当前位置 博文首页 > 沉迷单车的追风少年：《系统虚拟化与云计算》笔记(二)
目录
虚拟化在云计算中作用
虚拟化技术的发展史
虚拟化的定义
虚拟化的对象与作用
虚拟化的类型：系统虚拟化、基础设施虚拟化、编程接口虚拟化、应用程序虚拟化
系统虚拟化分类1：虚拟平台（全虚拟化和类虚拟化）
基于软件的全虚拟化
类虚拟化
系统虚拟化分类2：VMM结构（独立VMM、用户态、混合VMM）
计算机系统层次结构（硬件->操作系统->程序库->应用程序）
操作系统的功能
操作系统的作用
计算机运行等级与指令
实现虚拟化的要求：等价性、资源受控和有效性
?二进制翻译虚拟化
传统虚拟化模型：特权解除、陷入-模拟
特权解除模型：0/3模型和0/2/3模型
虚拟化对ISA的要求
CPU虚拟化
不解决操作系统的特权会有什么问题？
半虚拟化技术、技术特点
预虚拟化技术
硬件辅助虚拟化
虚拟机的调度
永恒的话题：虚拟机调度问题
内存虚拟化
物理地址空间
虚拟地址空间
逻辑地址
虚拟地址
物理地址
实现地址翻译的关键：物理地址的引入
虚拟化后的三种地址空间：虚拟地址GVA、物理地址GPA、机器地址HPA
虚拟地址到机器地址，经过两次地址翻译完成
内存全虚拟化
影子页表
页表写入法
虚拟机内存再分配：气球驱动
全虚拟化：宿主机模式
半虚拟化结构
虚拟机的直通IO
IO虚拟化方案：infiniband
网络是虚拟机最重要的IO
分时共享到虚拟化技术的发展
虚拟化是表示计算机资源的抽象方法，是资源的逻辑表示。
网络虚拟化如常见的VPN
存储虚拟化如常用的磁盘阵列技术
例如安卓全平台开发
需要修改操作系统的内核，技术难度高，有明显的缺点。
VMM：虚拟机管理器
从资源管理的角度——五大基本功能
1.进程和线程的管理 ——进程线程的状态、控制、同步互斥、通信调度等
2.存储管理——分配/回收、地址转换、存储保护等
3.文件管理——通过文件系统；文件目录、文件操作、磁盘空间、文件存取控制
4.设备管理——设备驱动、分配回收、缓冲技术等
5.用户接口——系统命令、编程接口
1.资源的管理者
2.向用户提供各种服务
3.对硬件机器的扩展
从可执行代码角度执行虚拟化。
解除操作系统的特权，VMM享有最高特权；
客户OS大部分指令仍可以在硬件上运行，只有客户OS执行到特权指令时，才会陷入最高特权级别的VMM当中。
指令集架构（英语：Instruction Set Architecture，缩写为ISA），又称指令集或指令集体系，是计算机体系结构中与程序设计有关的部分，包含了基本数据类型，指令集，寄存器，寻址模式，存储体系，中断，异常处理以及外部I/O。指令集架构包含一系列的opcode即操作码（机器语言），以及由特定处理器执行的基本命令。
操作系统管理资源，虚拟化之后，每个虚拟机都想管理资源，这样会造成资源管理的混乱。同理，对于设备管理、用户接口等难以管理，造成混乱。
通过超级调用想guest os提供执行特权指令的调用接口。
修改编译器，对OS中需要VMM监控和模拟的指令在编译阶段替换为VMM的接口调用。规避了二进制虚拟化对源代码修改的超高难度操作。
引入新的指令和处理器运行模式，使VMM和guest os运行在不同模式。
共享资源的使用。
程序直接使用的地址。
逻辑地址转化后的结果，用于索引虚拟地址空间。
物理地址用于索引物理地址空间，是CPU提交到总线用于访问平台内存和硬件设备的最终地址。
引入物理地址的必要性。
通常来说，要改变客户机占用的宿主机内存，是要先关闭客户机，修改启动时的内存配置，然后重启客户机才能实现。而内存的ballooning（气球）技术可以在客户机运行时动态地调整它所占用的宿主机内存资源，而不需要关闭客户机。
Ballooning技术形象地在客户机占用的内存中引入气球（Balloon）的概念，气球中的内存是可以供宿主机使用的（但不能被客户机访问或使用），所以，当宿主机内存使用紧张，空余内存不多时，可以请求客户机回收利用已分配给客户机的部分内存，客户机就会释放其空闲的内存，此时若客户机空闲内存不足，可能还会回收部分使用中的内存，可能会换出部分内存到客户机的交换分区（swap）中，从而使得内存气球充气膨胀，从而让宿主机回收气球中的内存可用于其他进程（或其他客户机）。反之，当客户机中内存不足时，也可以让客户机的内存气球压缩，释放出内存气球中的部分内存，让客户机使用更多的内存。
