服务器虚拟化技术学习，服务器虚拟化技术与应用第一章要点
服务器虚拟化课程第一章，一般不会直接教大家安装VMware或是配置KVM，核心是先理解为什么要把一台物理服务器拆分成多台虚拟设备使用。不少学习的人会觉得这部分内容偏理论，想直接上手实操，等到后续配置出现故障，根源往往就是第一章基础概念没有吃透。
举个很直观的场景。一台物理服务器配备8核CPU、32G内存、两块1T硬盘。直接在上面安装Windows Server，只跑文件共享服务，CPU利用率可能不到百分之五，内存占用不足4G，剩下28G内存闲置。硬盘容量1T，实际只用不到100G。这台机器采购花费上万，实际资源利用率不足一成。服务器虚拟化就是为了解决资源浪费问题。它在物理硬件和操作系统之间增加一层软件，把CPU、内存、硬盘、网卡硬件资源抽象成资源池，按需分配给多台虚拟机。原本一台物理机只能运行一套系统，现在可以同时运行五到十台虚拟机，每台虚拟机拥有独立操作系统和应用程序，相互感知不到对方存在。
这层中间软件叫做Hypervisor，中文名称虚拟机监控器，也简称VMM。它所处位置很关键，向上负责虚拟机创建、启停、迁移，向下对接物理硬件，分配CPU时间片、内存页、磁盘IO以及网络带宽。Hypervisor性能好坏，直接决定虚拟化环境的稳定性。微软Hyper-V、VMware ESXi、开源KVM和Xen，都属于这类组件。
Hypervisor分为两种类型，也是第一章考试高频考点。Type 1裸金属型，本身是精简操作系统，直接部署在物理硬件之上，虚拟机运行在它上层。ESXi和Hyper-V Server属于该类型。因为不存在额外通用操作系统层，Type 1性能损耗低，延迟更小，生产环境数据库、核心业务系统大多选用这类架构。Type 2宿主型，安装在Windows或者Linux系统之上，如同普通应用程序运行，再在内部创建虚拟机。VMware Workstation、VirtualBox是典型代表。Type 2安装简单，笔记本电脑就可以搭建实验环境，但性能弱于Type 1，不适合承载正式业务。
虚拟化还分为全虚拟化和半虚拟化。全虚拟化下，虚拟机内部操作系统无法感知自己运行在虚拟环境，会认为自身运行在物理服务器，发出的特权指令由Hypervisor拦截，转换成安全指令执行。兼容性最好，不需要修改操作系统内核，但性能损耗相对更高。半虚拟化需要修改虚拟机操作系统内核，让系统感知虚拟化环境，主动配合Hypervisor完成优化，减少指令拦截翻译开销。早期Xen就是半虚拟化代表，性能表现好，但操作系统需要打补丁。当前主流KVM依靠硬件辅助虚拟化，Intel VT-x、AMD-V这类CPU指令集在硬件层面提供虚拟化支持，性能损耗控制在很低水平，兼顾兼容性和性能。
第一章还介绍虚拟化几项核心特性。分区，多台虚拟机共享同一套物理硬件资源，同时相互隔离。隔离，单台虚拟机崩溃，不会影响同物理机其他虚拟机，病毒也无法跨虚拟机扩散。封装，虚拟机整体打包成若干文件，复制、备份、迁移操作简单，类似复制文件夹。硬件无关性，虚拟机不绑定特定物理硬件，在A服务器运行的虚拟机，迁移到另一台不同型号服务器依旧可以正常启动。
虚拟机和容器经常放在一起对比，第一章一般也会简单提及。虚拟机虚拟硬件资源，每台虚拟机运行完整操作系统，启动耗时几十秒，内存占用几个G。容器属于操作系统层面虚拟化，多个容器共用宿主机内核，启动仅需数秒，内存占用几十兆。二者不存在替代关系，适用场景不一样。需要运行不同操作系统，选用虚拟机。需要快速批量部署相同环境微服务，容器更加合适。
读完第一章，需要掌握几个基础问题。虚拟化解决的核心问题是什么，Hypervisor在架构里所处位置，Type 1和Type 2适用场景差异，全虚拟化与半虚拟化的区别。这些问题看着简单，却是后续实验、配置工作的理论基础。基础理解不到位，后面部署ESXi遇到CPU不支持虚拟化、虚拟机网络不通、磁盘性能差等故障，只能靠反复试错排查。