虚拟化是继互联网后，又一个对信息产业有着突破性意义的信息技术。随着各行各业信息化建设工作的相继展开，各企事业单位机房建设、运行成本等信息化建设支出急剧增长，数据中心压力以及硬件标准不断攀升，急需采用先进的科学技术来指导企事业单位的信息化建设工作，虚拟化技术由此应运而生。

“虚”是相对“实”而言的。在IT行业，所谓的“实”，就是指看得见、摸得着的服务器、CPU等硬件产品以及部分可视化软件等，用“虚”的软件来代替或者模拟这些实际存在的东西就是虚拟化。

何为虚拟化技术？

虚拟化的本质就是把软件变成可以按需递交的动态服务，从而减轻IT管理的成本，提升IT服务的响应速度。计算机系统的抽象层次通过分层组织，由底层的硬件和高层的软件实现，虚拟化就是由位于底层的软件，通过向上一层软件提供一个与它原来所运行环境完全一致的接口的方法，抽象出一个虚拟的软件或硬件接口，使高层的软件可以直接运行在虚拟的环境上。

虚拟化技术是一种将操作系统及其应用从平台硬件资源中互相分离出来的解决方案。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程，大幅度提高系统中资源和应用程序的效率和可用性。虚拟化技术也被称为虚拟机监视器(virtualMachineMonitor,vMM)，虚拟机监视器可以提供一种完全模拟硬件的应用环境，使客户操作系统在使用虚拟机时，认为其自身直接运行在硬件之上。虚拟机监视器是一个软件组件层用来分配资源，从而使多个虚拟机能够同时利用所有资源。某种程度上说，虚拟机监视器所起的作用就是提供一种抽象，让多个虚拟实例运行在一个硬件平台上。虚拟机监视器除了提供虚拟CPU的功能之外，还提供包括内存管理等系统设备的虚拟化功能。

所谓的虚拟环境和真实环境，他们的区别主要体现在底层的不同实现机制。对于应用程序来说，虚拟世界可呈现出完全不同于硬件平台的环境,让应用程序产生错觉。简单来说就是虚拟化把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构之间的壁垒，所有的资源都透明地运行在各种各样的物理平台上。同时，资源的管理都将按逻辑方式进行，实现资源的自动化分配。用户在信息化应用过程中，感觉不到物理设备的差异，这是因为虚拟化技术将此过程完美实现，并使用户按照自己日常的操作习惯，进行所需信息资源的调用和交互。

当前的虚拟化技术主要有：服务器虚拟化、CPU虚拟化、程序虚拟化、操作系统虚拟化、硬件虚拟化、完全虚拟、超虚拟化、桌面虚拟化、操作系统级的虚拟化等。

虚拟化进程不断推进

早在上世纪60年代，虚拟化技术在美国的计算机学术界开始萌芽。1959年，克里斯托弗发表了一篇名为《大型高速计算机中的时间共享》(Time Sharing in Large Fast Computers)的学术报告，他在文中提出了虚拟化的基本概念，这篇文章被认为是虚拟化技术的最早论述。

最初，虚拟化技术只是应用在大型主机上。大型机上的虚拟分区技术最早可以追溯到上世纪六、七十年代。上世纪60年代，IBM公司发明了一种操作系统虚拟机技术，允许用户在一台主机上运行多个操作系统，让用户尽可能地充分利用昂贵的大型机资源。之后，IBM公司开发的“M44/44X”计算机项目，定义了虚拟内存管理机制，用户程序可以运行在虚拟的内存中，对于用户来说虚拟内存就好像一个个“虚拟机”，为多个用户的程序提供了独立的运行环境。

IBM提出的虚拟机技术，使一批新产品不断涌现了出来，例如：IBM360/40、IBM360/67以及VM/370，这些机器在当时都具有虚拟机功能。通过一种叫VMM(虚拟机监控器)的技术在物理硬件之上生成很多可以运行独立操作系统软件的虚拟机实例。

由于虚拟化技术在商业应用上的优势，RISC服务器与小型机成为了虚拟化技术第二代受益者。1999年，IBM公司在AS/400上提出了“逻辑分区(LPAR)”技术和新的高可用性集群解决方案。2002年，IBM 更进一步，首次实现动态逻辑分区(DLPAR)，DLPAR允许在无需重启系统的情况下，将包括处理器、内存和其它组件在内的系统资源分配给独立的分区。这种在不中断运行的情况下进行资源分配的能力不仅令系统管理变得更加轻松，而且能够更好地使用资源从而帮助降低总拥有成本。

随后，惠普、Sun公司等也跟随IBM脚步，在自己的RISC服务器上提供了虚拟化技术，但由于真正使用大型机和小型机的用户数量有限，加之各家产品和技术之间互不兼容，虚拟化技术不太被公众所关注。而随着VMware创造性的将虚拟化引入x86平台，让x86芯片可以同时运行不同的几种操作系统，并且确保性能的稳定性和安全性，虚拟化技术首次向人们展示了其应用的广阔前景。

此前，虚拟化技术在x86架构上进展缓慢的主要原因是x86架构本身不适合进行虚拟化，不过这个障碍已经由英特尔、AMD改变，x86处理器的指令集得到解决。还有一个原因是x86处理器的性能不足，这一原因也由于x86处理器在性能上的飞速提高得到了解决。x86架构的广泛普及，使x86架构上的虚拟化技术也得到了比以前更大的关注，由于x86平台可以提供便宜的、高性能和高可靠的服务器，一些用户已经开始配置虚拟化的生产环境，利用新的信息技术来获取更多的收益。

