虛擬化技術是一種調配計算資源的方法，它將應用系統的不同層 面的硬件、軟件、數據、網絡存儲等一一隔離起來，從而打破數據中心、服務器、存儲、網絡數據和應用的物理設備之間的劃分，實現架構動態化，并達到集中管理和動態使用物理資源及虛擬資源，以提高系統結構的彈性和靈活性，降低成本、改進服務、減少管理風險等目標。

IaaS技術是一系列技術而非一種技術。在工業互聯網IaaS層，是基于虛擬化、分布式存儲、并行計算、負載調度等技術，實現網絡、計算、存儲等計算機資源的池化管理。根據需求進行彈性分配，并確保資源使用的安全與隔離，為用戶提供完善的云基礎設施服務。其中虛擬化技術是IaaS的關鍵技術。

實際上，我們通常所說的虛擬化是指服務器虛擬化技術。而除此之外，還有網絡虛擬化和存儲虛擬化技術等等。其中網絡虛擬化應用于企業核心和邊緣路由，利用交換機中的虛擬路由特性，用戶可以將企業劃分為使用不同規則和控制的多個子網，而不必再為此購買和安裝新的機架或設備。與傳統技術相比，它具有更少的運營費用和更低的復雜性。存儲虛擬化則是將企業中的存儲資源整合在一起，通過一臺邏輯存儲設備供用戶訪問。

一

虛擬化技術概念

虛擬化技術，通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。可以同時運行多個操作系統，而且每一個操作系統中都有多個程序運行，每一個操作系統都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上；可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。

二

虛擬化技術的分類

1959年，克里斯托弗（Christopher Strachey）發表了一篇學術報告，名為"大型高速計算機中的時間共享"（Time Sharing in Large Fast Computers），他在文中提出了虛擬化的基本概念，這篇文章也被認為是虛擬化技術的最早論述。

隨著虛擬化技術的逐漸成熟，不斷有新的廠商加入企業虛擬化市場的競爭之中，其中比較有代表性有VMware、Microsoft等。其中VMware虛擬化技術一枝獨秀，另外還有Hyper-v和XEN。

虛擬化技術經過數年的發展，已經成為一個龐大的技術家族，其技術形式種類繁多，實現的應用也有一個體系。但對其分類，一般的介紹比較含糊，分類屬性不一。如將服務器虛擬化、硬件虛擬化、CPU虛擬化相提并論，但其實它們都屬一個類別，只是按不同屬性分類得出的不同名稱。下面按照不同屬性，對虛擬化做一個分類。

以應用的領域來劃分：服務器虛擬化、存儲虛擬化、應用虛擬化、平臺虛擬化、桌面虛擬化

以實現層次來劃分：硬件虛擬化、操作系統虛擬化、應用程序虛擬化

1、基于硬件的虛擬化

硬件虛擬化就是用軟件來虛擬一臺標準計算機的硬件配置，如CPU、內存、硬盤、聲卡、顯卡、光驅等，成為一臺虛擬的裸機，然后就可以在上面安裝操作系統了。使用時，先在操作系統里安裝一個硬件虛擬化軟件，用其虛擬出一臺計算機，再安裝系統，做到系統里運行系統，并可虛擬出多臺計算機，安裝多個相同或不同的系統。

2、基于操作系統的虛擬化

操作系統虛擬化就是以一個系統為母體，克隆出多個系統。它比硬件虛擬化要靈活方便，因為只需在系統里裝一個虛擬化軟件，就能以原系統為樣本很快克隆出系統，克隆出的系統與原系統除一些ID標識外，其余都一樣。

看似與硬件虛擬化一樣，都是虛擬多個操作系統出來，但與硬件虛擬化還是有很多不同之處:

（1）操作系統虛擬化是以原系統為樣本，虛擬出一個近乎一模一樣的系統；硬件虛擬化是虛擬硬件環境，然后真實地安裝系統。它們虛擬的東西不一樣。

（2）操作系統虛擬化虛擬的系統都只能為同樣的系統；硬件虛擬化虛擬的系統可以為不同的系統，如Linux、Mac、Windows家族。

（3）操作系統虛擬化虛擬的多個系統有較強的聯系，體現在：①可以為多個虛擬系統同時進行配置，更改了原系統就改了所有；②如果原系統損壞，會殃及所有虛擬系統。硬件虛擬化虛擬的多個系統是相互獨立的，與原系統也無聯系，原系統的損壞不會殃及虛擬的系統。

