虛擬機(jī)（英文全稱:Virtual Machine，縮寫(xiě):VM）是一種基于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)，它通過(guò)軟件將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)虛擬化，從而提供與物理計(jì)算機(jī)相同的功能。一般來(lái)說(shuō)，虛擬機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它可以在完全隔離的環(huán)境中通過(guò)軟件模擬硬件系統(tǒng)的所有功能。在確保虛擬機(jī)可以隔離運(yùn)行的同時(shí)，它還可以同步虛擬機(jī)和物理主機(jī)之間的資源。

1961年，麻省理工學(xué)院在IBM 7094機(jī)器上實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)分時(shí)系統(tǒng)CTSS，隨后system/360機(jī)器也支持分時(shí)系統(tǒng)。1972年，IBM正式將system/370的分時(shí)系統(tǒng)命名為虛擬機(jī)。1996年，Java虛擬機(jī)隨著JDK1.0的發(fā)布而推出，隨后出現(xiàn)了HotSpot VM和OpenJ9等不同的JVM實(shí)現(xiàn)。

虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)可能依賴于特殊的軟件和硬件。從廣義上講，虛擬機(jī)可以根據(jù)其提供的功能分為兩類:系統(tǒng)虛擬機(jī)和進(jìn)程虛擬機(jī)。虛擬機(jī)具有分區(qū)和封裝的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在性能不穩(wěn)定等缺陷。

系統(tǒng)虛擬機(jī)：虛擬機(jī)的定義首先由Popek和Goldberg提出，它被稱為物理計(jì)算機(jī)的高效和獨(dú)立副本。這種虛擬機(jī)被稱為系統(tǒng)虛擬機(jī)，它是一個(gè)緊密隔離的軟件容器，包含操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。每個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)都是完全獨(dú)立的。通過(guò)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上放置多個(gè)虛擬機(jī)，您可以僅在一臺(tái)物理服務(wù)器或“主機(jī)”上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

進(jìn)程虛擬機(jī)：流程虛擬機(jī)可以支持單個(gè)流程。在過(guò)程虛擬機(jī)中，虛擬化軟件被放置在ABI接口、操作系統(tǒng)和硬件組合上。虛擬軟件模擬用戶級(jí)指令和操作系統(tǒng)調(diào)用。通常，底層平臺(tái)稱為主機(jī)，運(yùn)行在虛擬軟件中的應(yīng)用程序稱為客戶端。虛擬機(jī)對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)模擬的真實(shí)平臺(tái)稱為本地機(jī)。在進(jìn)程虛擬機(jī)中，虛擬軟件通常被稱為運(yùn)行時(shí)。創(chuàng)建運(yùn)行時(shí)是為了支持客戶端進(jìn)程并在操作系統(tǒng)上運(yùn)行。虛擬機(jī)支持客戶端進(jìn)程。只要客戶端進(jìn)程執(zhí)行，虛擬機(jī)就會(huì)終止，直到客戶端進(jìn)程終止。

虛擬化技術(shù)的概念：虛擬化是通過(guò)“軟件定義”對(duì)物理硬件進(jìn)行抽象和邏輯化，將邏輯資源與底層硬件隔離開(kāi)來(lái)，通過(guò)對(duì)邏輯資源的有效管理和利用，實(shí)現(xiàn)物理硬件資源效率的最大化。虛擬化技術(shù)是一種將事物從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式的方法，虛擬機(jī)技術(shù)是虛擬化技術(shù)之一。計(jì)算機(jī)世界中最常用的虛擬化技術(shù)是操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存。如果用戶需要的內(nèi)存空間大于物理機(jī)的內(nèi)存，我們可以使用內(nèi)存虛擬化技術(shù)將硬盤的一部分虛擬成內(nèi)存，在對(duì)用戶透明的情況下與物理內(nèi)存一起完成用戶的操作。再比如，虛擬專用網(wǎng)技術(shù)（VPN）可以用于在公共網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建安全穩(wěn)定的“隧道”，這使用戶感覺(jué)像在使用專用網(wǎng)絡(luò)。

