服务器虚拟化概述

在服务器虚拟化技术中，被虚拟出来的服务器称为虚拟机（Virtual Machine，VM）。运行在虚拟机里的操作系统称为客户操作系统，即Guest OS。负责管理虚拟机的软件称为虚拟机管理器，缩写为VMM，也称为Hypervisor。

服务器虚拟化通常有两种架构，分别是寄生架构（Hosted）与裸金属架构（Bare-metal）。

（1）寄生架构。

一般而言，在使用计算机之前，首先要安装操作系统，该操作系统称为宿主操作系统，即Host OS。如果采用虚拟机技术，则需要在操作系统之上再安装一个VMM，然后利用这个VMM创建并管理虚拟机。这种后装模式称为寄生架构，因为VMM看起来像是“寄生”在操作系统上的。例如，Oracle公司的VirtualBox就是一种寄生架构。

（2）裸金属架构。

顾名思义，裸金属架构是指将VMM直接安装在物理服务器之上而无须先安装操作系统的预装模式。在安装了VMM之后，再在VMM上安装其他操作系统（如Windows、Linux等）。由于VMM“看起来”是直接安装在物理计算机上的，所以称为裸金属架构，例如KVM、Xen、VMware ESX。

目前，普遍认为裸金属架构的性能要比寄生架构高。很多资料都宣传说，裸金属架构是直接运行在物理硬件之上的，无须通过Host OS，所以性能更高。

图3-1为Xen的工作流程，其中有3个Domain。一开始，很多人会将Domain误认为是CPU的一种特殊状态，这是因为在很多文档里会用一些比较模糊的措辞，例如“此时，系统会进入Domain 0状态”，从而让人产生误解。其实，Domain在虚拟化技术里表示的不是CPU的状态，而是“域”，更通俗地说，就是一台虚拟机。

虽然从图3-1上看，Xen是运行在硬件之上的，但实际上，Xen严重依赖于一个特殊的Domain，那就是Domain 0。其实，Xen在发布其裸金属版本的时候，里面就包含了一个裁剪过的Linux内核，它为Xen提供了除CPU调度和内存管理之外的所有功能，包括硬件驱动、I/O、网络协议、文件系统、进程通信等所有其他操作系统所做的事情。这个Linux内核就运行在Domain 0 里面。这就是为什么当启动裸金属架构版的Xen时会自动启动Domain 0。因为没有这个Linux内核，Xen将无法工作。事实上，基于裸金属架构的VMM中往往包含了一个经过修改的Host OS。

图3-1 Xen的工作流程

因此，裸金属架构其实并不说明VMM能够抛开Host OS在硬件之上运行。如果我们把图3-1中的Domain 0放到与Xen Hypervisor平级的位置，或者放到Xen Hypervisor下面，Domain 0就与寄生架构没有区别了，如图3-2所示。而事实上，即使是寄生架构的产品，例如VirtualBox，在Host OS里面也会有一个运行于核心的驱动程序，它可以直接与物理设备打交道。
如果仔细看图3-2，会发现Domain 1和Domain 2与Domain 0之间还有一些通信。这与传统的寄生架构一样，Guest OS有时也是需要访问Host OS的。所以，裸金属架构本身不会给Guest OS的性能带来任何提升。

从目前的趋势来看，虚拟化将成为操作系统本身功能的一部分。例如，KVM就是Linux标准内核的一个模块，微软的Windows 2008也自带Hyper-V。

 

图3-2 寄生架构