文章目录
- 1、基本概念
- 2、多核与多 CPU
- 3、虚拟化
- 4、VMware
- 5、docker
- 6、JVM
参考资料
http://virtual.51cto.com/art/201712/562070.htm
1、基本概念
1、计算机的核心任务：数据计算，数据传输，数据存储。
CPU | OS | Application | |
传输单元 | 总线 | I/O | RPC，Socket，网络，File |
计算单元 | ALU：Arithmetic Logic Unit | 进程/线程/协程 | 服务 |
存储单元 | 寄存器，高速缓存（L1，L2，L3） | 内存，磁盘 | 数据库，文件系统，NFS |
2、技术发展的推动力： 问题 => 解决方案
计算机技术在不断发展，CPU 提供了运行级别的机制之后，OS 才有了 内核模式 和 用户模式。新技术的背后，一定潜伏着特定的问题。虚拟化技术，从硬件虚拟化，到系统虚拟化，容器，库，软件虚拟化，也同样是在各种各样的现实问题下产生的。
- 资源分配：硬件资源，系统资源，分配的粒度，灵活性，效率；
- 集中管理：集中存储，集中部署，集中运维
正如，内存管理，从物理内存，到逻辑内存，到虚拟内存，就是为了提高内存资源的利用率、复用率…
3、缓存与数据一致性问题：有缓存的地方，必然要考虑数据一致性的问题
存储层之间的信息移动可以是显示的，也可以是隐式的，这取决于硬件设计和所控制的操作系统软件。例如高速缓存到 CPU 和寄存器之间的数据传递通常为硬件功能，无需操作系统的干预；而磁盘到内存之间的数据传递通常是由操作系统控制。
高速缓存一致性：在多处理器环境，每个 CPU 不但有自己的内部寄存器，还有自己的本地高速缓存，在多个 CPU 并发执行时，必须确保高速缓存中数据的一致性，这通常是硬件问题，在操作系统级别之下处理。
内存数据一致性：volatile，多线程情况；
磁盘数据一致性：
4、微内核：这里的内核是指操作系统 kernel，跟 cpu 没有关系。所谓的微内核就是将最核心的功能放在内核里，其他功能通过模块的形式挂载。
5、Saas 与 Paas
Saas：Software as service
Paas：Platform as service
6、Cluster 与 集群
7、MinGW 比 Cygwin 更精简
2、多核与多 CPU
1、cpu 的内部结构
多核 CPU 的内部结构，如下：
2、多核与多CPU
Core 与 CPU 之间的关系，有点像线程与进程之间的关系，其本质上是资源共享的范围不同。CPU 是一个独立的芯片，多 CPU 就是多个 CPU 芯片，这个芯片里面有高速缓存和寄存器组和 ALU，而一个 CPU 内部可以有多个 Core，这里的 Core 可以简单的理解为 ALU，它有自己的寄存器组和 1,2 级缓存，各个 Core 之间通过 CPU 芯片内部的总线进行交互，并且共享 3 级缓存。
3、虚拟化
1、什么是虚拟化
虚拟化是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源（CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等），予以抽象、转换后呈现出来并可供分区、组合为一个或多个配置环境。由此，打破实体结构间不可切割的障碍，使用户可以比原本的配置更好的方式来应用这些硬件资源。这些资源的新虚拟部分是不受现有资源的架设方式，地域或物理配置所限制。一般所指的虚拟化资源包括计算能力（云计算）和数据存储（云存储）。
2、为什么要进行虚拟化
- 降低运营成本：服务器虚拟化降低了IT基础设施的运营成本，运维人员可以从繁重的物理服务器、OS、中间件及兼容性的管理工作解放处理，减少人工干预频率，使管理更加强大、便捷。
- 缩短上线周期： 虚拟化中对可以将需要批量预安装机器进行模板化，使用模板创建虚拟机，不仅可以缩短安装周期，也可以减少人工带来的配置失误。从而缩短操作系统安装部署周期，进而缩短业务的上线周期。
- 提高可靠性：通过集群部署、双网卡、双电源以及OS盘的RAID策略都可以为我们提升基础架构的可靠性。通过对集群设置，我们可以实现虚拟机的冷热迁移，故障恢复甚至容错等，从而在架构上实现了高可靠。