虛擬機(jī)監(jiān)視器：虛擬機(jī)監(jiān)視器，也稱為虛擬機(jī)管理程序或虛擬機(jī)監(jiān)視器。虛擬機(jī)通常包含整個(gè)操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序，并且還需要運(yùn)行虛擬機(jī)管理程序來(lái)控制虛擬機(jī)。虛擬機(jī)管理程序是運(yùn)行在物理服務(wù)器和操作系統(tǒng)之間的中間軟件層，它允許多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序共享一組基本物理硬件，因此也可以將其視為虛擬環(huán)境中的“元”操作系統(tǒng)，它可以協(xié)調(diào)對(duì)服務(wù)器上所有物理設(shè)備和虛擬機(jī)的訪問(wèn)。虛擬機(jī)管理程序是所有虛擬化技術(shù)的核心。無(wú)中斷支持多工作負(fù)載遷移的能力是虛擬機(jī)管理程序的基本功能。當(dāng)服務(wù)器啟動(dòng)并執(zhí)行虛擬機(jī)管理程序時(shí)，它將為每個(gè)虛擬機(jī)分配適當(dāng)數(shù)量的內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡(luò)和磁盤，并加載所有虛擬機(jī)的客戶機(jī)操作系統(tǒng)。

虛擬機(jī)管理器：虛擬機(jī)管理器也稱為虛擬機(jī)監(jiān)視器（VMM），用于管理彼此獨(dú)立運(yùn)行的虛擬機(jī)。它在邏輯上將虛擬機(jī)彼此分開(kāi)，并為每個(gè)虛擬機(jī)分配自己的底層計(jì)算能力、內(nèi)存和存儲(chǔ)片。這可以防止虛擬機(jī)相互干擾。因此，當(dāng)一個(gè)操作系統(tǒng)崩潰或受到安全攻擊時(shí)，其他操作系統(tǒng)可能不會(huì)受到影響。虛擬機(jī)管理器是一個(gè)小軟件層，它支持多個(gè)操作系統(tǒng)并行獨(dú)立運(yùn)行并共享相同的物理計(jì)算資源。這些操作系統(tǒng)采用虛擬機(jī)（VMs）的形式，即在軟件中模擬整個(gè)計(jì)算硬件環(huán)境的文件。

虛擬機(jī)和物理機(jī)的區(qū)別：虛擬機(jī)是指由軟件模擬的、具有完整硬件系統(tǒng)功能并在完全隔離的環(huán)境中運(yùn)行的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。物理計(jì)算機(jī)是相對(duì)于虛擬機(jī)的物理計(jì)算機(jī)的名稱。物理機(jī)為虛擬機(jī)提供硬件環(huán)境，有時(shí)稱為“主機(jī)”或“主機(jī)”。通過(guò)物理機(jī)和虛擬機(jī)的協(xié)作，可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝多個(gè)操作系統(tǒng)（一個(gè)外部操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)中的多個(gè)操作系統(tǒng)），并實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作系統(tǒng)之間的通信，就像擁有多臺(tái)計(jì)算機(jī)一樣。

晶體阻抗計(jì)(Crystal Impedance Meter)：CIM是一種開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，旨在提供一個(gè)無(wú)需代理即可對(duì)ESXi主機(jī)硬件資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控的框架。該框架包括一個(gè)CIM對(duì)象管理器（通常稱為“CIM代理”）和一組CIM提供程序。CIM提供程序用于管理和訪問(wèn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層硬件。這些提供程序可以由硬件供應(yīng)商編寫(xiě)，例如服務(wù)器制造商和硬件設(shè)備供應(yīng)商，以便監(jiān)控和管理他們的設(shè)備。CIM代理從所有CIM提供程序獲取信息，并使用標(biāo)準(zhǔn)API將其提供給外部。

OVF：OVF（開(kāi)放式虛擬化格式）是一種以包的形式組織多個(gè)文件的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。例如。ovf。vmdk。nvram和其他文件。其目的是支持不同產(chǎn)品和平臺(tái)之間的虛擬設(shè)備交換。OVA（開(kāi)放式虛擬化格式應(yīng)用程序）是OVF的單一文件發(fā)行版。將虛擬機(jī)導(dǎo)出為OVF文件時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)包含OVF文件和虛擬磁盤文件的目錄。

