虚拟化概论atomut的博客-

虚拟化概念

世界上大部分计算机处于资源浪费状态，这里的资源指的是组成计算机的各种硬件设备，比如cpu，内存，硬盘等。试想我们每天使用电脑的场景，只是简单地上上网，聊聊天，处理一些office文档，用ps画个图，用ide写个代码，而这些简单的工作远远没有发挥出一台计算机该有的性能。如果有一种技术，能够对我们的硬件资源充分地利用，本来需要两台计算机完成的工作由一台计算机来完成，并且能够为我们节约成本，那将是一件多么美好的事情，虚拟化技术就是在这种千呼万唤中产生了。

记的最早接触虚拟化技术是很多年前，当时在一家公司做移动端开发，每个前端的开发机是一台windows电脑，后来因为业务的需要，需要在苹果生态下调试应用，我们知道苹果生态的应用只能在mac环境下开发，理论上公司应该再给开发人员配一台mac电脑，但公司为了节约成本，想出了一个很挫的办法，要求每个前端人员在自己的windows电脑上安装黑苹果，装完之后搞得每个人的机器都很卡，但至少解决了问题。当年折腾黑苹果的经历直到现在我还记忆犹新，先是下载VMware和mac系统镜像，然后在VMware中配置cpu用几核，用多大的内存和硬盘，然后安装mac镜像和硬件驱动，后来虽然跑起来，但机器卡的要死。当时并没有对虚拟机做进一步的探究。直到多年后的今天在研究这门技术的时候才意外地发现，当时使用的虚拟机就是一种虚拟化技术。

再比如我们的产品上线，免不了会遇到从第三方租用服务器的情况，虽然我们可能对服务器的配置要求是双核cpu/2G内存/20G硬盘，但提供商不可能去给我们攒一台一模一样的机器出来，而是将现有的比如8核cpu/16G内存/100G硬盘的计算机，通过虚拟化技术，虚拟出我们需要的资源，剩下的资源提供给其它客户使用，也就是一台服务器有可能服务于多个客户。

通过上面的两个例子可以看到虚拟化解决的是硬件资源冗余问题，也就是怎么能提高硬件资源的利用率。

虚拟化分类

• 平台虚拟化（Platform Virtualization）：针对计算机和操作系统的虚拟化。
• 资源虚拟化（Resource Virtualization）：针对特定的系统资源的虚拟化，如内存、存储、网络资源等。
• 应用程序虚拟化（Application Virtualization）：包括仿真、模拟、解释技术等，如 Java 虚拟机（JVM）。

虚拟化过程

虚拟化的过程包括硬件虚拟和软件虚拟。一台计算机之所以能够跑起来，是因为有cpu、内存、硬盘，网络这些硬件基础。虚拟化技术实际上是在当前计算机系统模拟另外一套计算机系统。既然要虚拟出另外一台计算机，那么就要虚拟出计算机的这些组成部分。我们知道计算机由硬件和软件组成，那么不但要虚拟出像cpu、内存、硬盘、网络这样的硬件资源，还要虚拟出操作系统与应用软件，在这一切工作完成后虚拟化的计算机才能真正跑起来。

虚拟化技术

目前市面上主流的虚拟化技术有两个，一个是Hypervisor或称为 VMM（Virtual Machine Monitor），另一个是容器技术。在讲这两个概念之前，我们先来看两张图，这两张图让人感到震惊的地方是，平台虚拟化的两种雏形竟然在1974年就被提出来了，它们一个用在虚拟机上，一个用在容器技术上，而且一直沿用至今。

这两种技术最大的区别是，在Hypervisor虚拟化环境当中每台虚拟机都需要使用独立的操作系统，而容器只需要依赖宿主操作系统，也就是所有容器共享宿主操作系统。Hypervisor代表虚拟机，虚拟机是一个机器，但容器是一个进程。每一个虚拟机里面都有一套完整的操作系统，而容器层安装在操作系统之上，它直接利用了宿主机的内核，更加轻量化，启动速度极快。通常，我们在会每个容器里面跑单个的应用，而在虚拟机里会跑很多应用。

