硬件辅助虚拟化_硬件辅助虚拟化渐入主流

2005年11月，英特尔发布了新的Xeon MP处理器系统7000系列，X86平台历史上第一个硬件辅助虚拟化技术――VT（Vanderpool Technology）技术也随之诞生。这一里程碑式的事件也拉开了X86平台普遍虚拟化计算的帷幕。

虚拟化: 概念与优势

所谓虚拟化，是指将单台电脑/服务器软件环境分割为多个独立分区，每个分区均可以按照需要模拟电脑/服务器的一项技术。它的技术实质是通过中间层次实现计算资源的管理和再分配，使资源利用实现最大化。
虚拟化分区带来的最大好处是使同一个物理平台能够同时运行多个同类或不同类的 *** 作系统，以分别作为不同业务和应用的支撑平台。分区使得应用之间能够更好地隔离，避免在同一个系统运行多个应用时相互影响; 同时使得系统的备份、迁移和升级更加简单灵活，由于资源管理中间层的存在，不但 *** 作变得非常简单，而且可以很容易实现在线实施; 当然，最重要的是分区可以实现计算资源的实时按需动态分配，负载大的分区可以获得更多的计算资源，在负载下降时，计算资源可以被回收，返还或再分配给其他的分区，以最大限度地实现资源整合和按需动态分配。

硬件辅助虚拟化: 一种更高效可靠的实现方式

虚拟化有两种实施方式: 纯软件虚拟化方式和硬件辅助虚拟化方式。
虚拟化技术最早在大型主机上采用，但随着X86处理器性能的提高和应用的普及，业界很多公司都看到了虚拟化在X86平台上实施的价值，因此VMware、Xen、微软和SWsoft等软件厂商纷纷推出了支持X86平台的虚拟化软件。
这些软件虚拟化产品的基本思路是在 *** 作系统与硬件层之间或者 *** 作系统之上建立一层独立控制、分配硬件资源的软件层来达到虚拟化系统资源的目的。不过，不同的虚拟化产品其实现模式也有很大的不同，通过介于底层硬件和 *** 作系统之间的软件层实现虚拟化功能的代表为VMware和Xen的产品，而SWsoft的产品则是在特定的 *** 作系统之上“虚拟”出多个系统资源副本（SWsoft有支持Windows和Linux的版本），其好处是没有对系统软件的修改，对系统性能的影响较小，但由于实现虚拟化的层级不够“低”，灵活性不如前者，如VMware的产品可以在Linux系统基础上虚拟化出Windows的应用环境。
对于X86处理器来说，其保护模式下一共有4个不同优先级，分别从Ring 0直到Ring3。这些Ring的优先级随其所执行功能的不同也有所不同。其中Ring 0用于 *** 作系统内核，优先级最高，拥有最高的“特权”，Ring 1和Ring 2用于 *** 作系统服务，优先级次之，Ring 3用于应用程序，优先级最低。

软件虚拟化技术工作原理

位于Ring 0特权空间的 *** 作系统可以优先访问各种硬件资源。软件虚拟化技术是在Ring 0 中运行一个称为虚拟机监视器（VMM）的软件中间层，以负责控制和排列各个分区访问硬件资源的优先顺序。它要求在软件堆栈的较高层运行 *** 作系统――通常是在Ring 1或者与系统应用共用的Ring 3。
由于 *** 作系统设计缺省工作在Ring 0 特权级别，而现在Ring 0被VMM所拥有，所以传统的纯软件虚拟化技术需要VMM通过复杂的软件编程来解决这个矛盾。其中一种方法是通过打补丁修改 *** 作系统内核源代码让其认知到工作在Guest OS (虚拟机上的 *** 作系统) 虚拟 *** 作系统模式下，另一种方法是需要对运行期间 *** 作系统的某些硬件调用指令作二进制码翻译等。由于上述原因，传统的纯软件实现方式在测试、验证和维护每款新 *** 作系统和相关补丁方面，需要花费大量的时间和资金， 同时二进制码翻译需要消耗处理器的很多计算资源。

