Hyper-V 技术概述

Hyper-V 是 Microsoft 的硬件虚拟化产品。 它用于创建并运行计算机的软件版本,称为“虚拟机”。 每个虚拟机都像一台完整的计算机一样运行操作系统和程序。 当你需要计算资源时,虚拟机可提供更大的灵活性,帮助节省时间和金钱,并且是一种更高效地使用硬件的方法,而不仅仅是在物理硬件上运行一个作系统。

Hyper-V 在自己的隔离空间中运行每个虚拟机,这意味着可以同时在同一硬件上运行多个虚拟机。 你可能想要执行此作,以避免诸如影响其他工作负荷的崩溃等问题,或者为不同的人员、组或服务提供对不同系统的访问权限。

Hyper-V 帮助你的一些方式

Hyper-V 可以帮助你:

  • 建立或扩展私有云环境。 通过让你接触或扩展共享资源的使用,并随着需求的变化而调整使用率,根据需要提供更灵活的 IT 服务。

  • 更有效地使用硬件。 将服务器和工作负载合并到更少、功能更强大的物理计算机中,以使用更少的电源和物理空间。

  • 改进业务连续性。 最大限度地降低计划和非计划停机对工作负载的影响。

  • 建立或扩展虚拟机基础结构 (VDI)。 使用包含 VDI 的集中式桌面策略可帮助你提高业务灵活性和数据安全性,还可简化法规遵从性并管理桌面操作系统和应用程序。 在同一服务器上部署 Hyper-V 和远程桌面虚拟化主机(RD 虚拟化主机),使个人虚拟机或虚拟机池可供你的用户使用。

  • 提高开发和测试的效率。 重现不同的计算环境,而无需购买或维护在仅使用物理系统的情况下所需要的所有硬件。

Hyper-V 和其他虚拟化产品

Windows 和 Windows Server 中的 Hyper-V 取代了较旧的硬件虚拟化产品,例如 Microsoft 虚拟 PC、Microsoft 虚拟服务器和 Windows 虚拟 PC。 Hyper-V 提供这些旧产品中不可用的网络、性能、存储和安全功能。

Hyper-V 与需要相同处理器功能的大多数第三方虚拟化应用程序是不兼容的。 这是因为处理器功能(称为“硬件虚拟化扩展”)设计为不共享。 有关详细信息,请参阅 虚拟化应用程序不适用于 Hyper-V、Device Guard 和 Credential Guard

Hyper-V 有哪些功能?

Hyper-V 提供了许多功能。 这是一个概述,按功能提供什么或者可以帮你做什么进行分组。

计算环境 - Hyper-V 虚拟机包含与物理计算机相同的基本部件,例如内存、处理器、存储和网络。 所有这些部件都有功能和选项,你可以通过不同的方式进行配置以满足不同的需求。 存储和网络各自可以视为不同的类别,因为可以通过多种方式对其进行配置。

灾难恢复和备份 - 对于灾难恢复,Hyper-V 副本会创建虚拟机的副本,这些副本将存储在另一个物理位置,以便你可以从副本还原虚拟机。 对于备份,Hyper-V 提供两种类型。 一个使用保存的状态,另一个使用卷影复制服务 (VSS),这样你可以为支持 VSS 的程序创建应用程序一致的备份。

优化 - 每个支持的来宾操作系统都有一组自定义的服务和驱动程序(称为“集成服务”),让你可以更轻松地在 Hyper-V 虚拟机中使用操作系统。

可移植性 - 实时迁移、存储迁移和导入/导出等功能让你可以更轻松地移动或分发虚拟机。

远程连接 - Hyper-V 包括虚拟机连接,这是一种用于 Windows 和 Linux 的远程连接工具。 与远程桌面不同,此工具提供控制台访问权限,因此即使操作系统尚未启动,也可以查看来宾中发生的情况。

安全性 - 安全启动和受防护的虚拟机有助于防止恶意软件以及对虚拟机及其数据的其他未经授权的访问。

如何获取 Hyper-V

Hyper-V 在 Windows Server 和 Windows 中可用。

Hyper-V 是可用于 x64 版本的 Windows Server 的服务器角色。 有关服务器说明,请参阅在 Windows Server 上安装 Hyper-V 角色

在 Windows 上,Hyper-V 在大约 64 位版本的 Windows 中作为功能提供。 它还可用作可下载的独立服务器产品 Microsoft Hyper-V 服务器提供。

支持的操作系统

许多操作系统在虚拟机上运行。 通常,使用 x86 体系结构的作系统在 Hyper-V 虚拟机上运行。 但是,并非所有可以运行的操作系统都经过 Microsoft 测试并受支持。 有关Microsoft支持的内容的列表,请参阅:

