操作系統(tǒng)與硬件虛擬化的關(guān)系

2020-10-21 21:55:12

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供稿：網(wǎng)友

　操作系統(tǒng)虛擬化位于操作系統(tǒng)的頂部。這種方式能極大的提升許多計算環(huán)境的服務(wù)器整合率和資源利用率。當(dāng)用戶使用虛擬化產(chǎn)品和解決方案時，操作系統(tǒng)虛擬化都與層相關(guān)。層指的是虛擬化應(yīng)用的級別。以應(yīng)用程序?yàn)榛A(chǔ)的硬件虛擬化解決方案包括對現(xiàn)有操作系統(tǒng)處理的層和直接在硬件頂部運(yùn)行的層。這就是大家所熟悉的“裸機(jī)”。
　　早期的單任務(wù)模式
　　早期的計算機(jī)其實(shí)并沒有操作系統(tǒng)的，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)本身也使靠計算機(jī)硬件執(zhí)行的一種程序，操作系統(tǒng)就是一種可以提供給其它程序方便編寫并運(yùn)行的程序，由程序來運(yùn)行程序，而不是自己來運(yùn)行，這其實(shí)就是操作系統(tǒng)提供的最早的一種虛擬化表現(xiàn)。
　　對于早期的計算機(jī)來說，只能運(yùn)行執(zhí)行一個任務(wù)，整個計算機(jī)只能被這個程序獨(dú)占，例如開機(jī)，從軟盤或者其它介質(zhì)上執(zhí)行程序，直到執(zhí)行完畢或者人為終端，執(zhí)行完后拿出戒指，才能再次插入另一介質(zhì)，重新載入執(zhí)行另一個程序，而在執(zhí)行過程中，一旦發(fā)生意外，只能重新運(yùn)行。
　　操作系統(tǒng)的多任務(wù)模式
　　操作系統(tǒng)的出現(xiàn)解決了很多問題，操作系統(tǒng)本身就是一個程序，計算機(jī)家電之后，首先先運(yùn)行的是操作系統(tǒng)，隨時可以載入其它程序執(zhí)行，也就是說，它可以隨時的從軟盤上讀取其它程序的代碼，并切換到這段帶馬上讓CPU執(zhí)行，執(zhí)行完畢后則立即切換回操作系統(tǒng)笨死，但是每次也總是要等待這個程序執(zhí)行完畢，才能接著載入下一個程序執(zhí)行。當(dāng)被載入的程序執(zhí)行的時候，不能做任何其它事情，暴扣操作系統(tǒng)本身的程序模塊，任何產(chǎn)生中斷的時間，都會中斷正在運(yùn)行的程序。
　　程序執(zhí)行完畢之后，會將CPU使用權(quán)歸還操作系統(tǒng)，從而繼續(xù)操作系統(tǒng)本身的運(yùn)行，這種操作系統(tǒng)成為單任務(wù)操作系統(tǒng)，典型代表就是DOS。
　　如今操作系統(tǒng)針對系統(tǒng)時鐘中斷，開發(fā)了專門的中斷服務(wù)器程序，也就是多任務(wù)操作系統(tǒng)中的調(diào)度程序，時鐘中斷到來的時候，CPU根據(jù)中斷向量表的內(nèi)容，指向調(diào)度程序所在的地址入口，執(zhí)行調(diào)度程序的代碼，調(diào)度程序所做的就是將CPU的執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到各個應(yīng)用程序所在的內(nèi)存地址入口，每次中斷后，調(diào)度程序以一定的優(yōu)先級，指向不通過的程序入口，這樣就能做到極細(xì)粒度的應(yīng)用程序入口切換，如果遇到某個程序還沒執(zhí)行完畢就切被切出了，則操作系統(tǒng)會自動將這個程序運(yùn)行狀態(tài)保存起來，待下次輪到的時候，提取出來繼續(xù)運(yùn)行。
　　通過這樣的虛擬化，運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的所有程序都會認(rèn)為自己是獨(dú)占一代計算機(jī)的硬件運(yùn)行。
　　虛擬化的好處
　　上面介紹的計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)，其實(shí)計算機(jī)系統(tǒng)從誕生起就在不斷的進(jìn)行這虛擬化的過程，時至今日，計算機(jī)虛擬化進(jìn)程依然在飛快的發(fā)展。
　　虛擬化的好處顯而易見，虛擬化將下層的復(fù)雜邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)樯蠈拥暮唵芜壿嫞奖闳祟愖x懂，也就是說“科技，以人為本”。任何技術(shù)，都是為了將上層邏輯變得更加簡單，而不是越變越復(fù)雜，當(dāng)然使上層越簡單，下層就要做更多的工作，就越復(fù)雜。

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