- 提高资源利用率：摆脱传统架构单台服务器单个应用，通过虚拟化技术，资源可以以更小的单位提供，可以实现一比多的形式，很大程度提高了物理资源的利用率，同时，可对虚拟机进行隔离，保证了安全性。
- 动态资源调度（DRS）：通过DRS可以实现机房节能环保，降低功耗，在资源闲置时自动迁移并关闭部分资源，资源紧张时可自动开启资源并负载均衡
3、虚拟化的分类
- 主机虚拟化：完全虚拟化，半虚拟化，模拟
- 用户空间虚拟化：容器，lxc，openvz，Solaris Containers，FreeBSD jails
- 库虚拟化：WINE，Cygwin，mingw
- 应用程序虚拟化： jvm，pvm
4、VMware
1、虚拟机原理
cpu 提供两种工作模式： 用户模式和内核模式；虚拟机软件可以运行在内核模式，因为它就是操作系统；虚拟机本身运行在用户模式。
虚拟机也有两种模式：虚拟用户模式和虚拟内核模式，这两种模式都运行在物理用户模式上。
- 虚拟机之间能共享硬件；
- 虚拟机上能运行原来机器所具有的任何操作系统或软件包；
虚拟机软件在 OS 中加入一个虚拟化层 VMM（Virtual Machine Monitor，虚拟机监视器），虚拟化层可以对下层 (HostOS) 硬件资源 (物理CPU、内存、磁盘、网卡、显卡等) 进行封装、隔离，抽象为另一种形式的逻辑资源，再提供给上层 (GuestOS) 使用。所以你可以理解 VMM 其实就是联系 HostOS 和 GuestOS 的一个中间件，当然虚拟化可以将一份资源抽象为多份，也可以将多份资源抽象为一份。
纯软件虚拟化解决方案存在很多限制，客户操作系统很多情况下是通过 VMM来与硬件进行通信。
两大 CPU 巨头 Intel 和 AMD 都想方设法在虚拟化领域中占得先机。
- 硬件虚拟化：虚拟化 CPU，虚拟化网卡，虚拟化存储，虚拟化内存
- 硬件辅助虚拟化：对于虚拟机内核来讲，只要将 cpu 标志位设置为虚拟机状态，则可以直接在 CPU 上执行大部分的指令，而不需要虚拟化软件在中间转述。本质上是虚拟机内核知道自己运行在虚拟机上。
2、VMWare
VMware 作为一种应用程序，其本身可以运行在 Windows 或 Linux 系统之上，这里的操作系统称之为 主操作系统；VMware 将几个不同的 客户操作系统 作为独立的虚拟机来并行地运行。
5、docker
Docker 是 Paas 提供商 dotCloud 开源的一个基于 LXC （Linux Container）的高级容器引擎，基于 go 语言并遵从 Apache 2.0 协议。
在docker的网站上提到了docker的典型场景：
Automating the packaging and deployment of applications（使应用的打包与部署自动化）
Creation of lightweight, private PAAS environments（创建轻量、私密的PAAS环境）
Automated testing and continuous integration/deployment（实现自动化测试和持续的集成/部署）
Deploying and scaling web apps, databases and backend services（部署与扩展webapp、数据库和后台服务）
docker 与 devops
…
6、JVM
JVM 是一个抽象计算机的规范，它包括类加载器和执行与平台无关的字节码的解释器。JVM 可以在 主操作系统 如 Windows，Linux，Mac OS X 的上层软件中实现，或作为 web 浏览器的一部分；另一个选择是 JVM 在特别为 Java 程序设计的芯片硬件上实现，也就是说使用 JVM 指令集来设计专门的芯片。
JIT（just-in-time） 编译器，主要为了提高解释执行的效率，在第一次调用 Java 方法时，将该方法的字节码转换为主机的本地机器语言，以后调用该方法时，就不再需要重新解释了。
在原生支持 Java 字节码的芯片上，因为不需要解释或 just-in-time 编译，运行的更快。
