16、计算环境虚拟化：概念、历史与管理

计算环境虚拟化：概念、历史与管理

1. 虚拟化概述

在当今几乎一切皆服务的世界里，虚拟化成为了提供服务的基本机制。它本质上是将软件与硬件解耦，把软件置于独立的容器中，使其与操作系统隔离。虚拟化有多种形式，例如：
- 虚拟内存 ：PC 中的虚拟内存是磁盘的一部分区域，被当作内存使用。计算机将暂时不用的信息存于磁盘，释放内存空间。尽管磁盘速度远低于内存，但如果系统管理得当，用户可能察觉不到差异。
- 软件模拟 ：一些公司开发的软件可模拟整台计算机，让一台计算机发挥多台计算机的功能。例如，将 1000 台计算机减至 50 台，不仅能节省计算机采购成本，还能降低电力、空调、维护和占地面积等方面的开支。

虚拟化的本质可以用三个术语概括：
- 分区 ：在虚拟化中，通过对可用资源进行分区，单个物理系统可支持多个应用程序和操作系统。
- 隔离 ：每个虚拟机与主机物理系统及其他虚拟机相互隔离，一个虚拟机崩溃不会影响其他虚拟机，且各虚拟容器间不共享数据。
- 封装 ：虚拟机可表示为单个文件，便于根据其提供的服务进行识别。封装后的虚拟机可作为完整实体呈现给应用程序，保护各应用程序互不干扰。

2. 虚拟化的发展历程

虚拟化的概念最早由 IBM 在 20 世纪 60 年代初引入，旨在让用户在大型机上运行多个操作系统。然而，在 20 世纪 80 年代和 90 年代，大型机虚拟化与计算需求的相关性逐渐降低。当时，计算机性能不断提升，公司不再担忧计算机