什么是虚拟化技术？虚拟化技术有哪些分类和方法？
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自从虚拟化提出以来，虚拟化技术已经有很多分类，方法也有很多种，下面我们就来看看虚拟化技术是什么，它的分类和方法。
如今，发达国家在设计、制造和加工技术方面已达到显着的自动化水平。
其产品设计普遍采用CAD、CAM、CAE和计算机模拟，企业管理也采用科学化、规范化管理。
目前的方法和手段主要是寻找制造系统自动化的出路，为此，一系列新型制造系统被提出，如柔性制造、并行工程、计算机集成制造系统等。
近年来，从虚拟机的大规模部署到成功案例的出现，越来越多的制造企业开始关注虚拟化技术对完善IT基础设施、促进业务创新带来的启发，希望将其融入其中。
与企业一起寻找掌握新技术、创新先进制造体系和先进制造模式的方法。
虚拟化目前在信息制造领域的应用主要是为了IT集成和节省成本，而在其他方面的应用却很少。
事实上，由于虚拟化技术的特点，其应用价值可以应用于远程办公、虚拟制造等制造业。
所有相关字段都可以反映。
本文主要回顾了虚拟化技术及其在制造业中的应用现状，提出了虚拟化在制造业中的应用框架，并为相关人员介绍了该领域的应用研究进展和发展趋势。
1虚拟化技术
虚拟化是指为软件或正在运行的软件创建所需的执行环境。
使用虚拟化技术后，程序或程序不再拥有对底层物理计算资源的独占访问权，而只是运行在同一个物理计算资源上，底层效果可能与之前运行的计算机架构完全不同。
虚拟化的主要目的是简化架构的管理方式信息技术基础设施和资源。
虚拟化的消费者可以是最终用户、应用程序、操作系统、访问资源或与资源交互相关的其他服务。
由于虚拟化可以减少消费者与资源之间的耦合，消费者不再依赖于资源的具体实现，因此，在对消费者管理影响最小的情况下，可以手动、半自动或通过服务级别协议（SLA）对其进行管理。
）。
）等来实现资源管理。
1.1 虚拟化的分类
从虚拟化的目的来看，虚拟化技术主要分为以下几类： (1)平台虚拟化，即计算机和操作系统的虚拟化。
分为服务器虚拟化和桌面虚拟化。
服务器虚拟化是一种虚拟化模型，它通过确定资源优先级并将服务器资源分配给最需要的工作负载，减少为单个工作负载保留的资源，从而简化管理并提高效率。
桌面虚拟化是一种提高人们对计算机的控制能力、降低计算机使用复杂度、为用户提供更加方便、适用的使用环境的虚拟化模式。
平台虚拟化主要通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O接口虚拟化来实现。
(2)资源虚拟化，特定计算资源的虚拟化，如存储虚拟化、网络资源虚拟化等。
存储虚拟化是指一个操作系统有机分布在多个内部和外部存储器之间，并将两者结合起来形成虚拟存储器。
网络资源虚拟化最常见的例子是网格计算，它使用虚拟化技术来管理网络上的数据，并将其作为一个系统逻辑地呈现给消费者，它动态地提供与软件所需的用户和应用程序资源相对应的服务，同时提供简化的基础设施共享和访问。
目前，一些研究人员提出使用软件代理技术来虚拟化计算网络空间资源，例如Gaia和NetChaser[21]。
空间代理。
(3)应用虚拟化，包括模拟技术、仿真、解释等。
Java虚拟机通常是在应用层虚拟化的。
应用层虚拟化技术通过保存用户个人计算环境的配置信息，可以在任何计算机上重现用户的个人计算环境。
服务虚拟化是近年来的研究热点。
服务虚拟化可以使业务用户能够按需快速构建应用需求，通过服务聚合，可以保护服务资源使用的复杂性，使用户更容易将业务需求直接分配给服务虚拟化资源。
现代软件架构和配置的复杂性阻碍了软件开发生命周期。
通过在应用层创建虚拟模型，可以为开发、测试和运行提供最佳的环境。
(4) 表示虚拟层。
应用程序与应用程序虚拟化类似，但不同的是表示层虚拟化中的应用程序运行在服务器上，客户端仅暴露应用程序的用户界面和用户操作。
