虚拟化与网络存储笔记

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1. 本课程主要内容

  • 理论部分—虚拟化概述、主流虚拟化技术
  • 技术部分
    • VMware ESXi技术
    • Xen技术
    • Hyper-v技术
    • KVM技术
    • Docker技术
  • 实战部分
    • 服务器虚拟化技术
    • 桌面虚拟化技术

身边常见的虚拟化:虚拟机VMware、阿里云ECS、腾讯云、百度网盘
主流虚拟化产品:vmware、KVM、Xen、Hyper-v、docker

1.1. 虚拟化主要应用

  • 服务器虚拟化
  • 桌面虚拟化
  • 网络虚拟化
  • 存储虚拟化
  • 虚拟化架构

2. 虚拟化概述

2.1. 云计算概念及其结构体系

2.1.1. 云计算概念

云计算是在2006年google提出的概念和理论,也是由谷歌提出的一种网络应用模式。
它通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统。

  • 商业模式
    • IaaS(基础架构即服务)
    • PaaS(平台即服务)
    • SaaS(软件即服务)

2.1.2. 云计算的类别

  • IaaS通过互联网提供了数据中心、基础架构硬件、软件资源
  • PaaS提供了基础架构
  • SaaS是一种软件分布模式

2.1.3. 云计算技术体系结构

体系结构分为4层:物理资源层、资源池层、管理中间件层、SOA(面向服务的体系结构)构建层

2.2. 虚拟化的基本概念

2.2.1. 使用虚拟化的背景

大量闲置资源没有充分利用、企业希望削减IT预算

2.2.2. 虚拟化的定义

广义:意味着不存在的事物或现象“虚拟”成为存在的事物或现象的方法。
狭义:指在计算机上模拟多个操作系统平台。

2.2.3. 虚拟化的好处

提高资源利用率、达到节能效果,实现绿色IT、提供灵活的资源调度、降低投资成本、提高业务灵活性、提高安全性

2.2.4. 虚拟化应用案例介绍

  • 服务器虚拟化
    • 多域名指向同一IP
  • 软件虚拟化
    • 可携带软件、U盘中随身携带
  • Frame虚拟化
    • 让Framework不再受制于操作系统
  • 操作系统虚拟化
    • 让操作系统不再依赖硬件。VMware vSphere,一台服务器运行多个操作系统。
  • 硬件虚拟化
    • 存储设备虚拟化,将多个硬件组合成一个大存储池,按需分割。

2.3. 虚拟化与云计算的关系

2.3.1. 技术角度

  • 虚拟化技术是云计算系统的核心组成部分之一
  • 虚拟化技术是云计算和云存储服务得以实现的关键技术之一
    二者并非捆绑,可以优势互补

2.3.2. 计算模式角度

云计算=SaaS+网格计算+虚拟化

2.3.3. 软硬件分离的角度

虚拟化技术就可以有效的分离软件和硬件,来组成一一个大的资源池,对于企业来说,实行云计算低成本和高效的方法就是虚拟化,虚拟化为云计算提供了强大的基础。

2.3.4. 网络服务角度

云服务分为计算服务、存储服务和其他辅助型服务。
因此计算服务一般基于虚拟化层的虚拟机,存储服务基于虚拟化层的网络存储,平台的辅助型云服务则是基于云平台中的特定服务器直接提供系统服务接口。

2.4. 虚拟化技术分类

2.4.1. 从虚拟化平台的角度划分

  • 全虚拟化:现实中存在的平台,客户机操作系统不需要做任何修改,兼容性好。典型代表:VMware WorkStation、ESX Server早期版本、Microsoft Vitrual Server,为客户机提供了完整的虚拟x86平台,理论上支持运行任何可在真是物理平台上运行的操作系统。
  • 半虚拟化:对客户机进行源码级的修改,让客户机可以使用虚拟化的资源。一般都会被顺便用来优化I/O,半虚拟化架构更精简,在整体速度上有一定的优势。缺点:要对客户机操作系统修改,用户体验比较麻烦。典型代表:Xen、Microsoft Hyper-V、VMware的vSphere。

2.4.2. 从虚拟机化支持的层次划分

  • 软件辅助的虚拟化:成本低廉、部署方便、管理维护简单
  • 硬件支持的虚拟化:性能优势、可以提供对x64为操作系统的支持

2.4.3. 从虚拟化的实现结构划分

  • Hypervisor型虚拟化:硬件资源上没有操作系统
  • 宿主模型虚拟化:在硬件资源之上有个普通的操作系统,负责管理硬件设备。主要产品:VMware Server、Virtual PC/Server。
  • 混合模型虚拟化:主要产品有windows 2008,Xen

2.4.4. 从在云计算中被应用的领域划分

服务器虚拟化、存储虚拟化、应用程序虚拟化、平台虚拟化、桌面虚拟化

3. 主流虚拟化技术

3.1. KVM

3.1.1. KVM的历史

中文全称:基于内核的虚拟机。

3.1.2. KVM的虚拟化架构

虚拟化与网络存储笔记
KVM充分利用了CPU的硬件辅助虚拟化能力,并重用了Linux内核的诸多功能,使得KVM本身是非常瘦小的,通过KVM模块的加载将Linux内核转变成Hypervisor

