《企業級容器云架構開發指南》— 1 云計算概述

第1章

云計算概述

1.1　虛擬化技術簡史

1.1.1　虛擬化技術的起源

虛擬化（virtualization）技術總體上是軟硬件相互協作而產生和發展的技術，可以將其視作服務器的“多路復用”技術，即將一臺物理服務器模擬（分割）成為多臺邏輯上相互獨立的服務器——虛擬機。虛擬化技術確保了運行于一臺物理機上的多個虛擬機之間具有嚴格的隔離機制，彼此不會相互影響。對于一個高配置的物理機，通常可以虛擬化為幾十臺虛擬機，每個虛擬機可以安裝不同的操作系統，以供不同的租戶選擇使用，而在每個虛擬機的租戶看來，他們完全“獨占”該物理機。

在計算機發展的初期，大型機非常昂貴，也經常得不到充分利用，采用虛擬化技術，將一個大型機虛擬化成幾十個虛擬機供其他部門使用，可提升資源的使用效率。因此虛擬化技術是計算機發展的必然結果。

大型機的虛擬分區技術最早可以追溯到20世紀六七十年代。早在1965年，IBM公司就發明了虛擬化技術，允許用戶在一臺IBM的大型主機上運行多個操作系統，從而讓用戶盡可能地充分利用昂貴的大型機資源。最早使用虛擬化技術的產品是IBM 7044主機，而“虛擬機”這個專用術語也是首次被IBM 7044主機所正式采納。到了1965年，IBM System/360 Model 67成為真正意義上的虛擬機的鼻祖，它通過VMM（Virtual Machine Monitor）對所有的硬件接口都進行了虛擬化。而后來的IBM VM/370則更進一步，首次實現了虛擬化嵌套能力，即在一個虛擬機上繼續虛擬出多個虛擬機，而在X86服務器上這項技術直到2000年左右才獲得了突破。

雖然早在20世紀60年代就已經出現了成熟的虛擬機產品，但直到1977年IBM的管理層才完全接受虛擬機這個強大的新生事物，而僅在一年后（1978年）IBM就已經在全球創建了1 000多個虛擬機了。之后虛擬化技術快速發展，以IBM System z系列為代表的大型機虛擬化技術逐步滲入UNIX小型機的領域，成為小型機的標配技術之一。

在IBM之后，惠普也在自己的UNIX服務器上提供了虛擬化技術，并提供了多種虛擬化方案，每種方案都有針對的需求場景，因此惠普逐漸成為小型機（后文簡稱小機）虛擬化領域的實力廠商。如圖1-1所示，惠普的虛擬化方案總體分為以下幾種：

圖1-1　惠普的虛擬化方案

其中，硬件分區是指一個單一物理服務器分割為幾個不同的虛擬機；虛擬分區則是進一步在一個硬件分區里繼續劃分多個虛擬分區（或多個虛擬機）；而安全資源分區則是在一個虛擬機內劃分多個應用隔離區，類似后來的容器技術。

這3種分區技術的應用場景有所區別：硬件分區適合于性能與隔離程度要求高的虛擬化場景，在這種情況下，不同分區內的物理資源完全獨立，CPU、內存、I/O等都完全隔離；虛擬分區是從軟件層面進行的資源分區，由于同一個物理分區下的多個虛擬分區共享同一份底層物理資源（CPU、內存、I/O等），因此資源的隔離性與性能會差一點，但其優點是分區很靈活，可以隨心所欲地設計虛擬分區的大小和數量，多用于測試性能要求不高的虛擬化場景；安全資源分區主要是在安全的場景下進行分區，類似后來的Docker容器技術，具備快速實施以及所占資源少的優點，是一種輕量級的虛擬化技術。

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