一个存储虚拟化”新司机”的思考(2)–什么是虚拟化

谁来定义虚拟化?

一个比较抽象的词,很难给出一个比较明确的定义,而且我也一直认为没有人可以对一个抽象的概念给出绝对正确的定义。如果一个公司想争夺一种技术的定义权,我会毫不吝啬的给它扣上“技术独裁者”的帽子。

但是理解一个词在当前这个时代、这个世界的用法还是很有必要的,比如“虚拟化”这个词,对虚拟化开始重点关注以来,对“虚拟化”这个词的理解的确是在逐渐变化的,今天就来说一说我目前为止的理解。

从虚拟机说起

关注虚拟化方向之前,我对虚拟化这个词的理解是经历了几个阶段的。最开始可能“虚拟机”啊,有了虚拟机,大家就能方便地在Windows下用Linux系统啦。后来云计算火起来了,云服务器的底层技术是什么啊,是虚拟机和虚拟化啊,所以感觉虚拟化真是很牛逼。后来Docker火了,Docker是什么,人家都说是“轻量级的虚拟化”,哇,虚拟化这么牛逼,虚拟机、云服务器、Docker都用了虚拟化啊。

虚拟机就像下面的图中,如果把一个计算机软硬件系统比作一个从地基垒起的金字塔(用户和应用在金字塔顶),那么虚拟机就像一个倒立的金字塔,虚拟机的用户就像是倒立的金字塔上的金字塔。要让一个虚拟机正常运转,就要在软件层面上模拟各种计算机硬件,涉及到计算,存储,网络等各种设备。

以QEMU为例,虚拟机的CPU是以QEMU创建的vCPU线程进行模拟的,这些线程仍然由Host操作系统进行调度;虚拟机的网络和存储IO是通过virtio这种半虚拟化机制达成的,Guest的IO通过内存的循环队列传递数据和消息;虚拟机的存储设备通过Host中的一个文件来进行模拟……但是虚拟机(Virtual Machine)所用的技术就是虚拟化技术(Virtualization)吗?我认为不一样。

虚拟机之外的虚拟化

以存储虚拟化(Storage Virtualization)为例,Linux逻辑卷管理技术(LVM),有了这种技术,我们可以将多个分区虚拟成一个大的逻辑分区,或者将一个分区虚拟成多个小的逻辑分区。LVM之外,Linux中的loop回环设备(将一个文件虚拟成一个块设备)、tmpfs(将一段内存虚拟成一个文件系统分区)、RAM DISK(将一段内存虚拟成一个块设备)、UnionFS(将多个文件系统虚拟成一个文件系统)在我理解都应该属于虚拟化之列。而QEMU虚拟机中,我们多是把一个文件虚拟成一个磁盘,其灵活性无法代表整个存储虚拟化技术,或者说仅关注QEMU,我们不能关注到所有的存储虚拟化技术。

QEMU VM的vCPU是Host操作系统中的线程,可以看做是计算的虚拟化。其实按照广义的虚拟化,Intel的超线程(Hyper-threading)技术岂不更加“虚拟”?比如它可以将一个核抽象成操作系统看来的两个核。

虚拟化,无处不在

更广义(准确)的,其实操作系统技术本身就是虚拟化技术,没有操作系统的进程调度时间片切换,也许CPU是1核的就只能同时跑1个程序,但有了操作系统,你不仅能同时照着网页抄作业、还能看着paper听着歌。这一切都是系统将计算资源虚拟化的结果啊。

再说编程语言,程序员之所以不用编写二进制代码,便是因为有工具可以将高级语言翻译成机器码,如果不去研究编译器,这种翻译也是透明的;编程语言,形形色色,不管你用哪种,其实背后都是0,1在执行(电位在变化)。我可以在这篇博客里写一串二进制码011110100110101001100011,你看到的0和1并不是底层的0和1,但还是0和1,不也是类似虚拟机软件反向搭建金字塔的过程吗?同样,人类语言也可以看成是思想的“虚拟化”。

所以,什么是虚拟化?虚拟化,道也,什么是道?老子说,“道可道,非常道”。

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