Virtual machine.docx

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Virtualmachine

Virtualmachine

Avirtualmachine（VM）isa"completelyisolatedguestoperatingsysteminstallationwithinyournormalhostoperatingsystem".Modernvirtualmachinesareimplementedwitheithersoftwareemulationorhardwarevirtualization.

Avirtualmachine（VM）isasoftwareimplementationofamachine（i.e.acomputer）thatexecutesprogramslikeaphysicalmachine.Virtualmachinesareseparatedintotwomajorcategories,basedontheiruseanddegreeofcorrespondencetoanyrealmachine.Asystemvirtualmachineprovidesacompletesystemplatformwhichsupportstheexecutionofacompleteoperatingsystem（OS）.Incontrast,aprocessvirtualmachineisdesignedtorunasingleprogram,whichmeansthatitsupportsasingleprocess.Anessentialcharacteristicofavirtualmachineisthatthesoftwarerunninginsideislimitedtotheresourcesandabstractionsprovidedbythevirtualmachine—itcannotbreakoutofitsvirtualworld.

AvirtualmachinewasoriginallydefinedbyPopekandGoldbergas"anefficient,isolatedduplicateofarealmachine".Currentuseincludesvirtualmachineswhichhavenodirectcorrespondencetoanyrealhardware.

Systemvirtualmachines

multipleOSenvironmentscanco-existonthesamecomputer,instrongisolationfromeachother

thevirtualmachinecanprovideaninstructionsetarchitecture（ISA）thatissomewhatdifferentfromthatoftherealmachine

applicationprovisioning,maintenance,highavailabilityanddisasterrecovery

avirtualmachineislessefficientthanarealmachinewhenitaccessesthehardwareindirectly

whenmultipleVMsareconcurrentlyrunningonthesamephysicalhost,eachVMmayexhibitavaryingandunstableperformance（SpeedofExecution,andnotresults）,whichhighlydependsontheworkloadimposedonthesystembyotherVMs,unlesspropertechniquesareusedfortemporalisolationamongvirtualmachines.

MultipleVMseachrunningtheirownoperatingsystem（calledguestoperatingsystem）arefrequentlyusedinserverconsolidation,wheredifferentservicesthatusedtorunonindividualmachinestoavoidinterferenceareinsteadruninseparateVMsonthesamephysicalmachine.

Thedesiretorunmultipleoperatingsystemswastheoriginalmotivationforvirtualmachines,asitallowedtime-sharingasinglecomputerbetweenseveralsingle-taskingOperationSystems.Insomerespects,asystemvirtualmachinecanbeconsideredageneralizationoftheconceptofvirtualmemorythathistoricallyprecededit.IBM'sCP/CMS,thefirstsystemstoallowfullvirtualization,implementedtimesharingbyprovidingeachuserwithasingle-useroperatingsystem,theCMS.Unlikevirtualmemory,asystemvirtualmachineallowedtheusertouseprivilegedinstructionsintheircode.Thisapproachhadcertainadvantages,forinstanceitalloweduserstoaddinput/outputdevicesnotallowedbythestandardsystem.

TheguestOSesdonothavetobeallthesame,makingitpossibletorundifferentOSesonthesamecomputer（e.g.,MicrosoftWindowsandLinux,orolderversionsofanOStosupportsoftwarethathasnotyetbeenportedtothelatestversion）.TheuseofvirtualmachinestosupportdifferentguestOSesisbecomingpopularinembeddedsystems;atypicaluseistosupportareal-timeoperatingsystematthesametimeasahigh-levelOSsuchasLinuxorWindows.

AnotheruseistosandboxanOSthatisnottrusted,possiblybecauseitisasystemunderdevelopment.VirtualmachineshaveotheradvantagesforOSdevelopment,includingbetterdebuggingaccessandfasterreboots.

Processvirtualmachines

AprocessVM,sometimescalledanapplicationvirtualmachine,runsasanormalapplicationinsideahostOSandsupportsasingleprocess.Itiscreatedwhenthatprocessisstartedanddestroyedwhenitexits.Itspurposeistoprovideaplatform-independentprogrammingenvironmentthatabstractsawaydetailsoftheunderlyinghardwareoroperatingsystem,andallowsaprogramtoexecuteinthesamewayonanyplatform.

