《云计算基础》教案

1云计算概念和价值

1.1教学目的和要求

本章介绍云计算的相关概念。

1.2重点与难点

重点：云计算的商业模式和部署模式；

难点：云计算的关键特征。

1.3教学设计

1.3.1引入

通过例举互联网上常见的云产品〔云存储、云阅读、云输入法、云操作系统……），比

照传统产品，引出云计算何时消灭、在什么状况下消灭、有哪些特征，然后给出云计算的概念,

讲解云计算的进展历程。

1.3.2讲解

1.对于云计算的概念生疏，要从技术和商业两方面来看，把握住云计算的关键特征，

可以通过对互联网上所供给的效劳应用来推断其是否属于云计算的范畴。

云计算概念：云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资

源和信息可以按需求供给应计算机和其他设备。云计算依靠资源的共享以达成规模

经济，它的运营模式和电厂很相像。

2.云计算的产生是进展的必定，要看到技术与需求相互的推动作用，以及商业模式转变

使得人们对云计算的认可；

3.云计算的部署模式和商业模式都是基于需求来划分的，部署模式主要是考虑不同的

安全性、本钱、便利性，商业模式主要考虑用户业务方面的需求；

云计算部署模式：私有云计算、公有云计算、混合云计算

a）私有云计算：一般由一个组织来使用，同时由这个组织来运营。华为数据中心属

于这种模式，华为自己是运营者，也是它的使用者，也就是说使用者和运营者是

一体，这就是私有云。

b）公有云计算：就如共用的交换机一样，电信运营商去运营这个交换机，但是它的

用户可能是一般的群众，这就是公有云。云的使用者是宽阔互联网用户，是面对

公众的。

c）混合云计算：它强调根底设施是由二种或更多的云来组成的，但对外呈现的是一

个完整的实体。企业正常运营时，把重要数据保存在自己的私有云里面（比方：

财务数据），把不重要的信息放到公有云里，两种云组合形成一个整体，就是

混合云。比方说电子商务网站，寻常业务量比较稳定，自己购置效劳器搭建私有

云运营，但到了圣诞节促销的时候，业务量格外大，就从运营商的公有

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云租用效劳器，来分担节日的高负荷；但是可以统一的调度这些资源，这样就构

