虚拟技术的主流分类及其特点？
在主要的x86虚拟机技术中，主要分为虚拟硬件模式和虚拟操作系统模式。
这种模式通过虚拟化平台，如VMware Workstation、GSXServer、ESXServer，以及微软的VirtualPC、VirtualServer等，将真实的硬件抽象到统一的虚拟化层中。
它主要针对Intelx86平台，可以同时运行多个操作系统和应用程序。
虚拟化层提供硬件级虚拟化，为操作系统镜像提供一整套兼容Intelx86的模拟设备，包括主板、CPU、内存、磁盘设备、接口等。
虚拟机可以独立打包成文件，方便迁移和管理。
在这种模式下，与virtuozzo一样，主机操作系统创建一个虚拟层来独立托管多个私有服务器（VPS），就像真实的服务器一样。
用户和应用程序体验与独立主机相同，具有 root 权限和资源隔离。
这种模式特别适合多应用、数据密集型服务器，可以降低成本、提高效率。
在半虚拟化技术中，Xen作为剑桥大学的研究成果，采用了半虚拟化VMM（paravirtualizingVMM），如果需要调用系统管理程序，则需要对操作系统进行一些修改。
但不包括运行应用程序。
目前Xen主要支持Linux系统，但新版本将支持Intel-VT技术，有望解决Windows系统上的虚拟化问题。
尽管VMware在成熟度方面领先市场，但由于Red Hat和Novell等大公司的支持，Xen等开源技术因其未来潜力而受到广泛关注。
虚拟化是将物理资源转变为逻辑上可管理的资源，以打破物理结构之间的障碍。
未来，所有资源都将透明地运行在不同物理平台上的虚拟世界中，并以逻辑方式进行资源管理，完全实现资源自动分配，而虚拟化技术是实现这一目标的理想工具。
虚拟化环境需要多种技术的协调配合：服务器和操作系统虚拟化、存储虚拟化以及系统管理、资源管理和软件交付，以及与非虚拟化环境兼容的应用环境。
因为虚拟化，企业不再需要建设昂贵的数据中心来实现异地备份。
这对用户来说极具吸引力。
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，虚拟化技术的分类有很多，方法也有很多种，我们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经实现了高度自动化，其产品设计普遍采用CAD、CAM、CAE和计算机仿真，企业管理也采用了科学化、规范化的管理。
。
目前正在寻找制造系统自动化的出路，为此，一系列新的制造系统被提出，如敏捷制造、并行工程、计算机集成制造系统等。
近年来，从大规模虚拟机的使用到成功案例的出现，越来越多的制造企业开始关注虚拟技术为优化IT基础设施和推动业务创新带来的启发，希望将两者结合起来。
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。
目前虚拟化在制造业格式化中的应用主要是在IT集成和节省成本方面，而在其他方面则很少，事实上，由于虚拟化技术的特点，其应用价值可以在远程办公、虚拟制造、远程办公等制造业中得到应用。
。
工业控制所有相关领域均可体现。
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
虚拟化是指为运行程序或软件创建必要的执行环境，使用虚拟技术后，程序或软件不再独占访问运行在同一物理计算资源上的物理计算资源，并且影响基础可能与之前运行的计算机的结构完全不同。
虚拟化的主要目的是简化 IT 基础设施和资源的管理方式。
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用户和资源之间的耦合，用户不再依赖于特定资源的实现，因此，在对用户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）进行管理， ETC。
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（PlatformVirtualization），即针对计算机和操作系统的虚拟化分为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，减少用于单个工作负载峰值的资源，从而简化管理并提高效率。
桌面虚拟化是一种虚拟化的模式，它增加了人们对计算机的控制能力，降低了计算机使用的复杂度，为用户提供了一个环境更容易和适用的使用。
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（ResourceVirtualization），针对某些计算资源的虚拟化，如存储虚拟化、网络资源虚拟化等。
存储虚拟化是指将操作系统有机地分布在若干个内部存储器和外部存储器之间，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，并将其作为动态系统逻辑地呈现给用户，同时还提供对基础设施的简化共享和访问。
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的空间资源，例如Gaia、NetChaser[21]和SpatialAgent。