英特尔VT技术工作原理

纯软件虚拟化运行时的开销会造成系统运行速度较慢，有数据表明其引起的系统性能下降可能超过10%，尤其是在服务器整合领域，当虚拟化系统数目巨大时，其性能损失更为可观。另外由于要通过软件捕获分配基本资源的处理器指令，不但过程复杂，可靠性不高，对不同平台的兼容性也容易产生问题。
这也是硬件辅助虚拟化技术诞生的重要原因。与软件方案相比，VT技术对如何在不同的情形下分配给Guest OS 想要的Ring 特权级别做了重要的改进，在软件堆栈中为VMM提供了专用的空间，可以支持未经修改的 *** 作系统和应用在专门为它们设计的环境中运行，从而简化了硬件调用。
同时，VT通过硬件底层指令集来支持虚拟机监视器（VMM）与已安装Guest OS 之间的切换，效率和可靠性明显提高。
另外，VT技术还设计了保留VMM和已安装的Guest OS的处理器状态信息的专用内存地址空间，这样不但可以缩短各个 *** 作系统访问硬件之间的间隔时间， 同时提高了各个虚拟机上的 *** 作系统之间的安全隔离性。
硬件辅助虚拟化通过提高客户虚拟系统的隔离性而增强了虚拟化的性能、灵活性和可靠性。在实施时也更加简单。

不仅仅是服务器

双核处理器及64位平台支持功能为虚拟化技术提供了一个更加稳定可靠的平台基础。继去年英特尔宣布在X86服务器平台支持硬件辅助虚拟化技术之后，即将于今年第三季度早期发布的博锐商用桌面平台也将引入虚拟化技术，而64位安腾平台也将在今年实现对VT技术的支持。
虽然虚拟化的概念和实施最早来源于大型服务器主机，但随着以英特尔和VMware、微软等为代表的软硬件厂商将虚拟化技术引入X86平台，一个崭新的时代即将到来。著名的市场调研和分析机构Gartner认为，未来十年内，虚拟化将是PC行业所面临的最具革命性的一种技术。
由于多核处理器的诞生，使虚拟化技术可以分配的硬件资源得到了扩充，因此不仅仅是在服务器平台上，即使是在工作站和桌面平台上，硬件辅助虚拟化的价值也将越来越明显。
在服务器领域，虚拟化可以带来更高的部件及系统级利用率，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境，以及更为简洁、统一的服务器资源分配管理模式。这方面带来的效能提升非常明显。有一项针对Gap时装公司的数据表明，支持VT技术的Xeon MP服务器平台结合VMware的虚拟化软件可以实现高达30:1的服务器整合率。
在工作站环境中，虚拟化可以在单个工作站中整合多种环境，让开发人员在同一平台上的各个分区中托管一个连续叠合的软件堆栈。这可以提高硬件的使用率并简化整个产品周期的管理工作。
而虚拟化除了可以为台式机带来类似数据中心的灵活性和响应能力外，还可以结合iAMT（主动管理）技术对PC实施远端控制，在不影响终端用户工作的情况下运行安全和管理服务，甚至通过独立的分区来过滤网络流量，防止病毒或者恶意代码到达用户终端。

迎接普遍虚拟化计算时代

毫无疑问，虚拟化实现的层次越“低”，其效能、可靠性和安全性就越高。随着功能的增多，仅仅在处理器芯片层面支持虚拟化就显得不够了。必须要把核心功能软件固化到系统固件层。由于系统固件层是独立于 *** 作系统之上的，并且可以通过编程来不断更新升级虚拟化功能支持，因此其好处是不但可以更方便地支持任何 *** 作系统（包括Unix、Linux、Windows和MacOS等），效率和灵活性也会更高。
目前英特尔平台的BIOS还不具备这种灵活强大的可编程能力。不过其下一代BIOS系统EFI可以通过高级语言（如C）编程，而不是像目前这样仅支持汇编语言。而微软下一代 *** 作系统Vista也将支持EFI。
对X86平台来说，英特尔虚拟化（VT）技术是一项不断发展完善的技术。从处理器、芯片组、内存、基本BIOS、存储设备到显卡，下一步将实现把I/O 设备映射到系统的虚拟机，这意味着一个更广泛部署的硬件虚拟化技术――实现包括计算、存储、I/O处理在内的整个计算平台的虚拟化。
届时，整个计算机资源得到更充分的管理和利用，系统的性能、可靠性、安全性和可管理性也将实现质的飞跃。
毫无疑问，那是人类梦想的普遍虚拟化时代的最终实现。