成了一个混合云。

d)混合云，既包含私有云又包含公有云。从客户的角度来说，有时候，重要的数

据可以放在私有云，而相对不重要的数据放在公有云，两种云组成一个整体，

这种就是混合云。从云供给商的角度来看，自己业务的运营，可以使用私有云，供给

应用户使用的局部是公有云，他的运营模式也是混合云。

e)laaS(Infrastructureasaservice)：根底设施即效劳，指的是把根底设施以效劳

形式供给应最终用户使用。包括计算、存储、网络和其它的计算资源，用户能

够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。例如：虚拟机出租、网盘等。

f)PaaS(Platformasaservice)：平台即效劳，指的是把二次开发的平台以效劳形

式供给应最终用户使用，客户不需要治理或掌握底层的云计算根底设施，但能掌

握部署的应用程序开发平台。例如：微软的VisualStudio开发平台。

g)SaaS(Softwareasaservice)：软件即效劳，供给应消费者的效劳是运行在云计

算根底设施上的应用程序。例如：企业办公系统。

4.云计算的价值要从它自身的特点来分析，结合用户不同的需求，能给云计算参与的各

方带来哪些方面的好处(本钱、敏捷、安全、便利、高效……)。

5.云计算当前的应用状况，通过华为云计算解决方案产品介绍，使学员对云计算整体上

有比较形象的生疏。

1.3.3总结

云计算是在传统技术和商业模式下进展而来的，关键在于生疏到基于哪些传统技术和商业

模式又产生了哪些的概念，以及这些的概念产生的必要性。

1.4作业与思考题

1.云计算的部署模式和商业模式分别有哪几种？

2.云计算能够给企业IT系统带来哪些价值？

1.5主要参考资料

《云计算工程》

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2虚拟化技术根底

2.1教学目的和要求

本章通过对华为云计算解决方案的讲解，使学员能描述什么是虚拟化技术，虚拟化技术包

含哪些方面。

2.2重点与难点

重点：把握虚拟化技术的概念，特点；

难点：把握计算虚拟化，存储虚拟化，网络虚拟化。

2.3教学设计

2.3.1弓|入

云计算的核心关键技术是虚拟化技术，虚拟化技术不是技术，早在上个世纪就已经消灭，

主要用于大型机，然后讲虚拟化的特性，进而讲到虚拟化里面包含的计算虚拟化、存储虚拟化、

网络虚拟化。

讲解

1.什么是虚拟化技术：

a）虚拟化技术是一种资源治理技术，它的实现是在系统中参加一个虚拟化层，将下

层的资源抽象成另一种形式的资源，供给应上层应用

b）虚拟化技术的本质：分区、隔离、封装、相对于硬件独立

c）虚拟化的类型：借居虚拟化、裸虚拟化、操作系统虚拟化

2.计算虚拟化技术：

a）CPU虚拟化：半虚拟化，全虚拟化，硬件关心虚拟化。

b）内存虚拟化：需要解决的问题：内存都是从物理地址0开头的；内存都是连

续的

c）IO虚拟化着重介绍前后端驱动模型

d）简洁介绍Intel硬件虚拟化技术

3.存储虚拟化的实现方式

a）裸设备+规律卷

b）存储设备虚拟化

c）主机存储虚拟化+文件系统

存储的10是通过Domain。来实现的，全部的存储设备都是通过前后端驱动模

型由Domain。治理和配置的。主机内核空间就是Domain。。

4.网络虚拟化

a）介绍大二层网络的应用场景

b）虚拟交换技术：Vswitch就是一般的open-vswitch,数据交换由CPU完成；

eswitch是enhancedvswitch.数据交换由网卡完成。

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VxLAN：一种L201P技术，可以使二层数据包跨三层进展传输，实现虚拟机

