云计算与大数据技术（微课版） 教案 第3章 虚拟化技术

教案首页课序第次学时周.次第教学周教学题目虚拟化技术教学目标知识虚拟化概述，包括虚拟化发展历程、虚拟化的几个重要概念、虚拟化的主要特征、虚拟化常见的架构类型；虚拟化的关键技术，包括CPU虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、服务器虚拟化、桌面虚拟化、应用程序虚拟化；几种典型的虚拟化软件，KVM、Xen、VMwareESXi>MicrosoftHyper-Vo能力了解虚拟化技术的基本概念、主要特性以及常见的架构类型，掌握虚拟化的关键技术，了解几种典型的虚拟化软件。情感虚拟化技术推进了云计算发展。教学重点虚拟化的关键技术教学难点虚拟化的关键技术教学方法手段采用课堂互动讲解+研讨分析，线下提供学习资源多媒体+课后作业教学组织方式1.讲解2.互动.练习.课后作业.预习课后反思（课后手写）教学环节课程引入新课讲解课堂讨论每课小结布置作业时间分配（以分钟计算）575532教学设计课堂组织：【课程引入】承上启下总计回顾上节课内容提问云计算的关键技术？【互动】通过虚拟化技术元宇宙课堂组织：【课程引入】承上启下总计回顾上节课内容提问云计算的关键技术？【互动】通过虚拟化技术元宇宙【重点内容】虚拟化的关键技术课程引入：.总计回顾上节课内容.提问云计算的关键技术，CPU存储、网络？一、虚拟化概述1虚拟化发展历程2虚拟化的几个重要概念虚拟化、虚拟机、虚拟化管理器3虚拟化的主要特征：分区、隔离、封装、独立于硬件4虚拟化常见的架构类型寄居虚拟化架构、裸金属虚拟化架构、操作系统虚拟化架构、混合虚拟化架构。二、CPU虚拟化.CPU虚拟化技术就是单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。化能够让虚拟机直接在处理器上执行大多数指令，让多个虚拟机运行时可以同时访问一个CPU。2x86保护模式下有4个特权等级，按照权限下降顺序为Ring。、Ringl、Ring2>Ring3.虚拟化过程中，根据处理敏感指令的方式可以将CPU虚拟化分为3类：完全虚拟化技术、半虚拟化和硬件辅助CPU虚拟化。三、存储虚拟化.存储虚拟化对多个物理存储设备进行抽象，将多台磁盘阵列进行集成和统一管理，形成一个虚拟化的逻辑池，让用户对逻辑存储进行操作。它管理着下层不同的存储设备，对上层用户屏蔽不同设备差异。.存储的类型磁盘盘阵列、DAS、NAS、SAN.存储虚拟化技术存储虚拟化技术可以分为基于主机的、基于存储网络的和基于存储设备的3种层次的存储虚拟化..存储虚拟化作用现统一管理和灾备四、网络虚拟化.网络虚拟化基本概念网络虚拟化是一种基于用户实际需求来扩展网络服务的技术，能将网络进行逻辑虚拟化，在原有网络设备硬件系统上，运行逻辑隔离的半封闭网络,可有效提升网络资源的利用效率。网络虚拟化将网络的硬件和软件资源整合，向用户提供虚拟网络连接的技术。.网络虚拟化特点透明性、隔离性、可靠性、安全性、可定制.网络虚拟化技术网络虚拟化主要包括3个方面：物理主机内部网络虚拟化、网络交换设备虚拟化和网络虚拟化的统一管理。网络虚拟化技术研究主要集中在IP网络虚拟化领域。IP网络虚拟化主要包括网元虚拟化、链路虚拟化、隧道虚拟化。五、服务器虚拟化.服务器虚拟化是指在一台物理服务器上通过软件虚拟出多个虚拟服务器，各个虚拟服务器之间相互隔离，能够同时运行相互独立的操作系统，这些操作系统通过VMM来与硬件进行通信并进行管理。服务器虚拟化可以让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的资源池，从而提高资源的利用率、简化系统管理、实现服务器整合。.服务器虚拟化需要达到一致性、高效性、可控性的要求。六、虚拟桌面.虚拟桌面基本概念虚拟桌面是操作系统和应用程序的预配置映像，其中桌面环境与用于访问它的物理设备是分开的。.虚拟桌面工作原理虚拟桌面提供商使用虚拟化软件从计算机硬件中抽象出操作系统。操作系统、应用程和数据不是在硬件上运行的，而是在虚拟机上运行的。组织可以在本地托管虚拟机。在基于云的虚拟机上运行虚拟桌面也很常见。该技术已经发展到允许多用户共享一个运行多个虚拟桌面的操作系统。.虚拟桌面的优点安全性、灵活性、成本、轻松管理、计算能力七、应用程序虚拟化.应用程序虚拟化是将应用程序与操作系统解耦合，为应用程序提供虚拟的运行环境。.JVM是连接应用程序与系统平台及计算机硬件的桥梁，是在操作系统中的一个作业，所有Java应用程序均归属某一个虚拟机实例，当运行作为Java程序起点的main()方法时，JVM便被创建。JVM被创建后，在虚拟机运行过程中会创建守护线程，守护线程的作用是监测非守护线程的执行过程，保障程序的完整执行，直到应用程序退出。八、几种典型的虚拟化软件虚拟化软件分为开源软件和商业软件两种。开源软件以Xen和KVM为代表，其特点是成本低、产品免费；商业软件以VMwareESXi和Hyper-V为代表，其特点是性能