其基本原理是使計算從本地計算機或遠程服務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、分布式技術、虛擬化技術、自動化技術和互聯網技術的發展而產生的，它也可以說是能夠提供動態資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺。

虛擬化技術并不是一項新技術，它的發展過程可以概括為圖1所示。但正因為虛擬化技術的發展與完善，才使得數據中心的資源被激活，同時也使得云計算或網格內的各項資源調度和分配真正意義上實現了靈活性和按需分配。虛擬化使得用戶不用關心特定應用軟件的服務方式、不用關心計算平臺的操作系統以及軟件環境等底層資源的物理配置與管理、不用關心計算中心的地理位置，實現真正意義上的軟件作為服務（SaaS）、平臺作為服務（PaaS）、基礎設施作為服務（IaaS）。

虛擬化是支撐云計算的重要技術基石，云計算中所有應用的物理平臺和部署環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、操作系統和存儲網絡等要素都進行虛擬化，放在云計算平臺中統一管理。虛擬化技術打破了各種物理結構之間的壁壘，代表著把物理資源轉變為邏輯可管理資源的必然趨勢，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，完全實現資源的自動化分配，而虛擬化技術則是實現這一構想重要的工具。下面將從服務器、存儲和網絡三方面探討虛擬化技術在云計算中的應用。

服務器虛擬化是將底層物理設備與上層操作系統、軟件分離的一種去耦合技術，它將硬件、操作系統和應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備納入統一的資源池進行管理，從而增強了物理設備和物理設備之間的耦合性。在單一物理服務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，實現服務器的共享和隔離。虛擬機可以根據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，以實現資源彈性。虛擬機將整個系統，包括硬件配置、操作系統以及應用等裝在文件里，用于系統快速部署、軟件發布、系統備份，可以在不同服務器上不加修改直接遷移正在運行的虛擬機，增強系統的可靠性和可擴展性。圖2為服務器虛擬化技術應用于云計算的簡單示意圖。

從技術原理來看，通常使用虛擬機監視器（VMM）或虛擬化平臺（Hypervisor）來實現服務器硬件設備的分離、虛擬機的管理及資源的調度。根據虛擬化層實現的不同，可將服務器虛擬化分為寄宿虛擬化和原生虛擬化，根據虛擬化核心技術的不同，又可分別對服務器的CPU、內存、設備及IO實現虛擬化。云計算利用服務器虛擬化技術可實現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的效能，還可通過對虛擬機資源的調整來實現軟件系統的可伸縮性，確保系統能迅速從故障中恢復并繼續提供服務，提高了系統的可靠性與穩定性。服務器虛擬化技術還可實現將高負載節點中的某些虛擬機實時遷移到低負載的節點，把多個低負載的虛擬機合并到一個物理節點，并將多余的空閑物理節點關閉，以提高資源的使用效率，使負載達到均衡，從而使上層應用的性能得到了保障，同時還達到了減少能耗的目的。

目前，全球各大服務器提供商在云服務器及虛擬化軟件的研發上都下足了力氣，同時也出現了不少虛擬化技術產品，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、CPU虛擬化、內存虛擬化、客戶0S及虛擬機遷移、存儲遷移等多項虛擬化技術上都有各自的優勢與特點。如Hyper-V采用微內核的架構，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動，因此具有高效率的VMbus架構，并完美支持Linux系統；而KVM是一個開源的系統虛擬化模塊，它使用Linux自身的調度器進行管理，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。