，虛擬化技術和分區技術就開始了發展，並且經曆了從“硬體分區”->“虛擬機器”->“准虛擬機器”->“虛擬作業系統”的發展曆程。最早的分區技術誕生自人們想提升大型主機利用率需求。比如在金融、科學等領域，大型Unix伺服器通常價值數千萬乃至上億元，但是實際使用中多個部門卻不能很好的共用其計算能力，常導致需要計算的部門無法獲得計算能力，而不需要大量計算能力的部門佔有了過多的資源。這個時候分區技術出現了，它可以將一台大型伺服器分割成若干分區，分別提供給生產部門、測試部門、研發部門以及其他部門。

幾種常見的虛擬化技術代表產品如下：

類型	代表產品
硬體分區	IBM/HP等大型主機硬體分區技術
虛擬機器 （Virtual Machine Monitor）	EMC VMware Mircosoft Virtual PC/Server Parallels
准虛擬機器 （Para-Virtualization）	Xen Project
虛擬作業系統 （OS Virtualization）	SWsoft Virtuozzo/OpenVZ Project Sun Solaris Container HP vSE FreeBSD Jail Linux Vserver

硬體分區技術

    硬體分區技術如所示：硬體資源被劃分成數個分區，每個分區享有獨立的CPU、記憶體，並安裝獨立的作業系統。在一台伺服器上，存在有多個系統執行個體，同時啟動了多個作業系統。這種分區方法的主要缺點是缺乏很好的靈活性，不能對資源做出有效調配。隨著技術的進步，現在對於資源劃分的顆粒已經遠遠提升，例如在IBM AIX系統上，對CPU資源的劃分顆粒可以達到0.1個CPU。這種分區方式，在目前的金融領域，比如在銀行資訊中心得到了廣泛採用。

虛擬機器技術

在虛擬機器技術（Virtual Machine Monitor）中，不再對底層的硬體資源進行劃分，而是部署一個統一的Host系統。在Host系統上，加裝了Virtual Machine Monitor，虛擬層作為應用層級的軟體而存在，不涉及作業系統核心。虛擬層會給每個虛擬機器類比一套獨立的硬體裝置，包含CPU、記憶體、主板、顯卡、網卡等硬體資源，在其上安裝所謂的Guest作業系統。終端使用者的應用程式，運行在Guest作業系統中。如所示。 

這種虛擬機器啟動並執行方式有一定的優點，比如能在一個節點上安裝多個不同類型的作業系統；但缺點也非常明顯，虛擬硬體裝置要消耗資源，大量代碼需要被翻譯執行，造成了效能的損耗，使其更合適用於實驗室等特殊環境。其代表產品有EMC旗下的VMware系列、微軟旗下的Virtual PC/Server系列等。

准虛擬機器技術

為了改善虛擬機器技術（Virtual Machine Monitor）的效能，一種新的准虛擬化技術（Para-Virtualizion）技術誕生了。這種虛擬技術以Xen為代表，其特點是修改作業系統的核心，加入一個Xen Hypervisor層。它允許安裝在同一硬體裝置上的多個系統可以同時啟動，由Xen Hypervisor來進行資源撫平。

 

   

在這種虛擬環境下，依然需要類比硬體裝置，安裝Guest作業系統，並且還需要修改作業系統的核心。Xen相對於傳統的Virtual Machine Monitor，效能稍有提高，但並不十分顯著。為了進一步提高效能，Intel和AMD分別開發了VT和Pacifica虛擬技術，將虛擬指令加入到了CPU中。使用了CPU支援的硬體虛擬技術，將不再需要修改作業系統核心，而是由CPU特有的指令集進行相應的轉換操作。

作業系統虛擬化技術

    最新的虛擬化技術已經發展到了作業系統虛擬化，以SWsoft的Virtuozzo/OpenVZ和Sun基於Solaris平台的Container技術為代表，其中Virtuozzo是商業解決方案，而OpenVZ是以Virtuozzo為基礎的開源項目。他們的特點是一個單一的節點運行著唯一的作業系統執行個體，通過在這個系統上加裝虛擬化平台，可以將系統劃分成多個獨立隔離的容器，每個容器是一個虛擬作業系統，被稱為虛擬環境（即VE，Virtual Environment），也被稱為虛擬專用伺服器（即VPS，Virtual Private Server）。如所示： 

在作業系統虛擬化技術中，每個節點上只有唯一的系統核心，不虛擬任何硬體裝置。此外，多個虛擬環境以模板的方式共用一個檔案系統，效能得以大幅度提升。在生產環境中，一台伺服器可根據環境需要，運行一個VE/VPS，或者運行上百個VE/VPS。所以，作業系統虛擬化技術是面向生產環境、商業運行環境的技術。

表：常見虛擬化技術對比

    從最早的硬體分區到現階段的虛擬機器和虛擬作業系統，虛擬化技術已經發展了好幾代，不同的技術路線也帶來了不同的優劣勢。選擇什麼樣的技術和產品，使用者還是應該結合自身的預算和應用實踐來決策。