回憶一下主要內(nèi)容：

1、 計(jì)算虛擬化包括了“一虛多”和“多虛一”；現(xiàn)在階段硬件能力過(guò)盛，一虛多”成為主流。

2、 裸金屬架構(gòu)更適合部署在資源池內(nèi)如VMWARE、CitrixXenServerv、RHEV，適合企業(yè)使用，寄居架構(gòu)適合單機(jī)，適合個(gè)人折騰。

3、 全虛擬化和半虛擬化各有優(yōu)缺點(diǎn)。KVM發(fā)展迅猛，XEN開(kāi)始走入暮年。

其實(shí)，對(duì)于應(yīng)用來(lái)看，虛擬機(jī)就是一臺(tái)X86服務(wù)器。所以能運(yùn)行在X86服務(wù)器上的應(yīng)用，也能運(yùn)行在虛擬機(jī)上。虛擬機(jī)的構(gòu)成和物理機(jī)也完全一致，主要是CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)，輸入、輸出設(shè)備。但是虛擬機(jī)的這些“構(gòu)件”都是虛擬或共享的，都可以由所在的物理機(jī)提供出來(lái)的，但是為了實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的遷移功能，虛擬機(jī)的硬盤(pán)***由和這臺(tái)物理服務(wù)器相連的共享存儲(chǔ)提供。

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CPU虛擬化技術(shù)主要分為兩大部分。一是將CPU核運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行切片，通過(guò)VMM（虛擬化層管理）調(diào)度，將CPU運(yùn)行時(shí)間片分配、調(diào)度到不同的虛擬機(jī)上，當(dāng)虛擬機(jī)運(yùn)行完成或超時(shí)，將這個(gè)時(shí)間片控制權(quán)交回VMM，再進(jìn)行下一次的調(diào)度。分配給應(yīng)用的vCPU不是固定在某個(gè)CPU上，它只是可以執(zhí)行命令的一個(gè)或幾個(gè)時(shí)間片，這一次分配在這些物理核上，下一次分配在另外一些核上。通過(guò)時(shí)間片，可以提高物理CPU的利用率。原來(lái)物理機(jī)的CPU好比是私家車(chē)，上下班的時(shí)候在路上跑，平時(shí)都停在路邊；CPU被時(shí)間切片被調(diào)度后就像加入“優(yōu)步”的私家車(chē)，一直在路上跑，有需求就搭客運(yùn)營(yíng)，提高了利用率。

二是CPU需要“欺騙”虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)（guest OS）執(zhí)行敏感指令。CPU是通過(guò)Ring級(jí)別來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)控制的，級(jí)別共分4層，RING0,RING1,RING2,RING3。RING0層擁有***的權(quán)限，是個(gè)操作系統(tǒng)使用的，可以訪問(wèn)所有層的數(shù)據(jù)，而其他驅(qū)動(dòng)程序位于RING1、RING2層，RING3可以運(yùn)行應(yīng)用。每一層只能訪問(wèn)本層以及權(quán)限更低層的數(shù)據(jù)。如果普通應(yīng)用程序企圖執(zhí)行RING0指令，則會(huì)認(rèn)為“非法指令”錯(cuò)誤信息。但是在虛擬機(jī)內(nèi)，RING0被比guest OS更“低級(jí)”的VMM所霸占，只能運(yùn)行在RONG1。而操作系統(tǒng)的有些指令一定要在RING0執(zhí)行的，這些指令叫做敏感指令。RING0已經(jīng)被“控制者”霸占，在執(zhí)行浙西敏感指令時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)異常而“陷入”，執(zhí)行一定會(huì)出現(xiàn)異常。如何處理“陷入”的敏感指令就是CPU虛擬化需要干的事情。

解決這個(gè)沖突，有2種方法：軟件模擬和硬件支持（Intel VT-x和AMD SVM）。

軟件模擬的方式就是當(dāng)這些“陷入”的指令被送到VMM層進(jìn)行模擬并執(zhí)行，并將執(zhí)行的結(jié)果返回到虛擬機(jī)的guest OS。模擬執(zhí)行的方法有很多種，典型的有解釋執(zhí)行和二進(jìn)制執(zhí)行。軟件模擬的方法效率相對(duì)硬件支持要低，所以在采購(gòu)資源池的X86服務(wù)器都要求采購(gòu)帶有Intel VT-x和AMD SVM標(biāo)志的64位服務(wù)器，因?yàn)楝F(xiàn)在CPU硬件就可以解決這個(gè)問(wèn)題。

以Intel VT-x為例，VT-x提供了一套稱(chēng)作VMX的新的工作模式，工作在該模式下的處理器又具有兩類(lèi)操作模式：VMX root operation和VMX non-root operation。VMM占據(jù)VMX root operation，而guest OS使用VMX non-root operation。對(duì)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，VMX non-root operation模式與傳統(tǒng)的x86處理器兼容，***的差別在于當(dāng)虛擬機(jī)執(zhí)行一些訪問(wèn)全局資源的指令時(shí)將導(dǎo)致虛擬機(jī)退出操作（VM-Exit），從而使VMM獲得控制權(quán)，以便對(duì)訪問(wèn)全局資源的指令進(jìn)行模擬。然后，VMM可以通過(guò)虛擬機(jī)進(jìn)入操作（VM-Entry）使虛擬機(jī)重新獲得控制權(quán)。

虛擬化的CPU和物理機(jī)的CPU還是有一定的差別。就像上面的例子，物理機(jī)的CPU是固定被操作系統(tǒng)占用的，用和不用，都是被一個(gè)操作系統(tǒng)控制的，所有CPU配置越大，不會(huì)影響應(yīng)用的執(zhí)行，只是CPU的利用率越來(lái)越低。但是虛擬CPU就不一樣了，當(dāng)你配置的CPU的核數(shù)越多，本質(zhì)上是等待相應(yīng)核數(shù)的時(shí)間片，而且VMM的調(diào)度程序一定要等到配置的vCPU的核數(shù)全部到位后，才能執(zhí)行，所以在超配的情況下，核數(shù)越多，等待的時(shí)間越長(zhǎng)。在虛擬CPU下，配置的原則是在滿足需求的情況下CPU數(shù)量越少越好。也可以再看一下我以前寫(xiě)的文章《基礎(chǔ)知識(shí)——CPU的分配原則》。

還有一個(gè)需要注意的，虛擬機(jī)的時(shí)鐘會(huì)比實(shí)際的慢。因?yàn)橛?jì)算機(jī)的時(shí)間是通過(guò)CPU的主頻計(jì)算出來(lái)的，虛擬機(jī)的時(shí)間也是靠vCPU計(jì)算出來(lái)的，而vCPU經(jīng)常被調(diào)度到其他虛擬機(jī)上，“時(shí)間被偷走了”，虛擬機(jī)上的時(shí)間走的慢。所以虛擬機(jī)***連接時(shí)間同步服務(wù)器。