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本篇內容主要講解“web后端虛擬化技術是什么”,感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷,實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“web后端虛擬化技術是什么”吧!
內核,是指的操作系統內核。
所有的操作系統都有內核,無論是Windows還是Linux,都管理著三個重要的資源:計算,網絡,存儲。
計算指CPU和內存,網絡即網絡設備,存儲即硬盤之類的。
內核是個大管家,想象你的機器上跑著很多的程序,有word,有excel,看著視頻,聽著音樂,每個程序都要使用CPU和內存,都要上網,都要存硬盤,如果沒有一個大管家管著,大家隨便用,就亂了。所以需要管家來協調調度整個資源,誰先用,誰后用,誰用多少,誰放在這里,誰放在那里,都需要管家操心。
所以在這個計算機大家庭里面,管家有著比普通的程序更高的權限,運行在內核態,而其他的普通程序運行在用戶態,用戶態的程序一旦要申請公共的資源,就需要向管家申請,管家幫它分配好,它才能用。
為了區分內核態和用戶態,CPU專門設置四個特權等級0,1,2,3 來做這個事情。
當時寫Linux內核的時候,估計大牛們還不知道將來虛擬機會大放異彩,大牛們想,一共兩級特權,一個內核態,一個用戶態,卻有四個等級,好奢侈,好富裕,就敞開了用,內核態運行在第0等級,用戶態運行在第3等級,占了兩頭,太不會過日子了。
大牛們在寫Linux內核的時候,如果用戶態程序做事情,就將扳手掰到第3等級,一旦要申請使用更多的資源,就需要申請將扳手掰到第0等級,內核才能在高權限訪問這些資源,申請完資源,返回到用戶態,扳手再掰回去。
這個程序一直非常順利的運行著,直到虛擬機的出現。
如果大家用過Vmware桌面版,或者Virtualbox桌面版,你可以用這個虛擬化軟件創建虛擬機,在虛擬機里面安裝一個Linux或者windows,外面的操作系統也可以是Linux或者Windows。
當你使用虛擬機軟件的時候,和你的excel一樣,都是在你的任務欄里面并排的放著,是一個普通的應用。
當你進入虛擬機的時候,虛擬機里面的excel也是一個普通的應用。
但是當你設身處地的站在虛擬機里面的內核的角度思考一下人生,你就困惑了,我到底個啥?
在硬件上的操作系統來看,我是一個普通的應用,只能運行在用戶態。可是大牛們生我的時候,我的每一行代碼,都告訴我,我是個內核啊,應該運行在內核態,當虛擬機里面的excel要訪問網絡的時候,向我請求,我的代碼就要努力的去操作網絡資源,我努力,但是我做不到,我沒有權限!
我分裂了。
虛擬化層,也就是Vmware或者Virtualbox需要幫我解決這個問題。
第一種方式,完全虛擬化,其實就是騙我。虛擬化軟件模擬假的CPU,內存,網絡,硬盤給我,讓我自我感覺良好,終于又像個內核了。
真正的工作模式是這樣的。
虛擬機內核:我要在CPU上跑一個指令!
虛擬化軟件:沒問題,你是內核嘛,可以跑
虛擬化軟件轉過頭去找物理機內核:報告管家,我管理的虛擬機里面的一個要執行一個CPU指令,幫忙來一小段時間空閑的CPU時間,讓我代他跑個指令。
物理機內核:你等著,另一個跑著呢。好嘞,他終于跑完了,該你了。
虛擬化軟件:我代他跑,終于跑完了,出來結果了
虛擬化軟件轉頭給虛擬機內核:哥們,跑完了,結果是這個,我說你是內核吧,絕對有權限,沒問題,下次跑指令找我啊。
虛擬機內核:看來我真的是內核呢。可是哥,好像這點指令跑的有點慢啊。
虛擬化軟件:這就不錯啦,好幾個排著隊跑呢。
內存的申請模式如下。
虛擬機內核:我啟動需要4G內存,我好分給我上面的應用。
虛擬化軟件:沒問題,才4G,你是內核嘛,馬上申請好。
虛擬化軟件轉頭給物理機內核:報告,管家,我啟動了一個虛擬機,需要4G內存,給我4個房間唄。
物理機內核:怎么又一個虛擬機啊,好吧,給你90,91,92,93四個房間。
虛擬化軟件轉頭給虛擬機內核:哥們,內存有了,0,1,2,3這個四個房間都是你的,你看,你是內核嘛,獨占資源,從0編號的就是你的。
虛擬機內核:看來我真的是內核啊,能從頭開始用。那好,我就在房間2的第三個柜子里面放個東西吧。
虛擬化軟件:要放東西啊,沒問題。心里想:我查查看,這個虛擬機是90號房間開頭的,他要在房間2放東西,那就相當于在房間92放東西。
虛擬化軟件轉頭給物理機內核:報告,管家,我上面的虛擬機要在92號房間的第三個柜子里面放個東西。
好了,說完了CPU和內存的例子,不細說網絡和硬盤了,也是類似,都是虛擬化軟件模擬一個給虛擬機內核看的,其實啥事兒都需要虛擬化軟件轉一遍。
這種方式一個壞處,就是慢,往往慢到不能忍受。
于是虛擬化軟件想,我能不能不當傳話筒,還是要讓虛擬機內核正視自己的身份,別說你是內核,你還真喘上了,你不是物理機,你是虛擬機。
但是怎么解決權限等級的問題呢?于是Intel的VT-x和AMD的AMD-V從硬件層面幫上了忙。當初誰讓你們這些寫內核的大牛用等級這么奢侈,用完了0,就是3,也不省著點用,沒辦法,只好另起爐灶弄一個新的標志位,表示當前是在虛擬機狀態下,還是真正的物理機內核下。
對于虛擬機內核來講,只要將標志位設為虛擬機狀態,則可以直接在CPU上執行大部分的指令,不需要虛擬化軟件在中間轉述,除非遇到特別敏感的指令,才需要將標志位設為物理機內核態運行,這樣大大提高了效率。
所以安裝虛擬機的時候,務必要將物理CPU的這個標志位打開,是否打開對于Intel可以查看grep “vmx” /proc/cpuinfo,對于AMD可以查看grep “svm” /proc/cpuinfo
這叫做硬件輔助虛擬化。
另外就是訪問網絡或者硬盤的時候,為了取得更高的性能,也需要讓虛擬機內核加載特殊的驅動,也是讓虛擬機內核從代碼層面就重新定位自己的身份,不能像訪問物理機一樣訪問網絡或者硬盤,而是用一種特殊的方式:我知道我不是物理機內核,我知道我是虛擬機,我沒那么高的權限,我很可能和很多虛擬機共享物理資源,所以我要學會排隊,我寫硬盤其實寫的是一個物理機上的文件,那我的寫文件的緩存方式是不是可以變一下,我發送網絡包,根本就不是發給真正的網絡設備,而是給虛擬的設備,我可不可以直接在內存里面拷貝給他,等等等等。
一旦我知道我不是物理機內核,痛定思痛,只好重新認識自己,反而能找出很多方式來優化我的資源訪問。
這叫做類虛擬化或者半虛擬化。
到此,相信大家對“web后端虛擬化技術是什么”有了更深的了解,不妨來實際操作一番吧!這里是億速云網站,更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢,關注我們,繼續學習!
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