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认识虚拟化
如何提升计算机系统硬件资源的使用效率，一直是计算机系统领域的一个备受关注的问题。
计算机操作系统的发展，使得整个系统硬件资源为单个程序服务，转变成为多道程序共享使用。共享使用必然涉及到对资源的争夺，通过操作系统对系统硬件资源的统一管控，使得每个程序都产生自己“独占”使用一个计算机系统的假象，这种由程序感知的“虚拟”，是程序对计算机占有权（使用权）的虚拟，由操作系统的调度功能来实现。每个程序对硬件的感知都是一致的，即通过计算机操作系统所管理的真实硬件。这种虚拟，可是视为一种“假虚拟”，或“弱虚拟”。
随着硬件资源的增强（资源数量增多、资源性能提升），硬件资源集所提供的能力远远超出了单个计算机系统的资源需求，此时，最好的方式是将硬件资源池为多个计算机系统共享使用，以此产生最大的使用效率。虚拟化技术的发展，无疑为实现这一目标提供了良好的支撑手段。
将一个优质硬件资源池进行拆分，在拆分后资源基础上，利用虚拟化技术构建多个计算机系统，这些计算机系统可以彼此独立运行，也可以通过某种协议进行通讯。每个虚拟出来的计算机系统就像真实存在的计算机系统一样，独立安装操作系统和应用程序。此时，每个程序通过所依托的操作系统调用所感受的系统硬件，都是虚拟计算机系统的硬件，而不是真实的硬件。这种虚拟，是“真虚拟”，或“强虚拟”。
hypervisor
实现一个硬件资源池服务多个更小型的计算机系统，最重要的事情毫无疑问是要能够在这个硬件资源池上，先模拟出这些小型计算机系统。这里最为关键的部分就是模拟器，它有一个专用的名称 — hypervisor。运行模拟器 hypervisor 的机器是 “host machine”，每个模拟出来的机器则称为 “guest machine”。
hypervisor 通常由软件来实现。根据 hypervisor 运行的基础不同，一般将其分为两种类型，
这个分类源自 Gerald J. Popek 和 Robert P. Goldberg 于 1974 年发表的著名论文《Formal Requirements for Virtualizable Third Generation Architectures》。
- 1 类 hypervisor（type 1）
这类 hypervisor 直接在硬件资源池（bare metal）上运行，本质上，可将其视为某种操作系统，直接管理硬件，并模拟创建出虚拟机。
-
2 类 hypervisor（type 2）
与 1 类相反，这类 hypervisor 不直接运行于硬件上，而是运行在某个既有的操作系统上，本质上，可将其视为某种操作系统平台上的应用软件。它不直接管理硬件，而是通过其基础操作系统来管理。
1 类和 2 类 hypervisor 各有应用场景，1 类 hypervisor 虚拟机离硬件更近，一般运行效率更高。
虚拟化的实现
虚拟化技术有着显著的优势及明确的应用需求，是各软件厂商关注的重点产品方向，也都纷纷给出了各自的实现。
| hypervisor 类型 | Vendors |
|---|---|
| type 1 | ESX/ESXi (VMware) |
| KVM — Kernel-Based Virtual Machine (Linux) | |
| Hyper-V 和 Xbox One system software (Microsoft) | |
| Citrix Hypervisor (Citrix ) | |
| VM Server (Oracle) | |
| XEN (open source) | |
| type 2 | VMware Workstation / VMware Player / VMware Fusion |
| VM VirtualBox | |
| Windows Virtual PC | |
| Parallels Desktop for Mac | |
| QEMU |
vmware 的实现及相关产品生态
作为虚拟化行业的龙头，VMware 自然不遑多让。除了提供最为核心的 hypervisor (ESXi / Workstation) 解决方案外，还以 hypervisor 软件为核心，打造了一系列生态产品，整合形成了虚拟化创建、应用、管理的全链条服务能力，VMware vSphere 套件就是一个典型代表。
VMware vShere 套件
VMware vSphere 套件是 VMware 针对虚拟数据中心需求提供的一套软件解决方案。vSphere 名曰套件，与微软的 Office 办公套件相似，它不是一个单独的软件，而是一系列可以相互配合使用的软件的集合。vSphere suite 包括了 ESXi、vCenter 和 vSphere client 等一系列软件。这一点，与 office suite 中包含 Word、Excel、PowerPoint 形式上一致。
既然采用软件套件的方式，就是为了将一个大的宏观任务进行功能分解，赋予不同软件不同的任务职责，通过软件之间相互配合，高效完成宏观任务。vSphere suite 的设计自然也不例外。在功能架构上，vSphere suite 将虚拟化的创建与虚拟化的大规模管理功能进行了解耦，采用分层架构，通过不同的软件负责不同的任务，实现虚拟化全链条服务能力。
下图清晰表明 vSphere 套件中各组成软件的关系
ESXi
作为 hypervisor，ESXi 是 vSphere 中最重要的组件。ESXi 负责完成最重要、最核心的虚拟化创建功能，所有的虚拟机都是运行在 ESXi 服务上面。与此同时，EXSi 也为自创建的虚拟机提供了部分管理功能。
ESXi 可以单独使用，也可以与其他 vSphere 套件软件配合使用。
为了安装，管理和访问 EXSi 上的虚拟机，可以有多种方式。一种是通过 EXSi 自带的对外访问接口，如 HTML 或 SSH 方式，这种方式也是 EXSi 单独使用时的访问手段；另一种就是通过 vSphere 套件提供的专门的管理软件：vSphere Client 或 vCenter。
vCenter Server
在功能架构上，相较 EXSi，vCenter Server 处在更高一层，可将 vCenter 视为一个中心化的虚拟化资源管理服务器，它是 vSphere suite 真正的总控中心，以全局的宏观视角，统筹管理所有的虚拟机和所有的 ESXi 物理机。
所处在更高的维度，因而 vCenter 可以组织更多资源，提供比 EXSi 更为宏观、更为强大的管理能力，比如 vMotion, VMware High Availability, VMware Update Manager 和 VMware Distributed Resource Scheduler(DRS) 等。这些功能对许多企业级的需求非常有用，因此，vCenter server 在市场上也被定位为一个企业级的产品，
实际应用中，vCenter Server 可安装在单独的 Window 服务器或 Linux 服务器中，也可将 vCenter Server 安装在某个 EXSi 创建的虚拟机中。
vSphere Client
vSphere Client 是专门的虚拟管理客户端软件。作为 vCenter 的客户端，它可以远程访问 vCenter，通过 vCenter 进行虚拟机管理；此外，在没有 vCenter 的情况下，vSphere Client 也可以直接连接 ESXi 服务器并管理虚拟机和相关任务。
vSphere Client 是一个 Windows 客户端程序，也是 vSphere 环境下的日常操作常用工具。
实际应用中，通常使用 vSphere Client 在小环境中直接管理 ESXi 服务；在大规模的环境中，则通过 vCenter 服务间接管理 ESXi 服务。