虛擬開(kāi)關(guān)：在物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>中，常見(jiàn)的連接方法是路由器和交換機(jī)之間的連接以及交換機(jī)和PC之間的連接。這樣，不同的服務(wù)器和PC可以通過(guò)交換機(jī)的連接相互通信。VSwitch是ESXi內(nèi)核提供的虛擬交換機(jī)，用于連接不同的虛擬機(jī)和管理界面。它可以由一個(gè)或多個(gè)虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)適配器組成，但不同的vSwitch不能使用同一個(gè)虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)適配器。在安裝過(guò)程中，默認(rèn)情況下將創(chuàng)建第一個(gè)虛擬交換機(jī)vSwitch0，用于控制臺(tái)和虛擬機(jī)在線等功能。vSwitch的功能類似于物理網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)，它使虛擬機(jī)能夠進(jìn)行內(nèi)部通信并與外部網(wǎng)絡(luò)連接。

vRouter：VRouter（虛擬路由器）模擬傳統(tǒng)基于硬件的第三層IP路由器的功能。虛擬路由器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）的方式，將原本依賴專用硬件設(shè)備的路由功能轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行在軟件上，而不是依賴商用硬件設(shè)備。這樣做的好處包括降低硬件成本和幫助實(shí)現(xiàn)硬件互操作性，而無(wú)需依賴特定的硬件平臺(tái)。

vmware gsx：Oracle VM VirtualBox是一款開(kāi)源、低成本和跨平臺(tái)的桌面虛擬化軟件，可以支持多達(dá)32個(gè)虛擬CPU的大量工作負(fù)載。支持的主機(jī)操作系統(tǒng)包括Windows、Linux和macOS。通過(guò)該軟件，開(kāi)發(fā)人員可以在一臺(tái)設(shè)備上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。同時(shí)，使用VirtualBox可以減少桌面和服務(wù)器配置，從而降低運(yùn)營(yíng)成本并縮短在本地和云中安全部署應(yīng)用程序所需的時(shí)間。

VMware Workstation Pro：VMware Workstation Pro是標(biāo)準(zhǔn)桌面虛擬機(jī)管理程序，可用于在Windows或Linux桌面上運(yùn)行Windows、Linux和BSD虛擬機(jī)。借助VMware Workstation Pro，您可以運(yùn)行復(fù)雜的本地虛擬環(huán)境，從而在同一臺(tái)臺(tái)式機(jī)上模擬操作系統(tǒng)、平臺(tái)和云環(huán)境。在開(kāi)發(fā)和測(cè)試中使用VMware Workstation Pro可以修復(fù)更多錯(cuò)誤并按時(shí)交付高質(zhì)量的代碼。VMware Workstation Pro具有虛擬網(wǎng)絡(luò)連接功能，為虛擬機(jī)創(chuàng)建和配置復(fù)雜的IPv4和IPv6虛擬網(wǎng)絡(luò)，并添加了網(wǎng)絡(luò)延遲和帶寬模擬功能。

優(yōu)勢(shì)

劃分：虛擬機(jī)的分區(qū)特性是可以在一臺(tái)物理機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且可以根據(jù)需要將系統(tǒng)資源分配給不同的虛擬機(jī)。這種分區(qū)功能使虛擬機(jī)成為一種靈活高效的解決方案，可以滿足不同用戶的需求。通過(guò)虛擬化技術(shù)，可以將一臺(tái)物理服務(wù)器劃分為多個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)都有自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，并且相互隔離。這種分區(qū)功能使虛擬機(jī)能夠更好地利用物理資源，提高系統(tǒng)的利用率，并靈活調(diào)整和配置不同虛擬機(jī)的資源分配，以滿足不同工作負(fù)載的需求。

包裝：虛擬機(jī)的這一特性允許它將整個(gè)虛擬機(jī)的狀態(tài)保存到一個(gè)文件中，這就像移動(dòng)和復(fù)制文件一樣簡(jiǎn)單。這種封裝使虛擬機(jī)的部署和管理更加方便。

獨(dú)立于硬件：通過(guò)將軟件與物理主機(jī)分離，用戶可以在單個(gè)硬件上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，從而節(jié)省企業(yè)時(shí)間、管理成本和物理空間。此外，虛擬機(jī)還可以支持舊應(yīng)用程序，從而減少或消除將舊應(yīng)用程序遷移到更新或不同操作系統(tǒng)的需求和成本。

劣勢(shì)