(3)应用虚拟化（ApplicationVirtualization），它包括仿真、仿真、解释技术等。
Java虚拟机通常在应用层虚拟化。
基础 应用层虚拟化技术通过存储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，服务虚拟化可以让业务用户通过服务聚合快速构建应用需求，可以覆盖服务资源使用的复杂性，让用户更容易直接映射业务需求。
到虚拟服务特定的服务资源。
现代软件架构及其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，可以提供最佳的开发、测试和运行环境。
(4) 表示层虚拟化。
这种应用与应用虚拟化类似，但不同的是表现层虚拟化中的应用运行在服务器上，客户端只显示应用的UI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，通过控制程序隐藏计算平台的实际物理特征，为用户提供一个抽象、统一、模拟的计算环境。
通常虚拟化可以通过命令级虚拟化和系统级虚拟化来实现。
1.2.1 指令级虚拟化方法
在指令集级别进行虚拟化，即将特定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性，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。
二进制翻译软件方法可以通过三种方式实现：解释和执行、静态翻译和动态翻译。
近年来，二进制翻译系统的研究主要集中在运行时编译和自适应优化，因为翻译过程和动态执行的时间开销主要包括四个部分：磁盘访问开销、存储访问开销、翻译和优化。
开销和代码执行开销目标，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。
目前常见的二进制翻译系统主要有Daisy/BOA、Crusoe、Aeries、IA-32EL、Dynamo动态优化系统和JIT编译技术等。
1.2.2 系统级虚拟化方法
系统虚拟化就是在一台物理机上虚拟出多个虚拟机。
从系统架构的角度来看，虚拟机监视器（VMM）是整个虚拟机系统的核心，它负责资源的调度、调配和管理，保证多个虚拟机能够同时隔离地运行多个客户操作系统。
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 虚拟化为每个虚拟机提供一个或多个虚拟 CPU 多个分时虚拟 CPU 和物理 CPU 复用器在任何时候只能由一个虚拟 CPU 使用。
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。
当虚拟CPU时间片用完并需要更改时，必须保存当前的虚拟CPU状态和调度状态。
虚拟CPU必须加载到物理CPU中。
主要的X86 CPU虚拟化方法包括：动态二进制翻译、半虚拟化和预虚拟化技术。
为了弥补处理器虚拟化的不足，现有的虚拟机系统采用硬件辅助虚拟化技术。
CPU虚拟化要解决的问题有：①虚拟CPU的正确运行虚拟CPU正确运行的关键是保证虚拟机的指令正确执行且不影响虚拟机。
相互之间，即命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来进行。
②虚拟CPU调度。
虚拟CPU调度是指VMM决定哪些虚拟CPU运行在物理CPU上，以保证虚拟机之间的隔离、虚拟CPU性能和调度公平性。
虚拟机环境的调度要求是充分利用CPU资源、支持CPU精确分配、性能隔离、考虑虚拟机之间的不对称性以及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虚拟化计算机的物理内存。
VMM为每个虚拟机分配机器内存，并维护机器内存之间的映射关系，该虚拟机内存在虚拟机上表现为从地址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的地址：机器地址、伪物理地址和虚拟地址。
在X86内存寻址机制中，VMM可以以页为单位建立虚拟地址和机器地址的映射关系，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。
为了提高地址转换性能，加入TLB来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半虚拟化和影子页表实现页表虚拟化。
虚拟机监控数据无法被虚拟机访问，因此需要隔离机制主要通过修改客户操作系统或段保护来实现。
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) 虚拟化I/O
由于I/O设备种类繁多，内部状态控制困难，VMM系统对I/O设备虚拟化、软件模拟和直接I/O访问等进行全虚拟化和半虚拟化其他设计理念。
近年来，更多学者将I/O虚拟化的研究重点集中在共享网络设备虚拟化上，并提出了IOVM结构到多核服务器平台的映射。
除了增加吞吐量和固有的并行数据流，加上串行功能和基于数据包的协议外，I/O设备还应该考虑传统的PCI兼容的PCIExpre ss硬件并构建相应的总线适配器以补偿单主机效应无特殊需要司机。
