三、 目前常用的虛擬化技術

目前使用於雲端伺服器常用的虛擬化技術有全虛擬化 (Full Virtualization)、半虛擬化 (Para-Virtualization)、作業系統層虛擬化 (OS-Virtualization)、硬體輔助虛擬化 (Hardware Assisted Virtualization)，現分別說明如下：

(1) 全虛擬化：以VMWare 技術而言，它是採用二進位轉譯 (Binary Translation) 技術達成，將因為虛擬化而降級的作業系統 (Ring 1特權模式) 存取硬體資源時，由 VM Manager將作業系統發出的 CPU 指令透過二進位轉譯技術進行轉換進而順利存取硬體資源，簡言之作業系統並不知道自已被調降到 Ring 1 特權模式中。優點：不需要修改作業系統的核心，因此可運作大部份的作業系統種類。
缺點：透過二進位轉譯會消耗較多的硬體資源。
全虛擬化應用軟體：Virtual PC、VMWare、Virtual Box，KVM。

(2) 半虛擬化：半虛擬化技術必須修改作業系統核心來植入 Hypercall，使得作業系統不用因為虛擬化而將 CPU 特權等級被調降到 Ring 1 (保持在Ring 0)，並且透過 Hypercall來存取硬體資源。優點：此方式對於硬體資源消耗相對較少。缺點：因為必須修改作業系統核心，因此可於半虛擬化平台上運作的作業系統種類較少。
半虛擬化應用軟體：Xen。

(3) 作業系統層虛擬化：於原作業系統上模擬出一個行程，所有的CPU/RAM/IO 等資源，全部都共用原生的Host OS，完全沒有虛擬硬體的負擔，所以跟在原機上執行的效能幾乎一樣，大約只差1 - 3%的效能，不過其限制就比較嚴格。Host OS 與Guest OS 必須使用同一個核心，所以在Linux 下只能模擬Linux ，而在Windows 下只能模擬Windows。在這樣的虛擬技術下，Guest OS的檔案資料，基本上，你在Host OS 下可以完全看到，他只是Host OS 下的一個子目錄。
作業系統層虛擬化應用軟體：OpenVZ。

(4) 硬體輔助虛擬化：因為軟體架構虛擬化技術各有其優缺點，因此 處理機(Processor)大廠 Intel / AMD 決定從 x86 CPU 架構著手來改善 x86 虛擬化門檻，分別提出了 Intel-VT (Vanderpool) 及 AMD-V (Pacifica) 虛擬化技術。簡言之，該技術便是將原有的 CPU 特權模式分為二個等級，原先的 Ring 0 ~ Ring 3 稱為Non-Root Mode，新增 Ring 1 稱為Root Mode。

四、 結論

虛擬化技術或虛擬機器(VM)是雲端運算之重要的核心技術之一，總之於雲端運算環境下使用VM，將可達成主要的目的如下：
●支援電腦運算資源分享能力
●可動態地分配電腦系統資源
──VM的CPU資源設定
──VM的Memory資源設定
──VM執行與調配電腦系統資源予用戶以避免衝突與競爭
●支援線上遷移以調整工作負載
──執行VM與VM間之線上遷移 (Live Migration)以調整系統之工作負載
●快速地佈署(Deployment)且擴充較具彈性與方便。

參考文獻

1. Lizhe Wang and Rajiv Ranjan, “Cloud Computing: Methodology, Systems, and Applications”, CRC Press, U. S. A., 2012.
2. Dimitris N. Chorafes, “Cloud Computing Strategies”, CRC Press, U. S. A., 2011.
3. George Pallis, “Cloud Computing: The New Frontier of Internet Computing,” Internet Computing Journal, Vol. 14, No. 5, Sept. /Oct. 2010, pp. 70-73.
4. Vcp4_可擴展性，VMware，2009。
5. http://www.netadmin.com.tw/article_content.aspx?sn=1010050015 化身Virtual Machine 保護虛擬化環境。
6. http://www.ithome.com.tw/itadm/article.php?c=74413 什麼是虛擬設備，採用它們的意義何在？
7. http://vaemon.com/article/588.html 為什麼虛擬化是雲端運算的基礎？
8. http://www.weithenn.org/cgi-bin/wiki.pl?action=rss;rcidonly=VMware_虛擬化技術實務問答_(上)，網管人雜誌第 72 期，2012。
9. http://vlife.pixnet.net/blog/post/42926827-2月份教學文-(2012)---淺談-VM-的資源設定分配，淺談 VM 的資源設定分配：Limit/Reservation/Share，Johnny。