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虚拟化技术概要之VMM结构

Posted on 2013-09-03 16:03  天高地厚-GNU  阅读(5244)  评论(0编辑  收藏  举报

1. 概述

当前主流的 VMM (Virtual Machine Monitor)
实现结构可以分为三类:

宿主模型 (OS-hosted VMMs)
Hypervisor 模型 (Hypervisor
VMMs)
混合模型 (Hybrid VMMs)


2. 宿主模型



该结构的 VMM,物理资源由 Host OS (Windows, Linux etc.) 管理
实际的虚拟化功能由
VMM 提供,其通常是 Host OS 的独立内核模块(有的实现还含用户进程,如负责 I/O 虚拟化的用户态设备模型)
VMM 通过调用 Host OS
的服务来获得资源,实现 CPU,内存和 I/O 设备的虚拟化
VMM 创建出 VM 后,通常将 VM 作为 Host OS
的一个进程参与调度

如上图所示,VMM 模块负责 CPU 和内存虚拟化,由 ULM 请求 Host OS 设备驱动,实现 I/O
设备的虚拟化。

优点:可以充分利用现有 OS 的设备驱动,VMM 无需自己实现大量的设备驱动,轻松实现 I/O
设备的虚拟化。
缺点:因资源受 Host OS 控制,VMM 需调用 Host OS
的服务来获取资源进行虚拟化,其效率和功能会受到一定影响。

采用该结构的 VMM 有:VMware Workstation, VMWare
Server (GSX), Virtual PC, Virtual Server, KVM(早期)


3.
Hypervisor 模型




该结构中,VMM 可以看作一个为虚拟化而生的完整 OS,掌控有所有资源(CPU,内存,I/O 设备)
VMM
承担管理资源的重任,其还需向上提供 VM 用于运行 Guest OS,因此 VMM
还负责虚拟环境的创建和管理。

优点:
因 VMM
同时具有物理资源的管理功能和虚拟化功能,故虚拟化的效率会较高;安全性方面,VM 的安全只依赖于 VMM 的安全
缺点:
VMM 完全拥有物理资源,因此,VMM 需要进行物理资源的管理,包括设备的驱动,而设备驱动的开发工作量是很大的,这对 VMM
是个很大的挑战。

采用该结构的 VMM 有:VMWare ESX Server,  WindRiver Hypervisor, 
KVM(后期)


4. 混合模型

该结构是上述两种模式的混合体,VMM 依然位于最底层,拥有所有物理资源,但 VMM 会主动让出大部分 I/O 设备的控制权,将它们交由一个运行在特权 VM 上的特权 OS 来控制。
VMM
只负责 CPU 和内存的虚拟化,I/O 设备的虚拟化由 VMM 和特权 OS 共同完成:





优点:可利用现有 OS 的 I/O 设备驱动;VMM 直接控制 CPU
和内存等物理资源,虚拟化效率较高;若对特权 OS 的权限控制得当,虚拟机的安全性只依赖于 VMM。
缺点:因特权 OS
运行于 VM 上,当需要特权 OS 提供服务时,VMM 需要切换到特权 OS,这里面就产生上下文切换的开销。

采用该结构的 VMM 有:Xen,
SUN Logical Domain