表示层虚拟化软件主要包括Microsoft Windows远程桌面（包括终端服务）、Citrix Metaframe演示服务器和Symantec PcAnywhere。
1.2 虚拟化方法
虚拟化一般指平台虚拟化，通过控制软件隐藏计算平台的实际物理特征，为用户提供一个抽象的、标准化的、模拟的计算环境。
虚拟化通常可以通过指令级虚拟化和系统级虚拟化来实现。
1.2.1 指令级虚拟化方式
它在指令集级别应用虚拟化，即将一个硬件平台上的二进制代码转换为另一个平台上的二进制代码，以实现不同指令集之间的兼容，也称为作为“二进制翻译”。
二进制翻译是通过模拟实现的，即在一个具有一定接口和功能的系统上，实现另一个具有不同接口和功能的系统。
二进制翻译的编程方法可以通过解释执行、静态翻译和动态翻译三种方式来实现。
近年来，二进制翻译系统的最新研究主要集中在运行时编译和自适应优化，因为动态编译和执行操作主要涉及四个部分：磁盘访问开销、存储访问开销以及编译和优化。
目标代码的开销和执行，因此要提高二进制翻译系统的效率，应该减少后三个方面的开销。
目前典型的二进制翻译系统主要有Daisy/BOA、Crusoe、Aeries、IA-32EL、Dynamo动态优化系统、JIT编译技术等。
1.2.2 系统级虚拟化方法
系统虚拟化是在单个物理机上模拟多个虚拟机。
从系统架构来看，虚拟机监视器（VMM）是整个虚拟机系统的核心，负责资源的调度、分配和管理，保证多个虚拟机可以运行多个客户操作系统，同时又相互隔离。
其他。
彼此。
系统级虚拟化通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化来实现。
(1) CPU 虚拟化
CPU 为每个虚拟机提供一个或多个虚拟 CPU。
多个虚拟CPU共享时间，使物理CPU使用率翻倍。
VMM必须合理地为每个虚拟CPU分配时间片，并维护所有虚拟CPU的状态。
当vCPU时间片用完需要切换时，必须保存当前vCPU状态和调度vCPU状态。
虚拟CPU必须加载到物理CPU中。
X86中主要的CPU虚拟化方法包括：动态二进制翻译、虚拟化、预虚拟化技术。
为了弥补处理器虚拟化的缺陷，当前的硬件虚拟化系统采用硬件辅助虚拟化技术。
CPU虚拟化要解决的问题是：①虚拟CPU的正确运行。
钥匙虚拟CPU的正确运行是为了保证虚拟机指令正确执行并且虚拟硬件不受影响。
彼此，即指令执行的结果不改变其他虚拟机的结果，目前主要通过模拟执行和监控②虚拟CPU调度来操作。
虚拟CPU调度是指VMM选择物理CPU上当前运行的虚拟CPU，保证虚拟机与虚拟CPU性能的隔离以及调度的公平性。
虚拟机环境的调度要求是充分利用CPU资源，支持细粒度的CPU分配，隔离性能，考虑虚拟机之间的不对称性，考虑虚拟机之间的依赖关系。
常见的CPU调度算法有BVT、SEDF、CB等。
(2)内存虚拟化
VMM通常采用块共享的思想来模拟计算机的物理内存。
VMM为每个虚拟机分配设备内存，并维护设备内存和虚拟机内存之间的映射关系，这些内存在虚拟机看来是从地址0开始的连续物理地址空间。
内存虚拟化后，内存地址将具有三种类型。
地址的组成：设备地址、伪物理地址、虚拟地址。
在X86的内存寻址机制中，VMM可以以页为单位建立虚拟地址和设备地址的映射关系，并利用页权限设置来实现不同虚拟机之间的内存隔离和保护。
为了提高地址转换的性能，在文件中添加TLB，以实现虚拟地址到物理地址的高效转换，通常采用复合映射的思想，通过MMU实现页表虚拟化。
虚拟化和影子页表。
虚拟机无法访问虚拟机监视器的数据，因此需要隔离机制，这种隔离机制主要是通过修改客户操作系统或者扇区保护来实现。
内存虚拟化优化机制包括按需分页、虚拟存储、内存共享等。
(3) I/O虚拟化
由于I/O设备异构性强，状态控制困难在内部，VMM系统具有全虚拟化、I/O设备虚拟化、软件模拟、直接I/O访问等设计思想。
