虚拟化概述

virtualzation

虚拟化（virtualzation）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、组合为一个或多个计算机配置环境，并重新分割、重新组合，已达到最大化合理利用物理资源的目的

虚拟化的优势

参考资料：https://www.vmware.com/cn/solutions/virtualization.html

资源超分，如物理机虽只有128G内存，但是可以给虚拟机分配200G内存或者更多
降低资金成本和运维成本
最大限度的减少或消除停机
提高IT部门的工作效率、效益、敏捷性和响应能力
加快应用和资源的调配速度
提高业务连续性和灾难恢复能力
简化数据中心管理
真正的 Software-Defined Data Center 的可用性
减少端口的冲突

虚拟化的类型

网络虚拟化

通过软件定义网络（software defined network ，SDN）
即网络的创建不再依赖于物理设备
如公有云厂商允许用户自己创建新的网络
在 kubernetes、OpenStack 中都会使用网络虚拟化

桌面虚拟化

将桌面部署为代管服务，使IT组织能够更快地响应不断变化的工作场所需求和新出现的机会
还可以将虚拟化桌面和应用快速、轻松地交付给分支机构、外包和离案员工以及使用 ipad 和 Android 平板电脑的移动员工
Citrix 思杰公司在云计算虚拟化、虚拟桌面和远程接入技术领域处于优势地位，还有阿里云也推出了虚拟桌面端无影电脑

应用虚拟化

将软件虚拟化，如office365、钉钉、企业微信等

存储虚拟化

SAN（基于磁盘)
NAS（NFS/Samba）
GlusterFS
ceph 等…

库虚拟化

在Linux上运行windows程序使用wine，在mac系统运行windows程序使用CrossOver等

容器技术

被称为下一代的虚拟化技术
典型代表：Docker、Podman、Linux Container(LXC)、Pouch

虚拟化技术发展历史

软件辅助的 full virtualzation –> 基于修改内核的半虚拟化 para virtualzation –> 硬件辅助的 full virtualzation
最右侧为最新的技术，也是性能最优的解决方案

软件辅助的 full virtualzation

在早期没有发布CPU虚拟化的时候，使用的都是软件辅助的全虚拟化

Open vSwitch

OVS 概述

OVS 是一款开源的、生产级质量的多层虚拟交换机。与传统的 Linux Bridge 相比，OVS 最大的特点是可编程性（支持 OpenFlow）和高性能（内核态流表缓存），这使它成为云计算（OpenStack）和容器网络（Kubernetes CNI 如 OVN-Kubernetes, Antrea）的核心组件。

OVS 核心组件

OVS 的架构设计采用了 用户态 (User Space) 和 内核态 (Kernel Space) 分离的模式，主要由三个核心组件组成：

1. ovs-vswitchd (用户态守护进程)

大脑：这是 OVS 的核心守护进程。
职责：负责与控制器（Controller）通信（通过 OpenFlow 协议），与数据库通信（OVSDB），以及管理流表（Flow Tables）。
慢速路径 (Slow Path)：当内核模块不知道如何处理一个数据包（即“流表未命中”）时，数据包会被发送到 ovs-vswitchd 进行决策，决策结果会被下发到内核，形成缓存。

2. ovsdb-server (用户态数据库服务)

配置中心：这是一个轻量级的数据库服务，用于保存 OVS 的配置信息（如 Bridge、Port、Interface、VLAN 配置等）。
持久化：配置信息通常存储在 /etc/openvswitch/conf.db 中。

3. openvswitch_mod (内核模块 / Datapath)

执行者：运行在 Linux 内核空间。
快速路径 (Fast Path)：它维护一个精确匹配的缓存（Microflow Cache / Megaflow Cache）。当数据包进入网卡时，内核模块直接查缓存。如果命中，直接转发（性能极高）；如果不命中，则上报给用户态的 ovs-vswitchd（Upcall）。

虚拟化