虛拟化技術概要之VMM結構
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2013-09-03 16:03
天高地厚-GNU
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1. 概述
目前主流的 VMM (Virtual Machine Monitor)
實作結構可以分為三類：
宿主模型 (OS-hosted VMMs)
Hypervisor 模型 (Hypervisor
VMMs)
混合模型 (Hybrid VMMs)
2. 宿主模型
該結構的 VMM，實體資源由 Host OS (Windows, Linux etc.) 管理
實際的虛拟化功能由
VMM 提供，其通常是 Host OS 的獨立核心子產品（有的實作還含使用者程序，如負責 I/O 虛拟化的使用者态裝置模型）
VMM 通過調用 Host OS
的服務來獲得資源，實作 CPU，記憶體和 I/O 裝置的虛拟化
VMM 建立出 VM 後，通常将 VM 作為 Host OS
的一個程序參與排程
如上圖所示，VMM 子產品負責 CPU 和記憶體虛拟化，由 ULM 請求 Host OS 裝置驅動，實作 I/O
裝置的虛拟化。
優點：可以充分利用現有 OS 的裝置驅動，VMM 無需自己實作大量的裝置驅動，輕松實作 I/O
裝置的虛拟化。
缺點：因資源受 Host OS 控制，VMM 需調用 Host OS
的服務來擷取資源進行虛拟化，其效率和功能會受到一定影響。
采用該結構的 VMM 有：VMware Workstation, VMWare
Server (GSX), Virtual PC, Virtual Server, KVM（早期）
3.
Hypervisor 模型
該結構中，VMM 可以看作一個為虛拟化而生的完整 OS，掌控有所有資源（CPU，記憶體，I/O 裝置）
VMM
承擔管理資源的重任，其還需向上提供 VM 用于運作 Guest OS，是以 VMM
還負責虛拟環境的建立和管理。
優點：因 VMM
同時具有實體資源的管理功能和虛拟化功能，故虛拟化的效率會較高；安全性方面，VM 的安全隻依賴于 VMM 的安全
缺點：因
VMM 完全擁有實體資源，是以，VMM 需要進行實體資源的管理，包括裝置的驅動，而裝置驅動的開發工作量是很大的，這對 VMM
是個很大的挑戰。
采用該結構的 VMM 有：VMWare ESX Server, WindRiver Hypervisor,
KVM（後期）
4. 混合模型
該結構是上述兩種模式的混合體，VMM
依然位于最底層，擁有所有實體資源，但 VMM 會主動讓出大部分 I/O 裝置的控制權，将它們交由一個運作在特權 VM 上的特權 OS 來控制。
VMM
隻負責 CPU 和記憶體的虛拟化，I/O 裝置的虛拟化由 VMM 和特權 OS 共同完成：
優點：可利用現有 OS 的 I/O 裝置驅動；VMM 直接控制 CPU
和記憶體等實體資源，虛拟化效率較高；若對特權 OS 的權限控制得當，虛拟機的安全性隻依賴于 VMM。
缺點：因特權 OS
運作于 VM 上，當需要特權 OS 提供服務時，VMM 需要切換到特權 OS，這裡面就産生上下文切換的開銷。
采用該結構的 VMM 有：Xen,
SUN Logical Domain