Hypervisor 是 IBM 在 1960 年代為其大型計(jì)算機(jī)發(fā)明的，它是一個(gè)軟件層，允許多個(gè)操作系統(tǒng)在共享相同物理計(jì)算資源的同時(shí)相互協(xié)同工作。這些操作系統(tǒng) (OS) 用作虛擬機(jī) (VM)，它們?cè)谲浖又蟹从痴麄€(gè)計(jì)算硬件環(huán)境。管理程序與所有虛擬化類(lèi)型密不可分，因?yàn)樗鼈冋{(diào)節(jié)或監(jiān)督整個(gè)虛擬化過(guò)程。
如果您是管理程序技術(shù)的新手，本指南可幫助您分解它。下面，我們將詳細(xì)介紹 hypervisor 的好處、它們的工作原理、hypervisor 類(lèi)型，并為您提供示例。
管理程序如何工作？
最初稱(chēng)為虛擬機(jī)監(jiān)視器 (VMM)，管理程序允許主機(jī)計(jì)算機(jī)通過(guò)虛擬共享其資源來(lái)支持多個(gè)來(lái)賓 VM。這可能包括處理能力、內(nèi)存和存儲(chǔ)。
在操作期間，管理程序在邏輯上將每個(gè) VM 彼此分開(kāi)，并為它們分配自己專(zhuān)用的計(jì)算資源部分。這可確保 VM 平穩(wěn)運(yùn)行并且不會(huì)相互干擾。例如，如果一個(gè)虛擬機(jī)崩潰或遇到安全漏洞，其他虛擬機(jī)將不受影響。
管理程序類(lèi)型
管理程序可以分為兩種主要類(lèi)型，包括類(lèi)型 1（稱(chēng)為裸機(jī)虛擬化）和類(lèi)型 2（稱(chēng)為托管或嵌入式管理程序）。
類(lèi)型 1 管理程序
Type 1 管理程序直接在主機(jī)的物理硬件上運(yùn)行。
這些管理程序通常比 Type 2 管理程序更快、更高效，因?yàn)樗鼈儯?/p>
- 直接與主機(jī)的 CPU、RAM 和物理存儲(chǔ)空間交互。
- 繞過(guò)通過(guò)操作系統(tǒng)層的需要。
- 將所有可用的硬件處理能力和資源分配給虛擬機(jī)。
- 提供更高的安全性，因?yàn)樵诠芾沓绦蚝椭鳈C(jī) CPU 之間沒(méi)有任何東西可以被壞人利用。
由于這些原因，大多數(shù)企業(yè)級(jí)組織選擇 Type 1 虛擬化來(lái)滿足其大規(guī)模數(shù)據(jù)中心計(jì)算需求。
Type 1 Hypervisor 所需的硬件
類(lèi)型 1 管理程序通常需要單獨(dú)的管理機(jī)器或硬件加速軟件來(lái)管理多個(gè) VM 和主機(jī)的硬件。如果沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù)，這些虛擬機(jī)管理程序就無(wú)法成功運(yùn)行，因?yàn)橥瑫r(shí)管理虛擬機(jī)和主機(jī)資源是非常密集的。
類(lèi)型 1 管理程序的示例
Type 1 管理程序的常見(jiàn)示例包括：
- 思杰管理程序 (XenServer)。
- VMware vSphere/ESXi。
- 微軟超 V。
- 紅帽企業(yè)虛擬化 (RHEV)。
- 基于內(nèi)核的虛擬機(jī) (KVM)。
類(lèi)型 2 管理程序
Type 1 hypervisor 直接在主機(jī)的物理硬件上運(yùn)行，而 Type 2 hypervisor 作為軟件層運(yùn)行在主機(jī)操作系統(tǒng)之上。
穩(wěn)健的 2 類(lèi)管理程序通常提供：
- 一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)置過(guò)程，因?yàn)樗鼈儾恍枰獑为?dú)的管理機(jī)器。
- 簡(jiǎn)化對(duì)來(lái)賓操作系統(tǒng)和主機(jī)運(yùn)行的主操作系統(tǒng)的訪問(wèn)，這使它們成為最終用戶生產(chǎn)力的理想選擇。
- 供用戶安裝到來(lái)賓操作系統(tǒng)中的附加工具包，可增強(qiáng)來(lái)賓和主機(jī)操作系統(tǒng)之間的連接。
但是，由于其部署，類(lèi)型 2 管理程序不如類(lèi)型 1 安全或高效。由于 2 類(lèi)管理程序與主機(jī)硬件之間的通信必須通過(guò)操作系統(tǒng)層，因此可能會(huì)出現(xiàn)延遲或處理請(qǐng)求延遲等問(wèn)題。
出于這個(gè)原因，類(lèi)型 2 虛擬化通常由需要訪問(wèn)多個(gè)操作系統(tǒng)但不關(guān)心更高延遲的個(gè)人用戶使用，例如正在開(kāi)發(fā)或測(cè)試軟件的工程師。
類(lèi)型 2 管理程序還為主機(jī)帶來(lái)了更大的安全風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈兙哂懈蟮墓裘妗＠纾绻麎娜双@得了對(duì)主機(jī)操作系統(tǒng)的訪問(wèn)權(quán)限，他們就可以破壞在 Type 2 虛擬機(jī)管理程序中運(yùn)行的任何來(lái)賓操作系統(tǒng)。
類(lèi)型 2 管理程序所需的硬件
如果這些功能可用且適用，則類(lèi)型 2 管理程序可以使用單獨(dú)的管理機(jī)器或硬件加速軟件。通常，如果物理主機(jī)無(wú)法提供所需的支持，則 2 類(lèi)管理程序會(huì)求助于軟件仿真。
類(lèi)型 2 管理程序的示例
類(lèi)型 2 管理程序的常見(jiàn)示例包括：
- 微軟虛擬電腦。
- 甲骨文虛擬盒子。
- VMware工作站。
- Oracle Solaris 區(qū)域。
- VMware 融合。
- 用于 x86 的 Oracle VM 服務(wù)器。
- CentOS 虛擬化。