这个还是挺多的，目前国内类似VMware这种提供超融合架构的虚拟化厂商有很多，包括国产与非国产的，主流厂商如下：

主流超融合厂商虚拟化支持情况

SmartX 作为一家专注自主研发的国产超融合厂商，为用户开放灵活的虚拟化平台选择，用户可以选择 SMTX OS 超融合系统内嵌的免费虚拟化平台，也可以选择 VMware 、Citrix 的虚拟化平台。

摘 要十堰日报社通过虚拟化技术构建了服务器技术运维平台，提高了整体的可靠性。关键词虚拟化技术；虚拟服务器一、背景报社经过多年的信息化建设，大批业务系统相继上线，服务器数量逐年增多，产生了一些问题：（1）成本高。硬件成本较高，运营和维护成本高，包括数据中心空间、机柜、空调、耗电量等。（2）可用性低。因为每个服务器都是单机，如果配置为双机模式的话，造价成本会更高。（3）系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行，造成应用中断。（4）缺乏可管理性，系统数量太多难以管理，新服务器和应用的部署时间长，大大降低服务器重建和应用加载时间。（5）兼容性差，系统和应用迁移到新的硬件需要和旧系统兼容的系统。对于这些情况，利用虚拟化技术能得到很好的解决。使用虚拟化技术，可以节约硬件的投资，简化硬件维护 *** 作。实现了虚拟化还可以为各种系统的实验提供方便的硬件平台。将来如果构建云平台，虚拟化是必要的基础。
二、服务器虚拟化技术
1．服务器虚拟化概念。关于服务器虚拟化的概念，各个厂商都有自己不同的定义，然而其核心思想是一致的，能够通过区分资源的优先次序，并随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。
2．服务器虚拟化的技术特性。虚拟化技术不但可以解决数据管理的难题，还可灵活更新软件、数据和硬件 *** 作平台。有了虚拟化技术，一台物理服务器可以被“划分”成数台“虚拟”的机器，每台都能独立运行自己的 *** 作系统，从而避免传统的“一台服务器+一种应用”的孤岛模式。分区。在单一物理服务器上运行多个虚拟机。隔离。在同一服务器的虚拟机之间相互隔离。封装。整个虚拟机都保存在文件中，而且可以通过移动和复制这些文件的方式来移动和复制该虚拟机。相对一间独立。无需修改即可在任何服务器上运行虚拟机。
3．服务器虚拟化的优越性。一是减少服务器的数量，提供一种服务器整合的方法，减少初期硬件采购成本。二是简化服务器的部署、管理和维护工作，降低管理费用。三是提高服务器资源的利用率，提高服务器计算能力。四是通过降低空间、散热以及电力消耗等途径压缩数据中心成本。五是通过动态资源配置提高IT对业务的灵活适应力。六是提高可用性，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。七是支持异构 *** 作系统的整合，支持老应用的持续运行。八是在不中断用户工作的情况下进行系统更新。九是支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案。
三、方案选择
