操作系統與硬件虛擬化的關系

2020-10-21 21:55:12

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供稿：網友

　操作系統虛擬化位于操作系統的頂部。這種方式能極大的提升許多計算環境的服務器整合率和資源利用率。當用戶使用虛擬化產品和解決方案時，操作系統虛擬化都與層相關。層指的是虛擬化應用的級別。以應用程序為基礎的硬件虛擬化解決方案包括對現有操作系統處理的層和直接在硬件頂部運行的層。這就是大家所熟悉的“裸機”。
　　早期的單任務模式
　　早期的計算機其實并沒有操作系統的，因為操作系統本身也使靠計算機硬件執行的一種程序，操作系統就是一種可以提供給其它程序方便編寫并運行的程序，由程序來運行程序，而不是自己來運行，這其實就是操作系統提供的最早的一種虛擬化表現。
　　對于早期的計算機來說，只能運行執行一個任務，整個計算機只能被這個程序獨占，例如開機，從軟盤或者其它介質上執行程序，直到執行完畢或者人為終端，執行完后拿出戒指，才能再次插入另一介質，重新載入執行另一個程序，而在執行過程中，一旦發生意外，只能重新運行。
　　操作系統的多任務模式
　　操作系統的出現解決了很多問題，操作系統本身就是一個程序，計算機家電之后，首先先運行的是操作系統，隨時可以載入其它程序執行，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執行，執行完畢后則立即切換回操作系統笨死，但是每次也總是要等待這個程序執行完畢，才能接著載入下一個程序執行。當被載入的程序執行的時候，不能做任何其它事情，暴扣操作系統本身的程序模塊，任何產生中斷的時間，都會中斷正在運行的程序。
　　程序執行完畢之后，會將CPU使用權歸還操作系統，從而繼續操作系統本身的運行，這種操作系統成為單任務操作系統，典型代表就是DOS。
　　如今操作系統針對系統時鐘中斷，開發了專門的中斷服務器程序，也就是多任務操作系統中的調度程序，時鐘中斷到來的時候，CPU根據中斷向量表的內容，指向調度程序所在的地址入口，執行調度程序的代碼，調度程序所做的就是將CPU的執行跳轉到各個應用程序所在的內存地址入口，每次中斷后，調度程序以一定的優先級，指向不通過的程序入口，這樣就能做到極細粒度的應用程序入口切換，如果遇到某個程序還沒執行完畢就切被切出了，則操作系統會自動將這個程序運行狀態保存起來，待下次輪到的時候，提取出來繼續運行。
　　通過這樣的虛擬化，運行在操作系統之上的所有程序都會認為自己是獨占一代計算機的硬件運行。
　　虛擬化的好處
　　上面介紹的計算機硬件及操作系統，其實計算機系統從誕生起就在不斷的進行這虛擬化的過程，時至今日，計算機虛擬化進程依然在飛快的發展。
　　虛擬化的好處顯而易見，虛擬化將下層的復雜邏輯轉變為上層的簡單邏輯，方便人類讀懂，也就是說“科技，以人為本”。任何技術，都是為了將上層邏輯變得更加簡單，而不是越變越復雜，當然使上層越簡單，下層就要做更多的工作，就越復雜。

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