Linux中虚拟化方法、技术及实现(4)

QEMU（仿真）

QEMU 是另外一个仿真器，它与 Bochs 非常类似，不过也有一些值得一提的区别。QEMU 支持两种操作模式。第一种是 Full System Emulation（完全系统仿真）模式。这种模式与 Bochs 非常类似，它可以对一个具有处理器和外围设备的完整个人计算机（PC）进行仿真。这种模式可以仿真很多处理器架构，例如 x86、x86_64、ARM、SPARC、PowerPC 和 MIPS，其动态转换的速度也比较理想。使用这种模式，您可以在 Linux、Solaris 和 FreeBSD 上仿真 Windows 操作系统（包括 XP）和 Linux。很多其他操作系统的组合也都可以得到支持（更多信息请参看 参考资料 部分）。

QEMU 还可以支持第二种模式，称为 User Mode Emulation（用户模式仿真）。这种模式只能宿主于 Linux，在这种模式下，可以启动不同体系结构的二进制文件。例如，在 x86 平台上运行的 Linux 系统上可以执行为 MIPS 体系架构编译的二进制文件。这种模式支持的其他体系结构还包括 ARM、SPARC 和 PowerPC，而且还有很多尚在开发之中。

VMware（完全虚拟化）

VMware 是完全虚拟化的一个商业解决方案。在客户操作系统和裸硬件之间有一个 hypervisor 作为抽象层使用。这个抽象层允许任何操作系统在硬件上运行，而不需要了解任何其他客户操作系统。

VMware 也会对可用的 I/O 硬件进行虚拟化，并将一些高性能的设备驱动程序加入到 hypervisor 中。

整个虚拟化后的环境都作为一个文件保存，这意味着整个系统（包括客户操作系统、VM 和虚拟硬件）可以很容易地快速迁移到新宿主机器上进行负载均衡。

z/VM （完全虚拟化）

尽管 IBM System z™ 是一个新品牌，不过它实际上已经有很长的一段历史，可以一直追溯到 20 世纪 60 年代。System/360 在 1965 年就可以支持使用虚拟机进行虚拟化。有趣的是，System z 保留了对之前的 System/360 产品线的向后兼容性。

z/VM® 是 System z 上的操作系统 hypervisor。其核心是 Control Program（CP），它为客户操作系统，包括 Linux，提供了物理资源的虚拟化（参见图 5）。这样，多个处理器和其他资源就可以在多个客户操作系统上被虚拟化。

z/VM 也可以为想要相互通信的客户操作系统仿真一个客户局域网（LAN）。仿真完全是在 hypervisor 中进行的，因此相当安全。

Xen（超虚拟化）

Xen 是一个来自于 XenSource 的操作系统级超虚拟化的免费开源解决方案。回想一下在超虚拟化中，hypervisor 和操作系统会共同协作，虽然操作系统需要进行一些更改，但却可以带来接近于原始系统的性能。

就像 Xen 需要进行协作（对客户操作系统进行修改）一样，只有那些修补过的操作系统才可以通过 Xen 进行虚拟化。Linux 本身就是开源的，所以从 Linux 角度来看，这是一个很合理的折衷，因为最终可以获得比完全虚拟化更好的性能。但是从广泛支持的角度来看（例如对其他非开源操作系统的支持），这显然是一个缺点。

Windows 可以在 Xen 上作为一个客户操作系统运行，但是它只能在运行 Intel Vanderpool 或 AMD Pacifica 的系统上使用。支持 Xen 的其他操作系统包括 Minix、Plan 9、NetBSD、FreeBSD 和 OpenSolaris。

User-mode Linux（超虚拟化）

User-mode Linux（UML）允许 Linux 操作系统在其他操作系统的用户空间中运行。每个客户 Linux 操作系统都存在于宿主 Linux 操作系统中的一个进程中（参见图 6）。这就允许 Linux 内核（使用自己的相关用户空间）在单个 Linux 内核中运行。

在 2.6 版本的 Linux 内核中，UML 驻留于主内核树内，但它必须提前启用，然后再重新编译才能使用。这些变化除了常见的虚拟化功能之外，还可以提供设备的虚拟化。这样一来，客户操作系统就可以共享可用的物理设备，例如块设备（比如软盘、CD-ROM 和文件系统）、控制台、NIC 设备、声音硬件等。

注意由于客户内核是在应用程序空间中运行的，因此它们必须为这种用法而被特殊编译（不过它们可以是不同的内核版本）。这样就产生了主机内核（硬件上的内核）和客户内核（在主机内核的用户空间中运行）。这些内核甚至可以是嵌套的，这样就允许一个客户内核在另外一个运行于主机内核的客户内核上运行。