虛擬化，是指通過虛擬化技術將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機。在一臺計算機上同時執行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機上可以執行不同的作業系統，並且應用程式都可以相互獨立的空間內執行而互不影響，顯著提高計算機的工作效率。

虛擬化實現了用軟體的方法重新劃分和定義了IT資源，可以實現IT資源的動態分配、靈活排程、跨域共享，提高IT資源的利用率，使資源能夠真正成為社會基礎設施，服務於各行各業中靈活多變的應用需求。

虛擬化的目的就是要對IT基礎設施進行簡化，可以簡化對資源以及對資源管理的訪問。現在主流的虛擬化技術有：CPU虛擬化、網路虛擬化、伺服器虛擬化、儲存虛擬化和應用虛擬化。下面我們來主要介紹一下這幾種虛擬化技術的基本原理：

• CPU虛擬化

　　通俗來講，CPU虛擬化就是用單個CPU模擬出多個並行的CPU，允許一個平臺同時執行多個作業系統，並且應用程式都可以在相互獨立的空間內執行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。

　　CPU的虛擬化技術是一種硬體方案，原因是純軟體虛擬化解決方案存在很多限制 。“客戶”作業系統很多情況下是通過VMM(Virtual Machine Monitor，虛擬機器監視器)來與硬體進行通訊，由VMM來決定其對系統上所有虛擬機器的訪問。(注意，大多數處理器和記憶體訪問獨立於VMM，只在發生特定事件時才會涉及VMM，如頁面錯誤。)。在純軟體虛擬化解決方案中，VMM在軟體套件中的位置是傳統意義上作業系統所處的位置。如處理器、記憶體、儲存、顯示卡和網絡卡等)的介面，模擬硬體環境。這種轉換必然會增加系統的複雜性。支援虛擬技術的CPU帶有特別優化過的指令集來控制虛擬過程，通過這些指令集，VMM會很容易提高效能，相比軟體的虛擬實現方式會很大程度上提高效能。

       虛擬化技術可提供基於晶片的功能，藉助相容VMM軟體能夠改進純軟體解決方案。由於虛擬化硬體可提供全新的架構，支援作業系統直接在上面執行，從而無需進行二進位制轉換，減少了相關的效能開銷，極大簡化了VMM設計，進而使VMM能夠按通用標準進行編寫，效能更加強大。另外，在純軟體VMM中，目前缺少對64位客戶作業系統的支援，而隨著64位處理器的不斷普及，這一嚴重缺點也日益突出。而CPU的虛擬化技術除支援廣泛的傳統作業系統之外，還支援64位客戶作業系統。

　　虛擬化技術是一套解決方案。完整的情況需要CPU、主機板晶片組、BIOS和軟體的支援，例如VMM軟體或者某些作業系統本身。即使只是CPU支援虛擬化技術，在配合VMM的軟體情況下，也會比完全不支援虛擬化技術的系統有更好的效能。

       英特爾自2005年末開始便在其處理器產品線中推廣應用英特爾Virtualization Technology(Intel VT)虛擬化技術。目前，英特爾已經發布了具有Intel VT虛擬化技術的一系列處理器產品，包括桌面平臺的Pentium 4 6X2系列、Pentium D 9X0系列和Pentium EE 9XX系列，還有Core Duo系列和Core Solo系列中的部分產品，以及伺服器/工作站平臺上的Xeon LV系列、Xeon 5000系列、Xeon 5100系列、Xeon MP 7000系列以及Itanium 2 9000系列；同時絕大多數的Intel下一代主流處理器，包括Merom核心移動處理器，Conroe核心桌面處理器，Woodcrest核心伺服器處理器，以及基於Montecito核心的Itanium 2高階伺服器處理器都將支援Intel VT虛擬化技術。

　　而AMD方面也已經發布了支援AMD Virtualization Technology(AMD VT)虛擬化技術的一系列處理器產品，包括Socket S1介面的Turion 64 X2系列以及Socket AM2介面的Athlon 64 X2系列和Athlon 64 FX系列等等，並且絕大多數的AMD下一代主流處理器，包括即將釋出的Socket F介面的Opteron都將支援AMD VT虛擬化技術。

• 網路虛擬化

　　網路虛擬化是目前業界關於虛擬化細分領域界定最不明確，存在爭議較多的一個概念。微軟眼中的“網路虛擬化”，是指虛擬專用網路 (VPN)。VPN 對網路連線的概念進行了抽象，允許遠端使用者訪問組織的內部網路，就像物理上連線到該網路一樣。網路虛擬化可以幫助保護 IT環境，防止來自 Internet 的威脅，同時使使用者能夠快速安全的訪問應用程式和資料。