（4）操作系統虛擬化的性能損耗低，它們都是虛擬的系統，而非硬件虛擬化那樣真實安裝的實體，沒有硬件虛擬化的虛擬硬件層，也大大降低了性能損耗。

3、基于應用程序的虛擬化

應用虛擬化技術的興起最早也是從企業市場而來。一個軟件被打包后，通過局域網很方便地分發到企業的幾千臺計算機上去，不用安裝，直接使用，大大降低了企業的IT成本。

應用虛擬化的目的也是虛擬操作系統，但只是為保證應用程序的正常運行虛擬系統的某些關鍵部分，如注冊表、C盤環境等，所以較為輕量、小巧。使用方法大體為：先安裝虛擬化軟件，此時已經搭建了一個虛擬化環境，然后接收來自網絡的應用軟件或安裝應用軟件到虛擬化環境里，最后使用應用軟件。

三

虛擬化技術的四大特性

四

兩種服務器虛擬化架構

服務器虛擬化技術是指能夠在一臺物理服務器上運行多臺虛擬服務器的技術，而且上述虛擬服務器在用戶、應用軟件甚至操作系統看來，幾乎與物理服務器沒有區別。除此之外，服務器虛擬化技術還應該確保上述多臺虛擬服務器的數據是隔離的，虛擬服務器對資源的占用是可控的。

服務器虛擬化的兩種構架：

1、寄生架構（Hosted Architecture）

在操作系統之上安裝和運行虛擬化程序，依賴主機操作系統對設備的支持和物理資源管理。

2、裸金屬架構(Bare Metal Architecture)

直接在硬件之上安裝虛擬化軟件，再在其上安裝操作系統和應用，依賴虛擬層內核和服務器控制臺進行管理。

3、兩種架構的對比

五

虛擬化云計算管理平臺架構

虛擬化技術主要是實現了對底層物理資源的抽象，使其成為一個個可以被靈活生成、調度、管理的基礎資源單位。

1、資源管理平臺

資源管理平臺負責對物理設備和虛擬化資進行統一的管理和調度，形成統一的資源池，實現IaaS服務的可管、可控，其核心是實現對每個資源單位的生命周期管理能力和對資源管理調度能力。

對資源的生命周期管理，就是對資源的生成、分配、擴展、遷移、回收的全流程管理，關鍵基礎包括虛擬機自動化部署、虛擬機彈性能力提供、資源狀態監控、度量和資源的回收等。資源的管理調度能力則是指對資源的全局性管理與調度，包括模板管理、接口管理、調度策略管理、資源使用量的采集和度量等。

2、業務管理平臺

業務管理平臺的職責是將資源封裝成各種服務，以方便易用的方式對外提供給用戶，實現IaaS的運營。其中業務服務管理主要是將底層資源進行組合和打包，形成供最終用戶購買的業務和服務。

業務流程管理用于實現對用戶注冊、認證、服務開通以及使用、計費、結算等流程的配置與管理；計費管理根據資源監控與度量采集的歷史數據統計用戶對資源的使用量，并根據計費策略生成計費賬單；用戶管理主要負責用戶的身份認證，業務訂購關系管理等工作。

六

結語

縱觀虛擬化技術的發展歷史，可以看到它始終如一的目標就是實現對IT資源的充分利用。虛擬化技術是一種調配計算資源的方法，它將應用系統的不同層 面的硬件、軟件、數據、網絡存儲等一一隔離起來，從而打破數據中心、服務器、存儲、網絡數據和應用的物理設備之間的劃分，實現架構動態化，并達到集中管理和動態使用物理資源及虛擬資源，以提高系統結構的彈性和靈活性，降低成本、改進服務、減少管理風險等目標。因為隨著企業的發展，業務和應用不斷擴張，基于傳統的IT建設方式導致IT系統規模日益龐大，數據中心空間不夠用、高耗能，維護成本不斷增加。企業需要建立一種可以降低成本、具有智能化和安全特性并能夠及時適應企業業務需求的靈活的、動態的基礎設施和應用環境，并希望降低數據中心的運營成本，這時虛擬化技術應運而生。