虛擬機(jī)會(huì)面臨業(yè)績(jī)不穩(wěn)定的問(wèn)題。當(dāng)在同一物理主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致性能不穩(wěn)定，尤其是在無(wú)法滿足特定應(yīng)用程序的基礎(chǔ)架構(gòu)要求時(shí)。因?yàn)樘摂M機(jī)需要運(yùn)行額外的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，所以它將占用一定的內(nèi)存和處理器資源。這意味著當(dāng)用戶同時(shí)使用多個(gè)虛擬機(jī)時(shí)，他們可能會(huì)感到計(jì)算機(jī)速度緩慢或資源緊張。虛擬機(jī)中的數(shù)據(jù)也可能因軟件故障、計(jì)算機(jī)崩潰或其他問(wèn)題而丟失。此外，如果物理服務(wù)器崩潰，其上運(yùn)行的所有虛擬機(jī)和應(yīng)用程序都將受到影響。因此，在使用虛擬機(jī)時(shí)，需要確保計(jì)算機(jī)的硬件和軟件配置足夠強(qiáng)大以滿足需求。虛擬機(jī)的不正確配置或使用也可能導(dǎo)致對(duì)計(jì)算機(jī)的一些潛在威脅。例如，虛擬機(jī)可能會(huì)暴露計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的漏洞，從而給惡意軟件入侵計(jì)算機(jī)提供機(jī)會(huì)。

許多虛擬機(jī)使用模擬方法來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。仿真是將具有不同接口和功能的系統(tǒng)或子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為具有特定接口和功能的系統(tǒng)或子系統(tǒng)的過(guò)程。指令集模擬在虛擬機(jī)中起著重要的作用，因?yàn)樘摂M機(jī)需要在具有特定指令集的主機(jī)處理器上運(yùn)行用不同指令集編譯的二進(jìn)制程序。

CPU虛擬化：CPU虛擬化是為了確保客戶虛擬機(jī)可以使用與物理CPU相同的指令集架構(gòu)。這里的指令集架構(gòu)是指軟件可以看到的狀態(tài)（如寄存器和內(nèi)存）以及作用于這些狀態(tài)的指令。借助CPU虛擬化，客戶虛擬機(jī)可以在虛擬環(huán)境中運(yùn)行，并與物理CPU進(jìn)行交互，就像在物理環(huán)境中一樣。通過(guò)這種方式，虛擬化技術(shù)可以為用戶提供更靈活和可擴(kuò)展的計(jì)算資源，同時(shí)保持與物理CPU兼容的指令集架構(gòu)。

內(nèi)存虛擬化：在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，內(nèi)存地址分為虛擬地址空間和物理地址空間。應(yīng)用程序使用虛擬地址訪問(wèn)內(nèi)存，CPU根據(jù)虛擬地址到物理地址的映射將虛擬地址轉(zhuǎn)換為可以直接訪問(wèn)的物理地址。這種映射關(guān)系維護(hù)了從虛擬地址空間到物理地址空間的映射關(guān)系。內(nèi)存虛擬化的核心任務(wù)之一就是維護(hù)和處理這種雙內(nèi)存地址空間的映射關(guān)系。虛擬化技術(shù)允許多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)在同一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行，每個(gè)應(yīng)用程序都有自己的虛擬地址空間，該空間映射到實(shí)際的物理地址空間，從而實(shí)現(xiàn)更高效的資源利用和隔離保護(hù)。

設(shè)備虛擬化：設(shè)備虛擬化涵蓋多種方法，如軟件模擬、半虛擬化、直接I/O訪問(wèn)和SR-IOV。其中，軟件模擬是最簡(jiǎn)單的設(shè)備虛擬化方式。它攔截客戶操作系統(tǒng)發(fā)出的設(shè)備I/O操作，并完全模擬設(shè)備I/O操作的響應(yīng)，以確保設(shè)備虛擬化對(duì)客戶操作系統(tǒng)是透明的。

解碼調(diào)度解釋：解釋程序是模擬和操作機(jī)器的程序，它模擬實(shí)現(xiàn)源指令集完整結(jié)構(gòu)狀態(tài)的機(jī)器。這臺(tái)機(jī)器包括所有的結(jié)構(gòu)寄存器和主存儲(chǔ)器。解釋器維護(hù)客戶端主內(nèi)存的鏡像，包括程序代碼和數(shù)據(jù)。此外，解釋器還維護(hù)一個(gè)名為context block的表，其中包含源結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種組件，如通用寄存器、程序計(jì)數(shù)器、條件代碼和控制寄存器。這樣，解釋器可以模擬和操作客戶端的整個(gè)狀態(tài)，從而可以在解釋器上執(zhí)行源指令集。解釋程序在運(yùn)行源程序時(shí)，會(huì)逐個(gè)執(zhí)行指令，并根據(jù)指令讀取和修改程序的狀態(tài)。這種類型的解釋器通常被稱為解碼調(diào)度解釋器。它的工作原理是通過(guò)一個(gè)中央循環(huán)解碼每條指令，并將指令分派給相應(yīng)的解釋例程執(zhí)行。解釋器的主要任務(wù)是解析指令，執(zhí)行相應(yīng)的操作，并根據(jù)需要更新程序的狀態(tài)。這種設(shè)計(jì)方法可以使解釋器更加靈活，可以處理許多不同的指令并根據(jù)指令的類型執(zhí)行相應(yīng)的操作。

