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我们都知道，云服务器以虚拟机实例的形式提供给用户，而一台虚拟机组成和实体计算机一样，包括了计算、存储、网络三大组件。说到这里，就一定绕不开“虚拟化”。虚拟化是云计算的基础技术，将计算机的硬件资源（CPU、内存、磁盘、网络适配器等）通过技术转换后呈现出来，将物理资源变为逻辑资源供上层应用调度，从而实现固定数量资源的共享和高效利用，以期降低IT成本、优化利用效率、简化配置过程。
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基本原理
虚拟化是用软件将物理设备分隔成多个逻辑分片，这些分片提供与物理设备相同的接口和能力，相互不感知，从而实现“虚拟” 的设备；这些虚拟设备与物理设备之间是多对一、多对多、一对多的关系。依靠虛拟化技术，将物理资源池化，然后投照用户的需水动态地虛拟出大小不一的设备，灵活地提供给用户使用。
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计算虚拟化
计算虚拟化可以使一台物理机上同时运行多个操作系统，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虛拟主机上，从而显著提高计算机的工作效率，这要归功于Hypervisor层，它不是一款具体的软件，而泛指计算虚拟化软件形成的能力，像VMware、KVM、Xen、Virtual Box，都属于Hypervisor。计算虚拟化的形式也分为两类：
第一类：全虚拟化（Ful-Virtualization) ，是指hypervisor直接运行在物理机之上，虚拟机运行在hypervisor之上；客户机操作系统（Guest OS）或者应用程序像往常一样运行，完全意识不到虚拟环境的存在；
第二类：半虚拟化（Para-Virtualization) ，是指物理机上安装操作系统(例如Linux或Windows)，然后在操作系统上安装hypervisor，并生成和管理虚拟机。这种形式需要对运行在虚拟机上的客户机操作系统进行修改，并意识到它们运行在虚拟环境里。
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存储虚拟化
由于存储设备的能力、接口协议等差异性很大，为顺应云计算发展的大潮，SDS（软件定义存储，Software Defined Storage）应运而生。SDS实质上是利用存储虚拟化软件将不同存储设备进行格式化并将物理设备存储资源统一管理，抽象为虚拟共享存储资源池，通过虚拟化层进行存储管理。可以按照用户的需求，将存储池划分为许多逻辑存储设备，并可以配置个性化的策略进行管理，类似于将服务器划分为多个虚拟机，从而可以跨物理设备实现灵活的存储使用模型，可以用来存储虚拟机磁盘、虚拟机配置信息、快照等信息。这些数据均以文件的形式存放在数据存储上，所有业务操作均可以转化成对文件的操作，操作更加直观、便捷。因此，是否有文件系统，也是区分是否为虚拟化存储的标准之一。
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网络虚拟化
网络虚拟化是在物理网络拓扑基础之上建立的虚拟网络，不依赖底层物理连接，能够实现网络拓扑的动态变化，并且提供多租户隔离。采用SDN（软件定义网络，Software Defined Network）的形式实现，一切皆可自定义。用户在云上创建VPC（专有网络，Virtual Private Cloud），相当于传统的自建数据中心网络，其中虚拟交换机、虚拟路由器、虚拟负载均衡和虚拟防火墙等设备由物理设备变成了逻辑设备，提供了极高的灵活性。而不同的VPC之问是完全隔离的，除非经过特殊的互联授权，否则无法互相访问。一个VPC可以包含一台或多台虚拟网络交换机，每台虛拟网络交换机对应一个网络地址段资源，这些交换机之间通过路由器实现互联互通。
结合上面的分析，一台云服务器在虚拟化技术的支撑下，是这样工作的：
凡事都具有两面性，虚拟化技术在带来提升资源共享和利用效率、降低部署和管理难度、提升灵活性和可靠性、降低IT成本的同时，也不可避免的带来了一些问题，如性能的降低、安全风险的增加、对客户IT技术能力要求增强等，随着技术的逐渐发展，这些问题也在逐渐被解决。从整体趋势看，虚拟化的发展仍然具有广阔的前景和应用空间。
注：本文部分内容参考《弹性计算 无处不在的算力》一书，欢迎指正。
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