虛擬化：虛擬化的前世今生

　　服務器虛擬化，是一個非常抽象化的概念，這源于其字面意義的難以理解。在著名的虛擬化軟件供應商VMware看來，“虛擬化是一個抽象層，它使物理硬件與操作系統(tǒng)彼此分離，有助于提高 IT 資源的利用率和靈活性。”這是迄今為止對于虛擬化這一技術而言難得的精要概括與闡釋。

　　但是問題接踵而至：為什么要虛擬化？這是伴隨著計算機技術的飛速進步而必然出現(xiàn)的結果。早在誕生初期，英特爾公司的創(chuàng)始人之一摩爾先生總結出了著名的“摩爾定律”，幾十年過去，這一定律依舊有效并帶動著IT技術的進步乃至文明的前進。在今天，以高性能的英特爾安騰、至強處理器為代表，讓服務器的性能帶到了一個全新的高度。但對于各類用戶而言，這同時衍生出來一個問題，那就是單一服務器執(zhí)行單獨的任務，導致服務器使用量驟增，開支增加，而服務器的計算能力資源卻遭到了大量的浪費。

　　前世

　　最早意識到這一問題的，是在基于精簡指令集的大型RISC處理器上。從這個意義上說，服務器虛擬化并不是一門很新鮮的技術，從誕生至今，已有四十多年的歷史。虛擬化技術的最初來源卻不在 x86 架構上，而是大型主機。最早使用虛擬化技術的是 IBM 7044 計算機，IBM 之后在上世紀 60 年代還開發(fā)了型號為 Model 67 的 System/360 主機。Model 67 主機通過虛擬機監(jiān)視器(Virtual Machine Monitor)虛擬所有的硬件接口。在早期的計算中, 操作系統(tǒng)被稱做 Supervisor，能夠運行在其它操作系統(tǒng)之上的操作系統(tǒng)被稱做 hypervisor。其中，VMM 直接運行在底層硬件上, 允許執(zhí)行多個虛擬機(VM)，每一個 VM 運行自己的會話式監(jiān)控系統(tǒng)[Ning1] (CMS，Conversational Monitor System)?；萜?、Sun 公司也跟隨 IBM 在自己的 RISC 服務器上提供了虛擬化技術，但由于真正使用大型機和小型機的用戶還是少數(shù)，加上各家產(chǎn)品和技術之間并不兼容，虛擬化技術仍舊不太被公眾所關注。目前，主要的 UNIX 廠商均支持 64 路 SMP 的虛擬。并且普遍能實現(xiàn) 1/X 量級 CPU 的微調。

　　今生

　　今天，虛擬化技術的發(fā)展已經(jīng)蔓延到了 x86 架構。此前，虛擬化技術在 x86 架構上進展緩慢的主要原因有兩個：首先是x86 架構本身不適合進行虛擬化，這個障礙已經(jīng)由英特爾等公司修改 x86 處理器的指令集得到解決;其次是 x86 處理器的性能不足，而對于今天的高頻多核服務器用處理器，性能以及今非昔比。由于 x86 架構的廣泛普及，x86 架構上的虛擬化技術也得到了比以前多得多的關注。

　　英特爾的加入

　　作為全球處理器及芯片制造的領導企業(yè)，英特爾公司早在2005年，就意識到虛擬化技術在x86架構服務器上的廣闊應用前景。作為硬件廠商，英特爾首先看到了純軟件虛擬化的不足。傳統(tǒng)純軟件虛擬化技術的主要問題是性能和隔離性之間存在矛盾。FullVirtualization完全虛擬化技術可以提供較好的客戶操作系統(tǒng)獨立性，但其性能不高，在不同的應用下，可以消耗掉主機10%~30%的資源。而OSVirtualization可以提供良好的性能，但各個客戶操作系統(tǒng)之間的獨立性不強。無論是何種軟件方法，隔離性都是由Hypervisor軟件提供的，過多的隔離必然會導致性能的下降。為此，英特爾特意開發(fā)出了基于硬件的英特爾虛擬化技術——IntelVT。

　　關于IntelVT技術，我們會在以后提到。但是正是英特爾的介入，方便了虛擬化軟件廠商的軟件編寫，也促成了今天虛擬化技術空前繁榮的局面。