Module 02 虚拟化技术基础 v2.0

修订记录课程编码适用产品产品版本课程版本ISSUEHC1108104云计算V1R3C00V1.0开发/优化者时间审核人开发类型（新开发/优化）丁红云-等2013-06Fly新开发王国华2014-08Fly优化本页不打印第二章

虚拟化技术目标学完本课程后，您将能够:什么是虚拟化技术计算虚拟化技术存储虚拟化技术网络虚拟化技术如何创建一个虚拟机目录虚拟化技术介绍计算虚拟化技术存储虚拟化技术网络虚拟化技术创建虚拟机简介虚拟化的起源虚拟化发展由来虚拟化技术推动力60年代在大型机上虚拟技术已经有所应用99年在小型机上已经出现逻辑分区的应用2000年x86平台虚拟技术开始出现2001年x86平台虚拟化技术在服务器上应用CPU速度越来越快，超出软件对硬件性能的要求INTEL和AMD在CPU里加入虚拟指令企业成本压力环保压力不断增长的业务压力什么是虚拟化IT资源独立操作系统与硬件紧耦合资源抽像成共享资源池操作系统与硬件解耦，从资源池中分配资源虚拟化虚拟化前虚拟化后WindowsAPPLinuxAPPLinuxAPPServer1Server2Server3APPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPP资源池化虚拟化层虚拟化层虚拟化层虚拟化的好处提高硬件利用率降低能耗，绿色节能提高了IT运维效率，系统管理人员减少操作系统和硬件的解耦虚拟化的本质相对于硬件独立无需修改即可在任何服务器上运行虚拟机分区在单一物理服务器上同时运行多个虚拟机隔离在同一服务器上的虚拟机之间相互隔离封装整个虚拟机都保存在文件中，可以通过移动文件的方式来迁移该虚拟机虚拟化的本质相对于硬件独立无需修改即可在任何服务器上

运行虚拟机分区在单一物理服务器上同时运行

多个虚拟机隔离在同一服务器上的虚拟机之间

相互隔离封装整个虚拟机都保存在文件中，可以通过移动文件的方式来迁移虚拟机虚拟化中的几个重要概念物理机虚拟机硬件HostMachine操作系统HostOS硬件HostMachine虚拟机监控器Hypervisor虚拟机GuestMachine操作系统GuestOS虚拟机GuestMachine操作系统GuestOS虚拟化类型介绍寄居虚拟化宿主操作系统操作系统应用应用虚拟化层裸金属虚拟化虚拟化层应用操作系统应用服务控制台应用操作系统操作系统虚拟化宿主操作系统虚拟容器应用系统模板库虚拟容器应用系统模板库寄居虚拟化裸金属虚拟化操作系统虚拟化优点简单、易于实现虚拟机不依赖于操作系统支持多种操作系统，多种应用简单、易于实现管理开销非常低缺点安装和运行应用程序依赖于主机操作系统对设备的支持管理开销较大，性能损耗大虚拟层内核开发难度大隔离性差，多容器共享同一操作系统厂家VMwareWorkstationVitrualPCWMwareESXServerCitrixXenServerRedhatKVMMicrosoftHyper-V华为

