上文写了一篇关于计算机操作系统的文章了解计算机操作系统。
为什么要了解计算机操作系统呢？是为了更好的理解虚拟化，也是好奇吧。
下面进入正题：
什么是虚拟机？
虚拟机（英语：virtual machine），在计算机科学中的体系结构里，是指一种特殊的软件，可以在计算机平台和终端用户之间创建一种环境，而终端用户则是基于虚拟机这个软件所创建的环境来操作其它软件。虚拟机（VM）是计算机系统的仿真器，通过软件模拟具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统，能提供物理计算机的功能。
目的，模拟计算机系统环境。
虚拟机比较
下列的软件产品可以用来虚拟硬件，故可用于各种操作系统之上。
下图截自***虚拟机的介绍，只截图了一部分，所以很多公司都开发了自己的虚拟机软件。
最知名的应该是VMware了，我们公司XEN和KVM都用过，换底层一般前端感触不是很深。
由于需要调底层接口，后端的感触应该更深。
通过上表，最后一项，私有也就是需要付费的，免费的功能会很少，我们公司用的都是GPL,即自有软件，即开源的。
什么是虚拟化？
虚拟化（技术）是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源（CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等），予以抽象、转换后呈现出来并可供分割、组合为一个或多个电脑配置环境。
虚拟化技术是一个广义的术语，根据不同的对象类型可以细分为：
- 平台虚拟化（Platform Virtualization）：针对计算机和操作系统的虚拟化。
- 资源虚拟化（Resource Virtualization）：针对特定的系统资源的虚拟化，如内存、存储、网络资源等。
- 应用程序虚拟化（Application Virtualization）：包括仿真、模拟、解释技术等，如 Java 虚拟机（JVM）。
这里我们主要讨论的是平台虚拟化。
1960 中期，IBM 在 Thomas J. Watson Research Center (NY) 进行 M44/44X 计算机研究项目。M44/44X 项目基于 IBM 7044（M44）实现了多个具有突破性的虚拟化概念，包括部分硬件共享（partial hardware sharing）、时间共享（time sharing）、内存分页（memory paging）以及实现了虚拟内存管理的 VMM。
中期发展的类型 I 和 类型 II跳过
直到上世纪 80~90 年代，Intel 公司（戈登·摩尔）提出了摩尔定律，Windows、Mac 等 PC（Personal Computer）电脑被广泛使用，Wintel 联盟势如破竹，还出现了神一般的 Linux 服务器操作系统。
种种原因，到底是 x86 赢得了时代的青睐，成为了服务器的行业标准。或许在那时 Intel 就已经开始思考为何 “生态” 这件事情了。
摩尔定律的传统定义是：半导体芯片上的晶体管密度，平均每 18-24 个月翻一番。
随着 x86 服务器和桌面部署的增长也为企业 IT 基础架构带来了新的难题：
- 基础架构利用率低；
- 基础架构成本高；
- IT 运维成本高；
- 故障切换和灾难保护不足；
- 最终用户桌面的维护成本高昂。
而解决这些难题就是新时代赋予虚拟化技术的历史任务，整个 80~90 年代，虚拟化技术及公司如同雨后春笋般涌现。
伟大源自另一个伟大！
- 虚拟化的发展：纵观虚拟化技术的发展历史，可以看到它始终如一的目标就是实现对 IT 资源的充分利用。
- 虚拟化与云计算：虚拟化是 IT 资源的抽象，云计算则是基于虚拟化实现的更上层的对企业业务能力的抽象。
- 云计算与开源：开源是引诱开发者的苹果，而开发者则是企业的核心资产。云的世界，得开发者，得天下。
VMware、XEN、KVM、Doker区别
VMware
VMM模拟执行的就是CPU指令。对于虚拟机中的操作系统，VMM需要完整模拟底层的硬件设备，包括处理器、内存、时钟、I/O设备、中断等等，换句话说，VMM用纯软件的形式“模拟”出一台计算机供虚拟机中的操作系统使用。
这种完全模拟一台计算机的技术也称为全虚拟化，这样做的好处显而易见，虚拟机中的操作系统感知不到自己是在虚拟机中，代码无需任何改动，直接可以安装。而缺点也是可以想象：完全用软件模拟，转换翻译执行，性能堪忧！
这个模拟过程实际上相当的复杂，涉及到大量底层技术，并且如此模拟费时费力，于是催生出了半虚拟化，就是下面要解释的XEN。
XEN
如果把操作系统中所有执行敏感指令的地方都改掉，改成一个接口调用（HyperCall），接口的提供方VMM实现对应处理，省去了捕获和模拟硬件流程等一大段工作，性能将获得大幅度提升。
