什么是 Hypervisor？

Hypervisor 主要分为两种类型，具体如下：

• Type 1 Hypervisor（裸机型）原生或裸机 Hypervisor，直接运行在物理计算机的硬件上，无需操作系统的支持，可提供更高的性能和较低的资源消耗，可以管理和分配物理计算机的资源给虚拟机。
• Type 2 Hypervisor（主机型）主机 Hypervisor，运行在主机操作系统之上，依赖于主机操作系统的支持。通常安装在一台普通操作系统上，就可以作为一个应用程序运行。相对于 Type 1 Hypervisor，Type 2 Hypervisor 的性能较低，因为它运行在操作系统的上层。
• 需要注意的是，Type 1 Hypervisor 和 Type 2 Hypervisor 的区分，是根据它们运行的位置和与物理计算机的关系来定义的。Type 1 Hypervisor 直接在硬件上运行，而 Type 2 Hypervisor 则在主机操作系统之上运行。这些类型的 Hypervisor 都有各自的优势和适用场景，怎样选择合适的 Hypervisor 取决于具体的需求和使用情况。

• 虚拟化是通过将物理资源（如处理器、内存、存储和网络）进行抽象和隔离，创建多个虚拟环境来运行多个操作系统和应用程序的数字化技术，可提高硬件资源的利用率、简化管理和部署、增加系统的可靠性和安全性等。
• 而 Hypervisor 是实现虚拟化的关键组件之一，它是一种软件、固件或硬件层，负责创建和管理虚拟机（虚拟操作系统）的运行环境。Hypervisor 在物理计算机上创建一个虚拟化层，将物理计算机的资源划分为多个独立的虚拟机，每个虚拟机都可以运行自己的操作系统和应用程序。
• Hypervisor 提供了对虚拟机的管理功能，包括虚拟机的创建、启动、停止、删除以及资源的分配和监控。它还确保虚拟机之间的隔离性，使得它们彼此独立运行。通过 Hypervisor，虚拟机可以在共享的物理计算机上同时运行，实现多个操作系统和应用程序的隔离和共存。Hypervisor 可以提供不同级别的虚拟化，包括完全虚拟化和半虚拟化，以满足不同的需求。

Hypervisor 的工作原理可以根据类型（Type 1 或 Type 2）和虚拟化模式（完全虚拟化或半虚拟化）的差异进行划分。

• Type 1 Hypervisor（裸机型）的工作原理
  
  • Type 1 Hypervisor 直接运行在物理计算机的硬件上，独立于任何操作系统。
  • 当启动物理计算机时，Type 1 Hypervisor 是第一个运行的软件。
  • Type 1 Hypervisor 控制和管理物理计算机的资源，例如处理器、内存、存储和网络。
  • Type 1 Hypervisor 创建和管理虚拟机，为每个虚拟机分配适当的资源，并确保虚拟机之间的隔离性。
  • Type 1 Hypervisor 提供虚拟化层，将虚拟机的指令转换为物理计算机的指令，并将虚拟机的访问请求转发到适当的硬件设备。
• Type 2 Hypervisor（主机型）的工作原理
  • Type 2 Hypervisor 运行在主机操作系统之上，依赖于主机操作系统的支持。
  • 当启动主机操作系统时，Type 2 Hypervisor 作为一个应用程序运行在主机操作系统中。
  • Type 2 Hypervisor 利用主机操作系统提供的接口和功能来创建和管理虚拟机。
  • Type 2 Hypervisor 在主机操作系统的上层创建一个虚拟化层，将虚拟机的指令转发给主机操作系统进行处理。
  • 主机操作系统通过 Type 2 Hypervisor 将虚拟机的访问请求传递到适当的硬件设备。
    

总的来说，Hypervisor 的工作原理涉及资源管理、虚拟机的创建和管理、指令转发和隔离等关键步骤，以实现虚拟化环境的创建和运行。不同类型的 Hypervisor 和虚拟化模式以及具体的实现细节可能会有所不同，但它们的目标都是实现资源共享、隔离和优化的虚拟化环境。

Hypervisor 管理虚拟机的过程，涉及虚拟机的创建、启动、停止、删除以及资源的分配和监控。

• 虚拟机创建
  • Hypervisor 提供创建虚拟机的功能，通常通过管理界面或命令行工具来完成。
  • 在创建虚拟机时，需要指定虚拟机的配置信息，例如操作系统类型、内存大小、处理器核心数量、存储空间大小等。
    
  • Hypervisor 根据配置信息，为虚拟机分配适当的资源，创建虚拟机文件（磁盘镜像）。
• 虚拟机启动
  • 当启动虚拟机时，Hypervisor 加载虚拟机的配置和文件，分配物理计算机上的资源。
  • Hypervisor 通过模拟或转发物理计算机的指令，将虚拟机的指令转化为物理计算机指令。
  • 虚拟机的启动过程，包括加载操作系统和其他必要软件，并初始化虚拟机的运行环境。
• 虚拟机停止
  • 当停止虚拟机时，Hypervisor 停止转发虚拟机的指令，并释放物理计算机资源。
  • 虚拟机的停止过程包括保存虚拟机的状态（如内存和硬盘的快照）以便稍后恢复，或者直接关闭虚拟机并丢弃状态。
• 虚拟机删除
  • 当不再需要某个虚拟机时，Hypervisor 提供删除虚拟机的功能。
  • 删除虚拟机会释放虚拟机占用的物理计算机资源，并删除虚拟机的配置和文件。
• 资源分配和监控
  • Hypervisor 负责管理物理计算机上的资源，并为虚拟机分配适当的资源。
  • 资源分配包括处理器核心、内存、存储和网络带宽等资源的分配和限制。
  • Hypervisor 还监控虚拟机的运行状态，例如 CPU 利用率、内存使用情况、网络流量等，并提供性能监控和报告。

Hypervisor 处理故障时的行为和策略，可能因特定的 Hypervisor 的实现和配置而有所不同。处理 Hypervisor 故障时，常见措施如下：

• 容错和高可用性
  • 许多 Hypervisor 提供容错和高可用性功能，以确保虚拟机和应用程序的持续可用性。
  • 这些功能包括故障切换、冗余备份、自动迁移和故障恢复等。
  • 当物理计算机或 Hypervisor 发生故障时，容错和高可用性功能可自动将虚拟机迁移到可用的物理计算机上，以保持服务的连续性。
• 故障隔离和资源分配
  • 当某个虚拟机发生故障时，Hypervisor 通常会采取措施来隔离该故障，以防止其影响其他虚拟机的正常运行。
  • Hypervisor 可以通过资源分配和限制，确保故障的虚拟机不会过度消耗物理计算机的资源，从而影响其他虚拟机的性能和可用性。
• 故障检测和报告
  • Hypervisor 通常会监测虚拟机的运行状态，并检测任何故障或异常情况。
  • 一旦发现故障，Hypervisor 会生成相应的警报或日志，并通知管理员或运维团队进行处理和修复。
• 故障恢复
  • Hypervisor 提供故障恢复机制，支持管理员采取适当的措施，来修复故障的虚拟机或物理计算机。
  • 具体故障处理动作，可能包括重新启动虚拟机、恢复损坏的虚拟机状态、修复物理计算机上的硬件问题等。