　　但是思科（Cisco）不那麼認為。出身、成名且目前稱霸於網路的思科公司，當然在對IT未來的考慮上以網路為核心。它認為在理論上，網路虛擬化能將任何基於服務的傳統客戶端/伺服器安置到“網路上”。那麼，這意味著可以讓路由器和交換機執行更多的服務，自然，思科在業界的重要性和生意額都將大幅增加。思科表示網路虛擬化由三個部分組成： 訪問控制、路徑提取，以及服務優勢。從思科的產品規劃圖上看，該公司的路由器和交換機將擁有諸如安全、儲存、VoIP、移動和應用等功能。 對思科而言，他們的戰略是通過擴大網路基礎裝置的銷售來持續產生盈利。 而對使用者來講，這能幫助他們提高網路裝置的價值，並調整原有的網路基礎裝置。

　　對於網路陣營的另一巨頭，3Com公司在網路虛擬化方面的動作比思科更大。3Com的路由器中可以插入一張工作卡。 該卡上帶有一套全功能的Linux伺服器，可以和路由器中樞相連。在這個Linux伺服器中，你可以安裝諸如sniffer、VoIP、安全應用等等。此外，該公司還計劃未來在Linux卡上執行VMware，以讓使用者執行Windows Server。 3Com的這個開源網路虛擬化活動名為3Com ON(又名開放式網路)。

　　現在，網路虛擬化依然處於初期的萌芽階段，但在人類網路資訊化飛速需求的現在，我們有理由相信它的突破和成長將是飛速的。

伺服器虛擬化

　　與網路虛擬化不同，伺服器虛擬化卻是虛擬化技術最早細分出來的子領域。根據2006年2月Forrester Research的調查，全球範圍的企業對伺服器虛擬化的認知率達到了75%。三分之一的企業已經在使用或者準備部署伺服器虛擬化。這個產生於20世紀60年代的技術日益顯示出其重要價值。由於伺服器虛擬化發展時間長，應用廣泛，所以很多時候人們幾乎把伺服器虛擬化等同於虛擬化。

　　關於伺服器虛擬化的概念，各個廠商有自己不同的定義，然而其核心思想是一致的，即它是一種方法，能夠通過區分資源的優先次序並隨時隨地能將伺服器資源分配給最需要它們的工作負載來簡化管理和提高效率，從而減少為單個工作負載峰值而儲備的資源。

　　似乎與所有顛覆性技術一樣，伺服器虛擬化技術先是悄然出現，然後突然迸發，最終因為節省能源的合併計劃而得到了認可。如今，許多公司使用虛擬技術來提高硬體資源的利用率，進行災難恢復、提高辦公自動化水平。本組文章分別從伺服器、儲存、應用程式和桌面虛擬化技術三個角度介紹瞭如何消除物理硬體的限制。

　　有了虛擬化技術，使用者可以動態啟用虛擬伺服器（又叫虛擬機器），每個伺服器實際上可以讓作業系統（以及在上面執行的任何應用程式）誤以為虛擬機器就是實際硬體。執行多個虛擬機器還可以充分發揮物理伺服器的計算潛能，迅速應對資料中心不斷變化的需求。

　　虛擬化概念並不是新概念。早在20世紀70年代，大型計算機就一直在同時執行多個作業系統例項，每個例項也彼此獨立。不過直到最近，軟硬體方面的進步才使得虛擬化技術有可能出現在基於行業標準的大眾化x86伺服器上。

　　微軟於2004年底宣佈了其Virtual Server 2005計劃。與其他伺服器虛擬化技術一樣，Virtual Server 2005允許使用者對伺服器進行分割槽，以使這些伺服器能夠支援多個作業系統和應用。計劃於2005年面市的Virtual Server建立在去年年初時通過購買Connectix而獲得的技術基礎之上，該軟體可以在Windows、Linux和Mac OS伺服器及工作站上執行。

　　微軟宣佈Windows Server 2008發行版將包括虛擬化伺服器 (WSV)的測試版在內，Windows Server 2008是微軟最新的伺服器作業系統，可在一個伺服器上虛擬化多種作業系統，如Windows、Linux 等等。伺服器作業系統內建的虛擬化技術和更加簡單靈活的授權策略，獲得前所未有的易用性優勢並降低成本。藉助Terminal Services Gateway 和 Terminal Services RemoteApp ，可輕鬆進行遠端訪問並與本地桌面應用程式進行整合，還可實現在無需 VPN 的情況下，安全無縫地部署應用程式。