線索解讀：decode-dispatch解釋器的主循環(huán)包含一些直接和間接的分支指令，但這些分支指令可能會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生一定的影響，尤其是在無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的情況下。解釋器主循環(huán)的結(jié)構(gòu)通常在循環(huán)的頂部停止或中斷，然后使用寄存器間接分支跳轉(zhuǎn)switch語(yǔ)句，接著調(diào)用解釋器例程，該例程通過(guò)第二個(gè)寄存器間接分支返回主循環(huán)，最后通過(guò)分支終止循環(huán)。線索解釋的一個(gè)關(guān)鍵特征是使用表格實(shí)現(xiàn)賦值的間接跳轉(zhuǎn)。這種間接跳轉(zhuǎn)方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以獨(dú)立地修改和重新定位解釋例程。因?yàn)檎{(diào)度表用于跳轉(zhuǎn)，所以這種方法被稱為間接線索解釋。

Xen：Xen是一個(gè)開(kāi)源虛擬機(jī)監(jiān)視器，可以在單個(gè)物理主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)客戶操作系統(tǒng)。Xen與IA-32、x86-64、安騰和ARM計(jì)算機(jī)架構(gòu)兼容。Xen Hypervisor直接在硬件上運(yùn)行，負(fù)責(zé)調(diào)度CPU、內(nèi)存和中斷。在Xen上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)運(yùn)行的虛擬機(jī)實(shí)例稱為域或來(lái)賓。其中，有一個(gè)特殊的域Domain 0，它包含系統(tǒng)中的所有驅(qū)動(dòng)程序，還包含用于管理虛擬機(jī)的創(chuàng)建、固定和配置的控制堆棧。

KVM：KVM是一種基于Linux內(nèi)核的開(kāi)源虛擬化技術(shù)，是一種集成到Linux內(nèi)核中的虛擬機(jī)管理程序，是一種面向Linux的完全虛擬化解決方案，具有X86架構(gòu)和支持虛擬化技術(shù)的硬件（Intel VT或AMD-V）。它是Linux的一個(gè)非常小的模塊，使用Linux來(lái)做很多事情，例如任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理和與硬件設(shè)備的交互，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬機(jī)的管理。

半虛擬化：半虛擬化是一種通過(guò)修改客戶操作系統(tǒng)的代碼以部分訪問(wèn)特權(quán)狀態(tài)來(lái)直接與VMM交互的技術(shù)。在半虛擬化虛擬機(jī)中，一些硬件接口以軟件的形式提供給客戶操作系統(tǒng)，這些接口可以通過(guò)Hypercall提供（VMM提供對(duì)客戶操作系統(tǒng)的直接調(diào)用，類似于系統(tǒng)調(diào)用）。與完全虛擬化相比，半虛擬化VMM只需模擬部分底層硬件，因此客戶操作系統(tǒng)無(wú)法在不進(jìn)行修改的情況下在虛擬機(jī)中運(yùn)行，甚至在虛擬機(jī)中運(yùn)行的其他程序也需要修改。

完全虛擬化：完全虛擬化是一種硬件虛擬化，它允許未經(jīng)修改的客戶操作系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)高于主機(jī)操作系統(tǒng)的VMM或超級(jí)操作系統(tǒng)是完全虛擬化的基礎(chǔ)。監(jiān)視器或虛擬機(jī)管理程序需要兩個(gè)關(guān)鍵功能來(lái)提供和保護(hù)虛擬化環(huán)境。首先，獨(dú)立于操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理可以為不同的虛擬環(huán)境（如Linux、Windows和嵌入式環(huán)境）提供資源，并保護(hù)這些環(huán)境免受未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)；其次，切換虛擬化環(huán)境，將物理計(jì)算資源分配給虛擬機(jī)。