业界比较主流的虚拟化方案为VMware 公司的vSphere、微软公司的Hyper-V和Critx公司的XenServer。我们首先排除了Critx公司的XenServer。因为这个产品主要优势在LINUX系统平台上，而我们主要的信息系统运行现在WINDOWS系统上。据了解，XenServe的市场份额占有比较低，采用市场份额不高的产品对信息系统本身就是一个风险。根据厂商提供的产品参数，我们就vSphere和Hyper-V的产品性能做了比较认真做了比较。虽然觉得vSphere在技术指标上比Hyper-V更优越些，但综合考虑，还是决定采用Hyper-V，原因如下：（1）高级内存管理：虽然vSphere虚拟机内存动态可以节约资源，但会降低虚拟系统的性能；（2）高级储存管理：因暂时不考虑虚拟化数据库服务器，此项可以暂不考虑；（3）高I/O 可扩展性、主机资源管理、灵活的资源分配：主要考虑的是虚拟化轻负载服务器，影响不大；（4）虚拟化安全技术：对于非文件服务器，这个问题影响比较小。我们的技术人员对于微软的产品比较熟悉，Hyper-V对于经验丰富的WINDOWS管理员来说是非常易于部署和管理的。而vSphere则需要进行培训，这将是增大时间和经费成本。因此，我们认为采用低成本的Hyper-V基本可以达到项目实施的要求。
四、项目执行
（一）项目目标
报社内部的应用系统主要有采编业务、广告业务、发行管理、财务等各种应用系统。各系统基本使用单独的服务器，关键业务还有备份服务器。各系统基本为应用服务器加数据库的架构。项目的目标是将轻负荷的应用服务器虚拟化，将数据库统一。这样既可减少硬件的的支出，也可保证系统性能和数据的安全。
（二）实现步骤
1．建立虚拟机域，安装虚拟机服务器。为了管理方便和安全性，我们新建了一个独立的虚拟机宿主服务器的域。微软有一个虚拟机宿主机的管理程序Virtual Machine Manger Server(VMM)，可以对多台虚拟宿主机和其上运行的虚拟机进行统一管理，并可以将虚拟机在不同的宿主机之间进行迁移，还可以定义一系列的任务实现系统维护的自动化。
微软的的Hyper-V服务器安装可以采用：单纯的MS Hyper-V Server安装，这种方法占用内存最小，但设置麻烦，而且很难使用本地界面管理虚拟机服务；使用Window 2008 Server的Hyper-V服务器角色。这种方法会多占用内存，但管理非常方便，并且可以使用Window 2008 Server的许多其他功能。因此，我们采用了Window 2008 Server的Hyper-V服务的形式建立了虚拟机。
2．转化物理机。使用微软解决方案最大的便利是可以使用其物理机转化Agent，方便实现原有物理服务器的转化。VMM2008提供了自动流程，可以以设定虚拟机，远程安装转化Agent，自动转化，自动删除Agent，自动部署虚拟机，自动关闭物理机，并启动虚拟机，且所有的参数完全保持一致。从用户的角度只是感到服务器有一段宕机时间，完全不会感觉到服务器的迁移。
3．实施效果。我们使用一台域控制服务器，三台虚拟化宿主机，一台数据库服务器，共虚拟化了8台服务器。包括广告管理系统服务器、发行管理系统服务器、杀毒软件服务器、SNMP监控服务器等物理服务器。三台虚拟机的CPU使用率基本维持在10％之下，系统运行稳定。
五、结论
我社通过虚拟化技术构建了高可用性的技术运维平台，用有限的资金实现了对当前服务器系统的升级，同时又具有灵活的、可变拓展空间，留足了扩展空间，为报社事业发展做好了技术准备。
参 考 文 献
[1]董嘉男．Windows Server 2008 Hyper-V配置与管理[J]．清华大学出版社
[2]胡嘉玺．虚拟智慧：VMware vSphere运维实录[J]．清华大学出版社
[3][美]吕斯特等著．陈奋译．虚拟化技术指南[J]．机械工业出版社
[4]王春海．中小企业虚拟机解决方案大全[J]．电子工业出版社

