在上一期中，我們講到虛拟化Fusioncompute，它包含兩個部分CNA和VRM。而虛拟化開發的難點在CNA上，因為所有計算、存儲、網絡的虛拟化是在CNA上實作完成的。其實虛拟化也不是它自己一層層開發寫出來的，而是基于開源的虛拟化，進行二次開發而來的，以前是基于XEN 現在是基于KVM。
計算虛拟化的重要概念
虛拟化是指通過虛拟化技術将一台計算機虛拟為多台邏輯計算機。在一台計算機上同時運作多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運作不同的作業系統，并且應用程式都可以在互相獨立的空間内運作而互不影響，進而顯著提高計算機的工作效率。
這也是我們學習虛拟化最初的概念，在傳統實體機場景裡：底層是硬體Host Machine、中間是作業系統Host OS、最上層是應用程式；而在虛拟化場景裡，是在底層硬體之上多加了一個虛拟化層，也是虛拟化最核心的Hypervisor，在Hypervisor之上運作虛拟機，在虛拟機裡安裝作業系統，最終運作應用程式。
說明一下，如果大家以後看到VM是代表虛拟機（Virtual Machine），VMM是代表虛拟機螢幕（Virtual Machine Monitor），它是虛拟化開發最重點也是難度最大的地方。那它為什麼有難度呢？因為它要做很多事情。比如說，一台機器有128G記憶體，它要虛拟出164G記憶體來；還有底層是一個intel的網卡，它還能虛拟出多個網卡，配置設定給多個多個虛拟機等等，這些都是需要Hypervisor來實作。
計算虛拟化的類型
在CPU的架構裡，這裡先要了解一下CPU特權環這個概念，是指在CPU裡面存在4個邏輯的環，分别是ring0、ring1、ring2、ring3。在原來實體機的世界裡，以前做CPU的廠商也沒有意識到未來會有虛拟化的存在，是以當時CPU被分為4個邏輯環，隻有ring0可以與作業系統核心互動，ring3運作應用程式。但是在虛拟化的裡，又是另外一種世界了，虛拟機運作在ring3這一層，而虛拟機也有核心，在ring3這一層無法和虛拟機的核心互動，隻有ring0這層才可以和核心互動，是以這個時候會産生19條敏感指令集的問題，也就是說ring3這層沒有辦法把這19條指令進行翻譯和轉換，因為ring3沒法和虛拟機的核心進行互動，就會導緻虛拟機無法運作，也就意味着裝不了虛拟機。
那麼，現在為什麼又能安裝虛拟機了呢？
其實在原來就出現了兩種技術，一種是全虛拟化，另一種是半虛拟化，就是為了解決那19條敏感指令集的問題。
這怎麼說呢？
隻有虛拟化世界的老大，VMware在這一點上做的最好。它在當時90年代，2000年的時候就可以裝windows的作業系統了，而半虛拟化是裝不了windows的，隻能安裝Linux的作業系統。這是為什麼呢？
這是因為當時CPU的指令集不支援轉換敏感指令集，是以需要在作業系統核心中寫入一個系統調用程式Hypercall進行攔截和轉換 ，因為Windows不開源，是以無法寫入Hypercall，而Linux開源，支援寫入Hypercall，是以半虛拟化隻支援Linux系統。
那是怎麼做到的呢？
其實是ring3攔截後，把指令給了ring0，對于虛拟機而言，它以為它直接進行交換了，其實是ring3在中間做了轉換，模拟欺騙它說可以執行指令，但是這樣的話開銷特别大。但是vmware老強大了，自己可以攔截的，叫全虛拟化。隻是這樣來做轉換，性能特别低下。是以，後來在CPU裡加了一個特殊的指令集VT-X（VT-X是不是大家就熟悉一些啦）。
拿到一台機器，可以用lscpu這個指令來進行查詢，如果有VT-X，說明CPU是支援虛拟化的。
還可以用這個指令cat /proc/cpuinfo來查詢，flags這欄就是指令集，如果裡面有vmx（代表intel的）、svm（代表AMD的），就說明支援硬體虛拟化。因為在一些就版本沒有lscpu這個指令，是以可以用這條指令來查詢。