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的跨数据中心进展迁移。

TRILL和SPB是大二层网络的两种网络协议。SPB不能兼容现有的客户二层

网络，但是支持16M个VLAN,TRILL可以兼容客户现有的二层网络，目前

只支持4K个VLAN,后续会支持16M个VLAN„

5.简洁介绍如何在华为虚拟化平台上创立虚拟机。

2.3.2总结

对虚拟化技术进展总结：虚拟化的定义，虚拟化的本质有哪些，主要应用在什么场景。

然后对计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化的工作原理进展总结。

作业与思考题

1.虚拟化技术能给客户带来什么利益？；

2.虚拟化分为哪几方面的虚拟化？他们的原理是什么

2.4主要参考资料

《云计算工程》

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3云计算解决方案介绍

3.1教学目的和要求

把握华为云计算解决方案FusionSphere>FusionCube和FusionAccess的功能和特性，以

及应用场景。

3.2重点与难点

重点：FusionSphere解决方案包含哪些组件，以及各个组件的功能。理解云计算整体解决

方案中的“水平融合”战略。

难点：清楚把握云计算体系构造。

3.3教学设计

3.3.1弓I入

学习了虚拟化技术之后，学员对虚拟化技术有肯定程度上的生疏，接下来介绍华为云计算

产品是什么样子的，包含哪些组件，他们的功能和特性是什么，应用在什么场景。

3.3.2讲解

1.华为FusionSphere虚拟化解决方案

FusionSphere整体架构

a)UltraVR:容灾治理软件，实现系统整体的同城或异地容灾力量

b)HyperDP:备份治理模块，实现虚拟机级别的备份治理力量

c)FusionCompute:计算虚拟化，实现CPU,内存，磁盘，外设等根本要素的

虚拟化，虚拟机由FusionCompute实现

d)FusionStorage:存储虚拟化。将通用效劳器的本地磁盘整合起来，供给分布

式的SERVERSAN力量

e)FusionNetwrok:网络虚拟化。实现SDN掌握器、虚拟化VXLAN网关、虚

拟防火墙，虚拟DHCP效劳器，虚拟路由器等功能

f)FusionManager:云平台治理。为FusonCompute,FusionStorage,FusionNetwork,

HyperDP以及效劳器、存储、交换机、防火墙等供给统一整合的治理平台

g)OpenStack:华为Openstack发行版，对外供给标准的Openstack治理与接口

力量

2.FusionSphere架构特点高效、安全、融合和开放

a)模板化、自动化业务部署

b)资源弹性伸缩、SLA资源池

c)故障快速检测和自动恢复

d)精细化故障预防系统

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e）端到端的系统安全优化

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f）基于云操作系统的主机复制容灾

g）虚拟化防病毒

h）资源统一治理

i）多数据中心治理

j）混合云治理

k）供给开放API接口

1）FusionSphere版本介绍

□试用版

□标准版

□高级版

□的金版

3.FusionCube融合一体机解决方案

a）融是指FusionCube供给了计算、存储、网络、虚拟平台、数据库、应用软

件等融合力量，实现一站式解决方案

b）简是指FusionCube供给了资源完全共享，无缝平滑扩容，一站式应用平台

c）优主要是指FusionCube通过供给创的存储架构（FusionStorage）,分布式的

软件定义存储，供给高性能存储力量

4.FusionAccess桌面云解决方案

a）桌面云产生的背景

b）华为FusionCloud桌面云解决方案的特点

□保障用户办公体验

□保障用户办公体验

□友好的登录界面

□完善的GPU支撑方案

三种GPU方案，支撑云图形工作站，现在主流的是GPU硬件虚拟化方

案

GPU共享高性能图形方案：支持带有GPU共享特性的虚拟桌面，拥有

OpenGL2.1和DirectX9图形力量，可以运行常见的制图软件与玩耍GPU

硬件虚拟化：支持带有GPU硬件虚拟化特性的虚拟桌面，拥有OpenGL

4.4和DirectX9/10/11图形力量，可以运行简单的制图软件与玩耍

GPU直通高性能图形方案：支持带有GPU直通的虚拟桌面，拥有物理显

卡的全部功能，可以运行物理显卡支持的全部制图或玩耍软件。支持符合最

DirectX、OpenGL标准的3D应用

c）公用桌面最正确方案：全内存桌面

□内存去重压缩和复用技术，桌面VM的系统盘放到内存中，重启复

原初始状态

□全内存VDI存储。突破内存介质专用的实时在线重删技术、在线压

缩技术；供给高速IO力量和高速克隆力量，供给超过300IOPS每桌

面

□VM磁盘读写操作，转化为内存操作，批量创立分发等治理效率大幅

提升

d）全面敏捷的E2E安全防护设计

e）完善的业务容灾力量

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f）系列工具，简化治理与故障诊断

g）全方位牢靠性保障机制

h）完善的分支机构部署力量

i）桌面云典型应用场景

□VLAN技术，首先明确为什么需要划分VLAN,有哪些好处；然后

是VLAN的划分方法（基于MAC地址、基于端口、基于协议、基

于子网）；重点是VLAN的端口类型（Access、Trunk,Hybrid）；理

解一样VLAN跨交换机的通信和不同VLAN通过路由进展通信；最

终通过FusionSphere中分布式交换机的VLAN配置来加深对VLAN

的理解和运用。

□IPQoS技术，首先明确它的目的是解决哪些问题〔丢包、延时、抖

动、带宽限制），然后通过什么样的方式来解决（三种效劳模型：

Best-Effort、IntServ、DiffServ）,这些不同的模型中分别承受了哪些

技术来应对哪方面的问题，最终总结下IPQoS的整体流程。

□集群和堆叠，这里要区分级联、堆叠、集群的区分和联系，级联和堆

叠都是物理上的连接，到达扩展的目的，但级联中每个物理设备还是独

立治理的，而堆叠则使这些设备在规律上成为一个整体，统一治理。集群

是软件层面实现的，建立在物理设备级联或堆叠的根底之上。

3.3.3总结

本章对华为云计算解决方案产品FusionSphere进展了全方位介绍，着重介绍了

FusionCube一体机解决方案的三大特点，融简优；FusionAccess解决方案的特性，比方GPU

虚拟化，全内存虚拟机，链接克隆虚拟机等一系列特性。

3.4作业与思考题

1.华为FusionSphere云计算解决方案产品架构是什么样子的？

2.FusionCube一体机有什么特点?

