什么是虚拟化？如何监控虚拟化设备

虚拟化是创建物理 IT 资源（如服务器或桌面）的虚拟版本的行为，虚拟机（VM）是在物理主机设备上创建的，VM 的行为与物理设备完全相同，并且可以从主机运行不同的操作系统。

例如，您可以在 Linux 上运行的物理设备上创建在 Windows 上运行的虚拟服务器，VM 是利用主机资源的全功能 Windows 服务器，在同一主机服务器上，可以运行更多 Windows 服务器、Linux 服务器等。

虚拟化作为一种实践就开始在大型计算机上作为配置系统资源的一种方式。如今，它在 IT 领域被广泛采用，并且有一种趋势是将笨重的物理设备整合或融合为整洁的虚拟设备。

虚拟化是如何工作的

虚拟化的工作原理是在 VM 之间对主机设备的资源进行分区，此分区由称为虚拟机管理程序的软件执行，有两种类型的虚拟机管理程序：直接安装在主机硬件上的裸机虚拟机管理程序和需要某种操作系统才能在主机上运行的托管虚拟机管理程序。

虚拟机监控程序充当 VM 和主机设备之间的中介,创建或启动虚拟机时，虚拟机监控程序会为其分配一些主机资源，如 CPU 和内存。如果 VM 在运行时需要更多资源，则虚拟机监控程序会分配更多主机资源。

同样，主机设备的磁盘存储模拟为 VM 上的虚拟存储,当 VM 尝试在其虚拟存储中查找任何文件时，虚拟机监控程序会转换此请求，以在主机的实际物理存储中查找文件。

虚拟机管理程序可以像这样管理多个虚拟机，临时分配主机资源,虚拟机可以轻松启动或关闭,它们也可以从一台主机迁移到另一台主机，并像以前一样运行。

虚拟化架构

虚拟化体系结构的基础是主机硬件，这包括 CPU、内存和磁盘空间等系统资源，在裸机虚拟化的情况下，虚拟机管理程序不需要任何主机操作系统，可以直接在主机硬件上运行，对于托管虚拟机管理程序，虚拟机管理程序在主机操作系统上运行。

虚拟机管理程序从下面的层中提取资源，并将它们分区到虚拟实例中，因此，虚拟机管理程序也称为虚拟化层，客户机操作系统在虚拟机管理程序上运行，通常，来宾操作系统不了解自己，其行为类似于独立设备，应用程序托管在 VM 上的每个来宾 OS 上，这一层称为应用层。

在嵌套虚拟化的情况下，客户机操作系统在其上运行另一组虚拟机管理程序，依此类推。

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虚拟化有哪些优势

与传统的物理设备相比，虚拟化设备更加通用和高效，它们还可以方便地随心所欲地旋转、移动和取下。虚拟化的一些优点是：

提高效率：服务器旨在处理预期的性能峰值，然而，它们在大部分生命周期中都以低得多的负载运行，当多个虚拟机驻扎在主机中时，它们会根据需要共享主机资源，这样可以有效地利用空间和资源。
运行多个软件的能力：由于每个 VM 都是一个独立的组件，因此可以从单个主机设备为不同的 VM 运行多个操作系统、软件和应用程序，与其购买多台服务器来运行不同的软件，一个虚拟化集群就足够了。
VM 快照： VM 的快照是该 VM 在该时刻的副本，可以将 VM 快照作为备份，在其他位置运行快照，或根据需要还原快照，这在执行有风险的操作之前很有帮助。如果出现问题，可以轻松恢复以前的版本。
VM 迁移：可以将 VM 从一台主机移动到另一台主机并恢复其操作，为此，有很多用途。可以启用故障转移系统，其中 VM 快照经常备份到另一台主机，如果主主机发生故障，VM 可以无缝切换到辅助主机。
独立操作： VM 实质上是一个沙盒，也就是说，它是一个独立的系统，可用于测试软件、运行可疑程序等。可以轻松启动或关闭 VM，因此可以根据需要启动 VM、执行测试和关闭。
桌面即服务：通过虚拟化，可以从另一台设备访问主机服务器并访问 VM，主机服务器通过网络将 VM 连接到其设备。用户设备可以更便宜，并且使用更少的资源。

有哪些不同的虚拟化类型

可以根据 VM 提供的虚拟化程度和功能对虚拟化进行分类，可以执行虚拟化来提供服务或模拟硬件、数据、系统资源等。

基于虚拟化程度
基于提供的功能

基于虚拟化程度

我们可以根据程度对虚拟化进行分类。在完全虚拟化中，VM 与主机硬件完全隔离，虚拟机监控程序转换来自 VM 的请求并管理资源分配，这种虚拟化更加隔离和可移植，可以在任何操作系统上实现，但与半虚拟化相比，它的速度也较慢。

在半虚拟化中，虚拟机与主机服务器并不完全隔离，VM 自行负责资源分配，客户机操作系统了解自身，并与虚拟机管理程序和主机系统进行通信，半虚拟化速度更快，但可移植性较差。此外，必须修改来宾操作系统，这限制了可以实现此操作的操作系统的数量。

在操作系统虚拟化中，操作系统充当虚拟机管理程序，并在系统内创建彼此独立的虚拟空间，操作系统对系统资源进行分区，并形成多个隔离的用户空间实例。

基于提供的功能

虚拟化根据提供的功能可分为硬件虚拟化、服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、应用程序虚拟化、数据虚拟化、桌面虚拟化等。

服务器虚拟化

服务器虚拟化是一种广泛采用的虚拟化类型，其中模拟成熟的服务器以在主机设备上使用，虚拟服务器执行与物理服务器相同的角色，它们托管网站和应用程序，充当数据库，执行计算，甚至做更多的事情。多个虚拟服务器在一台物理服务器上运行，并共享系统资源。服务器还可以实现为负载平衡阵列，其中 VM 在不同的主机设备之间共享。

服务器虚拟化由 VMware、Nutanix、Xen 和 Hyper-V 等供应商提供，组织可以通过用虚拟化集群替换多个物理服务器来整合其服务器架构。典型的虚拟化环境包含主机服务器、许多虚拟服务器和虚拟数据存储。