操作系統(tǒng)虛擬化：在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，所有用戶的進(jìn)程本質(zhì)上都運(yùn)行在操作系統(tǒng)的同一個(gè)實(shí)例中，因此內(nèi)核或應(yīng)用程序的缺陷可能會(huì)影響其他進(jìn)程。操作系統(tǒng)級(jí)虛擬化是一種輕量級(jí)虛擬化技術(shù)，用于沒(méi)有VMM層的服務(wù)器操作系統(tǒng)。內(nèi)核通過(guò)創(chuàng)建多個(gè)虛擬操作系統(tǒng)實(shí)例來(lái)隔離不同的進(jìn)程，不同實(shí)例中的進(jìn)程完全不知道彼此的存在。一般來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)虛擬化是操作系統(tǒng)的虛擬化，需要隔離操作系統(tǒng)資源。

虛擬機(jī)提供了更好的隔離，每個(gè)虛擬機(jī)都在獨(dú)立的環(huán)境中運(yùn)行，互不影響。這使得虛擬機(jī)能夠運(yùn)行不同版本的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，從而提供更好的兼容性。由于虛擬機(jī)具有一定的隔離特性，每個(gè)虛擬機(jī)都可以獲得獨(dú)立的CPU指令、內(nèi)存和存儲(chǔ)等物理資源。這意味著虛擬機(jī)可以在硬件級(jí)別實(shí)現(xiàn)故障隔離和安全隔離，同時(shí)可以使用高級(jí)資源控制功能來(lái)保持良好的性能。

隔離技術(shù)

虛擬CPU指令隔離：通過(guò)將每個(gè)虛擬CPU綁定到物理主機(jī)的物理處理器核心，實(shí)現(xiàn)了虛擬CPU之間的隔離。每個(gè)物理CPU核心只能由一個(gè)虛擬CPU核心綁定。這種綁定方式保證了每個(gè)虛擬CPU的計(jì)算負(fù)載和指令運(yùn)行在對(duì)應(yīng)綁定的物理核上，從而實(shí)現(xiàn)了虛擬CPU之間的相互隔離。

內(nèi)存隔離：采用KVM+QEMU虛擬化技術(shù)，以Linux操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺(tái)是一種常見(jiàn)的技術(shù)方案。在這個(gè)方案中，每個(gè)虛擬機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)QEMU進(jìn)程。QEMU進(jìn)程負(fù)責(zé)為虛擬機(jī)提供所需的內(nèi)存和其他資源。虛擬機(jī)使用的內(nèi)存資源實(shí)際上是分配給QEMU進(jìn)程的。在Linux操作系統(tǒng)下，不同的進(jìn)程相互隔離，它們的虛擬地址空間相互獨(dú)立。每個(gè)進(jìn)程不能訪問(wèn)其他進(jìn)程的地址空間，因此虛擬化系統(tǒng)中每個(gè)虛擬機(jī)的內(nèi)存空間也是相互隔離的。這可以確保虛擬機(jī)之間的安全性和隔離。

CPU分配原則：虛擬機(jī)的CPU分配原則是盡可能避免虛擬CPU的過(guò)度使用。對(duì)于單線程應(yīng)用程序，不需要多線程。虛擬機(jī)的虛擬CPU數(shù)量應(yīng)小于或等于物理CPU核心的數(shù)量。例如，在雙插槽雙核服務(wù)器配置中，虛擬機(jī)應(yīng)該最多使用兩個(gè)虛擬CPU。

虛擬機(jī)

內(nèi)存分配原則：資源評(píng)估后，虛擬機(jī)內(nèi)存分配必須確保虛擬機(jī)所需的實(shí)際內(nèi)存盡可能不超過(guò)物理內(nèi)存總量。這意味著當(dāng)應(yīng)用程序需要更多內(nèi)存時(shí)，它將使用磁盤內(nèi)存來(lái)解決它，但這可能會(huì)降低系統(tǒng)性能。對(duì)于關(guān)鍵應(yīng)用，可以考慮固定內(nèi)存的方法，以確保性能的穩(wěn)定性。

磁盤使用原則：虛擬機(jī)的磁盤性能受到許多因素的限制，包括陣列磁盤的數(shù)量和類型以及在其上運(yùn)行的虛擬機(jī)數(shù)量。磁盤訪問(wèn)性能對(duì)虛擬機(jī)數(shù)量有一定影響。內(nèi)部磁盤的可用性和IO吞吐量相對(duì)較弱，因此不建議將虛擬機(jī)存儲(chǔ)在內(nèi)部磁盤上，而是使用外部高性能磁盤陣列。

