前言
近年来，计算机硬件与软件的性能比以往有了椰大的发展与进步，计算机硬件的入反为人们提供了极其强大的计算能力和极其主富的计算咨酒加不加以有利用将会造成资源浪费。同时，随着计算机软件的发展，用户使用计算机的场合越来越多这又导致用户对计算机的要求越来越多，网络安全、数据灾备、系统移植、系统升级、软硬件成本等用计算机过程中要考虑和解决的问题。而虚拟化技术的出现与应用，为用户提供了解决这类问题的完美方案。本章就将介绍云计算与大数据技术紧密相关的虚拟化技术。
一、虚拟化技术简介
虚拟化技术其实很早以前就已经出现了，虚拟化的概念也不是最近几年才提出来的。虚拟化技术最早出现于20世纪60年代，那时候的大型计算机已经支持多操作系统同时运行，并且相互独立。如今的虚拟化技术不再是仅仅只支持多个操作系统同时运行这样单一的功能了，它能够帮助用户节省成本，同时提高软硬件开发效率，为用户的使用提供更多的便利。
尤其近年来，虚拟化技术在云计算与大数据方向上的应用更加广泛。虚拟化技术有很多分类，针对用户不同的需求涌现出了不同的虚拟化技术与方案，如网络虚拟化、服务器虚拟化、操作系统虚拟化等，这些不同的虚拟化技术为用户很好地解决了实际需求。
1、虚拟化技术的概念
虚拟化技术是一个广义的术语，对不同的行业或不同的人有着不字领域中，虚拟化技术章味着对计算机资源的抽象。虚拟化是通过虚拟化技术将一台计算机应拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显者提高计算机的工作效率。
也就是说，虚拟化技术是模拟真正的（或者称物理的）计算机资源，例如CPU、内存、存储、网络等用户可见的物理的硬件资源。用户通过虚拟化技术在使用这栏资源时，除了不能物理接触以外，其他都与使用物理计算机没有任何区别。虚拟化技术可以实现大容量、高负载或者高流量设备的多用户共享，每个用户可以分配到一部分独立的、相互不受影响的资源。每个用户使用的资源是虚拟的，相互之间都是独立时，虽然这些数据有可能存放在同在一台物理设备中。
以虚拟硬盘来说，用户使用的是由虚拟化技术提供的虚拟硬盘，而这些虚拟硬盘对于用户来说就是真实可用的硬盘，这些虚拟硬盘在物理存储上可能就是两个不同的文件，但用户只能访问自己的硬盘，不能访问别人的硬盘，所以他的各自的数据是安全的，是相互不受影响的。甚至各个用户使用的网络接口都是不一样的，所使用的网络资源也是不一样的，使用的操作系统也不一样。
云计算的核心技术之一就是虚拟化技术。所谓虚拟化，是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
虚拟化的核心软件VMM，是一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间层软件。VMM是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括CPU、内存、磁盘、网卡在内的所有物理设备。VMM不但协调着这些硬件资源的访问，也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行VMM时，它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存，CPU，网络和磁盘。
虚拟化方式
虚拟化技术有很多实现方式，比如根据虚拟化的程度和级别，有软件虚拟化和硬件虚拟化，全虚拟化和半虚拟化。
软件虚拟化：顾名思义，就是采用纯软件的方法在在现有的物理平台上实现物理平台访问的截获和模拟，该物理平台往往不支持硬件虚拟化。
硬件虚拟化：简单来说，就是物理平台本身提供了对特殊指令的截获和重定向的硬件支持，新的硬件会提供额外的资源来帮助软件实现对关键硬件资源的虚拟化，从而提升性能。
全虚拟化：完全虚拟化技术又叫硬件辅助虚拟化技术，最初所使用的虚拟化技术就是全虚拟化（Full Virtualization）技术，它在虚拟机（VM）和硬件之间加了一个软件层Hypervisor，或者叫做虚拟机管理程序或虚拟机监视器（VMM）。
半虚拟化：半虚拟化技术是后来才出现的技术，也叫做准虚拟化技术，现在比较热门，它就是在全虚拟化的基础上，把客户操作系统进行了修改，增加了一个专门的API，这个API可以将客户操作系统发出的指令进行最优化，即不需要VMM耗费一定的资源进行翻译操作。
使用虚拟化技术可以动态维护资源的分配，动态扩展或减少某个用户所使用的资源。用户如果产生了一个需求，如需要添加更多的硬盘空间或添加更多的网络带宽，虚拟化技术通过更改相应的配置就可以很快地满足用户的需求，甚至用户的业务也不需要中断。
随着虚拟化技术在不同的系统与环境中的应用，它在商业与科学方面的优势也体现得越来越明显。虚拟化技术为企业降低了运营成本，同时提高了系统的安全性和可靠性。虚拟化技术使企业可以更加灵活、快捷与方便地为最终的用户进行服务，并且用户也更加愿意接受虚拟化技术所带来的各种各样的便利。为更加直观地感受与认识虚拟化。
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