近年来，更多学者将研究重点放在共享网络硬件虚拟化中的I/O虚拟化，并提出将IOVM架构映射到多核服务器平台。
除了增加吞吐量和固有的并行数据流，以及串行功能和基于数据包的协议之外，I/O 设备还必须考虑传统的 PCIExpre ss 兼容硬件并构建相应的总线适配器以补偿单主机效应。
需要司机。
有研究人员重点研究外部存储虚拟化，提出让存储虚拟化系统上的SCSI目标模拟器运行在SAN上，存储目标主机的动态物理信息，利用映射表的方法修改SCSI命令地址，并使用位图技术来管理可用空间等想法。
存储虚拟化系统必须提供逻辑卷大小、多样化功能、数据复制和快照等特性，并兼容多种集群主机和操作系统。
因为带外存储虚拟化可以全面提高存储区域网络的服务质量，并且带外虚拟化与带内虚拟化相比具有高性能和良好扩展性的优点，通过使用顺序操作、日志重放和日志完整性认证以及组织方法的设计 基于关系模型的磁盘虚拟元数据，可以形成一致且永久的带外虚拟系统。
1.3 虚拟化管理
虚拟化管理主要是指对多个虚拟机系统的管理。
多VM系统是指基于多个计算系统资源的抽象表示来配置自己的资源。
建立虚拟计算系统，主要包括虚拟机动态迁移技术和虚拟机管理技术。
(1) 虚拟机之间的迁移
通过创建分布式、可扩展的虚拟机，使用虚拟化作为管理现有资源并优化其在网络计算中的使用的一种方式如果需要重新配置，您可以在物理服务器运行时迁移服务。
通过移动代理技术、分布式虚拟机等优化资源利用率和服务可用性，通过寻找最优服务策略转向可重构、分布式虚拟机。
为了将虚拟机上运行的操作系统和应用程序从一个物理节点迁移到另一个运行节点，同时保持操作系统和来宾应用程序不间断，一些研究人员提出了一种以数据为中心的迁移虚拟化环境，使用户的操作环境能够实现无缝的远程迁移和重构；
一些研究人员还提出了程序执行环境的按需动态配置机制。
在跨物理服务器迁移虚拟机并执行自动化虚拟服务器管理时，必须考虑高级 QoS 要求和资源管理成本。
一些研究人员提出了虚拟机管理程序控制的方法来支持网络中可移植IP虚拟机的实时迁移，另一方面，虚拟机可以实时迁移其分布式计算资源，从而提高迁移性能，减少网络恢复延迟，并提供可移植的IP虚拟机实时迁移的能力。
高可靠性和容错性。
一些研究机构通过设计通用硬件抽象层来实现移动多个虚拟机的可能性，以实现移动设备在环境中的高效实现。
虚拟机迁移步骤一般包括启动迁移、内存迁移、冻结虚拟机、执行虚拟机恢复。
(2)虚拟机管理
对于多个虚拟机来说，一个非常重要的方面就是减少用户对动态复杂的物理机的管理和维护，通过软件和工具管理来实现任务。
目前典型的多虚拟机服务器管理软件是Virtual Infrastructure，它通过VirtualCenter管理服务器虚拟机池，通过VMotion完成虚拟机迁移，通过VMFS管理虚拟机文件系统。
其次，Parallax是Xen的多VM管理器，它通过消除写共享、增强客户端缓存、使用模板映像以及使用快照和写时复制机制来实现块级共享和使用副本来构建整个系统以确保可用性。
虚拟机管理程序直接控制查看器使用的物理磁盘，运行物理设备驱动程序并为 VDI 虚拟磁盘映像的本地虚拟机提供共享块接口。
2虚拟化在制造信息学中的应用
2.1虚拟化在制造信息学中的应用框架
当今的制造业正朝着精密化、自动化、柔性化和集成化的方向发展，在这种趋势下，许多先进的制造技术和先进技术不断涌现。
制造原型已经诞生。
先进制造技术和先进制造模式要求现有IT基础设施提供更高水平的计算服务，因此，在制造信息学领域，必须建立面向虚拟化的资源分配架构，提供客户驱动的服务、管理和计算风险管理并维护面向 SLA 的资源分配系统。
虚拟化主要用于制造信息化中的集中IT管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等。
