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《虚拟机虚拟化层的提供者：深入探究虚拟机的架构层级》
虚拟机的架构层级概述
虚拟机是一种软件模拟的计算机系统，它运行在物理主机之上，为用户提供了一个独立于物理硬件的计算环境，从架构层级来看，虚拟机主要分为三层：硬件层、虚拟化层和虚拟机层。
（一）硬件层
这是整个虚拟机系统的基础，包括物理服务器的CPU、内存、硬盘、网络接口等硬件资源，这些硬件资源为虚拟机的运行提供了必要的物理支持，物理CPU的性能决定了虚拟机能够分配到的计算能力，物理内存的大小限制了虚拟机可使用的内存总量。
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（二）虚拟化层
1、定义与功能
- 虚拟化层是虚拟机架构中的关键部分，它位于硬件层和虚拟机层之间，其主要功能是对物理硬件资源进行抽象和隔离，将硬件资源转化为可以被多个虚拟机共享的虚拟资源，它可以把物理CPU的计算能力划分为多个虚拟CPU，分配给不同的虚拟机使用；对物理内存进行分区，使得每个虚拟机都能得到独立的内存空间。
- 虚拟化层还负责管理虚拟机与硬件资源之间的交互，包括资源的分配、调度和监控等，它要确保每个虚拟机都能按照预定的规则获得所需的资源，并且在虚拟机之间实现资源的隔离，防止一个虚拟机对其他虚拟机的资源造成干扰。
2、虚拟化层的提供者
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Hypervisor（虚拟机监控器）
- 类型一：裸金属型（Type - 1 Hypervisor），这种Hypervisor直接安装在物理硬件之上，不需要依赖于宿主操作系统，VMware ESXi和Citrix XenServer等都是典型的裸金属型Hypervisor，它们直接控制硬件资源，具有很高的性能和资源利用率，由于直接与硬件交互，在进行资源分配和管理时能够更加高效地利用硬件特性，在对CPU资源进行分配时，可以直接根据物理CPU的核心数、缓存结构等进行优化分配，将物理CPU的指令集直接映射到虚拟CPU上，减少中间层的开销。
- 类型二：宿主型（Type - 2 Hypervisor），这类Hypervisor运行在宿主操作系统之上，如Oracle VirtualBox和VMware Workstation等，宿主操作系统为Hypervisor提供了运行环境，Hypervisor再对硬件资源进行虚拟化，这种方式的优点是易于安装和使用，适合在桌面环境下进行虚拟机的创建和管理，由于需要经过宿主操作系统这一中间层，在资源利用效率方面可能会稍逊一筹，当虚拟机请求硬件资源时，请求需要先通过宿主操作系统的内核，然后再由Hypervisor进行资源的分配和调度，这就增加了一定的延迟。
操作系统级虚拟化
- 某些操作系统本身具备虚拟化功能，如Linux容器（LXC）技术，在这种情况下，操作系统内核充当了虚拟化层的角色，它利用操作系统内核的资源管理和隔离机制，为不同的容器（一种轻量级的虚拟机）提供独立的运行环境，与传统的Hypervisor相比，操作系统级虚拟化在资源利用效率上更高，因为它不需要额外的Hypervisor层来进行资源的抽象，在共享内存方面，操作系统内核可以直接通过进程隔离机制来为容器分配内存，并且可以更加精细地控制内存的共享和保护，由于容器共享操作系统内核，启动速度更快，占用的磁盘空间也更小。
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（三）虚拟机层
这一层是用户直接操作的层面，包括虚拟机的操作系统、应用程序等，每个虚拟机都可以运行独立的操作系统，如Windows、Linux等，并且在操作系统上安装和运行各种应用程序，就像在物理机上一样，虚拟机层通过虚拟化层提供的虚拟资源来运行，与其他虚拟机在逻辑上相互隔离。
虚拟机的虚拟化层主要由Hypervisor（包括裸金属型和宿主型）和操作系统（在操作系统级虚拟化的情况下）提供，它们在不同的应用场景下各有优劣，共同推动了虚拟机技术在数据中心、云计算、桌面虚拟化等众多领域的广泛应用。
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