Hypervisor 虚拟化技术的两种类型

1.定义

• Hypervisor（也被称为虚拟机监视器，即Virtual Machine Monitor，VMM）是一种创建和运行虚拟机的软件、固件或硬件。它可以在物理主机上划分出多个虚拟的计算环境，使得多个操作系统（Guest Operating System）能够在同一台物理计算机上同时运行，这些操作系统彼此独立，就好像它们在各自独立的物理机器上运行一样。

2.类型

（1）类型一（裸金属型，Native 或 Bare - Metal Hypervisor）

• 直接运行在物理硬件之上，比如 VMware ESXi 和 Microsoft Hyper - V Server。这种类型的 hypervisor 直接控制硬件资源，它不需要底层操作系统的支持。它可以直接访问服务器的 CPU、内存、存储和网络等物理资源，并将这些资源分配给各个虚拟机。
• 例如，在一个数据中心，使用 VMware ESXi 的服务器可以为不同的企业用户创建多个虚拟机。这些虚拟机可以运行不同的操作系统，如 Windows Server 用于企业内部的文件共享服务，Linux 用于运行数据库等。因为 ESXi 直接控制硬件，它能够高效地分配资源，提供接近物理机性能的虚拟机运行环境。

（2）类型二（宿主型，Hosted Hypervisor）

• 运行在主机操作系统之上，如 Oracle VirtualBox 和 VMware Workstation。它依赖于主机操作系统来访问硬件资源。宿主型hypervisor通过主机操作系统提供的设备驱动和系统服务来实现虚拟机的创建和管理。
• 例如，一个开发人员在自己的笔记本电脑上安装了 VMware Workstation，笔记本电脑的操作系统是 Windows。在这个 Windows 系统上运行 VMware Workstation，开发人员就可以在 Workstation 中创建多个虚拟机，如用于测试软件的Linux虚拟机和用于模拟不同客户环境的旧版本 Windows 虚拟机。由于它依赖于主机操作系统，在性能上可能会稍逊于裸金属型 hypervisor，但它更易于安装和使用，适合在个人电脑等环境中使用。

3.功能

（1）资源分配与管理

• Hypervisor负责将物理主机的资源（如 CPU 时间、内存空间、磁盘 I/O 和网络带宽）合理地分配给各个虚拟机。它通过资源调度算法来决定每个虚拟机能够使用多少资源。
• 例如，当物理主机有 8 个 CPU 核心，运行着 4 个虚拟机时，hypervisor 可以根据虚拟机的负载情况和用户设置的优先级，为每个虚拟机分配不同数量的 CPU 核心时间。可能会给一个运行数据库服务器的虚拟机分配 3 个核心的时间，因为数据库服务器对计算资源要求较高，而给一个只用于文件存储的虚拟机分配 1 个核心的时间。

（2）隔离性

• 确保各个虚拟机之间相互隔离。这意味着一个虚拟机中的软件故障、安全漏洞或者恶意软件不会影响到其他虚拟机。每个虚拟机都有自己独立的虚拟硬件环境，包括虚拟 CPU、虚拟内存、虚拟磁盘等。
• 例如，如果一个虚拟机被黑客攻击，由于 hypervisor 的隔离作用，黑客无法通过这个虚拟机直接访问其他虚拟机中的数据或者系统。这种隔离性在云计算环境中非常重要，多个用户的虚拟机可能运行在同一台物理主机上，隔离性可以保证每个用户的数据安全和系统稳定。

（3）虚拟机生命周期管理

• 包括创建、启动、暂停、恢复、停止和删除虚拟机等操作。用户可以通过 hypervisor 提供的管理界面或者命令行工具来完成这些操作。
• 例如，在一个企业的测试环境中，测试人员可以使用 hypervisor 的管理工具在需要进行软件测试时快速创建一个新的虚拟机，安装测试所需的操作系统和软件。测试完成后，可以暂停或者删除这个虚拟机，以释放资源。