3.FusionAccess全内存虚拟机应用在什么场景？

4.FusionSphere、FusionAccess、FusionCube三者之间的内在联系是什么？

3.5主要参考资料

《云计算工程》

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4云计算硬件系统介绍

4.1教学目的和要求

把握承载华为云计算平台的硬件有哪些；把握华为效劳器、存储设备、交换设备以及终端

TC设备的根底学问。

4.2重点与难点

重点：把握E9000效劳器的组成架构；OceanStor5600/5800V3存储设备的硬件架构

的特点；S5700系列交换机的规格。

难点：E9000效劳器的组网。

4.3教学设计

4.3.1弓|入

FusionSphere是华为云计算的灵魂，那么承载灵魂的就是硬件，这节课一起学习华为云

计算解决方案中用到的硬件平台。

4.3.2讲解

1.华为云计算硬件概览：硬件包含效劳器、存储设备、交换机和登录虚拟机的终端设备。

2.效劳器介绍

a)E9000

□E9000特点：计算密度高存储容量大组网敏捷

□E9000的治理模块：MM910主备部署，对E9000硬件进展监控和治理

□E9000的计算节点：CH121CH222CH242CH240刀片的亮点

□E9000的交换模块：CX310CX311CX611的亮点

□E9000的MEZZ扣卡〔PCIE可插拔网卡)：MZ510MZ512,以及对应的

安装槽位

3.RH2288H效劳器

了解RH2288H效劳器的规格参数。

4.存储设备介绍OceanStor5600/5800V3

a)OceanStor5600/5800V3整体架构特性介绍：高性能，高扩展，高牢靠，绿色

节能

b)掌握框介绍：生疏模块，了解模块的功能及规格参数；端口种类和规格参数。

c)4U3.5寸高密硬盘框：最高可以安装75块硬盘。

5.S5700系列千兆交换机：了解S5700系列交换机型号及其端口参数；了解交换机

堆叠参数规格。

6.TC(ThinClient)：常用的机框TC设备

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TC有定制的硬件系统和软件系统，有linux和windows两种系统类型。依据CPU

的类型可以分为ARM架构和X86架构。CT3100CT3000等低端TC承受的ARM

架构，CT5000CT6000等高端TC承受的是X86架构。可依据不同场景选配。

7.云计算硬件典型部署形态

a)虚拟化：E9000(RH2288H)效劳器+S5600V3存储+S5700交换机

b)标准桌面云：E9000(RH2288H)效劳器+S5600V3存储+S5700交换机+TC终

端

c)桌面云一体机：E9000(RH2288H)效劳器+S5600V3存储+S5700交换机+TC终

端

4.3.3总结

这一章讲解了华为云计算解决方案部署的硬件平台〔这些硬件都是华为自研产品)。

需要把握硬件平台包含计算设备〔效劳器)，存储设备(SAN存储)，交换设备(交换

机)，终端设备(ThinClient),以及他们的特性和规格参数。最终依据场景进展硬件组

合搭配。

4.4作业与思考题

1.华为云计算硬件平台包含哪几类硬件产品？

2.计算设备、存储设备、交换设备、终端设备分别使用哪些型号，并描述他们在云计

算硬件平台中的功能是什么？

4.5主要参考资料

《云计算工程》

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5FusionCompute架构原理

5.1教学目的和要求

生疏FusionCompute的组织架构和功能特性。

5.2重点与难点

重点：FusionCompute操作配置；

难点：FusionCompute系统架构。

5.3教学设计

5.3.1弓I入

FusionCompute是华为云计算产品FusionSphere中的虚拟化部件，这一章主要是对前一

章虚拟化学问的补充，能更实际形象的理解虚拟化技术。

5.3.2讲解

1.FusionCompute在FusionSphere中的作用，主要是硬件资源虚拟化和虚拟资源池的

治理；

硬件资源虚拟化是由FusionComputeCNA完成的，虚拟资源池的治理是由

FusionComputeVRM完成的。这在安装部署中分得很明确。

2.FusionCompute系统架构，主要是VNA和VRM之间的关系，以及VRM内部各

个模块的功能。

a)VNA:虚拟节点代理，完成底层虚拟化资源的配置治理。

b)VRM：虚拟资源治理配置中枢，给用户供给可视化的治理界面。

c)PresentationService供给对外呈现和治理操作接口，如WebUI。

d)BusinessProcess基于BusinessService,供给简单资源治理和基于策略的分布

式资源治理效劳。

e)RESTAPI接口面对WebUI开放资源治理接口。

f)BusinessService供给根本的资源治理效劳，包括计算、存储、网络、节点、

性能、故障、补丁、日志等功能。

g)DataService供给数据访问效劳。

h)ConnectivityService供给上层治理效劳与下层CNA和数据库的对接效劳。

i)Database〔数据库)用的是华为自研的高斯数据库，用于存放各类治理数据，

包括主机/虚机节点信息、状态信息等。

3.FusionCompute功能特性

兼容行业特别操作系统：FusionCompute(以后简称FC)不仅支持常见的操作系

统,如Windows2022,Windows2022,Windows?,RedhatLinux,SUSELinux,

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CentosLinux等，还支持特别操作系统，如中标麒麟Linux0在兼容一款OS时,

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必选要开发对应的PVDriver,华为具备驱动的开发力量。

