其基本原理是使計(jì)算從本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中分布到大量的分布式計(jì)算機(jī)上。云計(jì)算是隨著處理器技術(shù)、分布式技術(shù)、虛擬化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，它也可以說(shuō)是能夠提供動(dòng)態(tài)資源池、虛擬化和高可用性的下一代計(jì)算平臺(tái)。

虛擬化技術(shù)并不是一項(xiàng)新技術(shù)，它的發(fā)展過(guò)程可以概括為圖1所示。但正因?yàn)樘摂M化技術(shù)的發(fā)展與完善，才使得數(shù)據(jù)中心的資源被激活，同時(shí)也使得云計(jì)算或網(wǎng)格內(nèi)的各項(xiàng)資源調(diào)度和分配真正意義上實(shí)現(xiàn)了靈活性和按需分配。虛擬化使得用戶不用關(guān)心特定應(yīng)用軟件的服務(wù)方式、不用關(guān)心計(jì)算平臺(tái)的操作系統(tǒng)以及軟件環(huán)境等底層資源的物理配置與管理、不用關(guān)心計(jì)算中心的地理位置，實(shí)現(xiàn)真正意義上的軟件作為服務(wù)（SaaS）、平臺(tái)作為服務(wù)（PaaS）、基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)（IaaS）。

虛擬化是支撐云計(jì)算的重要技術(shù)基石，云計(jì)算中所有應(yīng)用的物理平臺(tái)和部署環(huán)境都依賴虛擬平臺(tái)的管理、擴(kuò)展、遷移和備份，各操作都通過(guò)虛擬化層次完成。從云計(jì)算的最重要的虛擬化特點(diǎn)來(lái)看，大部分軟件和硬件已經(jīng)對(duì)虛擬化有一定支持，可以把各種IT資源、軟件、硬件、操作系統(tǒng)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)等要素都進(jìn)行虛擬化，放在云計(jì)算平臺(tái)中統(tǒng)一管理。虛擬化技術(shù)打破了各種物理結(jié)構(gòu)之間的壁壘，代表著把物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬁晒芾碣Y源的必然趨勢(shì)，不久的將來(lái)所有的資源都透明地運(yùn)行在各種物理平臺(tái)上，資源的管理都將按邏輯方式進(jìn)行，完全實(shí)現(xiàn)資源的自動(dòng)化分配，而虛擬化技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想重要的工具。下面將從服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)三方面探討虛擬化技術(shù)在云計(jì)算中的應(yīng)用。

服務(wù)器虛擬化是將底層物理設(shè)備與上層操作系統(tǒng)、軟件分離的一種去耦合技術(shù)，它將硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序一同裝入一個(gè)可遷移的虛擬機(jī)檔案文件中。虛擬化通過(guò)其管理軟件將多個(gè)物理設(shè)備納入統(tǒng)一的資源池進(jìn)行管理，從而增強(qiáng)了物理設(shè)備和物理設(shè)備之間的耦合性。在單一物理服務(wù)器上可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，同時(shí)虛擬機(jī)之間相互隔離，以提高資源利用率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的共享和隔離。虛擬機(jī)可以根據(jù)其需求彈性增加或減少其分配的硬件資源，提高資源配置的靈活性，以實(shí)現(xiàn)資源彈性。虛擬機(jī)將整個(gè)系統(tǒng)，包括硬件配置、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用等裝在文件里，用于系統(tǒng)快速部署、軟件發(fā)布、系統(tǒng)備份，可以在不同服務(wù)器上不加修改直接遷移正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性。圖2為服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用于云計(jì)算的簡(jiǎn)單示意圖。

從技術(shù)原理來(lái)看，通常使用虛擬機(jī)監(jiān)視器（VMM）或虛擬化平臺(tái)（Hypervisor）來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器硬件設(shè)備的分離、虛擬機(jī)的管理及資源的調(diào)度。根據(jù)虛擬化層實(shí)現(xiàn)的不同，可將服務(wù)器虛擬化分為寄宿虛擬化和原生虛擬化，根據(jù)虛擬化核心技術(shù)的不同，又可分別對(duì)服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、設(shè)備及IO實(shí)現(xiàn)虛擬化。云計(jì)算利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬機(jī)的部署和配置，通過(guò)對(duì)虛擬機(jī)的快速部署和實(shí)時(shí)遷移能大大提高系統(tǒng)的效能，還可通過(guò)對(duì)虛擬機(jī)資源的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的可伸縮性，確保系統(tǒng)能迅速?gòu)墓收现谢謴?fù)并繼續(xù)提供服務(wù)，提高了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。服務(wù)器虛擬化技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)將高負(fù)載節(jié)點(diǎn)中的某些虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移到低負(fù)載的節(jié)點(diǎn)，把多個(gè)低負(fù)載的虛擬機(jī)合并到一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)，并將多余的空閑物理節(jié)點(diǎn)關(guān)閉，以提高資源的使用效率，使負(fù)載達(dá)到均衡，從而使上層應(yīng)用的性能得到了保障，同時(shí)還達(dá)到了減少能耗的目的。

目前，全球各大服務(wù)器提供商在云服務(wù)器及虛擬化軟件的研發(fā)上都下足了力氣，同時(shí)也出現(xiàn)了不少虛擬化技術(shù)產(chǎn)品，如Citrix的XENHypervisor、Microsoft的Hyper-V、Redhat的KVM以及Huawei的UVP等，它們?cè)谔摂M化架構(gòu)、CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化、客戶0S及虛擬機(jī)遷移、存儲(chǔ)遷移等多項(xiàng)虛擬化技術(shù)上都有各自的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。如Hyper-V采用微內(nèi)核的架構(gòu)，兼顧了安全性和性能的要求，其底層的Hypervisor代碼量很小，且不包含任何第三方驅(qū)動(dòng)，因此具有高效率的VMbus架構(gòu)，并完美支持Linux系統(tǒng)；而KVM是一個(gè)開源的系統(tǒng)虛擬化模塊，它使用Linux自身的調(diào)度器進(jìn)行管理，相對(duì)于Xen其核心源碼很少，但KVM的虛擬化需要硬件支持，是基于硬件的完全虛擬化。