12、云计算中的虚拟化技术解析

云计算中的虚拟化技术解析

1. 虚拟化基础与资源竞争

在云计算环境中，虚拟化技术是核心组成部分。不同的虚拟化技术，如设备虚拟化和操作系统虚拟化，各有特点。

在设备虚拟化方面，Xen 可使用单独的域来执行输入/输出操作。输入/输出路径上的步骤数量对性能至关重要，步骤越少，性能越好。2006 年 KVM 开发者对比发现，KVM 的输入/输出执行步骤是 Xen 的一半（5 步对 10 步，但测试未使用半虚拟化，不能反映多数现代配置情况）。Nitro 管理程序排除了额外的输入/输出操作，预计大型云提供商为追求最高性能，会采用硬件支持并摒弃输入/输出代理。

租户之间的资源竞争是一个重要问题。根据管理程序配置和共享处理器数量，租户可能无法获得足够的处理器时间，还会受到其他租户对处理器缓存的污染影响，导致应用程序性能下降。这种问题在容器配置中更为常见，因为容器更倾向于共享处理器。其他租户的输入/输出操作还可能导致中断，影响应用程序运行。不过，资源竞争可以通过资源管理工具来控制。

2. 设备虚拟化的资源管理

设备虚拟化中，处理器和主内存通常由设置的限制来确定。管理程序软件也可为网络和磁盘输入/输出提供资源管理工具。以 KVM 类管理程序为例，物理资源分配由主机系统控制，主机系统除了管理程序中的资源管理工具外，还可使用自身的工具，如 Linux 中的控制组、任务集等。

2.1 处理器管理

处理器通常以虚拟处理器（vCPU）的形式分配给客户系统，数量限制了计算资源的消耗。
- Xen ：支持为客户系统分配精确的处理器使用配额，由管理程序中的处理器调度器控制。可用的调