4.敏捷的虚拟机配置调整

可以依据业务需要，敏捷配置虚拟机的资源，并且支持在线添加，离线删除。

不过vCPU、vRAM在线添加功能不是全部OS都支持。对于不支持热添加的OS,

FusionCompute支持重启虚拟机生效。

5.内存复用技术

内存复用是指在效劳器物理内存肯定的状况下，通过综合运用内存复用单项技

术〔内存气泡、内存共享、内存交换）对内存进展分时复用。分时复用原理是

通过计算节点上的内存复用策略实时调用相关内存复用技术，把空闲内存释放

出来给其他虚拟机使用，同时平衡各虚拟机的内存复用状况，从而到达虚拟机

内存规格总和大于效劳器规格内存，最终提高效劳器中虚拟机密度。

内存复用好处：

提高内存利用率：内存复用技术允许虚拟机治理器（Hypervisor）使用内存回

收技术回收负载低的虚拟机的空闲内存，转移给负载高的虚拟机使用。

提高整合比率：内存复用技术使虚拟机占有较少的主机内存，可以在主机上建

立更多的虚拟机，而仍旧能获得高的性能。

a）内存气泡特点：

通过在虚拟机内运行的气泡驱动，实时调整驱动所占用内存量，这局部内

存量全部释放回Hypervisor后给其他虚拟机使用，以到达复用的目的.

