虚拟化、云计算与物联网
一、章节概述
本章介绍当代三大热门技术。虚拟化是云计算的基础，云计算提供按需服务，物联网实现万物互联。要求掌握虚拟化分类(平台/资源/应用虚拟化)、虚拟化模式(全/超/硬件辅助等)、云计算类型(IaaS/PaaS/SaaS 及部署模型)、物联网三层结构(感知层/网络层/应用层)及典型应用。
二、知识结构框架
21.1 虚拟化
分类 / 模式(全/超/硬件辅助/部分/OS级)
分类 / 模式(全/超/硬件辅助/部分/OS级)
21.2 云计算
特点 / 类型 / 应用
特点 / 类型 / 应用
21.3 物联网
三层结构 / 相关技术 / 应用
三层结构 / 相关技术 / 应用
三、核心概念
1. 虚拟化定义
虚拟化是对计算资源的抽象，不局限于虚拟机。VMM(Virtual Machine Monitor)/Hypervisor 是运行在硬件之上、生成多个独立虚拟机实例的控制程序。客户机操作系统称 Guest OS，主机操作系统称 Host OS。
2. 平台虚拟化五种子类
| 类型 | 特点 | 代表 |
|---|---|---|
| 全虚拟化 | 模拟完整硬件，Guest OS 不修改；性能损耗大 | VMware Workstation、VirtualPC、QEMU |
| 超虚拟化(Paravirtualization) | 修改 Guest OS 调用 Hypercall，性能高 | Xen、Denali |
| 硬件辅助虚拟化 | 借助 CPU 指令实现高效全虚拟化 | Intel-VT、AMD-V |
| 部分虚拟化 | 只模拟部分硬件，Guest OS 需修改 | CTSS、IBM M44/44X |
| 操作系统级虚拟化 | 内核创建多个隔离实例，轻量 | Solaris Container、OpenVZ、Docker |
3. 云计算
特点：超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、廉价。
服务类型(SPI 模型)：
- IaaS(基础设施即服务)：提供虚拟机、存储、网络。代表 AWS EC2。
- PaaS(平台即服务)：提供开发运行环境。代表 Google App Engine。
- SaaS(软件即服务)：提供在线应用。代表 Salesforce、Office 365。
部署模型：公有云、私有云、混合云、社区云。
4. 物联网三层结构
- 感知层：数据采集，技术包括 RFID、传感器、二维码、GPS。
- 网络层：数据传输，技术包括 3G/4G/5G、Wi-Fi、ZigBee、蓝牙、M2M。
- 应用层：行业应用，如智能交通、智能家居、智慧物流、智能电网。
物联网核心是"物物相连"，通过感知层识别物体、网络层传输数据、应用层智能处理，实现人与物、物与物的全面互联。
四、关键对比
云计算三层服务：IaaS(基础设施) → PaaS(平台) → SaaS(软件)，自底向上抽象程度递增
虚拟化是云计算的技术基础：物理硬件 → Hypervisor → 多个虚拟机 → 弹性资源池
物联网三层：感知层(识别采集) → 网络层(传输) → 应用层(智能处理)
五、图示引用
本章原文含图 21-1 等示意图，可在原文阅读模式中查看完整图示。
云计算 IaaS/PaaS/SaaS 三层服务的定义与代表产品是必考选择；虚拟化五种子类(全/超/硬件辅助/部分/OS级)的特点对比要分清；物联网三层结构(感知层/网络层/应用层)及其代表技术(RFID、传感器、ZigBee)是高频考点；公有云/私有云/混合云的部署模型区别常考。