虛擬化是驅動全球數字基礎設施的核心概念和技術。從虛擬桌面到云端虛擬機，虛擬化可最大限度地利用物理硬件和軟件資源，造福許多行業。

半虛擬化是一種虛擬化技術，許多專家認為它是最先進的技術，而且越來越受歡迎。讓我們來看看這種技術是什么、它是如何工作的、它面臨的挑戰和優勢，以及它與其他類型的虛擬化有何不同。

什么是半虛擬化？

半虛擬化是一種虛擬化，其中客戶操作系統(OS)（安裝在虛擬機 (VM)上的操作系統）經過修改，使客戶操作系統和虛擬機管理程序能夠通信和管理資源，從而創建協作環境?？蛻舨僮飨到y和虛擬機管理程序之間的這種協作可以提高性能和效率。

因此，半虛擬化中的虛擬機并非完全隔離，因為它們共享資源，并可以根據需要調整其使用方式。與完全虛擬化（虛擬機管理程序分配給虛擬機的資源是固定的并模擬真實的物理設備）相反，在半虛擬化中，分配的資源不是固定的，而是靈活的。

半虛擬化管理程序是全虛擬化管理程序的更高級版本，因為它們不僅可以分配和管理資源，還可以代表客戶操作系統執行某些服務。

半虛擬化如何工作？

半虛擬化之所以能夠實現，得益于經過修改的操作系統，該操作系統旨在直接與管理虛擬機的虛擬機管理程序進行通信。此通信通過超級調用（客戶操作系統用來向虛擬機管理程序請求服務的指令）完成。

您可以想象虛擬機管理程序充當客戶操作系統和物理硬件之間的中間人，物理硬件將分配給客戶操作系統運行的虛擬機。虛擬機管理程序作為軟件層位于資源和客戶操作系統之間。

與完全虛擬化一樣，虛擬機管理程序負責管理數據中心、服務器或設備的物理資源，并將其分配給客戶操作系統。但在半虛擬化中，由于操作系統可以通過超級調用與虛擬機管理程序通信，因此它可以“按需”請求資源。

這種靈活的方法允許客戶操作系統根據需要進行擴展或縮小，并更好地管理資源，同時提高性能和安全性?？蛻舨僮飨到y甚至可以要求虛擬機管理程序代表其執行某些進程或服務，減輕其執行耗費資源和時間的任務的負擔，從而提高其性能。

例如，客戶操作系統可能會向虛擬機管理程序發出超級調用，請求訪問更多內存來執行特定任務。虛擬機管理程序收到請求，但不會為客戶操作系統分配更多內存，而是代表操作系統執行操作。

什么是完全虛擬化？

完全虛擬化通常簡稱為虛擬化。在完全虛擬化中，用戶使用虛擬機管理程序創建虛擬機，并將所有資源（硬件和軟件）分配給虛擬機。與半虛擬化相反，客戶操作系統無需修改即可與虛擬機管理程序協作。

在完全虛擬化中，每個虛擬機都與其他虛擬機完全隔離，并且完全獨立。這種虛擬化模型中的虛擬機不會共享資源，除非配置為共享。這使得完全虛擬化具有高度的可移植性和隔離性。然而，它并不被認為是性能最佳的虛擬化結構。

什么是部分虛擬化？

在部分虛擬化中，虛擬機管理程序不會為每個虛擬機模擬整個硬件環境。相反，它提供硬件的部分模擬，例如 CPU 和內存。這允許虛擬機直接在物理硬件上運行，從而可以提高性能。

部分虛擬化環境的性能往往優于完全虛擬化環境；但是，它們不那么獨立、安全或可移植。

半虛擬化、完全虛擬化和部分虛擬化：快速圖表

讓我們快速了解一下半虛擬化、完全虛擬化和部分虛擬化之間的主要區別，重點關注客戶操作系統的修改、隔離、性能、安全優勢等。

半虛擬化的理想用途

半虛擬化的潛力和靈活性使其成為可應用于許多行業和用例的理想技術。

云計算：谷歌、IBM、亞馬遜、微軟和其他頂級供應商都利用半虛擬化來更好地最大化其云計算環境，提高效率，并提高可擴展性和性能。正是由于這種虛擬化模型，數億用戶可以無縫訪問云及其廣泛的服務和功能。

IT 和移動：眾所周知，工作量大、性能要求高的大 IT 和移動行業公司會部署半虛擬化環境來改善運營、可靠性和彈性。

高性能計算行業：從國防到制藥和其他行業，需要操作高性能計算環境的組織通常會研究半虛擬化，以減少其虛擬基礎設施中虛擬機管理程序的開銷。

遺留系統：通過半虛擬化，行業和公司可以在現代硬件上運行遺留系統，而無需修改遺留系統本身。

研究和開發：半虛擬化可用于研究和開發環境，以試驗新的操作系統和應用程序，而無需修改底層硬件。

安全和隱私：半虛擬化還用于增強網絡安全和隱私，特別是在與災難恢復解決方案相關的問題上。

軟件開發：半虛擬化為 DevSecOps 團隊提供了完美的數字環境來構建、測試、部署和監控他們的軟件、API、代碼或應用程序。

半虛擬化的優勢

半虛擬化為組織提供了許多優勢，包括提高性能、適應性和安全性。

表現

半虛擬化客戶操作系統的性能優于完全虛擬化系統，因為它們不需要依賴虛擬機管理程序來模擬硬件。相反，它們可以直接與虛擬機管理程序通信以請求服務。這可以減少延遲并提高整體性能。

然而，值得注意的是，性能始終取決于正確的設置、配置和管理。

資源和可擴展性

半虛擬化操作系統還可用于通過虛擬機管理程序高效管理共享資源，從而最大程度地利用資源。這些特性可用于支持高性能計算流程，并在需要時進行擴展或縮減。

安全

雖然半虛擬化不提供完全的邏輯集成，但它仍然提供了良好的隔離級別以增強安全性。虛擬機管理程序可以監視和控制客戶操作系統對硬件資源的訪問，這有助于防止惡意軟件或請求訪問未經授權的資源。

半虛擬化挑戰

半虛擬化的挑戰主要是技術性的，需要專業知識來部署和管理，以及解決復雜的兼容性問題。

技術要求

部署、管理、操作和監控半虛擬化客戶操作系統需要高級技術技能，而這恰恰是當前市場所缺乏的。如果配置不當，半虛擬化操作系統將無法正常運行，并可能帶來風險。

可移植性和兼容性

此外，由于半虛擬化共享資源，因此不像其他類型的虛擬化架構那樣具有可移植性。對于未經培訓的專業人員來說，修改操作系統以使其與虛擬機管理程序協作也是一項挑戰。最后，并非所有客戶操作系統都支持半虛擬化，并且對這些環境進行故障排除可能很棘手。

結論

頂級云提供商和領先公司選擇使用半虛擬化的原因有很多。雖然半虛擬化并不適合每個人或每種用例，但它是一種強大的虛擬化技術，可以提供許多好處，包括提高性能、效率、可擴展性、安全性和降低開銷。最終，您選擇使用半虛擬化、完全虛擬化還是部分虛擬化將取決于您組織的特定需求、預算和基礎設施。