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Vmware与虚拟化技术 preview Vmm简介 Vmm的发展历程 VMM的特性 VMM三种模型 根据VMM在物理系统中实现位置不同，主要分为三种 监控模式：就是说VMM完全安装在裸机上，拥有最高控制权，客户os处于低特权级别，VMM可以干涉客户os的任何行为。 主机模式：虚拟机安装在主机os上，这样不用修改原来的操作系统，并且主机os可以提供良好的设备驱动，但是这种方式性能比较低下。比如vmware就是使用了主机模式。 混合模式：结合了以上两种模式的好处，性能比主机模式好，也可以利用原有os 的设备驱动，比如XEN就是混合模式的虚拟机的例子。 虚拟化技术分类 虚拟化技术主要分为完全虚拟化和半虚拟化。 完全虚拟化方法：不需要修改客户os，可以同时支持不同的os。完全虚拟化方法的代表是vmware。现在Inter的Vanderpool技术，AMD的Pacifica技术已经对完全虚拟化方法提供硬件支持。 半虚拟化方法：需要修改客户os来适应新的体系结构，产生对现有os 的兼容问题，不过由于半虚拟化方法可以修改客户机的体系结构，这样总体性能还是可以提高。半虚拟化方法的代表是XEN。 Vmware简介 VMWare是一款很流行的运行在IA-32平台上的虚拟机软件。其特点如下： vmm模型：属于主机os模型， Vmware的虚拟机安装在主机os上，由主机os来提供良好的设备驱动。 虚拟化方法： Vmware采用完全虚拟化技术，所以不需要修改原来的操作系统，而且可以同时支持不同的操作系统。 主机和vmm切换开销大，速度比较慢。 Vmware内存虚拟技术 VMWare主要采用的内存虚拟技术： Balloon技术 基于内容的页共享技术 空闲内存缴税技术（idle memory tax） 动态再分配策略 Balloon技术 VMM控制每个vm得到多少内存，也必须周期性的换出页面到磁盘，来回收内存。但客户os可能比vmm有更好的调度算法。 VMware的ESX server使用了一种气球“balloon”进程。 气球（balloon）模块作为内核服务程序加载到guest os中，通过一个私有的信道与ESX服务器通信。 如果Vmm要回收内存，则询问balloon进程，对其加压，使得气球膨胀。在气球膨胀过程中，客户os感受到了自己内存的压力，很专业地选出适合换出的页面，并且告诉balloon，这个balloon再告诉vmm换出哪些页面。 气球放气的过程与气球充气过程相反，guest os 给气球放气，通知Vmm要重新分配内存。 基于内容的页共享技术 现代os和app都比较大。运行多个vm，意味着要使用可观的内存来存储不同vm中相似的冗余的多份代码、数据的拷贝。 vmware使用基于内容的页面共享来支持服务器。 Vmm追踪物理页面的内容，如果发现它们是相同的，那么vmm修改vm的影子页表来指向一个唯一的拷贝。这样Vmm就可以降低冗余度，节约出内存。 因为使用了copy on write的页面共享模式，VMM在相应页面内容发生改变之前，才为每个VM拷贝一份。极大节约了物理内存的使用。试想，一个x86计算机上运行了30台使用window 2000的vm，但内存里面却只有一份windows内核，将大大节约物理内存。 空闲内存缴税技术 ESX服务器通过引进空闲内存缴税技术（idle memory tax）解决内存管理。 该技术基本思想就是不活动的客户程序的空闲页面所收的税比活动的客户程序的空闲页要多，当内存感到压力时，优先回收不活动的客户程序的页。税率规定了可能从客户程序回收的空闲页面的最大部分。 空闲内存缴税技术 有一个公式来计算每个页共享的比率 这里的S是表示共享的页，P是表示分配的页，f是表示活动的部分。空闲页的开销是 ，其中 ，税率 控制回收空闲内存需要的策略。极端情况下， ＝0说明这个策略纯粹基于共享的隔离。 表示所有的客户程序的空闲内存都可以回收。 空闲内存缴税技术 ESX 服务器的空闲页面税率参数默认配置为75％。这样允许回收系统中大多数空闲内存，而且也能提供一些缓冲，预防突发的大量请求分配内存的状况，屏蔽系统回收的延迟。 动态再分配策略 大多数操作系统想要保持一个最小的空闲内存的数量。例如BSD Unix通常当内存小于5％时开始回收内存，直到内存达到7％才停止回收内存。ESX服务器也是这样实现的，但它使用了4级回收入口来反应不同的回收状态： High:对应6％， high状态下，空闲内存充足，没有执行回收的动作。 Soft:对应4％， soft状态，系统使用气球技术回收内存，仅在气球机制回收力度不够才使用页面调度。 Hard:对应2％， h