浅论虚拟机技术的发展与作用

浅论虚拟机技术的发展与作用 Feature特别报道 浅论虚拟机技术 的发展与作用 文I浙江省国家税务局信息中心钱浩 近年来,人们对软件兼容性和可 移植性的需求剧增,因此虚拟机逐渐成 为计算机世界一个非常重要的概念. 所谓虚拟机即Virtual Machine(VM),是针对真正的计算 机而言的概念,是一个模拟真实计算 机进行工作的软件系统.按IBM的定 义,虚拟机是物理主机(Host)的一个或 多个拷贝,每个拷贝都是完全受保护的 独立系统,可以像主机一样运行自己 的操作系统和应用程序,通常称作客 户机(Guest).但在现实世界中,存在 着各种各样的虚拟机,除了平时接触 最多的~LJVMware,VirtualPC,Java 虚拟机外,虚拟机的外延已经扩展到 一 个广义的范畴,任何一个能解释并 执行一套指令集的程序都可称为虚拟 机,譬如一个游戏机模拟器,甚至.net Framework和用于解释VB代码的VB Rundll. 虚拟机技术分类 依据不同的参考标准,虚拟机可 以有不同的分类. 根据虚拟机的实现机制,可以 分成两大类:第一类是用软件(即 程序代码行)模拟出每一条指令的 执行,这样的虚拟机被称为模拟器. 也叫指令集虚拟机(InstructionSet Architecture,ISA),它们通常运行在 应用程序层面上;另一类是借助于特 56责任编辑I黄浩huanghao@ichinanetcrl 定平台及特定操作系统,利用VMM (VirtualMachineMonitor)程序为用 户提供一个高效的虚拟执行环境,如 VMware.这类虚拟机也被称为功能级 或抽象级虚拟机,使用的相关技术被称 为虚拟化(Visualization)技术. 两类虚拟机各有优缺点,体现在性 能,灵活性,易用性以及资源占用率等 诸多方面.而根据其实现方式的不同, 虚拟机则可以大致分为硬件仿真,完全 虚拟化,超虚拟化和操作系统级的四 类. 硬件仿真.最复杂的虚拟化实现 技术就是硬件仿真.在这种中,可 以在宿主系统上创建一个硬件VM来 仿真所想要的硬件.使用硬件仿真的 主要问是速度会非常慢,但优点是 可以在一个ARM处理器主机上运行为 PowerPC的操作系统,而不需要任 何修改. 完全虚拟化.完全虚拟化(fu11 virtualization)也称为原始虚拟化.这 种模型使用一个虚拟机,它在客户操作 系统和原始硬件之间进行协调.虽然完 全虚拟化的速度比硬件仿真的速度要 快,但是其性能要低于裸硬件,因为中 间经过了hypervisor的协调过程. 超虚拟化.超虚拟化 (paravirtua1ization)是一种流行的虚 拟化技术,它与完全虚拟化有一些类 似.一般使用一个hypervisor来实现 对底层硬件的共享访问,还将与虚拟 化有关的代码集成到了操作系统本身 中.这种方法的好处在于,不再需要 重新编译或捕获特权指令. 操作系统级的虚拟化.这种技术 在操作系统本身上实现服务器的虚拟 化.这种方法支持单个操作系统,并 可以将独立的服务器相互简单地隔离 开来.操作系统级的虚拟化要求对操 作系统的内核进行一些修改,但是其 优点是可以获得原始性能. 虚拟机的应用领域 虚拟机的应用主要体现在以下方 面. 虚拟一台主机以运行不同操作系 统和应用程序.随着服务器性能的日 渐提高,利用虚拟化技术在一台服务 器上部署多个操作系统也成为趋势. 其优点是可以充分发挥服务器的计算 资源而又能使各种应用相互隔离. 调试器和计算机系统学习.一般 来说,只有ISA虚拟机才具有系统调试 器功能,原因在于它们的可控性和可 观察性,但它唯一的缺点是运行速度 实在太慢. 反病毒.目前最常用的两种反病 毒技术是特征码技术和虚拟机技术. 虚拟机技术的思想是模拟出一台计算 机的运行环境,让有可能含有病毒代 码的程序在上面运行,通过对运行过 程中的异常情况进行监视,若发现一 些危险行为如自身复制和文件感染 等,则很有可能包含病毒代码.由此 可以看出,虚拟机技术是一种启发式 探测未知病毒的反病毒技术,能够很 有效地检测出未知病毒及危险代码. 因此,虚拟机技术也是当今反病毒软 件的研究热点和发展趋势.砸