第1章

云计算概述

1.1　虚拟化技术简史

1.1.1　虚拟化技术的起源

虚拟化（virtualization）技术总体上是软硬件相互协作而产生和发展的技术，可以将其视作服务器的“多路复用”技术，即将一台物理服务器模拟（分割）成为多台逻辑上相互独立的服务器——虚拟机。虚拟化技术确保了运行于一台物理机上的多个虚拟机之间具有严格的隔离机制，彼此不会相互影响。对于一个高配置的物理机，通常可以虚拟化为几十台虚拟机，每个虚拟机可以安装不同的操作系统，以供不同的租户选择使用，而在每个虚拟机的租户看来，他们完全“独占”该物理机。

在计算机发展的初期，大型机非常昂贵，也经常得不到充分利用，采用虚拟化技术，将一个大型机虚拟化成几十个虚拟机供其他部门使用，可提升资源的使用效率。因此虚拟化技术是计算机发展的必然结果。

大型机的虚拟分区技术最早可以追溯到20世纪六七十年代。早在1965年，IBM公司就发明了虚拟化技术，允许用户在一台IBM的大型主机上运行多个操作系统，从而让用户尽可能地充分利用昂贵的大型机资源。最早使用虚拟化技术的产品是IBM 7044主机，而“虚拟机”这个专用术语也是首次被IBM 7044主机所正式采纳。到了1965年，IBM System/360 Model 67成为真正意义上的虚拟机的鼻祖，它通过VMM（Virtual Machine Monitor）对所有的硬件接口都进行了虚拟化。而后来的IBM VM/370则更进一步，首次实现了虚拟化嵌套能力，即在一个虚拟机上继续虚拟出多个虚拟机，而在X86服务器上这项技术直到2000年左右才获得了突破。

虽然早在20世纪60年代就已经出现了成熟的虚拟机产品，但直到1977年IBM的管理层才完全接受虚拟机这个强大的新生事物，而仅在一年后（1978年）IBM就已经在全球创建了1 000多个虚拟机了。之后虚拟化技术快速发展，以IBM System z系列为代表的大型机虚拟化技术逐步渗入UNIX小型机的领域，成为小型机的标配技术之一。

在IBM之后，惠普也在自己的UNIX服务器上提供了虚拟化技术，并提供了多种虚拟化方案，每种方案都有针对的需求场景，因此惠普逐渐成为小型机（后文简称小机）虚拟化领域的实力厂商。如图1-1所示，惠普的虚拟化方案总体分为以下几种：

图1-1　惠普的虚拟化方案

其中，硬件分区是指一个单一物理服务器分割为几个不同的虚拟机；虚拟分区则是进一步在一个硬件分区里继续划分多个虚拟分区（或多个虚拟机）；而安全资源分区则是在一个虚拟机内划分多个应用隔离区，类似后来的容器技术。

这3种分区技术的应用场景有所区别：硬件分区适合于性能与隔离程度要求高的虚拟化场景，在这种情况下，不同分区内的物理资源完全独立，CPU、内存、I/O等都完全隔离；虚拟分区是从软件层面进行的资源分区，由于同一个物理分区下的多个虚拟分区共享同一份底层物理资源（CPU、内存、I/O等），因此资源的隔离性与性能会差一点，但其优点是分区很灵活，可以随心所欲地设计虚拟分区的大小和数量，多用于测试性能要求不高的虚拟化场景；安全资源分区主要是在安全的场景下进行分区，类似后来的Docker容器技术，具备快速实施以及所占资源少的优点，是一种轻量级的虚拟化技术。