FusionSphereVirtuozzo虚拟化的主要内容CPU虚拟化内存虚拟化I/O虚拟化123计算虚拟化存储虚拟化网络虚拟化目录虚拟化技术介绍计算虚拟化技术存储虚拟化技术网络虚拟化技术创建虚拟机简介计算虚拟化分类计算资源的虚拟化，可以归结为三个方面：CPU虚拟化内存虚拟化IO虚拟化CPU虚拟化虚拟机VM共享CPU利用与原始操作系统类似的机制—通过定时器中断，在中断触发时陷入VMM，从而根据调度机制进行调度操作系统VMM硬件CPU指令1指令（1）CPU虚拟化-X86构架X86架构存在虚拟化漏洞x86ISA中有19条敏感指令不是特权指令，因此x86无法使用经典的虚拟化技术完全虚拟化解决办法半虚拟化全虚拟化硬件辅助虚拟化内存虚拟化内存虚拟化：把物理机的真实物理内存统一管理，包装成多个虚拟机的内存给若干虚拟机使用。MachinePhysicalMemoryVirtualMachineMonitor(VMM)GuestPhysicalMemory5132432145VM1VM4VM3VM2I/O虚拟化现实中的外设资源是有限的，为了满足多个客户机操作系统的需求，VMM必须通过I/O虚拟化的方式来复用有限的外设资源VMM截获客户操作系统对设备的访问请求，然后通过软件的方式来模拟真实设备的效果Domain0I/O虚拟化-前后端驱动模型前端设备驱动将数据通过VMM提供的接口转发到后端驱动后端驱动VM的数据进行分时分通道进行处理物理硬件（处理器，内存，1/O设备）虚拟机监控器内核用户态控制面板后端驱动设备驱动DomainU内核用户态前端驱动Intel硬件虚拟化技术硬件虚拟化I/O辅助虚拟化VT-d:VirtualizationTechnologyforDirectedI/O网络辅助虚拟化VT-c:VirtualizationTechnologyforConnectivity可信执行技术TXT-TrustedExecutionTechnology处理器辅助虚拟化VT-x:VirtualizationTechnologyforIA-32目录虚拟化技术介绍计算虚拟化技术存储虚拟化技术网络虚拟化技术创建虚拟机简介什么是存储虚拟化存储虚拟化的概念存储虚拟化是在存储设备上加入一个逻辑层，通过逻辑层访问存储资源对管理员来说，可以很方便的调整存储资源，提高存储利用率对终端用户来说，集中的存储设备可以提供更好的性能和易用性存储虚拟化的实现方式裸设备+逻辑卷存储设备虚拟化主机存储虚拟化+文件系统存储虚拟化的原理主机存储虚拟化+文件系统存储设备虚拟化裸设备+逻辑卷裸设备+逻辑卷的结构用户虚拟机主机内核空间用户虚拟机后端卷挂载驱动前端驱动前端驱动逻辑卷逻辑卷通用块层设备驱动层存储设备存储设备虚拟化的结构用户虚拟机用户虚拟机管理节点后端卷挂载驱动前端驱动前端驱动存储管理逻辑卷逻辑卷通用块层设备驱动层FusionStorageS5500T主机内核空间计算节点存储管理存储虚拟化+文件系统的结构用户虚拟机用户虚拟机后端卷挂载驱动前端驱动前端驱动镜像文件通用块层设备驱动层SANNAS主机内核空间本地磁盘NFS文件系统文件系统主机用户空间用户态挂载驱动存储虚拟化类型虚拟化类型裸设备+逻辑卷存储设备虚拟化主机存储虚拟化+文件系统支持的业务精简置备磁盘（仅限华为IPSAN3900）全量快照精简置备磁盘差量快照链接克隆精简置备磁盘差量快照存储冷热迁移磁盘扩容精简磁盘空间回收链接克隆支持的存储类型IPSANFCSAN本地存储华为5500T华为FusionStorageIPSANFCSANNAS本地存储目录虚拟化技术介绍计算虚拟化技术存储虚拟化技术网络虚拟化技术创建虚拟机简介网络虚拟化的背景传统数据中心云数据中心计算虚拟化服务器交换机服务器交换机…虚拟机……迁移大二层网络需求服务器一虚多服务器多虚一网络融合高可靠性网络逻辑隔离云计算ETH承载大量东西向流量虚拟感知多租户隔离租户间安全VM大范围迁移FCoE和DCB链路冗余网络需求网络需求网络需求网络需求网络需求多路径二层网络云计算的业务需求，带来了对DC网络模型的新需求：二层网络：VM大范围迁移、存储融合的基础要求多路径：大量横向流量、高可靠的基础要求网络虚拟化视图物理设备虚拟化QBG/QBRTRILLSPB服务器虚拟化VMDQSR-IOVVXLAN虚拟交换安全QoS监控维护虚拟交换技术PCICPU网卡网线物理交换机服务器vSwitcheSwitchQBG123123描述：服务器内部CPU实现虚拟交换功能；