管理程序的好處
Type 1 和 Type 2 hypervisor 都具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括：
- 效率：可以使用管理程序即時(shí)創(chuàng)建 VM，這為組織在為復(fù)雜工作負(fù)載分配資源時(shí)提供了更高的準(zhǔn)確性和效率。
- 適應(yīng)性：第 1 類(lèi)管理程序允許客戶操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序在多種不同的硬件類(lèi)型上運(yùn)行，而不是依賴于操作系統(tǒng)特定的設(shè)備或驅(qū)動(dòng)程序。這是因?yàn)楣芾沓绦驅(qū)⒚總€(gè)來(lái)賓操作系統(tǒng)與主機(jī)的硬件分開(kāi)。
- 敏捷性：管理程序的敏捷性主要是由于它們能夠使用一臺(tái)主機(jī)的資源運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，但它們也提供了對(duì)物理服務(wù)器的敏捷利用。例如，管理程序提供了一種更具成本效益的方式來(lái)運(yùn)行多個(gè) VM，而不是使用多個(gè)服務(wù)器來(lái)完成相同的任務(wù)。
- 可移動(dòng)性：管理程序軟件中的虛擬機(jī)與物理主機(jī)隔離，這意味著它們可以在需要時(shí)跨多個(gè)服務(wù)器移動(dòng)。這意味著 IT 團(tuán)隊(duì)可以輕松、無(wú)縫地將不斷變化的工作負(fù)載轉(zhuǎn)移到不同的本地化或遠(yuǎn)程虛擬服務(wù)器，這些服務(wù)器具有所需的網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存、存儲(chǔ)或處理能力。
管理程序的缺點(diǎn)
雖然是一項(xiàng)了不起的技術(shù)，但與傳統(tǒng)的專(zhuān)用服務(wù)器相比，管理程序環(huán)境存在一些問(wèn)題。
- Resource Overhead : 因?yàn)閔ypervisor是他們虛擬服務(wù)器的管理者，物理服務(wù)器的部分資源會(huì)被hypervisor使用，所以虛擬服務(wù)器不會(huì)100%使用物理服務(wù)器的資源。
- 學(xué)習(xí)曲線：在虛擬環(huán)境中管理服務(wù)器不同于傳統(tǒng)環(huán)境，因?yàn)槟枰獙W(xué)習(xí)如何使用管理程序本身來(lái)管理虛擬服務(wù)器。這可能意味著對(duì)一些技術(shù)人員進(jìn)行額外培訓(xùn)。
- 額外的安全問(wèn)題：服務(wù)器上的每一塊硬件和軟件都代表了黑客可能的攻擊媒介。因此，添加虛擬化會(huì)通過(guò)額外的攻擊面增加安全風(fēng)險(xiǎn)。
管理程序與容器
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管理程序 |
容器
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| 平臺(tái) |
完整的操作系統(tǒng) |
獨(dú)立申請(qǐng) |
| 結(jié)構(gòu) |
托管服務(wù)器 |
托管應(yīng)用程序 |
| 最佳用途 |
基礎(chǔ)設(shè)施或測(cè)試 |
應(yīng)用開(kāi)發(fā) |
當(dāng)談到管理程序虛擬化與容器化時(shí)，存在一些關(guān)鍵差異。管理程序用于獨(dú)立于主機(jī)的物理硬件創(chuàng)建和運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)。VM 運(yùn)行完整、獨(dú)立的操作系統(tǒng)，其功能類(lèi)似于任何物理計(jì)算機(jī)。另一種虛擬化方法是使用容器。容器允許應(yīng)用程序獨(dú)立于操作系統(tǒng)運(yùn)行。容器運(yùn)行獨(dú)立的應(yīng)用程序并從主機(jī)操作系統(tǒng)借用資源。雖然 VM 通常用于提供基礎(chǔ)架構(gòu)或完整的服務(wù)器測(cè)試環(huán)境，但容器化經(jīng)常用于簡(jiǎn)化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和移動(dòng)。
管理程序：回顧
Hypervisor 是組織和個(gè)人 PC 用戶必不可少的工具，并且隨著工作負(fù)載轉(zhuǎn)移到云端，對(duì)它們的認(rèn)識(shí)不斷提高。它們可用于簡(jiǎn)化多個(gè)資源密集型任務(wù)，例如復(fù)制數(shù)據(jù)、虛擬化桌面、整合服務(wù)器或支持私有云托管。雖然它們并非在所有情況下都是正確的，但虛擬化服務(wù)器可以解決專(zhuān)用物理服務(wù)器帶來(lái)的許多問(wèn)題。
例如，如果一個(gè)組織使用多臺(tái)服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器提供不同的服務(wù)或操作系統(tǒng)，IT 團(tuán)隊(duì)可能很難從一個(gè)中央源或平臺(tái)管理它們。然而，借助管理程序，每項(xiàng)服務(wù)或操作系統(tǒng)都可以通過(guò)一臺(tái)物理主機(jī)進(jìn)行虛擬化、整合和管理，從而簡(jiǎn)化 IT 工作流程并優(yōu)化物理服務(wù)器資源。
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