VT技術

VT技術

VT(Virtualization Technology)是Intel為了在硬體層面上輔助虛擬化技術實現,而在其用戶平台上開發的虛擬化支持系統。在此之前,虛擬化只能使用軟體來虛擬底層的架構。

基本介紹

  • 中文名:虛擬化技術
  • 外文名:Virtualization Technology
  • 簡稱:VT技術
  • 地位:首個X86平台的虛擬化解決方案
VT簡介,虛擬化,發展歷程,硬體分區技術,完全虛擬化技術,準虛擬化技術,作業系統虛擬化技術,VT技術優勢,套用,記憶體系統虛擬化,信息化建設管理,存儲虛擬化,

VT簡介

Intel公司開發了兩套VT技術:一套是VT-i,主要針對安騰架構的主機:一套是VT-x, 主要是針對IA32架構的主機。
VT-x依靠VMX(Virtual Machine Extension)來進行對虛擬化技術的硬體支持。作為一 種晶片輔助虛擬化技術,VMX提供兩種新的狀態來進行虛擬:根模式(VMX root)和非根模式 (VMX non—root)。根模式主要是應對丁Host OS或者VMM的環境。在這種模式下,處理器的行為和沒有vT技術時的行為是類似的,可以很好地處理各個特權級別的指令,只是VMX 有其一套指令集,而且當載入數據到某些特定的暫存器的時候,會受到一些限制。而非根模式則是慮對於Guest OS或者vM的環境。在這種環境下,處理器的很多操作是受限的。

虛擬化

在雲計算領域中,虛擬化技術是 必不可少的基礎支持技術。虛擬化技術本質上是一種資源管理技術,它將各種物理資源(如CPU、記憶體、存儲、 甚至網路)抽象和集成到上層系統。 由於消除了物理資源間的壁壘,方便 用戶對這些資源的管理。在實際的解決方案中,尤其是在系統複雜繁多的行業信息化的部署中套用虛擬化技術, 可以使整個IT基礎架構更為靈活。
根據抽象資源的劃分,目前主要有兩種虛擬化類型:一類是純底層硬體資源的虛擬化,包含伺服器、存儲、 網路、PC機等資源的虛擬化,主要套用於企業自身基礎架構的搭建;另一類偏套用層面,主要被運用於雲提供 商,包含平台虛擬化、應用程式虛擬化等。

發展歷程

虛擬化技術經過50多年發展,其經歷了硬體分區、完全虛擬化、準虛擬化到作業系統虛擬化的發展歷程。

硬體分區技術

早期的硬體分區技術是將底層硬體資源劃分成為相互獨立的分區,每個分區都具有各自獨立的作業系統,是虛擬化技術的早期模型,實現較為簡單,但對於系統資源無法做有效控制。

完全虛擬化技術

完全虛擬化技術與硬體分區技術不同,不對底層硬體資源進行劃分分區,是通過Host系統進行虛擬化,Host系統通過Hypervisor(又稱為虛擬機控制器(virtual machine monitor, VMM))來管控虛擬機。該技術的優點是為用戶提供了完整的相互獨立的虛擬化硬體資源,缺點是Hypervisor需要消耗大量資源,物理主機開銷大。

準虛擬化技術

準虛擬化技術又稱為半虛擬化技術,是為了改善完全虛擬化的性能,通過定製的虛擬機作業系統使得其可以與Hypervisor通信,協同工作,並對其指令進行了最佳化。該技術的優點在於提高了虛擬化的性能和系統效率,缺點是由於其需要對虛擬機作業系統進行修改,增加了 系統設計複雜性。

作業系統虛擬化技術

作業系統虛擬化技術不在硬體平台,而是在作業系統層進行虛擬化,所有的虛擬機共享同一個作業系統實例,涉及輕量級虛擬化技術和容器化技術。

VT技術優勢

VT技術下VMX結構,在兩種模式中都分別有4個環,因此Guest OS是直接放在非根模式的RingO中,這樣就解決了環壓縮問題。同時,因為在RingO中可以直接執行特權指令,所以就不存在Ring aliasing問題了。對於中斷來說,使用INT會導致退出非根模式,因此這樣就不需要依靠軟體去操作,可以提升運行效率。並且對於64位模式來說,解決了環壓縮問題,就等於解決了64位模式問題。在進行VMX-entry年llVM-exits操作的時候,保存了每個VM的上下文,從而解決了保存隱藏信息的問題。

套用

記憶體系統虛擬化

VT技術為虛擬化帶米了很多的方便,XEN2.0也部分支持了VT技術,但是在某些方面還不能支持完全虛擬化,例如記憶體、I/O等方面。由於直接模式是必須要對核心進行修改的,因此選擇在XEN成熟的影子頁表映射算法基礎上,對不利於完全虛擬化的部分進行改進以達到完全虛擬化目的,例如地址空間壓縮、物理地址到機器地址轉換、Hypercall。

信息化建設管理

信息化建設管理中的虛擬化,主要是對不同的計算機物理資源進行合理配置,並將伺服器和記憶體以及網路和存儲等實體進行抽象轉換,這樣就能從傳統的物理結構難以分割的現實打破,這樣在物理資源分割之後就能對其進行有效重組。重組得來的虛擬框架不會被原有的資源結構限制,因而能形成較高的效能。尤其是能更好地有效的融合性能過剩或者性能不足的問題,對底層的物理硬體能更好地利用。在構建虛擬化硬體和網路時,主要是結合系統邏輯結構,對資源進行配置和傳遞信息,並利用虛擬化技術同時運行多個作業系統,而在單個作業系統中又能同時運行多個程式,而每個作業系統中都設定了相應的虛擬的主機或者CPU,每個系統的物理架構也不同,一台信息化建設管理能運行多個虛擬的PC終端,促進信息交換和資源共享。

存儲虛擬化

傳統模式基礎上,若用戶想要對數據文檔進行套用,就先要從當地傳統數據存儲介質當中對數據進行讀取。 而本地數據文檔存儲, 主要是藉助用戶設定賬號以及密碼來保障安全,與此同時,數據文檔的存儲方式也會因為本地存儲空間而受到限制。 科學技術迅速發展,促使本地數據文檔可以被存儲在雲伺服器當中,這就形成了雲計算環境下的虛擬化存儲技術。

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