内存气泡是比较轻量级的内存复用技术，通过OS感知的方式占用内存，

对性能的影响相对较小。

缺点在于虚拟机用户能感知该技术〔虚拟机实际内存量削减），依靠OS的

空闲内存状况（气泡实际释放量与之相关），OS内存压力增大时气泡不能

主动归还内存。

b）内存共享特点：

UVP（华为的Hypervisor）的内存共享基于blktap2链接克隆，通过识别

虚拟机对同一磁盘块读取来进展共享；同时UVP自己实现了一套零页共

享方式。

内存共享的优势在于对于桌面云场景下，同OS类型的虚拟机往往有大量

的一样内存页，因此通过共享方式能很大程度上削减重复的内存页，相当

于内存级别的去重，同时虚拟机不感知。

缺点在于创立共享/解除共享会带来额外开销。

c）内存交换特点：

通过在Hypervisor外部直接把GuestOS的内存页内容交换到磁盘上来释

放内存。

内存交换的优势在于虚拟机不感知，同时能够做到定量复用〔内存共享、

Balloon都是不定量的），也即是说交换在内存缺乏时有最终的手段确保虚拟

机/物理机正常运行。

内存交换的缺点也同样明显：由于虚拟机内存被交换到磁盘，读写内存速率

被降低一个数量级，虚拟机性能将受到较大影响。

6.虚拟机热迁移技术

a）先拷贝虚拟机的配置文件和设备文件到目标主机

b）然后将内存压缩后拷贝到目标主机内存中，然后进展解压

c）暂停原虚拟机，将原虚拟机最内存更内容拷贝到目标主机

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d）在目标主机上开启虚拟机

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e）在原主机上停顿虚拟机

7.虚拟机HA机制

虚拟机HA实现原理：VRM或者集群的Master节点检测到某计算节点故障或

者虚拟机故障，或者设定的预留资源得不到保障时，主动依据自身记录的虚拟机

信息，在正常的节点上重启动故障虚拟机。同时，存储层面的锁机制防止在多个

节点上启动虚拟机（即所谓脑裂）。

虚拟机HA有集中集群HA和集群自治HA两种。

3.1版本支持由VRM掌握和推断的集中掌握式HA机制，集群内全部节点都

和VRM通过治理面交互心跳信息，由VRM推断节点状态、虚拟机状态，并启

动HA机制；5.0版本增了集群自治HA机制，即不依靠VRM实现虚拟机

HA功能，而是在集群创立时自动推选出Master节点，由Master节点依据集群

内各Slave节点和Master节点之间的治理心跳和存储心跳来推断是否需要启动

虚拟机HA机制（治理心跳是心跳包，存储心跳通过在文件中写数据来实现），依

据需要由Master节点启动HA机制；自治场景下，HA启动的前提是治理心跳

和存储心跳都失效。用户可以设置治理心跳走治理平面还是非治理平面，可以

依据各网络平面的负荷来确定。

8.高可用性FT技术

FT与HA的区分

a）FT通过类似主备的冗余配置，数据在主备间实时同步。当主虚机消

灭故障时，秒级可切换到备虚机上。使用于高可用性系统。

b）HA动态调度的策略，当检测到某主机发生故障或负荷过高时，将虚拟

机迁移到目的主机，保障业务连续性。

因此，FT的恢复时间更短、但本钱较高，适用于高可用性要求的关键系

统；HA机制恢复时间较长，但更为敏捷、相对本钱更低，适用于可以容忍短时中

断的系统。

9.动态资源调度（DRS）

适用场景：

a）适用于虚拟机的业务负载具有较明显的持续性波峰和波谷变化，用户

需要猎取更好性能体验的场景。

b）通过动态调度虚拟机，使各主机的资源利用率更加均衡，各主机的计算

力量发挥更加充分，各虚拟机上的业务系统运行的效率更高。

DRS特点：

a）DRSDynamicResourceScheduler动态资源调度，实现资源的按需取

用和负载均衡，消峰填谷

b）基于策略的智能化、自动化资源调度

c）支持策略的配置：手动、自动；迁移域值支持5档：保守、较保守、

中等、较激进、激进

d）负载均衡策略的对象是：规律集群。

e）华为一个规律集群128效劳器，VMware是32个，华为有更多的可

选资源进展调度。

f）集群内全部虚拟机的性能负载低于调度基线时不启动调度，即使负载

方差超过用户选择的阈值，由于调度基线是用户设置的认为虚拟机能稳

定运行的性能负载上线，在此基线下运行时虚拟机性能稳定，而DRS

调度的目的是为了虚拟机运行平稳，所以在调度基线以下调度是没有

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必要的。

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10.自动绿色节能(DPM)

适用场景：

a)适用于虚拟机的业务负载具有较明显的持续性波峰和波谷变化，用户需要节

约能耗的场景

b)在保证业务系统正常运行的前提下，在业务负荷波谷阶段将虚拟机迁移整合

到局部主机上，将空闲出来的主灵巧能下电，节约了系统能耗；在业务负载波

峰阶段对下电的主机进展上电，以保证虚拟机的运行效率和业务体验

DPM技术特点：

a)DRS策略是DPM策略执行的前提和依靠，即集群必需先设置好DRS策

略，才能设置DPM策略，这两个策略是一体考虑的，DPM策略执行时

依靠DRS进展虚拟机迁移。

b)DPM对主机上、下电所参照的主机负载的域值有5档：保守、较保守、

中等、较激进、激进

□保守：默认不对主机进展下电操作，仅在主机资源平均利用率高于

重载阈值时，对集群内的其他未上电主机进展上电操作；

口中等：假设主机资源平均利用率高于重载阈值时，对集群内的其他

未上电主机进展上电操作；假设主机资源平均利用率低于轻载阈值时，对主机

进展下电操作；

口激进：默认不对主机进展上电操作，仅在主机资源平均利用率低于

轻载阈值时，对主机进展下电操作；

从“保守”到“激进”，不同阈值表示不同激进程度的“节能”策略，可依据

具体场景进展阈值自定义设置。

11.QoS精细化资源管控，保障VIP业务可用

a)QoSQualityofService效劳质量用来衡量一个传输系统的传输质量和效

劳有效性，评估效劳商满足客户需求的力量。

b)虚拟机的CPUQoS机制与在线增加CPU功能是两个概念。CPUQoS机

制是优先级机制，由于物理CPU是多个VM共享的，当虚拟机业务繁忙

时，就会存在物理CPU资源缺乏问题。优先级高的VM可以优先获得物

理CPU资源。CPUQOS机制并不会临时增加虚拟机的CPUo

c)内存和网络的QOS机制类似。

12.基于NUMA架构的亲和性调度

a)NUMAnon-uniformmemoryaccessarchitecture非全都性内存访问。

一台物理的计算机上有多个处理器，这些处理器用同一条前端总线连接，

且这些处理器及其附带的多条内存就共同构成了一个NUMA系统；一个处

理器与与其互联的内存就构成了一个node。

b)GuestNUMA原理说明：

为提升CPU访问内存效率，物理效劳器上引入了NUMA概念，依据访问

效率将CPU和内存分成假设干个Node,CPU访问同一Node内的内存性

能较好。目前OS和应用都会有针对NUMA的优化，GuestNUMA就是

通过向虚拟机呈现NUMA构造，保证NUMNA构造的透传，使GuestOS

及其内部应用识别NUMA构造，以到达提升应用性能的目的。

c)HostNUMA原理说明：

主要供给CPU负载均衡机制，解决CPU资源安排不平衡引起的VM性能

瓶颈问题，当启动VM时，HostNUMA依据当时主机内存和CPU负载，

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选择一个负载较轻的node放置该VM,使VM的CPU和内存资源安排在