libvirt是一套免费、开源的支持Linux下主流虚拟化工具libvirt 比较和用例模型的C函数库，其旨在为包括Xen在内的各种虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口，支持与C,C++,Ruby,Python等多种主流开发语言的绑定。当前主流Linux平台上默认的虚拟化管理工具virt-manager(图形化),virt-install(命令行模式)等均基于libvirt开发而成。
Linux下虚拟化工具llibvirt安装步骤：
by TANG Jia
本测试通过的版本号为：ubuntu1204、libvirt112
安装libvirt：
1，安装virtinst
apt get installvirtinst
安装libvirt之前首先安装virtinst目的是为了使后面编译安装libvirt时，覆盖安装virtinst时自带的libvirt的版本，这点很重要。之后才能编译安装libvirt
2,下载libvirt112，解压缩，切换至libvirt112目录
下载libvirt压缩包网址：ftp://libvirtorg/libvirt/
3，如果你直接执行/configure，会提示你缺少很多包，所以先安装包：
apt-get install libxml++26-2 libxml++26-dev
apt-get install libdevmapper-dev
apt-get install libpciaccess-dev
apt-get install python-dev
apt-get install libnl-dev
4，安装完依赖包后，在当前目录下执行 /configure--prefix=/usr
(其中--prefix选项为指定安装路径)。
执行成功，部分输出如下：
configure:Readline:no
configure:Python:yes
configure:DTrace:no
configure:numad:no
configure:XML Catalog:/etc/xml/catalog
configure:Init script:check
configure:Char device locks:/var/lock
configure:
configure:Privileges
configure:
configure:QEMU:root:root
configure:
5，编译：make
安装：makeinstall
至此libvirtd安装成功!
6,启动libvirt服务
service libvirt-bin start
万万要注意啦，libvirt-daemon是由libvirt-bin来启动的，而不是libvirtd,libvirt-bin是一个符号链接/etc/initd/libvirt-bin-> /lib/init/upstart-job，后者是一个shell脚本。
同样，停止libvirt服务就是service libvrit-bin stop;
以上 *** 作的正确性仅限于在ubuntu上安装libvirt，重点是第1步和第6步，这和网上很多博文所讲的libvirt安装有些差异，比如很多没有第1步，第6步启动libvirt为service libvirtd
start，这会报错为libvirtd:unrecognizedservice
第2,3,4,5步的下载、编译、安装在任何版本的Linux上都一致。
libvirt 提供一种虚拟机监控程序不可知的 API 来安全管理运行于主机上的来宾 *** 作系统。希望以上对llibvirt安装流程介绍对大家有所帮助。关注系统部落，锁定电脑系统下载！

Proxmox VE 是一个功能强大的开源的服务器虚拟化平台，Proxmox VE 基于 Debian，使用基于 Ubuntu 的定制内核，包含安装程序、网页控制台和命令行工具，并且向第三方工具提供了REST API，在 Affero 通用公共许可证第三版下发行。用于管理两种虚拟化技术，包括用于基于内核的 KVM 虚拟机和用于容器的 LXC 技术运行的虚拟机，用户可通过网页的方式来管理服务器上的虚拟机。它还集成了开箱即用的工具，用于配置服务器之间的高可用性，软件定义的存储，网络和灾难恢复等。

1、下载系统镜像，使用镜像刻录工具写入到U盘中，然后将U盘插入并设置从U盘启动，启动后默认第一个选项 Install Proxmox VE 按下回车键（enter）继续；

2、用户协议界面直接点击右下角 I agree 按钮进入下一步 *** 作；

3、Target Harddisk 处选择系统安装磁盘，然后点击 Next 按钮继续下一步 *** 作；

4、此页设置默认（国家： China 、时区： Asia/ShangHai 、键盘： US English ）直接点击 Next 按钮继续下一步 *** 作；

5、设置管理员密码，Password（密码）、Confirm（确认密码）、E-Mail（邮箱地址），填写完成后点击 Next 按钮继续下一步 *** 作；

6、进入网络设置，Hostname（主机名称）建议将 IP Address （后台IP地址）改为靠前容易记住的 IP 地址，完成后点击 Next 按钮继续下一步 *** 作；

7、确认配置信息，然后后点击 Install 按钮开始安装；

8、耐心等待系统安装完成，然后点击右下角 Reboot 按钮重启系统；

9、系统重启成功后显示后台登陆地址以及命令行登陆，此时我们直接打开浏览器使用 >