读过本文的大多数朋友应该都想先使用虚拟化软件，然后再了解虚拟化技术。 windows上常见的虚拟化技术包括VmWare、VirtualBox等。 本文介绍了这些技术的基本实现原理，并推广了虚拟化相关术语的描述。
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虚拟化技术概述
首先，什么是计算机？ 目前使用的计算机离不开冯诺伊曼体系结构。 如图1所示，它包括输入设备、输出设备、存储器和cpu。 即使这是一个完整的计算机硬件环境，也需要网卡、显卡等。 虚拟化技术是指在一台机器上模拟独立的cpu、存储器等，从而使同一台主机能够虚拟化为多台主机，或者使多台主机能够虚拟化为一台主机。 本文仅介绍允许第一台主机虚拟化多台主机的环境。
图1冯诺伊曼体系结构
现实生活中有各种各样的虚拟化技术，不同的虚拟化技术面临的应用场景也不同。 你可能在大学里用VmVare或VirtualBox学习过linux或操作系统。 目的是在电脑上安装不同的操作系统。 你可能是承运人，你使用过AlibabaCloud (阿里巴巴云)或信息云。 这样的话，作为租户，你实际上正在使用AlibabaCloud (阿里巴巴云)提供的虚拟机。 蚂蚁从大量的服务器集群中，分一定的cpu、内存等资源给你，成为完整的虚拟机。
通过虚拟化软件使用方式重新定义IT资源，可以动态分配IT资源、灵活安排IT资源并跨域共享，提高IT资源利用率，使IT资源真正成为社会基础架构，各行各业都灵活吗
在gxdwn的《云计算》本书中，将虚拟化分为两类。 一种是在主计算机上构建的。 也就是说，主机计算机有操作系统，而另一种类型的主机计算机没有操作系统。 前者称为寄居虚拟化，后者称为裸机虚拟化。
如图2所示，在寄居虚拟化寄居虚拟化中，最下层为物理硬件，物理硬件之上为主机操作系统，操作系统之上为VMM(virtualmachinemonitor，虚拟机管理层)，此外
图2临时虚拟化
在该技术中，虚拟机对各种物理设备(cpu、内存、硬盘等)的调用均通过VMM层和宿主机操作系统协同进行。 VMvare和VirtualBox是基于这种方式实现的。
裸机虚拟化裸机虚拟化是指在硬件设备和物理硬件之间直接安装VMM，如图3所示。 在此模式中，VMM也称为虚拟机管理程序，当虚拟机发出命令时，虚拟机管理程序会继承该命令并模拟相应的操作。
图3裸机虚拟化
虚拟机管理程序是虚拟环境中的“元”操作系统。 他们可以访问服务器上的所有物理设备，包括磁盘和内存。 除了协调对这些硬件资源的访问外，虚拟机管理程序还提供了虚拟机之间的保护。 服务器启动并运行虚拟机管理程序时，将加载所有虚拟机客户端操作系统，并为每个虚拟机分配相应的内存、CPU、网络和磁盘。
要进行虚拟化，必须给虚拟机一个伪独立的环境，使其误认为自己在独立的环境中。 因此，必须模拟cpu、内存、硬盘和网络等资源，以模拟完整、独立的硬件环境。
cpu虚拟化cpu虚拟化是指将物理cpu虚拟化为多个虚拟cpu，从而实现多个虚拟机可以共享单个cpu但彼此隔离的情况。 cpu的运行是以小时为单位的，cpu虚拟化需要解决的问题主要是隔离和调度问题。 隔离是指允许命令在不同的虚拟机之间相互独立执行，调度是指VMM确定cpu当前正在哪个虚拟机上运行。
由于采用x86架构设计的cpu在虚拟化方面存在缺陷，因此有两种方法可以实现cpu虚拟化。 一是采用完全虚拟化方式，利用动态指令转换或硬件辅助支持cpu虚拟化； 第二，采用半虚拟化方法，通过对客户操作系统内核进行一定的更改，使操作系统自身了解自己是虚拟机的角色，并在VMM的管理下尽可能地访问硬件。
想要了解更多关于cpu虚拟化的学生，请访问以下博客：
cpu全虚拟化技术cpu半虚拟化技术内存虚拟化内存提倡的原因首先，内存存在的原因是cpu的运行速度非常快，超过了磁盘的读取速度。 如果cpu直接读取硬盘，大部分时间cpu都会等待。 另一方面，由于程序访问具有局部原理，" 80%的访问访问访问20%的数据"，因此为了使cpu处理数据的速度与存储器读取装置的速度一致，使用读取速度快的存储装置频繁读取的数据最大化系统性能。
虚拟内存虚拟内存是计算机操作系统经常谈到的内容，为什么需要虚拟内存呢？ 为了理解我想说的话，我建议你花几分钟阅读下面的博客。
内存的发展
在本文中，假设我们设定的虚拟存储器为4G，虚拟存储器是指通过对系统内的各进程分配4G的虚拟地址，使各进程独立使用存储器，感觉具有优异的分离性，各进程为0的虚拟地址但是，由于程序必须在实际内存中运行才能运行，因此建立了物理实现虚拟地址的映射机制
址之间的映射。通过虚拟内存的方式实现了进程之间的地址隔离。 内存的虚拟化
内存的虚拟化指的是把物理内存包装成若干虚拟内存来使用，把物理内存抽象出来，给每一台虚拟机都分配一个连续的内存空间。其具体的实现，可以参照下面的博文。
内存虚拟化的实现
硬盘虚拟化相对简单一些，拿VMvare来举例，在VMvare当中，会使用物理硬盘上的一个文件来当做虚拟机当中的一个硬盘，如图4所示，虚拟机通过调用相关进程（如VMvare进程）访问相关的宿主机的文件系统，再通过文件系统调用windows内核，再调用驱动，然后在磁盘上进行读写。
图4 虚拟硬盘读写流程
网络虚拟化是让一个物理网络能够支持多个逻辑网络，虚拟化保留了网络设计中原有的层次结构、数据通道和所能提供的服务，使得最终用户的体验和独享物理网络一样，同时网络虚拟化技术还可以高效的利用网络资源如空间、能源、设备容量等。
网络虚拟化的目的，是要节省物理主机的网卡设备资源。从资源这个角度去理解，可能会比较好理解一点。
详情请参见这篇文章：网络虚拟化