这就是半虚拟化，这项技术的代表就是Xen，一个诞生于2003年的开源项目。
这项技术一个最大的问题是：需要修改操作系统源码，做相应的适配工作。这对于像Linux这样的开源软件还能接受，充其量多了些工作量罢了。但对于Windows这样闭源的商业操作系统，修改它的代码，无异于痴人说梦。
VMware从5.5版本开始引入对硬件辅助虚拟化的支持，随后在2011年的8.0版本中正式全面支持。于是乎，我们在创建虚拟机的时候，可以选择要使用哪一种虚拟化引擎技术，是用原先的二进制翻译执行，还是基于硬件辅助虚拟化的新型技术。
同一时期的XEN从3.0版本也加入对硬件辅助虚拟化的支持，从此基于XEN的虚拟机中也能够运行Windows系统了。
KVM-QEMU
有了硬件辅助虚拟化的加持，虚拟化技术开始呈现井喷之势。VirtualBox、Hyper-V、KVM等技术如雨后春笋般接连面世。这其中在云计算领域声名鹊起的当属开源的KVM技术了。
KVM全称for Kernel-based Virtual Machine，意为基于内核的虚拟机。
在虚拟化底层技术上，KVM和VMware后续版本一样，都是基于硬件辅助虚拟化实现。
不同的是VMware作为独立的第三方软件可以安装在Linux、Windows、MacOS等多种不同的操作系统之上，而KVM作为一项虚拟化技术已经集成到Linux内核之中，可以认为Linux内核本身就是一个HyperVisor，这也是KVM名字的含义，因此KVM技术只能在Linux服务器上使用。
KVM技术常常搭配QEMU一起使用，称为KVM-QEMU架构。前面提到，在x86架构CPU的硬件辅助虚拟化技术诞生之前，QEMU就已经采用全套软件模拟的办法来实现虚拟化，只不过这种方案下的执行性能非常低下。
KVM本身基于硬件辅助虚拟化，仅仅实现CPU和内存的虚拟化，但一台计算机不仅仅有CPU和内存，还需要各种各样的I/O设备，不过KVM不负责这些。这个时候，QEMU就和KVM搭上了线，经过改造后的QEMU，负责外部设备的虚拟，KVM负责底层执行引擎和内存的虚拟，两者彼此互补，成为新一代云计算虚拟化方案的宠儿。
容器技术-LXC & Docker
不同于虚拟化技术要完整虚拟化一台计算机，容器技术更像是操作系统层面的虚拟化，它只需要虚拟出一个操作系统环境。
XC技术就是这种方案的一个典型代表，全称是LinuX Container，通过Linux内核的Cgroups技术和namespace技术的支撑，隔离操作系统文件、网络等资源，在原生操作系统上隔离出一个单独的空间，将应用程序置于其中运行，这个空间的形态上类似于一个容器将应用程序包含在其中，故取名容器技术。
举个不是太恰当的比喻，一套原来是三居室的房子，被二房东拿来改造成三个一居室的套间，每个一居室套间里面都配备了卫生间和厨房，对于住在里面的人来说就是一套完整的住房。
容器技术的好处是轻量，所有隔离空间的程序代码指令不需要翻译转换，就可以直接在CPU上执行，大家底层都是同一个操作系统，通过软件层面上的逻辑隔离形成一个个单独的空间。
容器技术的缺点是安全性不如虚拟化技术高，毕竟软件层面的隔离比起硬件层面的隔离要弱得多。隔离环境系统和外面的主机共用的是同一个操作系统内核，一旦利用内核漏洞发起攻击，程序突破容器限制，实现逃逸，危及宿主计算机，安全也就不复存在。
超轻虚拟化 firecracker
虚拟完整的计算机隔离性好但太过笨重，简单的容器技术又因为太过轻量纯粹靠软件隔离不够安全，有没有一个折中的方案同时兼具两者的优点，实现既轻量又安全呢？
近年来，一种超轻虚拟化的思想开始流行开来，亚马逊推出的firecracker就是一个典型的代表。
firecracker将虚拟化技术的强隔离性和容器技术的轻量性进行融合，提出了一个microVM的概念，底层通过KVM虚拟化技术实现各个microVM的强隔离，而隔离的虚拟机中运行的是一个个精简版的微型操作系统，砍掉了大量无用的功能，专为容器设计的微型OS。
超轻虚拟化如今成为一个新的浪潮，除了AWS的firecracker，谷歌的gVisor, Intel主导的NEMU也在向这个领域开始发力。
云计算
云计算（Cloud Computing）是一种基于互联网的计算方式。
即用户可以通过互联网获得按需即取的计算资源。而虚拟化则是云计算的基石，一个云计算的应用必定是构建在虚拟化的基础上的。
同时云计算相比并行计算、分布式计算的科学目的而言更偏向于商业目的，利用虚拟化的多路复用实现其商业模式。
虚拟化和云计算往往容易混淆，简单来讲，虚拟化描述的是一项技术，云计算则描述的是一项商业服务。
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