虛擬化是驅(qū)動全球數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的核心概念和技術(shù)。從虛擬桌面到云端虛擬機(jī)，虛擬化可最大限度地利用物理硬件和軟件資源，造福許多行業(yè)。

半虛擬化是一種虛擬化技術(shù)，許多專家認(rèn)為它是最先進(jìn)的技術(shù)，而且越來越受歡迎。讓我們來看看這種技術(shù)是什么、它是如何工作的、它面臨的挑戰(zhàn)和優(yōu)勢，以及它與其他類型的虛擬化有何不同。

什么是半虛擬化？

半虛擬化是一種虛擬化，其中客戶操作系統(tǒng)(OS)（安裝在虛擬機(jī) (VM)上的操作系統(tǒng)）經(jīng)過修改，使客戶操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)管理程序能夠通信和管理資源，從而創(chuàng)建協(xié)作環(huán)境。客戶操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)管理程序之間的這種協(xié)作可以提高性能和效率。

因此，半虛擬化中的虛擬機(jī)并非完全隔離，因?yàn)樗鼈児蚕碣Y源，并可以根據(jù)需要調(diào)整其使用方式。與完全虛擬化（虛擬機(jī)管理程序分配給虛擬機(jī)的資源是固定的并模擬真實(shí)的物理設(shè)備）相反，在半虛擬化中，分配的資源不是固定的，而是靈活的。

半虛擬化管理程序是全虛擬化管理程序的更高級版本，因?yàn)樗鼈儾粌H可以分配和管理資源，還可以代表客戶操作系統(tǒng)執(zhí)行某些服務(wù)。

半虛擬化如何工作？

半虛擬化之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，得益于經(jīng)過修改的操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)旨在直接與管理虛擬機(jī)的虛擬機(jī)管理程序進(jìn)行通信。此通信通過超級調(diào)用（客戶操作系統(tǒng)用來向虛擬機(jī)管理程序請求服務(wù)的指令）完成。

您可以想象虛擬機(jī)管理程序充當(dāng)客戶操作系統(tǒng)和物理硬件之間的中間人，物理硬件將分配給客戶操作系統(tǒng)運(yùn)行的虛擬機(jī)。虛擬機(jī)管理程序作為軟件層位于資源和客戶操作系統(tǒng)之間。

與完全虛擬化一樣，虛擬機(jī)管理程序負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器或設(shè)備的物理資源，并將其分配給客戶操作系統(tǒng)。但在半虛擬化中，由于操作系統(tǒng)可以通過超級調(diào)用與虛擬機(jī)管理程序通信，因此它可以“按需”請求資源。

這種靈活的方法允許客戶操作系統(tǒng)根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展或縮小，并更好地管理資源，同時提高性能和安全性。客戶操作系統(tǒng)甚至可以要求虛擬機(jī)管理程序代表其執(zhí)行某些進(jìn)程或服務(wù)，減輕其執(zhí)行耗費(fèi)資源和時間的任務(wù)的負(fù)擔(dān)，從而提高其性能。

例如，客戶操作系統(tǒng)可能會向虛擬機(jī)管理程序發(fā)出超級調(diào)用，請求訪問更多內(nèi)存來執(zhí)行特定任務(wù)。虛擬機(jī)管理程序收到請求，但不會為客戶操作系統(tǒng)分配更多內(nèi)存，而是代表操作系統(tǒng)執(zhí)行操作。

什么是完全虛擬化？

完全虛擬化通常簡稱為虛擬化。在完全虛擬化中，用戶使用虛擬機(jī)管理程序創(chuàng)建虛擬機(jī)，并將所有資源（硬件和軟件）分配給虛擬機(jī)。與半虛擬化相反，客戶操作系統(tǒng)無需修改即可與虛擬機(jī)管理程序協(xié)作。

在完全虛擬化中，每個虛擬機(jī)都與其他虛擬機(jī)完全隔離，并且完全獨(dú)立。這種虛擬化模型中的虛擬機(jī)不會共享資源，除非配置為共享。這使得完全虛擬化具有高度的可移植性和隔離性。然而，它并不被認(rèn)為是性能最佳的虛擬化結(jié)構(gòu)。

什么是部分虛擬化？

在部分虛擬化中，虛擬機(jī)管理程序不會為每個虛擬機(jī)模擬整個硬件環(huán)境。相反，它提供硬件的部分模擬，例如 CPU 和內(nèi)存。這允許虛擬機(jī)直接在物理硬件上運(yùn)行，從而可以提高性能。