优点：功能扩展灵活；缺点：消耗服务器CPU，性能较低；描述：网卡实现完整的虚拟交换功能；优点：性能高、节省服务器CPU资源；缺点：依赖特殊网卡硬件；描述：物理交换机实现虚拟交换功能；优点：可继承交换机的二层特性；缺点：规格小、扩展困难、Hypervisor均不支持。网络设备的大二层技术特性SPBTRILL阵营华为、Avaya、HP、Ericsson、ALCisco、华为、Brocade、HP、IBM虚拟机在线无损迁移支持支持多租户16M(24位I-SID标识)4K(12位VLANID标识)收敛速度慢(源端集中计算路径,计算工作量大)快(基于每跳的转发行为,采用分布式计算路径,计算工作量小)兼容性不支持(无法兼容原有交换机,需全新建)支持(可兼容原有交换机,可平滑迁移原有的交换机)租户ACVLAN=1映射到I-SID=100租户A租户ACVLAN=10映射到I-SID=100CVLAN=1映射到I-SID=100租户BCVLAN=10映射到I-SID=200租户BCVLAN=1映射到I-SID=200租户BCVLAN=1映射到I-SID=200I-SID200逻辑广播域I-SID100逻辑广播域租户A租户A租户ACVLAN=1CVLAN=1租户BCVLAN=2租户BCVLAN=2租户BCVLAN=2CVLAN1、CVLAN2共享的逻辑广播域SPB/AQTRILL叠加大二层网络技术STP/TRILL/OSPFVMvSwitch-1Server-1VMVMvSwitch-2Server-2VMVMvSwitch-nServer-nVM…VXLAN物理网络无环多路径快速收敛大规模VXLAN叠加网络大范围迁移（位置无关性）避免对物理网络的自动配置多租户（16M）华为方案与技术的关联华为当前的网络虚拟化解决方案：分布式虚拟交换支持vSwitch和eSwitch两种方式华为支持网络设备提供的大二层解决方案计算节点vSwitcheSwitch物理交换机分布式虚拟交换集中管理目录虚拟化技术介绍计算虚拟化技术存储虚拟化技术网络虚拟化技术创建虚拟机简介“攒”（虚拟）机之预算篇用途数量CPU内存硬盘文秘用来文本编辑2台2GHz、1核2G10G美工用来图像处理1台2GHz、4核4G80G文件共享服务器1台2GHz、1核2G500G合计4台7×80%=6核10×80%=8G600G虚拟化技术大幅提升资源利用率，所以6核CPU当7核用，8G内存当10G用一台低端服务器上（1万块），可部署4台虚拟机作为应用服务器。＋‖成本大幅下降“攒”（虚拟）机之硬件篇物理硬件华为虚拟化技术虚拟硬件云数据中心管理员虚拟机使用者＋＋＝虚拟机下发指令“攒”（虚拟）机之软件篇虚拟机使用者瘦终端PC网络虚拟机安装操作系统（可选）安装各种应用软件虚拟机创建过程

先从存储的池子里捞了个100G硬盘，是个虚拟的，还是空的…从一堆物理服务器中找了一台，这台服务器上正好有两个空闲的CPU(虚拟的)，2G空闲的内存，1块虚拟网卡…把这个虚拟的硬盘挂到这台物理服务器上用这些CPU，内存，硬盘启动了一个无系统的虚拟机…找来一个Win7,offcice,foxmail的ISO文件…使用CIFS协议将ISO挂载到VNA节点，设置虚拟机从虚拟光驱启动，加载ISO文件…VNC登录界面按照提示安装系统…大功告成您稍等，马上给您攒一个…我要一个虚拟机，双CPU，2G内存，100G硬盘，1块网卡操作系统是Windows7，装了office，foxmail…虚拟机规格