[发明专利]一种融合Docker容器与KVM虚拟化技术的系统

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟化技术领域，具体的说，是一种融合Docker容器与KVM虚拟化技术的系统。

背景技术

虚拟化是一种综合利用软硬件分区、时间片轮转、机器仿真等技术将一台物理主机虚拟化为多个应用执行环境的框架或者方法。利用虚拟化技术可以创建某种资源的虚拟版本，这些资源包括硬件平台、操作系统、存储设备、计算机网络等。

为了满足用户的不同需求，数据中心采用不同的虚拟化实现技术。这样导致了采用虚拟化技术的数据中心存在异构资源的可能。所以，异构资源之间的互操作性缺乏，遵循的标准也各不相同，这就提高了资源申请及管理的复杂性。

近年来云计算发展迅速，已经在很多领域进行了广泛的运用。云计算的关键技术是虚拟化技术，这是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。在实际的生产环境中，虚拟化在节约硬件及管理成本、提高资源利用率等方面都起到了非常重要的作用。

对虚拟化的研究可以追溯到二十世纪六十年代的大型机时期。二十世纪六十年代之前，大型机系统每次只能运行一个应用程序。而人们对分时系统的迫切需求导致了对虚拟化技术的探索。IBM的7044是最早采用虚拟化技术的大型机之一，解决了早期操作系统只能够单任务处理而不能分时多任务处理的问题。之后，各种机型都开始使用虚拟化技术，虚拟化技术得到了一定程度的发展。

1.全虚拟化(Full Virtualization)也称为原始虚拟化技术，该模型使用虚拟机协调guest操作系统和原始硬件，VMM在guest操作系统和硬件之间用于工作协调，一些受保护指令必须由Hypervisor(虚拟机管理程序)来捕获处理。全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟，但是性能方面稍差一些，因为Hypervisor需要占用一些资源。

2.半虚拟化(Para Virtualization)半虚拟化是另一种类似于全虚拟化的技术，它使用Hypervisor分享存取底层的硬件，但是它的guest操作系统集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱，因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。半虚拟化需要guest操作系统做一些修改，使guest操作系统意识到自己是处于虚拟化环境的，但是半虚拟化提供了与原操作系统相近的性能。

以下是KVM和Docker类型的对虚拟机技术进行简单介绍，对这两种不同虚拟化实现技术的基本原理进行研究。

1、KVM(Kernel-based Virtual Machine)

KVM的意思是基于内核的虚拟机。KVM是集成到Linux内核的Hypervisor，是X86架构且硬件支持虚拟化技术(Intel VT或AMD-V)的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块，利用Linux做大量的事，如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。

KVM是一个独特的管理程序，通过将KVM作为一个内核模块实现，在虚拟环境下Linux内核集成管理程序将其作为一个可加载的模块可以简化管理和提升性能。在这种模式下，每个虚拟机都是一个常规的Linux进程，通过Linux调度程序进行调度。

2、Docker容器

Docker容器是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口(类似iPhone的app)。几乎没有性能开销,可以很容易地在机器和数据中心中运行。最重要的是，他们不依赖于任何语言、框架包括系统。

全虚拟化技术并不需要对客户机操作系统进行任何修改，在全虚拟化环境下的虚拟机并不知道自己不是运行在真实的物理硬件之上，这种方式的虚拟化实现较为简舉，由于不对操作系统进行任何修改所以操作系统可以很方便在真实和虚拟环境下进行迁移，并且可以提供很好的隔离性，安全性也比较高，但是由于全虚拟化是完全由软件实现，所以它的运行效率较低。

而半虚拟化模式则同全虚拟化不同，它需要修改客户机操作系统，经过修改之后的客户机操作系统知道己并不是运行在真实的物理硬件环境之下而是运行于虚拟环境中。相对于全虚拟化，由于半虚拟化的客户操作系统是专门为虚拟化而进行改造的，所以它的性能表现更为出色。但是半虚拟化操作系统的可迁移性有所降低，而且因为需要对进行较为深入的修改，因此它需要持续不断的支持和维护。