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管理程序如何工作？管理程序的類型和優缺點

2023-05-06 10:34 作者：joseph wu 閱讀量：2554

Hypervisor 是 IBM 在 1960 年代為其大型計算機發明的，它是一個軟件層，允許多個操作系統在共享相同物理計算資源的同時相互協同工作。這些操作系統 (OS) 用作虛擬機 (VM)，它們在軟件層中反映整個計算硬件環境。管理程序與所有虛擬化類型密不可分，因為它們調節或監督整個虛擬化過程。 

如果您是管理程序技術的新手，本指南可幫助您分解它。下面，我們將詳細介紹 hypervisor 的好處、它們的工作原理、hypervisor 類型，并為您提供示例。

管理程序如何工作？

最初稱為虛擬機監視器 (VMM)，管理程序允許主機計算機通過虛擬共享其資源來支持多個來賓 VM。這可能包括處理能力、內存和存儲。 

在操作期間，管理程序在邏輯上將每個 VM 彼此分開，并為它們分配自己專用的計算資源部分。這可確保 VM 平穩運行并且不會相互干擾。例如，如果一個虛擬機崩潰或遇到安全漏洞，其他虛擬機將不受影響。

管理程序類型

管理程序可以分為兩種主要類型，包括類型 1（稱為裸機虛擬化）和類型 2（稱為托管或嵌入式管理程序）。 

類型 1 管理程序

Type 1 管理程序直接在主機的物理硬件上運行。 

這些管理程序通常比 Type 2 管理程序更快、更高效，因為它們：

  • 直接與主機的 CPU、RAM 和物理存儲空間交互。
  • 繞過通過操作系統層的需要。
  • 將所有可用的硬件處理能力和資源分配給虛擬機。 
  • 提供更高的安全性，因為在管理程序和主機 CPU 之間沒有任何東西可以被壞人利用。

由于這些原因，大多數企業級組織選擇 Type 1 虛擬化來滿足其大規模數據中心計算需求。 

Type 1 Hypervisor 所需的硬件

類型 1 管理程序通常需要單獨的管理機器或硬件加速軟件來管理多個 VM 和主機的硬件。如果沒有這項技術，這些虛擬機管理程序就無法成功運行，因為同時管理虛擬機和主機資源是非常密集的。

類型 1 管理程序的示例

Type 1 管理程序的常見示例包括：

  • 思杰管理程序 (XenServer)。
  • VMware vSphere/ESXi。
  • 微軟超 V。
  • 紅帽企業虛擬化 (RHEV)。
  • 基于內核的虛擬機 (KVM)。

類型 2 管理程序

Type 1 hypervisor 直接在主機的物理硬件上運行，而 Type 2 hypervisor 作為軟件層運行在主機操作系統之上。 

穩健的 2 類管理程序通常提供：

  • 一個簡單的設置過程，因為它們不需要單獨的管理機器。
  • 簡化對來賓操作系統和主機運行的主操作系統的訪問，這使它們成為最終用戶生產力的理想選擇。 
  • 供用戶安裝到來賓操作系統中的附加工具包，可增強來賓和主機操作系統之間的連接。 

但是，由于其部署，類型 2 管理程序不如類型 1 安全或高效。由于 2 類管理程序與主機硬件之間的通信必須通過操作系統層，因此可能會出現延遲或處理請求延遲等問題。

出于這個原因，類型 2 虛擬化通常由需要訪問多個操作系統但不關心更高延遲的個人用戶使用，例如正在開發或測試軟件的工程師。 

類型 2 管理程序還為主機帶來了更大的安全風險，因為它們具有更大的攻擊面。例如，如果壞人獲得了對主機操作系統的訪問權限，他們就可以破壞在 Type 2 虛擬機管理程序中運行的任何來賓操作系統。 

類型 2 管理程序所需的硬件

如果這些功能可用且適用，則類型 2 管理程序可以使用單獨的管理機器或硬件加速軟件。通常，如果物理主機無法提供所需的支持，則 2 類管理程序會求助于軟件仿真。

類型 2 管理程序的示例

類型 2 管理程序的常見示例包括：

  • 微軟虛擬電腦。
  • 甲骨文虛擬盒子。
  • VMware工作站。
  • Oracle Solaris 區域。
  • VMware 融合。
  • 用于 x86 的 Oracle VM 服務器。 
  • CentOS 虛擬化。
 

管理程序的好處

Type 1 和 Type 2 hypervisor 都具有許多優點，包括： 

  • 效率：可以使用管理程序即時創建 VM，這為組織在為復雜工作負載分配資源時提供了更高的準確性和效率。 
  • 適應性：第 1 類管理程序允許客戶操作系統及其應用程序在多種不同的硬件類型上運行，而不是依賴于操作系統特定的設備或驅動程序。這是因為管理程序將每個來賓操作系統與主機的硬件分開。 
  • 敏捷性：管理程序的敏捷性主要是由于它們能夠使用一臺主機的資源運行多個虛擬機，但它們也提供了對物理服務器的敏捷利用。例如，管理程序提供了一種更具成本效益的方式來運行多個 VM，而不是使用多個服務器來完成相同的任務。
  • 可移動性：管理程序軟件中的虛擬機與物理主機隔離，這意味著它們可以在需要時跨多個服務器移動。這意味著 IT 團隊可以輕松、無縫地將不斷變化的工作負載轉移到不同的本地化或遠程虛擬服務器，這些服務器具有所需的網絡、內存、存儲或處理能力。

管理程序的缺點

雖然是一項了不起的技術，但與傳統的專用服務器相比，管理程序環境存在一些問題。 

  • Resource Overhead : 因為hypervisor是他們虛擬服務器的管理者，物理服務器的部分資源會被hypervisor使用，所以虛擬服務器不會100%使用物理服務器的資源。
  • 學習曲線：在虛擬環境中管理服務器不同于傳統環境，因為您需要學習如何使用管理程序本身來管理虛擬服務器。這可能意味著對一些技術人員進行額外培訓。
  • 額外的安全問題：服務器上的每一塊硬件和軟件都代表了黑客可能的攻擊媒介。因此，添加虛擬化會通過額外的攻擊面增加安全風險。

管理程序與容器

  管理程序 集裝箱
平臺 完整的操作系統 獨立申請
結構 托管服務器 托管應用程序
最佳用途 基礎設施或測試 應用開發

當談到管理程序虛擬化與容器化時，存在一些關鍵差異。管理程序用于獨立于主機的物理硬件創建和運行多個虛擬機。VM 運行完整、獨立的操作系統，其功能類似于任何物理計算機。另一種虛擬化方法是使用容器。容器允許應用程序獨立于操作系統運行。容器運行獨立的應用程序并從主機操作系統借用資源。雖然 VM 通常用于提供基礎架構或完整的服務器測試環境，但容器化經常用于簡化應用程序開發和移動。

管理程序：回顧

Hypervisor 是組織和個人 PC 用戶必不可少的工具，并且隨著工作負載轉移到云端，對它們的認識不斷提高。它們可用于簡化多個資源密集型任務，例如復制數據、虛擬化桌面、整合服務器或支持私有云托管。雖然它們并非在所有情況下都是正確的，但虛擬化服務器可以解決專用物理服務器帶來的許多問題。 

例如，如果一個組織使用多臺服務器，每臺服務器提供不同的服務或操作系統，IT 團隊可能很難從一個中央源或平臺管理它們。然而，借助管理程序，每項服務或操作系統都可以通過一臺物理主機進行虛擬化、整合和管理，從而簡化 IT 工作流程并優化物理服務器資源。 

讓您的管理程序虛擬化解決方案更進一步

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