其基本原理是使計算從本地計算機或遠(yuǎn)程服務(wù)器中分布到大量的分布式計算機上。云計算是隨著處理器技術(shù)、分布式技術(shù)、虛擬化技術(shù)、自動化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，它也可以說是能夠提供動態(tài)資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺。

虛擬化技術(shù)并不是一項新技術(shù)，它的發(fā)展過程可以概括為圖1所示。但正因為虛擬化技術(shù)的發(fā)展與完善，才使得數(shù)據(jù)中心的資源被激活，同時也使得云計算或網(wǎng)格內(nèi)的各項資源調(diào)度和分配真正意義上實現(xiàn)了靈活性和按需分配。虛擬化使得用戶不用關(guān)心特定應(yīng)用軟件的服務(wù)方式、不用關(guān)心計算平臺的操作系統(tǒng)以及軟件環(huán)境等底層資源的物理配置與管理、不用關(guān)心計算中心的地理位置，實現(xiàn)真正意義上的軟件作為服務(wù)（SaaS）、平臺作為服務(wù)（PaaS）、基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)（IaaS）。

虛擬化是支撐云計算的重要技術(shù)基石，云計算中所有應(yīng)用的物理平臺和部署環(huán)境都依賴虛擬平臺的管理、擴展、遷移和備份，各操作都通過虛擬化層次完成。從云計算的最重要的虛擬化特點來看，大部分軟件和硬件已經(jīng)對虛擬化有一定支持，可以把各種IT資源、軟件、硬件、操作系統(tǒng)和存儲網(wǎng)絡(luò)等要素都進行虛擬化，放在云計算平臺中統(tǒng)一管理。虛擬化技術(shù)打破了各種物理結(jié)構(gòu)之間的壁壘，代表著把物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬁晒芾碣Y源的必然趨勢，不久的將來所有的資源都透明地運行在各種物理平臺上，資源的管理都將按邏輯方式進行，完全實現(xiàn)資源的自動化分配，而虛擬化技術(shù)則是實現(xiàn)這一構(gòu)想重要的工具。下面將從服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)三方面探討虛擬化技術(shù)在云計算中的應(yīng)用。

服務(wù)器虛擬化是將底層物理設(shè)備與上層操作系統(tǒng)、軟件分離的一種去耦合技術(shù)，它將硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序一同裝入一個可遷移的虛擬機檔案文件中。虛擬化通過其管理軟件將多個物理設(shè)備納入統(tǒng)一的資源池進行管理，從而增強了物理設(shè)備和物理設(shè)備之間的耦合性。在單一物理服務(wù)器上可同時運行多個虛擬機，同時虛擬機之間相互隔離，以提高資源利用率，降低能耗，實現(xiàn)服務(wù)器的共享和隔離。虛擬機可以根據(jù)其需求彈性增加或減少其分配的硬件資源，提高資源配置的靈活性，以實現(xiàn)資源彈性。虛擬機將整個系統(tǒng)，包括硬件配置、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用等裝在文件里，用于系統(tǒng)快速部署、軟件發(fā)布、系統(tǒng)備份，可以在不同服務(wù)器上不加修改直接遷移正在運行的虛擬機，增強系統(tǒng)的可靠性和可擴展性。圖2為服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用于云計算的簡單示意圖。

從技術(shù)原理來看，通常使用虛擬機監(jiān)視器（VMM）或虛擬化平臺（Hypervisor）來實現(xiàn)服務(wù)器硬件設(shè)備的分離、虛擬機的管理及資源的調(diào)度。根據(jù)虛擬化層實現(xiàn)的不同，可將服務(wù)器虛擬化分為寄宿虛擬化和原生虛擬化，根據(jù)虛擬化核心技術(shù)的不同，又可分別對服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、設(shè)備及IO實現(xiàn)虛擬化。云計算利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)可實現(xiàn)對虛擬機的部署和配置，通過對虛擬機的快速部署和實時遷移能大大提高系統(tǒng)的效能，還可通過對虛擬機資源的調(diào)整來實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的可伸縮性，確保系統(tǒng)能迅速從故障中恢復(fù)并繼續(xù)提供服務(wù)，提高了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。服務(wù)器虛擬化技術(shù)還可實現(xiàn)將高負(fù)載節(jié)點中的某些虛擬機實時遷移到低負(fù)載的節(jié)點，把多個低負(fù)載的虛擬機合并到一個物理節(jié)點，并將多余的空閑物理節(jié)點關(guān)閉，以提高資源的使用效率，使負(fù)載達(dá)到均衡，從而使上層應(yīng)用的性能得到了保障，同時還達(dá)到了減少能耗的目的。

目前，全球各大服務(wù)器提供商在云服務(wù)器及虛擬化軟件的研發(fā)上都下足了力氣，同時也出現(xiàn)了不少虛擬化技術(shù)產(chǎn)品，如Citrix的XENHypervisor、Microsoft的Hyper-V、Redhat的KVM以及Huawei的UVP等，它們在虛擬化架構(gòu)、CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化、客戶0S及虛擬機遷移、存儲遷移等多項虛擬化技術(shù)上都有各自的優(yōu)勢與特點。如Hyper-V采用微內(nèi)核的架構(gòu)，兼顧了安全性和性能的要求，其底層的Hypervisor代碼量很小，且不包含任何第三方驅(qū)動，因此具有高效率的VMbus架構(gòu)，并完美支持Linux系統(tǒng)；而KVM是一個開源的系統(tǒng)虛擬化模塊，它使用Linux自身的調(diào)度器進行管理，相對于Xen其核心源碼很少，但KVM的虛擬化需要硬件支持，是基于硬件的完全虛擬化。