目前的x86平台上能够实现在处理器级别的虚拟化，但在I/O以及其他方面的虚拟化还需要进一步的发展。不仅如此，x86架构上的虚拟化技术还无法完美实现虚拟分区之间动态迁移，而这些在UNIX平台、大型主机上早已不是问题。目前，x86架构上的虚拟化技术的最高规划是支持8路SMP系统，可以实现对单个CPU资源的配置。

2006年以来，从处理器层面的AMD到Intel再到操作系统层面的微软的加入，从数量众多的第三方软件厂商的涌现到服务器系统厂商的高调加盟，一个趋于完整的虚拟化技术产业生态系统正在逐渐形成。虚拟化开始成为广受关注的热点话题之一，随着计算机新技术的快速发展，虚拟化技术的前景较为乐观。

虚拟化技术的分类

提到虚拟化技术，很多人第一反应是主机虚拟化，这个定义太过狭窄。在虚拟化技术发展的几十年间，虚拟化技术已经从最初的主机虚拟化发展到了今天的服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、桌面虚拟化、内存虚拟化、操作系统虚拟化等多个方面，而每种虚拟化都有其所对应的优势与技术。

1 服务器虚拟化

服务器虚拟化又称主机虚拟化，它将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理上的界限，让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力。

通过将服务器资源分配到多个虚拟机，同一物理平台能够同时运行多个相同或不同类型的操作系统，作为不同业务和应用的支撑平台。其中，虚拟机并不是真正的机器，但它能够像真正的机器一样工作，每个虚拟机如同一台独立运行的服务器，有自己的一套虚拟硬件（如 RAM、CPU、网卡等）。在上层的操作系统和软件看来，它们就是一台台相对独立的服务器，就像在自己的硬件上运行一样。如此一来，在一台服务器上运行多个虚拟机不仅能够提高服务器的效率，减少管理和维护费用，同时，当应用需求增加时，还可以迅速创建更多虚拟机而不增加物理服务器，从而降低硬件成本。

服务器虚拟化的实现通常使用两类虚拟化技术，一类是硬件辅助虚拟化技术，代表厂商为VMware和微软；另一类是软件虚拟化技术，SWsoft 的Virtuozzo 和Sun的Solaris容器（Sun Containers）是其主要代表。

2 桌面虚拟化

桌面虚拟化，顾名思义就是一种将桌面的软件进行虚拟化改造的技术。即通过某种技术在中央服务器上虚拟出大量的虚拟桌面，并提供给成千上万的用户使用，以达到桌面使用的安全性和灵活性，使得用户可以通过任何设备，在任何地点，任何时间访问网络上属于个人的桌面系统。

一种方式是通过远程登录使用服务器上的桌面。典型的有Windows下的Remote Desktop以及VNC(Virtual Network Computing)等，他们的特点是所有的软件都在服务器端执行，客户端只需运行一个远程的登录界面，登录到服务器就能够看到桌面，并打开远程的程序。还有一种方式是通过网络服务器的方式，运行改写过的桌面。典型的有Google的Office软件，它通过对原来的桌面软件进行重写，从而能够在浏览器里运行完整的桌面或者程序。再有就是通过应用层虚拟化的方式提供桌面虚拟化。这种方式是通过软件打包，将软件在需要的时间推送到用户的桌面，在不需要的时候收回，可以减少软件许可的使用。

简单来说，桌面虚拟化可以支持企业或者政府机构实现桌面系统的远程动态访问与数据中心统一托管的技术。例如企业高层领导在外出过程中需要做出重要决策，就可以利用桌面虚拟化技术，通过任何设备、在任何地点，任何时间访问在网络上自己的邮件系统或者网盘。

3 网络虚拟化

网络虚拟化技术是目前业界关于虚拟化细分领域界定不明确，存在争议较多的一个概念。网络虚拟化指虚拟专用网络 (VPN)。VPN 对网络连接的概念进行了抽象，允许远程用户访问组织的内部网络，就像物理上连接到该网络一样。网络虚拟化可以帮助保护IT环境，防止来自网络的威胁，同时使用户能够快速安全的访问应用程序和数据。

基于网络的虚拟化产品还处在初级发展阶段，网络虚拟化技术分布在企业网络应用的各个层面与各个方面，不管是用户还是企业网络管理者都离不开网络虚拟化，利用这一技术可以对数据进行高度加密，达到安全使用互联网的目的。

4 存储虚拟化

存储虚拟化是将实际的物理存储实体与存储的逻辑表示分离开，通过将一个或多个目标服务或功能与其它附加的功能集成，统一提供有用的全面功能服务。

从专业的角度来看，虚拟存储是介于物理存储设备和用户之间的一个中间层。从用户的角度来看，用户所看到的是存储空间不是具体的物理存储设备，用户所管理的存储空间也不是具体的物理存储设备。用户可随意使用存储空间而不用关注物理存储硬件，即不必关心底层物理设备的容量、类型和特性等，而只需要把注意力集中在其存储容量及安全模式的需求上。虚拟存储技术的使用有助于更充分地发挥现有存储硬件的能力和提高存储效率，增强安全性。

虚拟化技术正变得愈加趋于完整而有活力，它的发展方向更像是一个全面的操作系统，未来的虚拟化也将为信息技术产业发展带来新的机遇。