管理程序的工作原理和相关类型

Hypervisor 是 IBM 在 1960 年代为其大型计算机发明的，它是一个软件层，允许多个操作系统在共享相同物理计算资源的同时相互协同工作。这些操作系统 (OS) 用作虚拟机 (VM)，它们在软件层中反映整个计算硬件环境。管理程序与所有虚拟化类型密不可分，因为它们调节或监督整个虚拟化过程。 

如果您是管理程序技术的新手，本指南可帮助您分解它。下面，我们将详细介绍 hypervisor 的好处、它们的工作原理、hypervisor 类型，并为您提供示例。

管理程序如何工作？

最初称为虚拟机监视器 (VMM)，管理程序允许主机计算机通过虚拟共享其资源来支持多个来宾 VM。这可能包括处理能力、内存和存储。 

在操作期间，管理程序在逻辑上将每个 VM 彼此分开，并为它们分配自己专用的计算资源部分。这可确保 VM 平稳运行并且不会相互干扰。例如，如果一个虚拟机崩溃或遇到安全漏洞，其他虚拟机将不受影响。

管理程序类型

管理程序可以分为两种主要类型，包括类型 1（称为裸机虚拟化）和类型 2（称为托管或嵌入式管理程序）。 

类型 1 管理程序

Type 1 管理程序直接在主机的物理硬件上运行。 

这些管理程序通常比 Type 2 管理程序更快、更高效，因为它们：

• 直接与主机的 CPU、RAM 和物理存储空间交互。
• 绕过通过操作系统层的需要。
• 将所有可用的硬件处理能力和资源分配给虚拟机。 
• 提供更高的安全性，因为在管理程序和主机 CPU 之间没有任何东西可以被坏人利用。

由于这些原因，大多数企业级组织选择 Type 1 虚拟化来满足其大规模数据中心计算需求。 

Type 1 Hypervisor 所需的硬件

类型 1 管理程序通常需要单独的管理机器或硬件加速软件来管理多个 VM 和主机的硬件。如果没有这项技术，这些虚拟机管理程序就无法成功运行，因为同时管理虚拟机和主机资源是非常密集的。

类型 1 管理程序的示例

Type 1 管理程序的常见示例包括：

• 思杰管理程序 (XenServer)。
• VMware vSphere/ESXi。
• 微软超 V。
• 红帽企业虚拟化 (RHEV)。
• 基于内核的虚拟机 (KVM)。

类型 2 管理程序

Type 1 hypervisor 直接在主机的物理硬件上运行，而 Type 2 hypervisor 作为软件层运行在主机操作系统之上。 

稳健的 2 类管理程序通常提供：

• 一个简单的设置过程，因为它们不需要单独的管理机器。
• 简化对来宾操作系统和主机运行的主操作系统的访问，这使它们成为最终用户生产力的理想选择。 
• 供用户安装到来宾操作系统中的附加工具包，可增强来宾和主机操作系统之间的连接。 

但是，由于其部署，类型 2 管理程序不如类型 1 安全或高效。由于 2 类管理程序与主机硬件之间的通信必须通过操作系统层，因此可能会出现延迟或处理请求延迟等问题。

出于这个原因，类型 2 虚拟化通常由需要访问多个操作系统但不关心更高延迟的个人用户使用，例如正在开发或测试软件的工程师。 

类型 2 管理程序还为主机带来了更大的安全风险，因为它们具有更大的攻击面。例如，如果坏人获得了对主机操作系统的访问权限，他们就可以破坏在 Type 2 虚拟机管理程序中运行的任何来宾操作系统。 

类型 2 管理程序所需的硬件

如果这些功能可用且适用，则类型 2 管理程序可以使用单独的管理机器或硬件加速软件。通常，如果物理主机无法提供所需的支持，则 2 类管理程序会求助于软件仿真。

类型 2 管理程序的示例

类型 2 管理程序的常见示例包括：

• 微软虚拟电脑。
• 甲骨文虚拟盒子。
• VMware工作站。
• Oracle Solaris 区域。
• VMware 融合。
• 用于 x86 的 Oracle VM 服务器。 
• CentOS 虚拟化。

管理程序的好处

Type 1 和 Type 2 hypervisor 都具有许多优点，包括： 

• 效率：可以使用管理程序即时创建 VM，这为组织在为复杂工作负载分配资源时提供了更高的准确性和效率。
• 适应性：第 1 类管理程序允许客户操作系统及其应用程序在多种不同的硬件类型上运行，而不是依赖于操作系统特定的设备或驱动程序。这是因为管理程序将每个来宾操作系统与主机的硬件分开。
• 敏捷性：管理程序的敏捷性主要是由于它们能够使用一台主机的资源运行多个虚拟机，但它们也提供了对物理服务器的敏捷利用。例如，管理程序提供了一种更具成本效益的方式来运行多个 VM，而不是使用多个服务器来完成相同的任务。
• 可移动性：管理程序软件中的虚拟机与物理主机隔离，这意味着它们可以在需要时跨多个服务器移动。这意味着 IT 团队可以轻松、无缝地将不断变化的工作负载转移到不同的本地化或远程虚拟服务器，这些服务器具有所需的网络、内存、存储或处理能力。

管理程序的缺点

虽然是一项了不起的技术，但与传统的专用服务器相比，管理程序环境存在一些问题。 

• Resource Overhead : 因为hypervisor是他们虚拟服务器的管理者，物理服务器的部分资源会被hypervisor使用，所以虚拟服务器不会100%使用物理服务器的资源。
• 学习曲线：在虚拟环境中管理服务器不同于传统环境，因为您需要学习如何使用管理程序本身来管理虚拟服务器。这可能意味着对一些技术人员进行额外培训。
• 额外的安全问题：服务器上的每一块硬件和软件都代表了黑客可能的攻击媒介。因此，添加虚拟化会通过额外的攻击面增加安全风险。

管理程序与容器

当谈到管理程序虚拟化与容器化时，存在一些关键差异。管理程序用于独立于主机的物理硬件创建和运行多个虚拟机。VM 运行完整、独立的操作系统，其功能类似于任何物理计算机。另一种虚拟化方法是使用容器。容器允许应用程序独立于操作系统运行。容器运行独立的应用程序并从主机操作系统借用资源。虽然 VM 通常用于提供基础架构或完整的服务器测试环境，但容器化经常用于简化应用程序开发和移动。

管理程序：回顾

Hypervisor 是组织和个人 PC 用户必不可少的工具，并且随着工作负载转移到云端，对它们的认识不断提高。它们可用于简化多个资源密集型任务，例如复制数据、虚拟化桌面、整合服务器或支持私有云托管。虽然它们并非在所有情况下都是正确的，但虚拟化服务器可以解决专用物理服务器带来的许多问题。 

例如，如果一个组织使用多台服务器，每台服务器提供不同的服务或操作系统，IT 团队可能很难从一个中央源或平台管理它们。然而，借助管理程序，每项服务或操作系统都可以通过一台物理主机进行虚拟化、整合和管理，从而简化 IT 工作流程并优化物理服务器资源。 

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