　　另外，在伺服器虛擬化技術方面走得比較靠前的應該是IBM和HP等伺服器廠商。這兩家公司在虛擬化領域也非常積極，在最新的RISC架構伺服器及最新版的作業系統中，都嵌入了虛擬化技術。

• 儲存虛擬化

        所謂虛擬儲存，就是把多個儲存介質模組（如硬碟、RAID）通過一定的手段集中管理起來，所有的儲存模組在一個儲存池（Storage Pool）中得到統一管理，從主機和工作站的角度，看到就不是多個硬碟，而是一個分割槽或者卷，就好象是一個超大容量（如1T以上）的硬碟。這種可以將多種、多個儲存裝置統一管理起來，為使用者提供大容量、高資料傳輸效能的儲存系統，就稱之為虛擬儲存。　　

       隨著資訊業務的不斷執行和發展，儲存系統網路平臺已經成為一個核心平臺，大量高價值資料積澱下來，圍繞這些資料的應用對平臺的要求也越來越高，不光是在儲存容量上，還包括資料訪問效能、資料傳輸效能、資料管理能力、儲存擴充套件能力等等多個方面。可以說，儲存網路平臺的綜合性能的優劣，將直接影響到整個系統的正常執行。因為這個原因，虛擬化技術又一子領域——虛擬儲存技術，應運而生。

　　隨著計算機技術以及相關資訊處理技術的不斷髮展，人們對儲存的需求越來越大。這樣的需求刺激了各種新技術的出現，比如磁碟效能越來越好、容量越來越大。但是在大量的大中型資訊處理系統中，單個磁碟是不能滿足需要，這樣的情況下儲存虛擬化技術就發展起來了。在這個發展過程中也由幾個階段和幾種應用。首先是磁碟條帶集（RAID，可帶容錯）技術，將多個物理磁碟通過一定的邏輯關係集合起來，成為一個大容量的虛擬磁碟。而隨著資料量不斷增加和對資料可用性要求的不斷提高，又一種新的儲存技術應運而生，那就是儲存區域網路（SAN）技術。

　　SAN的廣域化則旨在將儲存裝置實現成為一種公用設施，任何人員、任何主機都可以隨時隨地獲取各自想要的資料。目前討論比較多的包括iSCSI、 FC Over IP 等技術，由於一些相關的標準還沒有最終確定，但是儲存裝置公用化、儲存網路廣域化是一個不可逆轉的潮流。

• 應用虛擬化

      應用虛擬化是將應用程式與OS進行解耦合，為應用程式提供了一個虛擬的執行環境。在這個環境中，不僅包括應用程式的可執行檔案，還包括應用程式執行時所需的執行環境。從本質上來說，應用虛擬化就是把應用最底層的系統和硬體的依賴給抽象出來，可以解決版本不相容等問題。

       應用虛擬化，其技術原理是基於應用/伺服器計算A/S架構，採用類似虛擬終端的技術，把應用程式的人機互動邏輯（應用程式介面、鍵盤及滑鼠的操作、音訊輸入輸出、讀卡器、列印輸出等）與計算邏輯隔離開來。在使用者訪問一個伺服器虛擬化後的應用時，使用者計算機只需要把人機互動邏輯傳送到伺服器端，伺服器端為使用者開設獨立的會話空間，應用程式的計算邏輯在這個會話空間中執行，把變化後的人機互動邏輯傳送給客戶端，並且在客戶端相應裝置展示出來，從而使使用者獲得如同執行本地應用程式一樣的訪問感受。

       前面幾種虛擬化技術，主要還專注於對硬體平臺資源的虛擬優化分配，隨著IT應用的日益廣泛，應用虛擬化作為虛擬化家族的明日之星登上了歷史舞臺。2006年7月由Forrester諮詢公司在美國對各種不同行業的高層IT管理人員所做的一項研究顯示，當今的機構現在將應用虛擬化當作是業務上的一個必由之路，而不是一個IT決策。據統計，全世界目前至少有超過18萬個機構在利用應用虛擬化技術進行集中IT管理、加強安全性和減少總體成本。

　　儘管在過去十年間虛擬技術有了迅速的發展，但現實情況是，當需要使用應用系統的時候，我們仍然把自己的思維侷限在電腦機箱之內。從鍵盤、滑鼠、麥克風或掃描器接收使用者輸入的裝置，通常也是處理和儲存資料、通過對顯示器、印表機和揚聲器的輸出來進行響應的同一裝置。然而，隨著虛擬化概念的發展和變化，“應用虛擬化”成為一個正在迅速發展的市場。