最底层是制造组织的VirtualCluster，它由多台物理服务器（PhysicsMachine）组成。
每台物理服务器都运行虚拟化软件 (VMM)。
任务要求 虚拟化计算资源组的虚拟化管理软件(VMS) 为IT 环境提供集中功能、流程自动化和资源优化，并且可以快速部署处理器和虚拟机模板。
虚拟计算资源池中的虚拟机封装了运行在其上的不同类型的客户操作系统（GuestOS）、数据层和服务层应用程序（App），形成由组织协同设计和构建的完整系统。
表示层为用户提供不同形式的数据处理功能并将其显示出来。
在图1中，虚拟计算资源池的动态资源调度（DRS）模块可以持续监控物理机之间的资源使用情况，并根据预定义的规则跨多个虚拟机进行调度，这些规则反映了不断变化的业务需求和可用接口的优先级。
-制造信息学中的机器资源，集中IT管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等各种应用的需求，将以各种服务的形式封装在虚拟机中，例如 制造任务、资源管理服务、信息访问服务、WWW服务、工业控制服务、应用系统集成服务、数据管理服务、高性能计算服务、工具包服务等，同时还包括数据库的支持。
虚拟机中的所有应用需求，如企业模型数据库、制造资源数据库、产品模型数据库、专业知识数据库、用户信息数据库等。
虚拟化的独特优势使其能够保证所有虚拟机中的关键服务持续可靠地运行。
2.2 虚拟化在制造信息学应用框架内的作用
虚拟化在制造信息学中的主要应用包括以下几个方面：
请大神介绍一下虚拟化可以划分为哪些类型，各种类型有什么优缺点以及有什么代表性的产品？
1. 托管虚拟化：此类虚拟化技术是通过在主机操作系统内运行虚拟化软件来实现的。其优点是易于安装和配置，适合个人用户和企业开发和测试。
但是，由于它依赖于主机操作系统的驱动程序和支持，因此可能会遇到性能下降和资源争用的情况。
代表性产品包括VMwareWorkstations、VirtualBox和MicrosoftVirtualPC。
2、裸机虚拟化（也称全虚拟化）：该模式下，虚拟化层直接安装在物理硬件上，不依赖于主机操作系统。
这使得虚拟机能够实现与物理机相似的性能，同时支持多个操作系统和应用程序。
然而，实施和维护这项技术通常更加复杂，并且需要更多的技术努力。
著名的商业产品包括VMware vSphere、Microsoft Hyper-V 和CitrixXenServer。
3.操作系统虚拟化：这种虚拟化技术允许在单个操作系统实例上运行多个隔离的虚拟环境。
启动速度快，管理方便，但隔离性相对较弱。
Docker和容器技术是操作系统虚拟化的典型代表。
由于国家高度重视网络安全和自主可控技术，在服务器虚拟化领域，建议尽可能使用国产自主可控产品，如云虹CNware等，以加强信息安全，保证稳定。
运营国家关键信息基础设施。
请大神介绍一下虚拟化可以划分为哪些类型，各种类型有什么优缺点以及有什么代表性的产品？
目前，虚拟化可分为三种类型，即主机虚拟化、裸机虚拟化和操作系统虚拟化。主机虚拟化是通过直接安装并运行应用程序来实现的，因此其最大的优点是易于实现，但由于主要依赖于主机操作系统对设备的支持，因此性能损失巨大。
实现这种虚拟化的产品主要包括VMwareworkstations和virtualPC。
操作系统虚拟化易于实现、易于管理、启动较快，但由于多个容器共享一个操作系统，隔离性相对较弱。
实现这种虚拟化的产品主要有Docker。
裸机虚拟化实现了虚拟化，虚拟机不依赖于操作系统，可以同时支持多个操作系统和多个应用程序，因此技术难度要求相当高，开发难度也相当大。
大的 实施此类虚拟化的供应商需要具备一定的技术能力。
国外比较出名的有VMware Vsphere，国内发布的有云虹CNware等。
另外，由于国家安可战略的实施，对网络信息安全更加重视和重视，在做服务器虚拟化时，最好尽可能选择国产产品。
