虚拟化基础
目录
第一节：虚拟化的概念
第二节：历史背景
第三节：虚拟化的好处
第四节：虚拟化与云计算的关系
第一节：虚拟化的概念
定义
虚拟化是一种计算技术，允许将计算机硬件资源抽象出来，从而在单个物理机器上运行多个独立的操作系统实例，即虚拟机（Virtual Machines, VMs）。这些操作系统实例并不直接访问底层硬件，而是通过一个称为虚拟化管理程序（Hypervisor）的中间层进行访问。虚拟化管理程序负责协调各个虚拟机之间的资源分配，并提供对硬件的虚拟化访问。
虚拟化的工作原理
虚拟化的核心思想是将物理资源转换为逻辑资源，使得多个逻辑资源可以在相同的物理资源上共享。例如，在传统的非虚拟化环境中，每个操作系统都需要独占一台物理服务器及其所有资源。而在虚拟化环境中，多个操作系统可以共享同一台物理服务器的CPU、内存、存储和网络资源，并且彼此之间是隔离的，就好像它们各自拥有自己的专用硬件一样。
虚拟化的层次
虚拟化可以根据其实现方式分为两种主要类型：
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Type 1 或裸机管理程序：直接安装在物理硬件之上，没有依赖于底层操作系统。例如，VMware ESXi 和 Microsoft Hyper-V 就是这种类型。
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Type 2 或托管型管理程序：安装在一个现有的操作系统之上，作为应用程序运行。例如，VMware Workstation 和 Oracle VirtualBox 就属于此类。
第二节：历史背景
早期发展
虚拟化技术的历史可以追溯到20世纪60年代，当时大型机开始采用多任务操作系统。IBM 是最早引入虚拟化概念的公司之一，其在1960年代末期开发了CP-40和CP-67操作系统，这些系统支持在单一硬件上运行多个操作系统实例。到了70年代，IBM 的虚拟机设施（Virtual Machine Facility, VM/370）进一步推动了虚拟化技术的发展，它使得用户能够创建多个虚拟机环境，每个环境都像是一个独立的主机。
随着个人计算机的普及和发展，虚拟化技术逐渐应用于更广泛的领域。到了2000年代初，随着硬件性能的提升和成本的降低，虚拟化开始成为数据中心中不可或缺的一部分。且虚拟化已成为IT基础设施的关键组成部分，尤其是在云服务领域。
第三节：虚拟化的好处
成本节约
虚拟化最显著的优势之一就是成本节约。通过将多个虚拟机部署在同一台物理服务器上，企业可以减少所需的硬件数量，从而节省硬件采购、电力消耗和冷却成本。虚拟化还简化了数据中心的管理和维护工作，降低了人力成本。
灵活性与可管理性
虚拟化提供了极高的灵活性。管理员可以轻松地创建、复制、迁移和删除虚拟机，而无需进行复杂的物理硬件操作。这意味着企业可以根据需求快速调整计算资源，以适应不断变化的业务环境。虚拟化还使得测试新应用程序和服务变得更加容易，因为可以在不影响现有生产环境的情况下安全地进行实验。
灾难恢复与业务连续性
虚拟化有助于提高系统的可靠性和可用性。通过创建虚拟机快照，可以在发生故障时迅速恢复到之前的状态。虚拟机可以跨地理位置复制，以实现高可用性和灾难恢复策略。这种方法不仅提高了系统的弹性，还能确保关键业务不受中断的影响。
资源利用率
在非虚拟化环境中，服务器往往只使用了一小部分的计算能力。虚拟化使得资源利用更加高效，因为多个虚拟机可以根据需要动态分配资源，避免了物理服务器的闲置浪费。
第四节：虚拟化与云计算的关系
云计算的定义
云计算是指通过互联网按需提供计算资源（如服务器、存储、数据库、网络等）的服务模式。用户可以根据需要随时获取并扩展这些资源，而无需自己购买和维护物理硬件。
虚拟化作为云计算的基础
虚拟化是实现云计算的核心技术之一。通过虚拟化，云计算提供商能够在同一物理基础设施上为多个用户提供隔离的服务环境。这种方式不仅提高了资源利用率，还使得服务提供商能够灵活地根据客户需求调整资源分配。
云计算的三个服务模型
云计算通常分为三种服务模型：
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基础设施即服务 (IaaS)：用户获得对虚拟化计算资源的完全控制权，如服务器、存储和网络设备。用户负责安装操作系统、中间件、数据库和其他所需的服务。
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平台即服务 (PaaS)：在此模型中，除了基础设施之外，服务提供商还提供了一个开发平台，使开发者可以构建和部署应用程序。
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软件即服务 (SaaS)：最终用户可以直接使用由第三方提供商托管的应用程序，而无需关心底层的技术细节。
虚拟化促进云计算的灵活性
虚拟化技术使得云计算具备了前所未有的灵活性。用户可以根据需求快速启动新的虚拟机实例，并且仅为其使用的资源付费。当不再需要某个虚拟机时，可以被轻松地关闭或删除，这进一步提高了资源的有效利用。