3.1.3. KVM的前景

KVM相对较新的虚拟化产品,与linux内核集成,使KVM可以直接获益于最新的linux内核开发成果。

3.2. Xen

3.2.1. Xen的历史

Xen最初是剑桥大学XenSource的一个开源研究项目,2004年 ,Intel的工程师开始为Xen添加硬件虚拟化的支持,从而为即将上市的新款处理器做必需的软件准备。

3.2.2. Xen的虚拟化架构

虚拟化与网络存储笔记

3.2.3. Xen的前景

3.3. Vmware

3.4. Hyper-V



1.XEN 有简化虚拟模式,不需要设备驱动,能够保证每个虚拟用户系统相互独立,依赖于 service domains 来完成一些功能;
2.Vmware ESXI 与 XEN 比较类似,包含设备驱动以及管理栈等基本要素,硬件支持依赖于 VMware 创建的驱动;
3.Hyper-V 是基于 XEN 管理栈的修改;

VMware ESXi系统架构

在vSphere 5. 5中,ESXi 成为唯一-的Hypervisor, 所有VMware代理均直接在虚拟化内核(VMkernel) 上运行。 基础架构服务通过VMkerne附带的模块直接提供,其他获得授权(拥有VMware数字签名) 的第三方模块(如硬件驱动程序和硬件监控组件等)也可在VMkernel中运行,因此形成了严格锁定的体系架构。这种架构可以阻止未授权的代码在ESXi主机上运行,从而极大地改善了系统的安全性。在ESXi 5. 5中,VMware提供了包括镜像生成器(Image Builder) 、面向服务的无状态防火墙、主机硬件全面监控、安全系统日志(Secure Syslog)、VMware vSphere自动部署、扩展增强型ESXi框架以及新一代的虚拟机硬件等一些重要的增强功能。

VMware vSpher技术

1.vSphere5.5中的核心组件为VMware ESXi 5.5

2.它是一款可以独立安装和运行在裸机上的系统。

3.与VMware Workstatio软件不同的是它不再依存于宿主操作系

统之上。

4.在ESXi安装好以后,可通过vSphere Clien远程连接控制,在

ESX服务器上创建多个虚拟机(VM),再为这些虚拟机安装好

Linux /Windows Serve系统,使之成为能提供各种网络应用服

务的虚拟服务器。

广ESX可以从内核级支持硬件虚拟化,运行于其中的虚拟服务器

在性能与稳定性上不亚于普通的硬件服务器,而且更易于管理

与维护。

XenServer系统架构

XenServer采用了超虚拟化和硬件辅助虚拟化技术,客户机操作系统

清楚了解它们是基于虚拟硬件运行的。

XenServer是利用虚拟化感知处理器和操作系统进行开发的。

XenServer的核心是开源Xen Hypervisor,

功能特性:

利用XenServer实现数据中心业务连续性;

(1)站点恢复。(2)动态工作负载均衡。(3)高可用性。(4)主机电源管理。(5)自动VM保护和恢复。(6)内存优化。

利用XenServer实现高级集成与管理;

(1)带可授权管理功能的Web管理控制台。

(2)应用置备服务。

(3) IntelliCache XenServer优化用于降低XenDeskto安装的总

成本并提高性能。

(4)分布式虚拟交换。

(5)异构池。

(6)基于角色的管理。

(7)性能报告和预警。

高性能虚拟基础架构

(1) XenServer。

(2)转换工具。XenServer中包含的转换工具可以将任何物

理服务器、桌面工作负载及现有的虚拟机转化为XenServer虚拟机。

(3) XenServer多服务器管理。XenCente可通过单一 界面提供所有

虚拟机监控、管理和一般管理功能,包括配置、补丁 管理和虚拟机软

件库等。

(4) XenMotion Citrix XenMotior允许将活动虚拟机迁移到新主机

上,而不导致应用中断或停机,彻底避免计划外停机。

Hyper-V系统架构

Microsoft Hyper-V虚拟化是基于云计算的设计理

念,功能更加强大。

Hyper-V Server 201 2是Microsoft Windows Server2012中的一个功能组件,可以提供一个基本功能的虚拟化平台,让用户能够实现服务器向云端迁移。

Hyper-V具有大规模部署和高性能特性,主机支持高达320个逻辑处理器、

4TB内存、1024台VM虚拟机,其中每台VM虚拟机最多 支持64个虚拟机处理

器、1TB内存、2TB (采用VHD虚拟硬盘格式) /64TB (采用VHDX虚拟硬

盘格式)的虛拟硬盘空间(参见5.4虛拟硬盘格式)、4个IDE硬盘、 256个

SCSI硬盘、12个网卡以及最多50个快照。

Hyper-V可实时迁移虚拟机的任何部分,是否需要高可用性也可以选择。

云计算的优势,就是在满足客户需求的同时,最大限度地实现灵活性。当虚

拟机移到云中时,Hyper-V 网络虚拟化保持本身的IP地址不变,同时提供与

其他组织虚拟机的隔离性,即使虚拟主机使用相同的IP地址,Hyper-V 也提

供可扩展的交换机,通过该交换机可以实现多租户的安全性和隔离选项、流

量模型和网络流量控制,内置防范恶意虚拟机的安全保护机制、服务质量、

带宽管理,以提高虚拟环境的整体表现和资源使用量,同时使计费更加详细

准确。

版权声明:散逸 发表于 2020-04-04 20:20:55。
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