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标题: 服务器上常见的VPS/虚拟机软件有哪些？ [打印本页]

作者: fesite 时间: 2014-9-19 14:51
标题: 服务器上常见的VPS/虚拟机软件有哪些？
1. KVMKVM全称是Kernel-based Virtual Machine，即基于内核的虚拟机。
KVM是集成到Linux内核的Hypervisor，是X86架构且硬件支持虚拟化技术（Intel VT或AMD-V）的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块，利用Linux做大量的事，如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。
KVM 是一个独特的管理程序，通过将 KVM 作为一个内核模块实现，在虚拟环境下 Linux 内核集成管理程序将其作为一个可加载的模块可以简化管理和提升性能。在这种模式下，每个虚拟机都是一个常规的 Linux 进程，通过 Linux 调度程序进行调度。

2. Xen Xen 是第一类运行再裸机上的虚拟化管理程序(Hypervisor)。它支持全虚拟化和半虚拟化,Xen支持hypervisor和虚拟机互相通讯，而且提供在所有Linux版本上的免费产品，包括Red Hat Enterprise Linux和SUSE Linux Enterprise Server。Xen最重要的优势在于半虚拟化，此外未经修改的操作系统也可以直接在xen上运行(如Windows)，能让虚拟机有效运行而不需要仿真，因此虚拟机能感知到hypervisor，而不需要模拟虚拟硬件，从而能实现高性能。
1）XEN 的发展与现状 XEN 最初是作为剑桥大学的一个项目，目前 XEN.ORG 社区在负责它的开发及维护，它已经在开源社区中得到了极大的发展。XEN 是一种直接运行在硬件上一层软件，它可以让电脑硬件上同时跑多个用户的操作系统。由于对 x86, x86-64, Itanium, Power PC, 和 ARM 这些处理器的支持，所以 XEN 管理工具可以支持的操作系统有 Linux, NetBSD，FreeBSD，Solaris, Windows 和其他一些运行在 XEN 上的正常的操作系统。
Xen 目前具有以下几种产品：

Xen Hypervisor —— 后面会详细讲解，在此不作赘述。会导致转换有问题；
XCI —— 种嵌入式管理工具，基于 Xen Hypervisor 的基础之上修改而来，相对于标准的 Xen Hypervisor，它使用的库更小，目前主要用在笔记本以及一些移动设备上，可以使用 Intel 或者 AMD 的架构；
Xen Cloud Platform —— 目前它为 ISVs 和服务提供商提供了一套基于强大的管理栈的云架构平台，这个栈是基于开放的标准 API；
还有一些 Xen.org 上的项目，再此就不一一列举了。

2）XEN 体系结构一个 XEN 虚拟机环境主要由以下几部分组成：

XEN Hypervisor；
Domain 0 —— Domain Management and Control(XEN DM&C)；
Domain U Guest(Dom U)
- PV Guest
- HVM Guest

XEN Hypervisor ：

XEN Hypervisor 是介于操作系统和硬件之间的一个软件描述层。它负责在各个虚拟机之间进行 CPU 调度和内存分配。XEN Hypervisor 不仅抽象出虚拟机的硬件，同时还控制着各个虚拟机的执行。XEN Hypervisor 不会处理网络、存储设备、视频以及其他 I/O.

Domain 0：

Domain 0 是一个修改过的 Linux kernel，是唯一运行在 Xen Hypervisor 之上的虚拟机，它拥有访问物理 I/O 资源的权限，同时和系统上运行的其他虚拟机进行交互。Domain 0 需要在其它 Domain 启动之前启动。

Domain U：

运行在 Xen Hypervisor 上的所有半虚拟化（paravirtualized）虚拟机被称为“Domain U PV Guests”，其上运行着被修改过内核的操作系统，如 Linux、Solaris、FreeBSD 等其它 UNIX 操作系统。所有的全虚拟化虚拟机被称为“Domain U HVM Guests”，其上运行着不用修改内核的操作系统，如 Windows 等。
3）XEN 工作原理 上面我们针对 Xen 的体系结构进行了简单的描述，我们知道 Xen 主要由 Xen Hypervisor，Domain0，DomainU 三部分组成。下面通过 Domain 0 与 Domain U 的通信以及这三部分的交互来探讨一下 Xen 的工作原理。

