虚拟化技术简介课件.ppt

虚拟化技术简介
LiYangwei
虚拟化技术简介
虚拟化技术概述
虚拟化技术的基本要素与分类
VMM,虚拟化技术中软件的作用
硬件对虚拟化的支持
虚拟化技术实践
虚拟化的未来
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虚拟化技术概述
在虚拟化技虚拟化技术简介
LiYangwei
虚拟化技术简介
虚拟化技术概述
虚拟化技术的基本要素与分类
VMM,虚拟化技术中软件的作用
硬件对虚拟化的支持
虚拟化技术实践
虚拟化的未来
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虚拟化技术概述
在虚拟化技术中,可以同时运行多个操作系统,而且每一个操作系统中都有多个程序运行,每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上。
虚拟化技术概述
虚拟机技术出现于上世纪60年代,当时为了提高对珍贵的计算资源的利用率促使虚拟机技术得到了广泛的研究和应用。
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到了80和90年代,多任务多用户操作系统的普及以及硬件成本下降使虚拟机技术无法发挥其优势,人们冷却了对它的研究热情。
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现在,在计算机硬件强大性能的前提下,如何降低系统成本、提高系统资源利用率、降低管理成本,如何提高安全性和可靠性、增强可移植性以及提高软件开发效率等课题使虚拟机技术的重要性越来越明显。使虚拟机技术重新成为计算机技术研究的焦点之一。
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虚拟化能做什么?
帮助客户在单个物理系统上运行多个操作系统“实例”,节省硬件成本
混合操作系统--Linux、Windows,等等
隔离应用软件与硬件
在新硬件上运行遗留操作环境
优化应用开发
-在单一系统上进行测试和开发
提高系统灵活性
-在系统之间迁移虚拟环境
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VMM必须满足的三个条件:
等价性(保真性)
安全性
----物理硬件应完全由VMM管理,VM中程序不得直接接触
高效性
虚拟化技术基本要素
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Devices
计算机设备,如CPU,内存,硬盘等
DeviceDriver
设备驱动程序,即为了控制计算机设备而添加到操作系统中的一系列代码,其中包含有关硬件设备的信息和通信,控制接口。有了此信息,计算机就可以与设备进行通信。没有驱动程序,计算机中的硬件就无法工作。
虚拟化技术基本要素
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GuestOS
在虚拟机里运行的操作系统叫GuestOS
Application
应用程序
虚拟化技术基本要素
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虚拟化技术的分类
(3)泛虚拟化技术或准虚拟化技术。这种虚拟技术以xen为代表,它在硬件上覆盖一层xenHypervisor,并需要修改操作系统的内核。
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虚拟化技术的分类
(4)抽象仿真虚拟机。这种虚拟机的典型实例是Java虚拟机。它们在实际的计算机上通过软件模拟来实现一些抽象的指令,拥有自己的处理器、堆栈、寄存器和相应的指令系统等。
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VMM,虚拟化技术中软件的作用
宿主型VMM
VMM的分类
独立监控型VMM
混合型VMM
需要运行在HostOS之上,由其提供驱动程序和与硬件通信
直接运行于硬件层之上
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VMM分类-I
CPU虚拟化
传统CPU等级划分
x86处理器响应有4个不同优先级,称为Ring0~Ring3,其中Ring0的优先级最高,Ring3最低。Ring0用于操作系统内核,Ring1和Ring2用于操作系统服务,Ring3用于应用程序。
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CPU虚拟化
特权指令与非特权指令
指令集通常可分为非特权指令和特权指令两种。
非特权指令不能改变共享资源的值或状态。共享资源包括处理器、内存、计时器和特殊目的的寄存器等。非特权指令如算术运算指令、逻辑运算指令等。
特权指令是所有用来访问共享资源的值或状态的指令,这类指令包括关机、设置计时器、设置程序计数器、改变重定位寄存器的值和I/O相关的指令。
VMM执行非特权指令,可以直接执行,而对特权指令,则需要仿真执行.
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CPU虚拟化
虚拟化系统下CPU等级划分的困难
一般来说,操作系统当然是要运行在Ring0下的,但为了避免GuestOS破坏HostOS,GuestOS必须运行在低于Ring0的权限上(如Ring1权限)。问题随之而来,为了让GuestOS实现完整的系统功能,又必须让它发出的线程是Ring0级的。于是虚拟软件就要不断协调GuestOS和HostOS之线程的优先级,这种转换必然会增加系统的复杂性,会导致软件虚拟技术的性能低下,CPU和内存的处理能力在这样的协调中被大量耗费了,有数据表明其引起的系统性能下降5%~40%。
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CPU虚拟化
硬件CPU虚拟化
为了提高CPU虚拟化的效率,需要用硬件来完成不同层级的切换.
在服务器领域,CPU可以把VMM放在-1环.
由此,intel和AMD各自开发了vt-x和AMD-V