这四种就是VMWARE的ESX、微软的Hyper-V、开源的XEN和KVM。那云计算平台到底应该选用哪种虚拟化技术呢?我们就来看看这些虚拟化技术特点。
ESX的虚拟化架构
ESX是VMware的企业级虚拟化产品,2001年开始发布ESX 1.0,到2011年2月发布ESX 4.1 Update 1。
ESX服务器启动时,首先启动Linux Kernel,通过这个操作系统加载虚拟化组件,最重要的是ESX的Hypervisor组件,称之为VMkernel,VMkernel会从LinuxKernel完全接管对硬件的控制权,而该Linux Kernel作为VMkernel的首个虚拟机,用于承载ESX的serviceConsole,实现本地的一些管理功能。
虚拟机对于CPU和内存资源是通过VMkernel直接访问,最大程度地减少了开销,CPU的直接访问得益于CPU硬件辅助虚拟化(Intel VT-x和AMD AMD-V,第一代虚拟化技术),内存的直接访问得益于MMU(内存管理单元,属于CPU中的一项特征)硬件辅助虚拟化(Intel EPT和AMD RVI/NPT,第二代虚拟化技术)。
ESX的物理驱动是内置在Hypervisor中,所有设备驱动均是由VMware预植入的。因此,ESX对硬件有严格的兼容性列表,不在列表中的硬件,ESX将拒绝在其上面安装。
Hyper-V的虚拟化架构
Hyper-V是微软新一代的服务器虚拟化技术,首个版本于2008年7月发布,目前最新版本是2011年4月发布R2 SP1版,Hyper-V有两种发布版本:一是独立版,如Hyper-V Server 2008,以命令行界面实现操作控制,是一个免费的版本;二是内嵌版,如Windows Server 2008,Hyper-V作为一个可选开启的角色。
对于一台没有开启Hyper-V角色的Windows Server 2008来说,这个操作系统将直接操作硬件设备,一旦在其中开启了Hyper-V角色,系统会要求重新启动服务器。其实Hypervisor仅实现了CPU的调度和内存的分配,而父分区控制着I/O设备,它通过物理驱动直接访问网卡、存储等。
Hyper-V的Hypervisor是一个非常精简的软件层,不包含任何物理驱动,物理服务器的设备驱动均是驻留在父分区的Windows Server 2008中,驱动程序的安装和加载方式与传统Windows系统没有任何区别。因此,只要是Windows支持的硬件,也都能被Hyper-V所兼容。
XEN的虚拟化架构
XEN最初是剑桥大学Xensource的一个开源研究项目,2003年9月发布了首个版本XEN 1.0,2007年Xensource被Citrix公司收购,开源XEN转由www.xen.org继续推进,该组织成员包括个人和公司(如Citrix、Oracle等)。目前该组织在2011年3月发布了最新版本XEN 4.1。
相对于ESX和Hyper-V来说,XEN支持更广泛的CPU架构,前两者只支持CISC的X86/X86_64 CPU架构,XEN除此之外还支持RISC CPU架构,如IA64、ARM等。
XEN支持两种类型的虚拟机,一类是半虚拟化(PV,Paravirtualization),另一类是全虚拟化(XEN称其为HVM,Hardware Virtual Machine)。半虚拟化需要特定内核的操作系统,全虚拟化支持原生的操作系统,特别是针对Windows这类操作系统,XEN的全虚拟化要求CPU具备硬件辅助虚拟化。
XEN的Hypervisor层非常薄,少于15万行的代码量,不包含任何物理设备驱动,这一点与Hyper-V是非常类似的,物理设备的驱动均是驻留在Dom 0中,可以重用现有的Linux设备驱动程序。因此,XEN对硬件兼容性也是非常广泛的,Linux支持的,它就支持。
KVM的虚拟化架构
KVM的全称是Kernel-based Virtual Machine,字面意思是基于内核虚拟机。KVM本身仍是一个开源项目,由RedHat、IBM等厂商支持。KVM作为Linux内核中的一个模块,与Linux内核一起发布,至2011年1月的最新版本是kvm-kmod 2.6.37。
与XEN类似,KVM支持广泛的CPU架构,除了X86/X86_64 CPU架构之外,还将会支持大型机(S/390)、小型机(PowerPC、IA64)及ARM等。
KVM充分利用了CPU的硬件辅助虚拟化能力,并重用了Linux内核的诸多功能,使得KVM本身是非常瘦小的。KVM本身并不是Hypervisor,它仅是Linux内核中的一个可装载模块,其功能是将Linux内核转换成一个裸金属的Hypervisor。这相对于其它裸金属架构来说,它是非常特别的,有些类似于宿主架构,业界甚至有人称其是半裸金属架构。
通过KVM模块的加载将Linux内核转变成Hypervisor,KVM在Linux内核的用户(User)模式和内核(Kernel)模式基础上增加了客户(Guest)模式。Linux本身运行于内核模式,主机进程运行于用户模式,虚拟机则运行于客户模式,使得转变后的Linux内核可以将主机进程和虚拟机进行统一的管理和调度。
这就是云计算目前最为成熟而且应用最为广泛的四种虚拟化技术。但是实际上在选择虚拟化技术的时候,不应该知识局限在某一种虚拟化技术,毕竟现在从架构来看,很多的虚拟化技术没有明显的性能差距稳定性也越来越好,都有着各自的优势。在选择的时候,应该根据自己公司的特点,选择和自己最有利的虚拟化技术。
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