現在這樣是通過CPU自身來攔截處理和轉換，提升了效率，不用Hypervisor來攔截和轉換。
這種方式就是硬體輔助虛拟化。
XEN和KVM
在今天虛拟化的種類很多，商業化的虛拟化有VMware的，還有微軟的Hype-V，但是這些都不開源。雲時代不用昂貴的虛拟化，用開源的虛拟化。開源可以做二次開發，對于廠商而言，可以不用給虛拟化廠商付錢。
現在主流的開源的虛拟化主要有2種，分别是Xen和KVM。
從Xen開始說起，在2002年，Xen正式被開源，它是英國劍橋大學開發的。因為Xen開源，是以在各個系統中都可以使用，華為在Fusioncompute 6.1之前的版本，它用的虛拟化就是Xen，Fusioncompute 6.1之後的版本就改為KVM了。
而在2007年，紅帽釋出了第一個企業版的虛拟化，叫RHEL5.0（紅帽企業版Linux5.0）。但是在2008年，Xen被思傑citrix收購了，就是大家現在看到的Xen server。按理來說Xen是開源的，誰都可以用，但是被Xen收購後，再繼續使用就需要付費給思傑citrix。紅帽表示不想給思傑付錢，後來紅帽就不用XEN了，反而用KVM，在2008年紅帽收購了KVM。因為在繼續用Xen是幫别人做嫁衣，不是紅帽自己的。
當時2008亞馬遜做雲最好的，它的底層就是Xen，而後來阿裡在2008年成立雲計算的底層也是Xen，但是在2017年，亞馬遜把虛拟化遷到KVM，阿裡雲也一樣，華為是2018年把虛拟化遷到KVM上的。是以今天Xen的身影看到的就比較少了。
這些就是曆史故事了，下面再來講繼續技術。在rhel5.8裡可以看到安裝的時候有兩種選擇，Xen和KVM。
這裡也有一個故事
紅帽5.0用Xen，直到5.4支援KVM，但是紅帽的技術支援是7年，有些客戶剛買Xen的系統，又不願意改到KVM，就出現紅帽繼續支援Xen，直到7年有效期結束，是以當時紅帽支援兩種虛拟化Xen和KVM。如果客戶買5.4的，就推薦KVM，5.4之前的用xen，直到2014年，紅帽就再也不用支援xen了，之後紅帽釋出的RHEL6.0就隻有kvm了。但是Xen和KVM都隻能在Linux上運作，還有現在雲的世界底層也是Linux、不是windows，除了微軟。
那麼Xen和KVM有什麼差別呢？
第一點：先說Xen有什麼特點，在Linux系統中有兩個核心，一個是是标準核心，一個是Xen核心。運作業務用标準核心，運作虛拟化用xen核心。因為安裝一套核心，必須要維護一套全新的核心，标準核心的一些驅動，在Xen核心是用不了。而且核心版本一定要在同版本内編譯，才能使用，操作特别麻煩。
第二點：Domain 0。它也是和KVM最大的差別。在Xen核心，Hypervisor它在安裝是時候需要安裝Domain 0 ，需要預留CPU和記憶體。一個指令資料包請求先到實體機，再到Domain 0，由Domain 0在給到指定的VM，是以Domain 0的開銷特别大，也存在性能瓶頸。如果給Domain 0預留的資源不足，無法維持VM正常運作；如果配置設定過多，又存在資源浪費。
隻要安裝xen虛拟化，就出現一個特殊的虛拟機Domain 0。
而KVM不一樣，它不需要更新核心，而是直接用标準核心。
每一個虛拟化在核心中是一個程序。一旦程序啟動，标準核心有的，程序都可以使用。
不需要由Domain 0來處理，相對于來說更輕量一些，這就是KVM和Xen最大的差別。
總結：
Xen有兩個不好的地方，更新核心，要有Domain 0，而KVK直接用标準核心實作的,不用Domain 0。後來，KVM吐槽Xen，我們多輕量，Xen太重了；而Xen吐槽KVM就是，那家夥是個小毛孩子太年輕了，發展起來才幾年，我們Xen已經特别成熟了。
這些年KVM也逐漸成熟發展起來，彌補了缺點，成為行業的标準，像華為雲、阿裡雲等都是用KVM了。是以，現在不用學Xen，隻用學KVM了，但是這段曆史還是要知道的。