AprocessVMprovidesahigh-levelabstraction—thatofahigh-levelprogramminglanguage（comparedtothelow-levelISAabstractionofthesystemVM）.ProcessVMsareimplementedusinganinterpreter;performancecomparabletocompiledprogramminglanguagesisachievedbytheuseofjust-in-timecompilation.

ThistypeofVMhasbecomepopularwiththeJavaprogramminglanguage,whichisimplementedusingtheJavavirtualmachine.OtherexamplesincludetheParrotvirtualmachine,whichservesasanabstractionlayerforseveralinterpretedlanguages,andthe.NETFramework,whichrunsonaVMcalledtheCommonLanguageRuntime.

AspecialcaseofprocessVMsaresystemsthatabstractoverthecommunicationmechanismsofa（potentiallyheterogeneous）computercluster.SuchaVMdoesnotconsistofasingleprocess,butoneprocessperphysicalmachineinthecluster.TheyaredesignedtoeasethetaskofprogrammingparallelapplicationsbylettingtheprogrammerfocusonalgorithmsratherthanthecommunicationmechanismsprovidedbytheinterconnectandtheOS.Theydonothidethefactthatcommunicationtakesplace,andassuchdonotattempttopresenttheclusterasasingleparallelmachine.

UnlikeotherprocessVMs,thesesystemsdonotprovideaspecificprogramminglanguage,butareembeddedinanexistinglanguage;typicallysuchasystemprovidesbindingsforseverallanguages（e.g.,CandFORTRAN）.ExamplesarePVM（ParallelVirtualMachine）andMPI（MessagePassingInterface）.Theyarenotstrictlyvirtualmachines,astheapplicationsrunningontopstillhaveaccesstoallOSservices,andarethereforenotconfinedtothesystemmodelprovidedbythe"VM".

Listofhardwarewithvirtualmachinesupport

Alcatel-Lucent3B20D/3B21Demulatedoncommercialoff-the-shelfcomputerswith3B2OEor3B21Esystem

AMD-V（formerlycode-namedPacifica）

ARMTrustZone

BostonCircuitsgCore（grid-on-chip）with16ARC750DcoresandTime-machinehardwarevirtualizationmodule.