部分虛擬化環(huán)境的性能往往優(yōu)于完全虛擬化環(huán)境；但是，它們不那么獨(dú)立、安全或可移植。

半虛擬化、完全虛擬化和部分虛擬化：快速圖表

讓我們快速了解一下半虛擬化、完全虛擬化和部分虛擬化之間的主要區(qū)別，重點(diǎn)關(guān)注客戶操作系統(tǒng)的修改、隔離、性能、安全優(yōu)勢等。

半虛擬化的理想用途

半虛擬化的潛力和靈活性使其成為可應(yīng)用于許多行業(yè)和用例的理想技術(shù)。

云計(jì)算：谷歌、IBM、亞馬遜、微軟和其他頂級供應(yīng)商都利用半虛擬化來更好地最大化其云計(jì)算環(huán)境，提高效率，并提高可擴(kuò)展性和性能。正是由于這種虛擬化模型，數(shù)億用戶可以無縫訪問云及其廣泛的服務(wù)和功能。

IT 和移動：眾所周知，工作量大、性能要求高的大 IT 和移動行業(yè)公司會部署半虛擬化環(huán)境來改善運(yùn)營、可靠性和彈性。

高性能計(jì)算行業(yè)：從國防到制藥和其他行業(yè)，需要操作高性能計(jì)算環(huán)境的組織通常會研究半虛擬化，以減少其虛擬基礎(chǔ)設(shè)施中虛擬機(jī)管理程序的開銷。

遺留系統(tǒng)：通過半虛擬化，行業(yè)和公司可以在現(xiàn)代硬件上運(yùn)行遺留系統(tǒng)，而無需修改遺留系統(tǒng)本身。

研究和開發(fā)：半虛擬化可用于研究和開發(fā)環(huán)境，以試驗(yàn)新的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，而無需修改底層硬件。

安全和隱私：半虛擬化還用于增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全和隱私，特別是在與災(zāi)難恢復(fù)解決方案相關(guān)的問題上。

軟件開發(fā)：半虛擬化為 DevSecOps 團(tuán)隊(duì)提供了完美的數(shù)字環(huán)境來構(gòu)建、測試、部署和監(jiān)控他們的軟件、API、代碼或應(yīng)用程序。

半虛擬化的優(yōu)勢

半虛擬化為組織提供了許多優(yōu)勢，包括提高性能、適應(yīng)性和安全性。

表現(xiàn)

半虛擬化客戶操作系統(tǒng)的性能優(yōu)于完全虛擬化系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈儾恍枰蕾囂摂M機(jī)管理程序來模擬硬件。相反，它們可以直接與虛擬機(jī)管理程序通信以請求服務(wù)。這可以減少延遲并提高整體性能。

然而，值得注意的是，性能始終取決于正確的設(shè)置、配置和管理。

資源和可擴(kuò)展性

半虛擬化操作系統(tǒng)還可用于通過虛擬機(jī)管理程序高效管理共享資源，從而最大程度地利用資源。這些特性可用于支持高性能計(jì)算流程，并在需要時進(jìn)行擴(kuò)展或縮減。

安全

雖然半虛擬化不提供完全的邏輯集成，但它仍然提供了良好的隔離級別以增強(qiáng)安全性。虛擬機(jī)管理程序可以監(jiān)視和控制客戶操作系統(tǒng)對硬件資源的訪問，這有助于防止惡意軟件或請求訪問未經(jīng)授權(quán)的資源。

半虛擬化挑戰(zhàn)

半虛擬化的挑戰(zhàn)主要是技術(shù)性的，需要專業(yè)知識來部署和管理，以及解決復(fù)雜的兼容性問題。

技術(shù)要求

部署、管理、操作和監(jiān)控半虛擬化客戶操作系統(tǒng)需要高級技術(shù)技能，而這恰恰是當(dāng)前市場所缺乏的。如果配置不當(dāng)，半虛擬化操作系統(tǒng)將無法正常運(yùn)行，并可能帶來風(fēng)險。

可移植性和兼容性

此外，由于半虛擬化共享資源，因此不像其他類型的虛擬化架構(gòu)那樣具有可移植性。對于未經(jīng)培訓(xùn)的專業(yè)人員來說，修改操作系統(tǒng)以使其與虛擬機(jī)管理程序協(xié)作也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。最后，并非所有客戶操作系統(tǒng)都支持半虛擬化，并且對這些環(huán)境進(jìn)行故障排除可能很棘手。

結(jié)論

頂級云提供商和領(lǐng)先公司選擇使用半虛擬化的原因有很多。雖然半虛擬化并不適合每個人或每種用例，但它是一種強(qiáng)大的虛擬化技術(shù)，可以提供許多好處，包括提高性能、效率、可擴(kuò)展性、安全性和降低開銷。最終，您選擇使用半虛擬化、完全虛擬化還是部分虛擬化將取決于您組織的特定需求、預(yù)算和基礎(chǔ)設(shè)施。