操作系统虚拟化

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1、2006年11月8日，权威研究机构Gartner发布了一份服务器技术发展的研究报告，其中有一个不同寻常的预测：到2010年，共享的操作系统虚拟化将成为主流虚拟化技术。文中提到的服务器操作系统虚拟化厂商包括：SunSolarisContainers、SWsoftVirtuozzo，以及IBMz/OS和HP。   对于大多数人而言，这可能是第一次听说操作系统虚拟化的概念。甚至某些虚拟化业内人士，在此之前从来都没有把Virtuozzo这样的产品视为真正的竞争对手。在他们的概念中，虚拟化和虚拟机是同名词，不是虚拟机就不是虚拟化。Gartne

2、r的研究报告首次打破了这一神话。对于操作系统虚拟化的主要倡导者而言，这份报告则是一次重大的胜利。从2005年以来，围绕着操作系统虚拟化的迷雾和争论似乎第一次有了明确的答案。   那么，到底什么是操作系统虚拟化？Gartner的定义是：共享的操作系统虚拟化允许多个不同应用在一份操作系统拷贝的控制下隔离运行。单一的根操作系统，或曰宿主操作系统，通过划分其特定部分，成为一个个隔离的操作执行环境，供程序运行。实际达到的效果和虚拟机技术类似，同样将一台物理服务器划分成了多个“虚拟”的操作系统实例，从而达到分区的目的，可以应用于服务器整合、测试

3、研发、业务连续性等标准虚拟化应用场景，以及一系列操作系统虚拟化更擅长的商业和企业内部托管等独特的应用场景。操作系统虚拟化的关键点在于从应用与操作系统之间的层次横切一刀，将操作系统资源访问虚拟化。对上而言，让应用“相信”它是运行于它自己的独立的操作系统实例中；对下而言，翻译和转换上层应用的命名空间、资源进程需求，使之和谐共存于底层的一个操作系统内核和硬件资源之中---从而达到更细粒度的资源控制和更有效的可管理性。   操作系统虚拟化强调的是在单一操作系统内核实例的基础上实现虚拟化，这一点是它与虚拟机技术的最本质的不同。虚拟机技术，无论

4、是VMM，Hypervisor，还是ParaVirtualization并行虚拟化，都是在多个虚拟的硬件层上安装多个Guest操作系统，然后再运行应用程序。比较两台分别采用操作系统虚拟化和虚拟机技术的服务器，我们看到的最明显的差异就是操作系统实例数量的不同。有趣的是，这一点核心差异同时构成了操作系统虚拟化的最大优势和最大劣势。由于只有一个操作系统内核，少了虚拟机和Guest操作系统两个资源消耗层次，操作系统虚拟化的运行效率、理论最大密度和运行在虚拟环境中的应用性能都天生超过虚拟机技术，减少了操作系统实例的数量也意味着在安装部署、补丁

5、升级、备份迁移的数据量和效率等管理特性上的优势；同理，操作系统虚拟化只能是同一种操作系统的划分和衍生，无法支持异种操作系统并存于同一个物理服务器之上，同时由于虚拟环境不完全等同于一份完整的操作系统，某些需要直接访问硬件层（无论是虚拟的还是物理的）的应用无法在操作系统虚拟化环境中运行。   操作系统虚拟化技术的出现、成熟和走向主流，对于企业而言，意味着除了既有的虚拟机技术而言又多了一种选择。从技术特点而言，针对不同的应用，操作系统虚拟化和虚拟机既可以相互替代，又可以结合应用---在虚拟机之上完全可以再安装和运行操作系统虚拟化软件，并不

6、是一个简单的A/B选择问题。在虚拟化技术已经比较广泛应用的发达国家，操作系统虚拟化技术顺应了虚拟化之中和之后更细粒度、更动态和自动化控制和分配资源的需求，从而形成一种操作系统虚拟化和虚拟机部署同时并存，互相结合的应用场景。而对于虚拟化应用相对处于初级阶段的国家和地区而言，则存在从一开始便寻求最佳虚拟化路线图的可能。如何选择最适合自身环境的虚拟化技术，我们需要从为什么要实施虚拟化的原点开始。   采用虚拟化技术，能够带来的好处已经尽人皆知：节省IT基础设施的成本（服务器数量、空间、电力）、提高服务器资源利用率、更快更有效率更灵活的应用

7、部署、支持真正的资源按需分配和自动化，等等。当我们考量这些好处的核心要点，我们能发现两个关键词：资源利用效率以及管理成本。一般而言，在这两点上，操作系统虚拟化都有其优势。从资源利用率而言，操作系统虚拟化节省了虚拟硬件层和Guest操作系统两层损耗，留给实际应用使用的资源更多，对于给定的服务器硬件和标准负载的应用，能够达到更高的密度。实际部署的情况下，操作系统虚拟化的密度通常是虚拟机的2~10倍之多。同时，操作系统虚拟化由于只是在操作系统访问层次进行虚拟化，可以直接利用到操作系统本身的硬件驱动的最大性能，在必要的情况下，单一的虚拟环境

8、可以扩展到利用物理服务器的几乎所有资源。应用运行在虚拟环境之中和物理环境之中的性能差异是非常低的，尤其对于I/O访问频繁的数据库应用，Web和邮件应用而言效果更为明显。从可管理性而言，同样由于节省了虚拟硬件层和Guest操作系统层次，