之前我们已经提到过 Domain U 分为 PV 客户系统和 HVM 客户系统两种，我们首先讨论一下 PV 客户系统，也就是半虚拟化操作系统工作原理。

首先我们需要知道在 Domain 0 中有两个驱动 Network Backend Driver 和 Block Backend Driver，它们分别用来处理来自 Domain U 的网络和本地磁盘请求。由于 Xen Hypervisor 不会支持网络和磁盘请求的，因此一个 PV（半虚拟化）客户系统必须通过和 Xen Hypervisor、Domain 0 通信，从而来实现网络和磁盘请求。由于 Xen 文档中已经探讨过 PV 客户系统如何将一个数据写到本地硬盘，下面我们就来讨论一下 PV 客户系统如何将一个数据发送到网络中去。在这之前我们首先要了解到一点，那就是 Domain U PV Guest 中也包括两个驱动“PV Network Driver”和“PV Block Driver”，它们分别也是用来处理发送网络和本地磁盘请求用的，这与 Domain 0 中的两个驱动是相对应的。
当一个 PV 客户系统的网络设备驱动程序接收到一个发送数据请求的时候，并且通过 Xen Hypervisor 发送数据到本地网络设备（网卡之类的设备）中，这个网络设备是和 Domain 0 共享的。在 Domain 0 和 Domain U 之间存在一个事件通道（event channel），通过该通道二者进行异步的域间中断通信。Domain 0 会接收到一个来自 Xen Hypervisor 的中断，触发 PV Network Backend Driver 访问上述网络设备，读取来自 PV 客户系统的数据，然后将这些数据发送出去。
下图中事件通道表示为连接 Domain 0 与 Domain U 的一个区域，这是系统工作流的一个简化。事实上事件通道运行在 Xen Hypervisor 中，通过 Xenstored（Xenstored 维护一个信息档案，包括内存和建立在 Domain 0 与 Domain U 之间的事件通道。Domain 0 通过改变这个档案来设置和其他虚拟机的设备通道）中的特定中断实现，提供 Domain 0 与 Domain U 之间的快速共享网络设备。

上面我们已经分析了 PV 客户系统的工作原理，下面我们再简要的介绍一下 HVM 客户系统的工作原理。

由于一个 HVM Guests 虚拟机中没有上面提到得 PV driver，所以 Xen 在 Domain 0 中为每一个 HVM Guest 都启动一个守护进程 Qemu-dm 处理来自客户系统的网络和磁盘请求，所以当一个 HVM Guest 有相应的网络和 I/O 请求的时候，它就会直接与 Domain0 中和它相对应的 Qemu-dm 来进行交互，通过 Domain 0 最终达到访问网络设备或者磁盘的目的。
Xen 虚拟机安装后在查看虚拟机时会发现有一个Domain-0的虚拟机。

作者: fesite 时间: 2014-9-19 14:52
3. Hyper-VHyper-V 是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术，采用微内核的架构，兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V 底层的 Hypervisor 运行在最高的特权级别下，微软将其称为 ring -1（而 Intel 则将其称为 root mode），而虚机的 OS 内核和驱动运行在 ring 0，应用程序运行在 ring 3 下，这种架构就不需要采用复杂的 BT（二进制特权指令翻译）技术，可以进一步提高安全性。从架构上讲 Hyper-V 只有“硬件－Hyper-V－虚拟机”三层，本身非常小巧，代码简单，且不包含任何第三方驱动，所以安全可靠、执行效率高，能充分利用硬件资源，使虚拟机系统性能更接近真实系统性能。
Hyper-V 支持分区层面的隔离。分区是逻辑隔离单位，受虚拟机监控程序支持，并且操作系统在其中执行。Microsoft 虚拟机监控程序必须至少有一个父 / 根分区，用于运行 64 位版本的 Windows Server 2008 操作系统。虚拟化堆栈在父分区中运行，并且可以直接访问硬件设备。随后，根分区会创建子分区用于承载来宾操作系统。根分区使用虚拟化调用应用程序编程接口 (API) 来创建子分区。
分区对物理处理器没有访问权限，也不能处理处理器中断。相反，它们具有处理器的虚拟视图，并运行于每个来宾分区专用的虚拟内存地址区域。虚拟机监控程序负责处理处理器中断，并将其重定向到相应的分区。Hyper-V 还可以通过输入输出内存管理单元 (IOMMU) 利用硬件加速来加快各个来宾虚拟地址空间相互之间的地址转换。IOMMU 独立于 CPU 使用的内存管理硬件运行，并用于将物理内存地址重新映射到子分区使用的地址。从系统的结构图，我们可以看出来 Hyper-V 与 Xen 的架构很相似。

4. Vmware ESXI由上图我们可以看出来管理工具也是直接嵌入到了 ESXi vmKernel 中，没有再分化出单独的管理工具，这一点与 Xen 是相区别的。
5. QEMU QEMU是一套由Fabrice Bellard所编写的模拟处理器的自由软件。它与Bochs，PearPC近似，但其具有某些后两者所不具备的特性，如高速度及跨平台的特性。经由kqemu这个开源的加速器，QEMU能模拟至接近真实电脑的速度。
6. KVM和QEMU的关系 准确来说，KVM是Linux kernel的一个模块。可以用命令modprobe去加载KVM模块。加载了模块后，才能进一步通过其他工具创建虚拟机。但仅有KVM模块是远远不够的，因为用户无法直接控制内核模块去作事情,你还必须有一个运行在用户空间的工具才行。这个用户空间的工具，kvm开发者选择了已经成型的开源虚拟化软件 QEMU。说起来QEMU也是一个虚拟化软件。它的特点是可虚拟不同的CPU。比如说在x86的CPU上可虚拟一个Power的CPU，并可利用它编译出可运行在Power上的程序。KVM使用了QEMU的一部分，并稍加改造，就成了可控制KVM的用户空间工具了。所以你会看到，官方提供的KVM下载有两大部分(qemu和kvm)三个文件(KVM模块、QEMU工具以及二者的合集)。也就是说，你可以只升级KVM模块，也可以只升级QEMU工具。这就是 KVM和QEMU 的关系。

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