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目标仿真器运行在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，使用位图技术来管理存在的空间等想法。
存储虚拟化系统应提供逻辑卷大小、多功能、数据镜像和快照等功能，并兼容集群主机和多种操作系统。
由于带外存储虚拟化可以全面提高存储区域网络的服务质量，并且带外虚拟化相对于带内虚拟化具有性能高、扩展性好的优点，通过使用顺序操作，重做日志和日志完整性验证，设计了一种基于关系模型的磁盘虚拟化元数据组织方法，可以形成一致、持久的带外虚拟化系统。
1.3 虚拟化管理
虚拟化管理主要是指对多虚拟机系统的管理，是指基于多计算系统资源的抽象表示对自身资源的配置。
构建虚拟计算系统，主要包括虚拟机动态调用技术和虚拟机管理技术。
(1)虚拟机之间的迁移
使用虚拟化作为管理现有资源并增加其在网络计算中的使用的一种方式 通过构建分布式和可重新配置的虚拟机，必要时可以在物理服务器运行时迁移服务。
通过移动代理技术、分布式虚拟机等提高资源利用率和服务可用性，并通过寻找最佳服务策略迁移到可重构的分布式虚拟机上。
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，同时保证来宾操作系统和应用程序不被中断，一些研究人员提出了一种以数据为中心的迁移虚拟化操作，该操作使得用户运行环境实现远程迁移和无缝重构；
一些研究人员还提出了程序执行环境的动态按需配置机制。
在跨物理服务器迁移虚拟机并实施自动化虚拟服务器管理时，必须考虑高水平的服务质量要求和资源管理成本。
一些研究人员提出了一种由虚拟机管理程序控制的方法，支持网络中移动IP虚拟机的直接迁移，反之，虚拟机可以实时迁移分布式计算资源，从而提高迁移性能，减少网络恢复延迟，并提供。
高可靠性和容错性。
一些研究机构通过设计通用的硬件抽象层来实现多个虚拟机的迁移，以实现移动设备在环境中的高效实现。
虚拟机迁移的步骤一般包括启动迁移、内存迁移、冻结虚拟机和执行虚拟机恢复。
(2)虚拟机管理
对于多个虚拟机来说，一个很重要的方面就是减少用户对动态复杂的物理设备的管理和维护，通过软件和管理工具来实现任务。
目前常见的多虚拟机服务器管理软件是Virtual Infrastructure，它通过VirtualCenter管理成组的服务器虚拟机，通过VMotion完成虚拟机迁移，通过VMFS管理多虚拟机文件系统。
其次，Parallax是Xen的多虚拟机管理器，它构建整个系统，通过消除写共享、增强客户端缓存、使用模板镜像（还使用快照和写时复制机制）来实现块级共享和使用副本以确保可用性。
hypervisor直接控制parallax使用的物理磁盘，它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公共块接口。
2虚拟化在制造格式化中的应用
2.1虚拟化在制造格式化中的应用框架
当今的制造业正在向精密化、自动化、柔性化、集成化方向发展，在这种趋势下，诞生了许多先进制造技术和制造先进模式。
这些先进制造技术和先进制造模式需要现有的IT基础设施提供更高水平的计算服务，因此在制造业的格式化中，需要建立面向虚拟的资源配置架构，提供客户驱动的服务管理和计算风险管理面向服务水平协议（SLA）的资源分配系统。
虚拟化主要用于IT集中管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等。
在制造格式化中。
最底层是制造企业的一组虚拟计算资源（VirtualCluster），由多台物理服务器（PhysicsMachine）组成，每台物理服务器运行虚拟化软件（VMM） 虚拟化软件运行虚拟机来完成各种任务需求、虚拟化管理软件（VMS）虚拟计算资源池为IT环境提供集中化、运营自动化和资源优化功能，并且可以快速部署虚拟机向导和模板。
虚拟计算资源池中的虚拟机包括 各类客户操作系统（GuestOS）和运行在其上的数据层和服务层应用程序（Apps）组成一个由表现层企业协同设计和制作的完整系统，为用户提供各种形式的数据处理和显示功能工作图。
如图1所示，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，并根据反映业务需求和机器之间可用资源优先级变化的预定义规则进行跨多个虚拟机的调度。
在制造业的格式化过程中，集中IT管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等各种应用需求都会被封装成各种形式的虚拟机。
服务，如制造任务协作服务、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、工具集服务等。
同时，虚拟机中还封装了支持所有应用需求的数据库，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 虚拟化在制造格式化应用框架中的作用
虚拟化在制造格式化中的主要应用包括：