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同一个node上。另，考虑到VM的CPU负载是动态变化，在初始放置的

node上node的CPU资源负载也会随之变化，这会导致某个node的CPU

资源缺乏，而另一个node的CPU资源充分状况下，HostNUMA会从CPU

资源缺乏的node上选择VM,把VM的CPU资源安排在CPU资源充分

的node上，从而动态实现node间的CPU负载均衡。

13.支持GPU硬件虚拟化

技术原理：

GPU虚拟化特性的主要实现原理为：物理GPU可以创立出多个vGPU,

全部vGPU可以分时共享访问物理GPU的3D图形引擎和视频编解码引

擎，并各自拥有独立的显存。物理GPU通过DMA的方式能够直接猎取

图形应用下发给vGPUDriver的3D指令，渲染后将结果放到在各自vGPU

的显存内，虚拟机中的vGPU驱动可以直接从物理显存中抓取渲染数据。

因此上层应用可以直接猎取物理GPU的硬件力量，对上层应用来说就像

直接使用物理GPU一样，因而具有强大的图形性能和良好的程序兼容性。

14.虚拟机远程挂载光驱

可以使用VNC登录的方式，挂载远程虚拟光驱到虚拟机。

15.VIMS虚拟集群存储文件系统

开启虚拟化功能的数据存储都会使用VIMS文件系统进展格式化。

a）VIMSVirtualImageManagementSystem虚拟镜像治理系统，其特点如下：

□基于开源的OCFS2进展定制

□以文件形式治理虚拟机镜像及配置文件

□使用jbd2记录文件系统日志，在系统发生故障时保证全都性并快速

恢复

□使用分布式锁机制确保集群中数据读写的全都性

□通过磁盘心跳检测与SAN之间的连接状态（存储断连场景）

□通过网络心跳检测各节点之间的连接状态（网络分割场景）

b）VIMS文件系统特性：

支持ThinProvisioning瘦安排，快照，存储迁移，链接克隆。

□ThinProvisioning瘦安排：安排空间和实际空间分别，实际使用时才

安排实际的存储空间，边使用边安排。当安排空间全部存满时，安排空间

=存储空间；

□快照：虚拟机某个时点的状态，包括内存、磁盘。用于备份和恢复。

口存储迁移：供给了虚拟机磁盘的冷迁移和热迁移，冷迁移是在虚拟机关

机时候，将其磁盘文件从一个存储移动到另一个存储；热迁移可以在不中断业

务的前提下，将虚拟机磁盘从一个存储迁移至另一个存储。

□链接克隆：一样OS多个客户虚拟机共享一个母镜像，可统一升级和

维护；每个虚拟机保存差异局部，从而降低存储本钱。

16.存储热迁移，避开存储系统维护业务停机

1.存储热迁移（StorageLiveMigration,又叫存储动态迁移）：指在不中断业

务的前提下，将虚拟机存储从一个存储设备迁移到另外一个存储设备上，

从而实现存储资源的负载均衡和升级维护。存储设备是指基于存储阵列的

共享存储，存储热迁移广泛的支持各种存储阵列。

2.实现原理：

a）在目的存储上创立一个与源一样的空镜像文件；

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b）将目的存储的镜像文件设置为源镜像文件的mirror,使虚拟机的10

