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什么是Hypervisor服务器?

Hypervisor又称为虚拟机监视程序。从根本上说,Hypervisor是软件和硬件堆栈的“管理者”。而“Hypervisor”来源于“Supervisor”这个单词。

作者:李睿编译来源:51CTO|2020-12-07 08:00

【51CTO.com快译】Hypervisor又称为虚拟机监视程序。从根本上说,Hypervisor是软件和硬件堆栈的“管理者”。而“Hypervisor”来源于“Supervisor”这个单词。

什么是Hypervisor?

当人们问“什么是Hypervisor”时,大多数人通常会以其采用的产品来进行回答,例如VMware或Microsoft Hyper-V。VMware和微软这两家公司是主要的Hypervisor供应商,但是Hypervisor以及其虚拟化的功能远不止这些,以下将深入研究Hypervisor的用途以及可用的不同类型。

在更深层次上,Hypervisor是一个由软件、硬件或固件组成的进程,该进程在物理主机上运行以创建虚拟机(VM)。这些虚拟机作为独立的应用程序服务器,尽管它们实际上共享主机的CPU周期、内存和带宽。Hypervisor可以根据需要来启动、配置和停用虚拟机。这种分解、提供和退役的操作使Hypervisor成为了“管理者”。

Hypervisor具有多种使用情况,其中包括服务器、应用程序、存储和桌面的虚拟化。

Hypervisors的两种类型

在数据中心中运行的Hypervisors主要有两种类型:Type 1和 Type 2。那么它们是什么?它们最适合哪种使用情况?

Hypervisors在管理虚拟化环境中起到关键作用

Type 1是一个嵌入到主机物理层中的命令。在那里,Hypervisors根据需要启动和关闭虚拟机,并将主机计算机资源动态分配给虚拟机。

Type 2范围则受到更多限制,通常是在一台物理服务器上运行。这一类型从主机软件层运行,可以在其中将虚拟机创建为不同的进程。像Type 1一样,Type 2可以在其虚拟机中定义不同的操作系统。

这两种类型具有不同的用例,但它们之间并没有明显的区别。

例如,Linux KVM和FreeBSD bhyv是将其管理程序作为内核模块运行的常规操作系统。启用软件的虚拟机管理程序使主机操作系统(OS)有效地运行为可以虚拟化采用不同操作系统(OS)的Type 1,但是它仍然是一种通用操作系统,因此将其定义为Type 2。

那么,Type 1和Type 2这两种类型之间的区别是什么?在什么时候会选择其中一种而不是另一种呢?

Type 1:原生/裸机Hypervisors

Type 1裸机Hypervisors支持高度可扩展的虚拟化,因为它们通常直接在嵌入在固件中的硬件层上运行。Type 1的其他术语是本机/嵌入式Hypervisors,这是因为它们的硬件位置不同。

最终用户无法像使用Type 2一样向现有计算机添加Type 1软件。Type 1被嵌入到专用服务器固件中,并且最终的主机支持虚拟化生产环境。

与从主机操作系统(OS)运行的Type 2不同,Type 1独立于主机操作系统,可以直接访问主机服务器,从而在功能和硬件方面获得了优势。从那里,Type 1发出控制主机资源和管理虚拟机的命令。

直接分配主机资源的能力使Type 1具有高度的可扩展性,并使它们能够通过选择虚拟化操作系统来创建多个虚拟机。

在这两种情况下,Type 1都具有以下特征:虚拟机和主机(有时是虚拟机和虚拟机)之间有效的资源共享、动态资源使用、低延迟和高带宽通信,以及网络管理的全局视图。

尽管本文主要涉及数据中心中的Type 1和Type 2,但是嵌入式Hypervisor也存在于各种大型嵌入式系统中。嵌入式系统包括复杂的环境,如都市的交通灯或机器人工厂的控制器。

Type 1的虚拟化

Type 1是虚拟化网络背后的主要机制。而Type 2提供了一组不同的服务,很少扩展到生产环境中。

  • 整合系统:由于物理硬件可以轻松支持多个物理机(PM),因此降低了新设备和服务器资源的成本。虚拟化的原始驱动力是服务器整合,仍然是其最主要的用例。IT还将其用于桌面虚拟化和存储。
  • 优化物理资源:为不同的应用程序购买单独的物理服务器既昂贵又费时,并且会占用数据中心空间。Type 1使IT团队可以更好地利用服务器硬件,从而降低资本支出,释放数据中心的空间,并最大程度地减少能耗。
  • 更好的资源分配:大多数Type 1允许管理员按应用程序优先级人工设置资源分配。它们中的大多数还根据需要自动执行资源分配,从而在虚拟化环境中实现动态和高效的资源分配。
  • 保持高可用性:这些Hypervisor不仅可以虚拟化计算机,还可以通过原生持久性和冗余来保护高可用性。例如,故障转移群集支持虚拟化节点环境,以便在节点发生故障时继续提供可用性。
  • 更好的测试/开发:Type 2允许管理员隔离用于测试生产环境的系统。开发人员还可以在自己的环境中部署专用的虚拟化环境,并使用克隆的生产数据进行测试。

Type 1供应商

这些虚拟机监控程序产品包括在虚拟化行业领先的VMware ESX/ESXi和Microsoft Hyper-V,以及Citrix和Oracle VM Server的Hypervisor。后者包括SPARC和x86版本。

Type 2主机

Type 2主机执行软件虚拟化。它们在主机操作系统上作为软件应用程序运行,与基于硬件的Type 1相比,它们更像是已经安装的应用程序。大多数Type 2用户利用这个更简单的Hypervisors在单台计算机上运行虚拟机,而不像Type 1的部署和管理那样复杂。

Type 2在主机操作系统运行,并将实例虚拟化为软件进程。它支持多个来宾操作系统,但不能直接访问主机硬件或其资源。这会导致更高的开销,这就是Type 2不太可能运行大型动态虚拟化网络的原因。

Type 2的部署和性能

这一类型也易于部署和管理。例如,用户可以将Type 2 VMware Workstation直接安装到现有Windows实例中。与其相反,Type 1需要管理员运用其专业知识,并且花费更多时间进行部署和管理。

而且,由于Type 2运行时会产生额外的开销,因此它们的性能不如Type 1高。它们在现有操作系统中运行,因此虚拟化性能受到在软件层中工作的限制。其他正在运行的应用程序将从Hypervisors获取更多资源,这将进一步降低虚拟机性能。

对于简单而主流应用的Type 2用例来说(例如在Mac操作系统上运行Windows实例),这不是什么太大的问题。但是对于高性能场景(例如扩展多个虚拟机并尝试创建虚拟网络)来说,这是不够的。

Type 2供应商

Type 2操作系统级别工作,并将来宾操作系统与主机操作系统分离。例如,VMware Workstation和Oracle的开源VirtualBox。

原文标题:What is a Hypervisor Server?,作者:Christine Taylor

【51CTO译稿,合作站点转载请注明原文译者和出处为51CTO.com】

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