FreescalePowerPCMPC8572andMPC8641D

IBMSystem/370,System/390,andzSeriesmainframes

IBMPowerSystems

IntelVT-x（formerlycode-namedVanderpool）

SunMicrosystemssun4v（UltraSPARCT1andT2）–utilizedbyLogicalDomains

HPvPARandcellbasednPAR

GEProjectMACthen

HoneywellMulticssystems

Honeywell200/2000systemsLiberatorreplacingIBM14xxsystems,Level62/64/66GCOS

IBMSystem/360Model145HardwareemulatorforHoneywell200/2000systems

RCASpectra/70SeriesemulatedIBMSystem/360

NASCPUsemulatedIBMandAmdahlmachines

HoneywellLevel6minicomputersemulatedpredecessor316/516/716minis

XeroxSigma6CPUsweremodifiedtoemulateGE/Honeywell600/6000systems

一个虚拟机（VM）是一个“完全孤立的客人在你的操作系统安装正常主机操作系统”。

是现代虚拟机实现软件或硬件虚拟化或仿真。

一个虚拟机（VM）是一台机器（即一台电脑），像一台物理机器执行的程序的软件实现。

虚拟机分为两大类,根据他们的使用和程度的信件需要任何真正的机器。

一个系统的虚拟机提供一个完整的系统平台,支持执行一个完整操作系统（OS）。

相反,一个过程虚拟机运行一个程序设计,这意味着它支持一个单一的过程。

的本质特征是一个虚拟机软件运行在有限的资源与抽象所提供的虚拟machine-it不能排除其虚拟世界里。

虚拟机最初由波佩克与戈德堡定义为有效的、孤立的真实机器的副本。

当前包括跟任何真实机器无关的虚拟机。

系统虚拟机

多系统环境在同一台电脑上可以并存,在强相互之间的隔离（技术）

虚拟机可以提供的指令集架构（ISA）与真机有所不同

应用程序安装、维修、高可用性和灾难恢复

虚拟机的主要缺点是：

当虚拟机间接访问磁盘时会比主机缺少效率

当多个虚拟机在相同的物理内存运行时,每一个虚拟主机可能有不同效率和不稳定的性能（速度,而不是结果执行）。

虚拟机高度依赖于对系统的工作量,除非有其他VMs技术用适当时空隔离来解决这一问题。

每个运行自己的操作系统（称为客户机操作系统）的多个虚拟机中常用的服务器是整合在一起的。

不同的服务，使用单独的机器上运行，以避免干扰，而不是在单独的虚拟机在同一台物理机器上运行。

运行多个操作系统是虚拟机的原始动机，因为它允许分时几个单任务作业系统之间的单台计算机。

在某些方面，系统的虚拟机可以被认为是一个泛化的概念，以前有一段时间，它指代它的的虚拟内存。

IBM的CP/CMS，允许完全虚拟化的第一个系统，实施分时提供一个单用户的操作系统，每个用户的CMS。

虚拟机系统与虚拟内存，允许用户在他们的代码中使用特权指令。

这种方法有一定的优势，例如它允许用户添加标准体系不允许输入/输出设备。

客户机操作系统没有将所有相同的，使得它可以运行不同的操作系统在同一台计算机（例如，，微软Windows和Linux，或更旧的OS版本，以支持软件尚未移植到最新版本）。

虚拟机的使用，以支持不同的客户机操作系统在嵌入式系统中越来越受欢迎，是一个典型的使用支持实时操作系统，同时作为一个高层次的，如Linux或Windows操作系统。

另一个用途是测试不受信任的软件或操作系统，例如它是一个正在开发的系统。

虚拟机操作系统的安装具有其他优点，包括更好的调试访问和更快的重新启动

一个过程，有时也被称为一个应用程序的虚拟机，虚拟机运行正常的应用程序作为主机操作系统内，支持一个单一的过程。

这是创建时，这个过程是启动和退出时。

其目的是提供一个平台独立的编程环境，抽象了底层的硬件或操作系统的细节，并允许一个程序在任何平台上，以同样的方式执行。

进程的虚拟机

一个过程VM提供一个高层次的抽象-一个高层次的编程语言（相比，低级别的ISA抽象的系统虚拟机）。

流程虚拟机是使用解释器实现;，性能媲美编译的编程语言使用取得了刚刚在实时编译。

这种类型的VM已成为流行的Java编程语言，这是使用Java虚拟机实现。

其他例子包括Parrot虚拟机，它作为一个供应几个解释语言的抽象层。

NETFramework中，这称为虚拟机上运行的通用语言。

过程中虚拟机的一个特殊情况，是一个（可能是异构的）的沟通机制，抽象的计算机集群系统。

这样一个虚拟机不会由一个单一的过程，但每一个物理机器集群的过程中。

他们的目的是缓和的并行应用程序编程的算法，而不是由互连和操作系统提供的沟通机制，让程序员重点的任务。

他们不隐瞒事实，沟通发生，因此不要试图以目前作为一个单一的并联机床的集群。

与其他进程的虚拟机，这些系统不提供具体的编程语言，但在现有的语言嵌入式，通常这样的系统提供了几种语言的绑定（例如，C和FORTRAN）。

PVM（并行虚拟机）和MPI（消息传递接口）。

它们不是严格的虚拟机，在上面运行的应用仍然可以访问所有OS服务，因此并不局限于“虚拟机”所提供的系统模型。

虚拟机支持的硬件列表

阿尔卡特朗讯3B20D/3B21D上模拟3B2OE或3B21E系统的现成商业电脑

AMD-V技术（原代号为Pacifica）

ARM的TrustZone

波士顿电路gCore（网格片上）16ARC750D核心和时间机器的硬件虚拟化模块。

飞思卡尔的PowerPCMPC8572和MPC8641D

IBMSystem/370，的System/390和zSeries大型机

IBMPowerSystems上

英特尔VT-X（以前的代号为Vanderpool的）

Sun微系统SUN4V（“的UltraSPARCT1和T2）-通过使用逻辑域

另见：

x86虚拟化硬件支持

HPvPar中和细胞NPAR

通用电气项目的MAC

霍尼韦尔的Multics系统

霍尼韦尔200/2000系统解放者取代IBM14XX系统，等级62/64/66全球气候观测系统

IBM的System/360型号145霍尼韦尔200/2000系统的硬件仿真器

RCASpectra/70系列效仿IBM的System/360

NAS的CPU仿真IBM公司和Amdahl机

霍尼韦尔6级小型机效仿前任316/516/716迷你

施乐西格玛6处理器进行了修改，模拟GE/霍尼韦尔六千分之六百系统