Hypervisor技术

提起虚拟化技术，不得不先从Hypervisor讲起，Hypervisor或称为 VMM（Virtual Machine Monitor），中文翻译过来叫虚拟机监视器。在Hypervisor技术中，每台虚拟机都需要安装独立的操作系统，其实现架构如下图所示有三种：

先看类型1，被称为裸机型，VMM直接运行在宿主机的硬件上来控制硬件和管理客户机操作系统，前提是需要硬件支持，最底层是硬件层，往上是VMM，这里的VMM既是一个操作系统，也是一个虚拟机管理程序，也就是在这种架构中操作系统和虚拟机监视器合二为一。容器化思想就采用了这种方式，像我们后面要讲的CentOS系统，就是系统原生就已经集成了虚拟化技术。

再看类型2，被称为宿主型，最底层是硬件层，往上是宿主操作系统，在宿主操作系统上运行WMM，再在VMM上运行客户端操作系统，由架构我们可以看出，VMM 作为应用程序运行在主操作系统环境内，运行时VM内核->Hypervisor->主机内核，正因为如此运行效率十分地低下，这也解决了我多年前的疑虑，为什么当时装完黑苹果系统会那么卡。

容器技术

容器其实就是一种沙盒技术，可以将应用运行在其中，与外界隔离，这个沙盒环境可以被方便地移植到其它地方。相比于Hypervisor虚拟机技术来讲有以下几个特点：

• 容器技术更加轻量级，因为它不需要安装运行容器所依赖的操作系统，启动速度更快。
• 容器之间相互隔离，互不影响。
• 每个容器内部是一整套完整的运行环境，易于移植，一次构建，随处部署。
• 部署效率高，花费时间短，在毫秒与秒之间。

简单来讲，一个容器包含了完整的运行时环境：除了应用程序本身之外，这个应用所需的全部依赖、类库、其他二进制文件、配置文件等，都统一被打入了一个称为容器镜像的包中。通过将应用程序本身，和其依赖容器化，操作系统发行版本和其他基础环境造成的差异，都被抽象掉了。这样的好处是，我们可以很容易地将镜像包在不同人员之间传递，从一个环境移植到另一个环境也显得很灵活。

Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，那么虚拟化技术又跟Docker有什么关系呢？其实就一句话，Docker是容器的一种技术实现，请记住是一种实现，那么是不是还有其他实现，答案是肯定的，比如Rocket。但就Docker目前的风行程度来讲，Docker几乎成为容器技术的代名词。

正式因为Docker的出现，才把容器变得标准化了。要理解Docker，你需要明白三个最主要的概念：容器、镜像、仓库。

• 容器是运行在虚拟机上的进程。
• 镜像是一种存储形式，可以理解为数据或应用的副本。
• 仓库是用来存储镜像的。

从Docker的几个常用命令我们来看一下Docker能做什么：

##列出本地images docker images ##搜索仓库MySQL镜像 docker search mysql ##下载Redis官方最新镜像 docker pull redis ##单个镜像删除，相当于 docker rmi redis ##构建docker镜像 docker build -f /docker/dockerfile/mycentos -t mycentos:1.1 ##新建并启动容器 docker run -i -t --name mycentos ##列出redis容器中运行进程 docker top redis ##查看redis容器日志，默认参数 docker logs rabbitmq ##使用run方式在创建时进入 docker run -it centos /bin/bash ##将rabbitmq容器中的文件copy至本地路径 docker cp rabbitmq:/[container_path] [local_path] 

从上面的几个命令我们可以发现，Docker用来负责虚拟硬件资源，管理镜像和容器，并负责与宿主计算机通讯。

微服务

什么是微服务呢，简单来说就是把系统拆的更小，粒度更细，只要该系统依赖的资源与其他系统都没有关系，那么就可以拆分为一个微服务。比如我们以前总是把用户信息和用户资产存到以数据库中，如果使用微服务的概念，就应该把这两块内容拆分成不同的模块，并且两个模块之间没有任何的依赖，谁离了谁都能够独立存在。如果需要用户信息直接去用户信息服务拉取，而需要用户资产信息就去资产服务拉取，我认为微服务首先要满足以下两个要求：

• 一个微服务应该都是单一职责的，一个微服务解决一个业务问题。
• 将自己的业务能力封装并对外提供服务。