35、云硬件与软件技术解析

云硬件与软件技术解析

1. 虚拟化管理程序（Hypervisors）

虚拟化管理程序是一种软件，它能安全地将计算机系统的资源划分为一个或多个虚拟机（VM）。客操作系统（guest OS）是在虚拟化管理程序控制下运行的操作系统，而非直接运行在硬件上。虚拟化管理程序以内核模式运行，而客操作系统以用户模式运行，有时硬件还会为客操作系统支持第三种执行模式。

1.1 虚拟化管理程序的功能

• 多系统并发运行 ：允许多个操作系统在单个硬件平台上同时运行。虚拟化管理程序控制客操作系统对硬件资源的使用，且一个虚拟机中发生的事件不会影响同一虚拟化管理程序下运行的其他虚拟机。
• 资源共享与迁移 ：支持多个服务共享同一平台，还能实现服务从一个平台迁移到另一个平台（即实时迁移），同时在进行系统修改时保持与原系统的向后兼容性。
• 安全与性能保障 ：当客操作系统尝试执行特权指令时，虚拟化管理程序会捕获该操作，确保操作的正确性和安全性。它保证了各个虚拟机的隔离性，从而确保云计算中的安全性和封装性。同时，它会监控系统性能并采取纠正措施以避免性能下降，例如为避免内存颠簸，可将一个虚拟机的所有页面复制到磁盘并释放物理内存帧供其他虚拟机分页使用。

1.2 虚拟化管理程序的资源虚拟化

• CPU和内存虚拟化 ：虚拟化管理程序会捕获中断并将其分发到各个客操作系统。当客操作系统禁用中断时，它会缓冲这些中断，直到客操作系统重新启用它们。此外，它为每个客