专家探讨微软Hyper-V的虚拟化架构

　　虚拟化的技术进步已是一个老生常谈的话题了，在不远的将来会有何进展也是一个值得我们弄清楚的问题。微软发布的虚拟化产品Hyper-V——以前被称作Viridian和WSV（Windows Server Virtualization），提供了一个全新的虚拟化架构，并将作为Windows Server 2008平台的组件发布。

　　尽管Hyper-V的终极版本还有一段时间才发布，但这项技术的预览版本已经可以获得。TechTarget中国的特约虚拟化专家Anil Desai将描述Hyper-V这种技术架构并解释它对IT组织来说意味着什么。文中将不会深入探讨最近发布的Microsoft Hyper-V Server（这是唯一一款基于hypervisor的服务器虚拟产品），因为这款产品目前还无法获得。

Hyper-V的hypervisor架构
　　
　　在微软Hyper-V模型中，hypervisor层直接运行于物理服务器硬件之上。所有的虚拟分区都通过hypervisor与硬件通信，其中的hypervisor是一个很小、效率很高的代码集，负责协调这些调用。

　　图1是Hyper-V的结构图

  
　　Microsoft Hyper-V架构概况

　　图中每一个分区都代表一台虚拟机。父分区必须运行Windows Server 2008，它包含了一个虚拟堆（virtualization stack）。这个堆包含了管理工具和自动操作组件，如WMI（Windows管理规范）界面。每个子分区可以有自己的子操作系统。请注意，所有的操作系统都在分区中运行，包括可能被认为是主操作系统的父分区操作系统。

　　到目前为止，这很可能看起来非常简单。然而，它与现行的虚拟化方法也有一些很重要的架构差别。

　　依靠VMBus

　　Hypre-V包含一个极小的微核结构，这个微核结构可以让多个分区访问同一个物理硬盘资源。保持hypervisor微小有助于减少安全性攻击面积，也有助于保持效率。子分区需要与父分区进行通信以便管理。这可以通过使用逻辑点对点的VMBus完成。员工处理每个子分区的服务管理操作和请求，如启动或监控虚拟机。VMBus使用共享存储器在同一主机服务器上与虚拟机进行安全通信。

　　驱动差别

　　处理虚拟机一个很烦人的部分是硬件驱动的问题。在大多数情况下，你都是受到虚拟硬盘层的限制，这是由你的虚拟化平台所暴露出来的问题。由于兼容性的缘故，大部分虚拟化解决方案都模拟硬件环境。如果是在二十世纪九十年代中期，模拟硬件环境一定会很流行，但是与现代服务器相比，它就跟TRS-80差不多了。这就意味着你有两个依赖：（1）物理硬件必须支持虚拟模拟层；（2）子操作系统必须有模拟硬件驱动。通常，你会有支持物理硬件的必要驱动，却没有虚拟硬件的驱动。

　　Hyper-V方法与其它基于hypervisor产品（如VMware ESX Server平台）的最大差异在于驱动器的工作方式不同。在Hyper-V中，驱动器是安装在子操作系统中的，而不是在hypervisor层。这样，厂商和管理员就可以使用为服务器物理硬件设计的驱动，而不是虚拟硬件的驱动器。

　　启蒙：子操作系统类型

　　目前，大多数潜在的子操作系统都还没有意识到虚拟化。它们以为是直接在服务器硬件上运行，因此需要使用hypervisor提供的硬件模拟。每个支持“无hypervisor意识操作系统”的分区都使用Hyper-V的模拟层。这对遗留的操作系统同样适用。

　　为了充分利用Hyper-V架构，子操作系统可以使用“enlightenments（启蒙）”（微软目前是这样称呼的）。一个被启蒙过的子操作系统会记住虚拟化，从而可以和hypervisor进行有效的通信。被启蒙过的子机运行自己的驱动，其驱动可以与服务器的物理硬件进行通信。例如，一个与磁盘有关的调用可以直接连接到底层使用SCSI连接的直属存储阵列。IHVs和OEMs可以创建它们自己的操作系统驱动。

　　那么，哪个操作系统可以考虑启蒙呢？尽管官方详细资料还没有发布，但Windows Server 2008绝对是可行的。Windows Server 2003和Windows Vista更新后可能也可以被启蒙。Microsoft公司也已经和Citrix XenServer（以前叫XenSource）合作，让基于Linux的发布也可以获得新的Hyper-V驱动。随着时间推移，更多的操作系统将会支持这些enlightenment，让性能、安全性和兼容性都能得到提升。