虚拟化和容器

1 介绍

1.1 简介

虚拟化（技术）是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源（CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等），予以抽象、转换后呈现出来并可供分割、组合为一个或多个电脑配置环境。

1.2 虚拟化工作原理

1.3 两大核心组件：QEMU、KVM

QEMU

• QEMU是I/O控制的模块，可以理解为队列，核心目的是调用资源内核中的资源，需要把KVM逻辑分割出来的资源运输给QEMU，再给虚拟机。
• QEMU它并不是直接调用，而是用I/O方式调用，QEMU把资源调用来的过程借用ioctl，QEMU借助libvirt这个工具调用ioctl，再通过接口，给虚拟机应用程序。

KVM

• 用来逻辑分割物理资源，抽象化为虚拟化资源，根据VMM里的配置，会逻辑分割出多少G，给应用程序，去进行虚拟化。
• 只接受来自QEMU的请求指令。对于应用程序直接过来的敏感指令会拦截，然后通过接口发给QEMU，让QEMU判断是否需要执行，可以的话，再下来，不可以的话，打回去，不执行该敏感指令。

1.4 发展历史

1974年，两位计算机科学家Gerald Popek 和 Robert Goldberg发表了一篇重要的论文《虚拟化第三代体系结构的正式要求》，在这篇论文中提出了虚拟化的三个基本条件：

• 等价性：程序在本地计算机执行和在虚拟机中执行应该表现出一样的结果（不包括执行时间的差异）
• 安全性：虚拟机彼此隔离，与宿主计算机隔离
• 性能：绝大多数情况下虚拟机中的代码指令应该直接在物理CPU中执行，少部分特殊指令可由VMM参与。

1.5 虚拟化类型

全虚拟化：将物理硬件资源全部通过软件的方式抽象化，最后进行调用
半虚拟化：需要修改操作系统
全虚拟化：【KVM】产品vmware—ce
半虚拟化：【EXSI】workststion vsphere

1.6 云计算与虚拟化

SaaS: Software-as-a-Service（软件即服务）
PaaS: Platform-as-a-Service（平台即服务）
IaaS: Infrastructure-as-a-Service（基础设施即服务）

1.7 Hypervisor

Hypervisor，汉译为“超级监督者”，也叫做VMM（Virtual Machine Monitor，虚拟机监视器），它是一类软件的统称。

Hypervisor分为两大类

• Type I: 直接凌驾于硬件之上，构建出多个隔离的操作系统环境
• Type II: 依赖于宿主操作系统，在其上构建出多个隔离的操作系统环境pp

像VMware、KVM、Xen、Virtual Box，都属于Hypervisor。

1.8 虚拟化 VS 容器

2 虚拟化应用

docker

Docker是创建容器的工具，属于轻量级虚拟机。
Docker能够运行Windows实际上是通过QEMU完成的，Docker做的事情只是把QEMU的这个环境打包成一个独立的环境。

docker 与虚拟机的区别

不同点	Docker容器	虚拟机
启动速度	快（几秒）	慢（几分钟）
行性能	接近原生（直接在内核中运行）	运行于Hypervisor上，50%左右损失
磁盘占用	小，设置几十kb（根据镜像层的情况）	非常大（GB）
并发性	一台宿主机可以启动成百上千个容器	最多几十个虚拟机
隔离性	进程级别	资源隔离、限制
操作系统	主要支持Linux	主要支持Linux
封装程度	打包项目代码和依赖关系，共享宿主机内核	完整的操作系统，与宿主机隔离

K8S

K8S，就是Kubernetes，中文意思是舵手或导航员。Kubernetes这个单词很长，所以大家把中间8个字母缩写成8，就成了K8S。

wine

Wine完成的目标是“在Linux系统上，运行Windows应用程序“。
Wine （“Wine Is Not an Emulator” 的首字母缩写）是一个能够在多种 POSIX-compliant 操作系统（诸如 Linux，macOS 及 BSD 等）上运行 Windows 应用的兼容层。Wine 不是像虚拟机或者模拟器一样模仿内部的 Windows 逻辑，而是將 Windows API 调用翻译成为动态的 POSIX 调用，免除了性能和其他一些行为的内存占用，让你能够干净地集合 Windows 应用到你的桌面。

参考

1、Docker：简单了解虚拟化和容器概念
2、看懂云计算、虚拟化和容器，这一篇就够啦！
3、虚拟化软件Docker、Wine、Qemu、KVM有什么区别？
4、懂了！VMware/KVM/Docker原来是这么回事儿
5、系统–车载系统
6、机器人开发–OS系统介绍
7、ubuntu虚拟机中使用QEMU搭建ARM64环境
8、Wine（ubuntu）