虛擬化概念很早就已出現(xiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，虛擬化就是使用某些程序，并使其看起來(lái)類(lèi)似于其他程序的過(guò)程。

將這個(gè)概念應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中可以讓不同用戶看到不同的單個(gè)系統(tǒng)(例如，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行Linux和 Microsoft® Windows®)。這通常稱(chēng)為全虛擬化(full virtualization)。

虛擬化也可以使用更加復(fù)雜的格式，其中單個(gè)計(jì)算機(jī)看上去具有多個(gè)架構(gòu)(對(duì)于一個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的x86平臺(tái)；對(duì)于另外一個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，它是IBM Power PC平臺(tái))。這種虛擬化形式通常被稱(chēng)為硬件仿真。

最后，更加簡(jiǎn)單的一種虛擬化是操作系統(tǒng)虛擬化，其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行相同類(lèi)型的多個(gè)操作系統(tǒng)。這種虛擬化可以將一個(gè)操作系統(tǒng)的多個(gè)服務(wù)器隔離開(kāi)來(lái)(這意味著全都必須使用相同類(lèi)型和版本的操作系統(tǒng))。

虛擬化的工作原理

虛擬化解決方案的底部是要進(jìn)行虛擬化的機(jī)器。這臺(tái)機(jī)器可能直接支持虛擬化，也可能不會(huì)直接支持虛擬化；那么就需要系統(tǒng)管理程序?qū)拥闹С帧Ｏ到y(tǒng)管理程序，或稱(chēng)為VMM，可以看作是平臺(tái)硬件和操作系統(tǒng)的抽象化。在某些情況中，這個(gè)系統(tǒng)管理程序就是一個(gè)操作系統(tǒng)；此時(shí)，它就稱(chēng)為主機(jī)操作系統(tǒng)，如圖 1所示。

圖 1. 虛擬化的分層抽象

系統(tǒng)管理程序之上是客戶機(jī)操作系統(tǒng)，也稱(chēng)為虛擬機(jī)(VM)。這些VM都是一些相互隔離的操作系統(tǒng)，將底層硬件平臺(tái)視為自己所有。但是實(shí)際上，是系統(tǒng)管理程序?yàn)樗鼈冎圃炝诉@種假象。

目前使用虛擬化解決方案的問(wèn)題是，并非所有硬件都可以很好地支持虛擬化。較老的x86處理器根據(jù)執(zhí)行范圍對(duì)特定指令會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)果。這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)橄到y(tǒng)管理程序應(yīng)該只能在一個(gè)最受保護(hù)的范圍中執(zhí)行。由于這個(gè)原因，諸如VMWare之類(lèi)的虛擬化解決方案會(huì)提前掃描要執(zhí)行的代碼，從而將這些指令替換為一些陷阱指令(trap instruction)，這樣系統(tǒng)管理程序就可以正確地處理它們。Xen可以支持一種協(xié)作的虛擬化方法，它不需要任何修改，因?yàn)榭蛻魴C(jī)知道自己正在進(jìn)行虛擬化，并已經(jīng)進(jìn)行了修改。KVM會(huì)簡(jiǎn)單地忽略這個(gè)問(wèn)題，如果您希望進(jìn)行虛擬化，就強(qiáng)制必須在更新的硬件上運(yùn)行。