Hyper-V 的工作原理

Hyper-V 是基于虚拟机监控程序的虚拟化技术。 Hyper-V 使用 Windows 虚拟机监控程序,后者需要具有特定功能的物理处理器。 有关硬件详细信息,请参阅 Windows Server 上的 Hyper-V 的系统要求

在大多数情况下,虚拟机监控程序管理硬件与虚拟机之间的交互。 这种虚拟机监控程序控制的硬件访问权限为虚拟机提供了在其中运行的隔离环境。 在某些配置中,虚拟机或虚拟机中运行的操作系统可直接访问图形、网络或存储硬件。

Hyper-V 由哪些部分组成?

Hyper-V 具有协同工作的必需部件,因此可以创建和运行虚拟机。 这些部分共同称为“虚拟化平台”。 安装 Hyper-V 角色时,它们将作为一个集合进行安装。 所需的部分包括 Windows 虚拟机监控程序、Hyper-V 虚拟机管理服务、虚拟化 WMI 提供程序、虚拟机总线(VMbus)、虚拟化服务提供商(VSP)和虚拟基础结构驱动程序(VID)。

Hyper-V 还有管理和连接工具。 可以在安装 Hyper-V 角色的同一台计算机以及未安装 Hyper-V 角色的计算机上安装这些角色。 这些工具包括:

以下是 Microsoft 提供的一些技术,通常与 Hyper-V 一起使用:

各种存储技术:群集共享卷、SMB 3.0、存储空间直通

Windows 容器还提供了另一种虚拟化方法。 请参阅 MSDN 上的 Windows 容器库。

系统要求

Hyper-V 需要:

  • 具有二级地址转换(SLAT)功能的处理器。

  • Windows 10(专业版或企业版)或 Windows 11(专业版或企业版)。

通过打开“设置>>”升级到 Windows Pro。 在这里,你可以访问应用商店并购买升级。

大多数计算机运行 Hyper-V,但每个虚拟机都运行单独的作系统。 通常,可以在具有 4 GB RAM 的计算机上运行一个或多个虚拟机,但需要更多资源用于更多虚拟机,或者安装并运行资源密集型软件,例如游戏、视频编辑或工程设计软件。

有关 Hyper-V 的系统要求以及如何验证计算机上是否运行 Hyper-V 的详细信息,请参阅 Hyper-V 要求参考

可以在虚拟机中运行的操作系统

Windows 上的 Hyper-V 支持虚拟机中的许多不同的作系统,包括 Linux、FreeBSD 和 Windows 的各种版本。

提醒一下,需要为 VM 中使用的任何作系统提供有效的许可证。

有关在 Windows 上 Hyper-V 中支持的来宾操作系统的信息,请参阅支持的 Windows 来宾操作系统支持的 Linux 来宾操作系统

Windows 上的 Hyper-V 与 Windows Server 上的 Hyper-V 之间的差异

某些功能在 Windows Hyper-V 中的工作方式与在 Windows Server 上运行的 Hyper-V 不同。

Hyper-V 功能仅适用于 Windows Server:

  • 将虚拟机从一个主机实时迁移到另一台主机
  • Hyper-V 副本
  • 虚拟光纤通道
  • SR-IOV 网络
  • 共享 VHDX 文件

Hyper-V 功能仅在 Windows 上可用:

  • 快速创建和 VM 库
  • 默认网络(NAT 交换机)

对于 Windows 上的 Hyper-V,内存管理模型有所不同。 在服务器上,Hyper-V 内存受管理,假设只有虚拟机在服务器上运行。 在 Windows 上的 Hyper-V 中,内存管理是基于这样的预期:大多数客户端计算机除运行虚拟机外,还在主机上运行其他软件。

局限性

依赖于特定硬件的程序在虚拟机中不起作用。 例如,需要处理 GPU 的游戏或应用程序可能无法正常工作。 此外,依赖于小于10毫秒的计时器(例如实时音乐混合应用程序或高精度时间)的应用程序可能会在虚拟机中运行时出现问题。

此外,如果已启用 Hyper-V,这些延迟敏感的高精度应用程序在主机中运行时可能出现问题。 这是因为启用虚拟化后,主操作系统也会在 Hyper-V 虚拟化层上运行,就像来宾操作系统一样。 但是,与来宾不同,主机 OS 特别,因为它可以直接访问所有硬件,这意味着具有特殊硬件要求的应用程序仍然可以在主机 OS 中运行,而不会出现问题。