快照和備份：虛擬機(jī)的快照類似于數(shù)據(jù)庫(kù)的照片，即在特定時(shí)間點(diǎn)（創(chuàng)建快照的時(shí)間點(diǎn)）拍攝的數(shù)據(jù)庫(kù)照片。但是這張照片是一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以應(yīng)用于SQL語(yǔ)句。創(chuàng)建快照后，將識(shí)別原始數(shù)據(jù)庫(kù)的所有數(shù)據(jù)頁(yè)。如果在創(chuàng)建快照后修改了數(shù)據(jù)頁(yè)，將復(fù)制數(shù)據(jù)頁(yè)，并復(fù)制未修改的數(shù)據(jù)頁(yè)；虛擬機(jī)的備份本質(zhì)上是一份拷貝。這相當(dāng)于將數(shù)據(jù)庫(kù)中所有內(nèi)容的副本復(fù)制到一個(gè)特定文件（通常是備份文件）中。bak）在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)。備份的結(jié)果是一個(gè)文件，該文件可以復(fù)制或?qū)懭氪艓А?/p>

性能監(jiān)控和優(yōu)化：虛擬機(jī)常見(jiàn)的性能問(wèn)題包括CPU負(fù)載不足、系統(tǒng)吞吐量不足、重復(fù)查詢過(guò)多、連接池占用、使用不合理等。虛擬機(jī)性能優(yōu)化的原則是盡量減少創(chuàng)建的對(duì)象數(shù)量，減少全局變量和大型對(duì)象的使用。如果出現(xiàn)性能問(wèn)題，可以從線程池、連接池、虛擬機(jī)啟動(dòng)參數(shù)、程序算法等方面進(jìn)行調(diào)優(yōu)。

服務(wù)器虛擬化：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的快速發(fā)展，特別是近年來(lái)多核CPU的發(fā)展，為虛擬機(jī)應(yīng)用提供了更大的舞臺(tái)。通過(guò)虛擬機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的集成，將原本分布在不同計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上的任務(wù)集成到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，從而顯著降低信息系統(tǒng)的購(gòu)買、運(yùn)行和維護(hù)成本。

云計(jì)算平臺(tái)中的虛擬機(jī)：虛擬機(jī)也是云計(jì)算的基礎(chǔ)，它支持云計(jì)算的靈活擴(kuò)展和資源共享，使計(jì)算資源更加高效。云計(jì)算以虛擬機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，為用戶提供可定制且能保證服務(wù)質(zhì)量的計(jì)算能力，使計(jì)算成為可按需定制的公共服務(wù)。虛擬機(jī)的出現(xiàn)降低了客戶操作系統(tǒng)與底層硬件之間的耦合性，因此虛擬機(jī)的狀態(tài)可以完全遷移到其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并恢復(fù)。這種在線遷移能力為實(shí)現(xiàn)集群均衡、移動(dòng)計(jì)算和高可靠性系統(tǒng)提供了一種創(chuàng)新的技術(shù)手段。

桌面虛擬化：桌面虛擬化是一種允許用戶從設(shè)備的獨(dú)立桌面工作區(qū)遠(yuǎn)程訪問(wèn)和運(yùn)行應(yīng)用程序的方法。一種常見(jiàn)的情況是用戶使用遠(yuǎn)程訪問(wèn)軟件從家用電腦登錄到辦公電腦。桌面虛擬化也可以指在一臺(tái)設(shè)備上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)以保持工作負(fù)載的獨(dú)立性和隔離性。VMware Workstation Player是一款桌面虛擬化應(yīng)用程序，無(wú)需重啟即可在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)中心虛擬化：在數(shù)據(jù)中心虛擬化中，虛擬服務(wù)器是從傳統(tǒng)的物理服務(wù)器創(chuàng)建的。該過(guò)程通過(guò)在虛擬機(jī)管理程序的幫助下模擬處理器、操作系統(tǒng)和其他資源來(lái)抽象物理硬件。虛擬機(jī)管理程序是一種創(chuàng)建和管理虛擬機(jī)的軟件。它將CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)等資源視為一個(gè)池，可以在現(xiàn)有虛擬機(jī)或新虛擬機(jī)之間重新分配。