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写也能落盘在目的存储上，保证了脏块数据的同步；

C）通过迭代迁移的技术将源镜像的数据迁移到目的镜像中，保证了基线

数据的同步；

d）在基线数据同步完成后，短暂的时间内暂停虚拟机的IO恳求，将虚

拟机的存储文件从源镜像切换到目的镜像上，这样就完成了存储的迁

移。

17.存储自动精简配置，大幅削减存储投资

e）虚拟机用户看到的始终是配置容量，但实际物理磁盘占用空间随使用

空间而动态调整

0支持存储空间回收

g）降低存储本钱40%（与应用模型有关）

h）相比常规存储方式，单个虚拟机的IOPS会有所削减

自动精简配置的磁盘创立速度比一般磁盘创立要快。在创立的时候只写磁盘的头和

完毕块。

18.链接克隆技术，提升治理效率，节约存储空间

a）链接克隆概念

链接克隆是一种通过将链接克隆母卷和链接克隆差分卷组合映射为一个链接

克隆卷，供给应虚拟机使用的技术；其中链接克隆母卷为只读卷，多个链接克隆

虚拟机共用一份；链接克隆差分卷是读写卷，其存储是精简配置的，每个链接克

隆虚拟机一份，保存了每个虚拟机差异化的数据；链接克隆技术具有创立速度快、

占用存储空间小的优点，格外适合于同质化用户、桌面高度标准化场景。

b）链接克隆特性

母卷、差分卷是必需在同一数据存储上；模板与母卷、差分卷可以不在同一数据

存储上；只能在支持精简配置〔瘦安排）的数据存储上，才能创立链接克隆VM。

假设一个链接克隆模板为30G,在数据存储1上创立链接克隆VM时，会自动

复制模板，在数据存储1上产生一个A母卷，大小也为30G,再以A母卷为根

底，自动快照为每个VM创立差分卷；当A母卷上创立的差分卷个数到达128

个时（规格限制一个母卷最多产生128个差分卷，防止每个母卷所在存储块区

域在VMs都运行的状况下I/O压力过高），系统会自动在该数据存储1上产生

一个的B母卷，为其它链接克隆VM创立的差分卷，以此类推。

系统为每个VM创立的差分卷，是精简配置的存储〔瘦安排），最初大小接近于

0,但差分卷最终要保存数据，每个差分卷最小存储预估大小不能小于3G,最

大不会超过模板大小，一般依据链接克隆的使用场景以及复原频率，平均预估5G、

10G>12G不等。

19.存储资源裸设备映射

a）裸设备概念原理

裸设备映射，作为一个整体特性，将LUN映射到虚拟机中，支持虚拟机业务的

正常运行。真正实现裸设备映射特性完整功能，PVSCSI是其最重要的关键技

术。

PVSCSI（准虚拟SCSI）技术，可以分为两局部。一局部为SCSI前端驱动，它通

过PVDriver安装在虚拟机内部。另一局部为SCSI后端驱动，作为Linux内

核模块运行在主机系统中。

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当虚拟机部署集群业务后，一些磁盘掌握类操作需要通过SCSI命令发送到存

储侧以及猎取相应处理结果，PVSCSI实现了该通道：当业务对SCSI磁盘下发

SCSI命令时，SCSI前端驱动将SCSI命令交给后端，后端SCSI驱动再将SCSI

命令透传给实际的物理存储设备，并将物理存储设备的应答返回。

PVSCSI原理流程图如以下图所示：

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b)应用场景：

应用于集群中一个或多个CNA节点上运行了集群业务的虚拟机。

用户划分好独立的LUN,然后配置好带SCSI磁盘的配置文件，在虚拟机启动

或者挂载磁盘的过程中，给虚拟机配置SCSI磁盘，让虚拟机能够使用SCSI

磁盘。SCSI磁盘仅可以配置成虚拟机数据盘使用。

虚拟机内部安装了PVDriver,并且处于运行状态，在虚拟机的SCSI磁盘上部

署集群应用，就可以正常使用这些业务。

20.分布式虚拟交换机

a)DVS使用特性

用户可配置多个分布式交换机，每个分布式交换机可以掩盖集群中的多个

CNA节点；

每个分布式交换机具有多个分布式的虚拟端口VSP(VirtualSwitchPort),每

个VSP具有各自的属性(VLAN、带宽、优先级、DHCP隔离)，为了治理便利

承受PortGroup组治理一样属性的一组端口，一样端口组的VSP具备一样的

属性；

每个分布式交换机可以配置一个上行链路组，用于VM对外的通信，上行链

路组可以包含多个物理网卡，这些物理网卡可以配置负载均衡策略；

每个VM可以具有多个vNIC接口，vNIC可以和交换机的VSP——对接。

21.支持VXLAN

VXLAN技术是一种大二层的虚拟网络技术，主要的技术原理就是引入一个

UDP格式的外层隧道，作为数据的链路层，而原有数据报文内容作为隧道净

荷来传输。由于外层承受了UDP作为传输手段，就可以让净荷数据轻而易举

的在二三层网络中传送。

a)定义报文格式：VXLAN外层包装〔隧道)+原始净值：虚拟网络标

识由原来的12bit(4096)扩展到24bit[16M),并可以跨二层网络传送。

b)引入VTEP〔VXLANTunnelEndPoint)：来完成VXLAN报文的封装

和解封装，安排有物理网络的IP地址，完成与物理网络链接。

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c)定义VXLAN网关：为让VXLAN虚拟网络之间以及虚拟网络与物理

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网络之间能够通信。

22.10GE网关支撑关键应用和IO密集型场景

网卡虚拟化技术

a)一般虚拟网卡

□完全由hypervisor(domO)实现同主机不同虚机之间或VM对外数据

传送过程中的网络I/O活动，以及传送队列和调度优化。因此，计算量大、

CPU资源开销高。

b)VMDq直通

□VirtualMachineDeviceQueues虚拟机设备队列，华为自研智能网卡

iNIC(intelligentnetworkinterfacecard)支持该技术。

□在支持VMDq的网卡上，用硬件实现了一个Layer2分类/排序器，

依据MAC地址和VLAN信息将数据包发送到指定的网卡队列中去，这样虚

拟机收发包时就不需要DomO的参与，从而降低CPU资源开销、提高网络

性能。

c)SR-IOV

□SR-IOV可在物理网卡上虚拟出多个PhysicalFunction,同时在

PhysicalFunction之上虚拟出多个的VirtualFunction»

□基于VirtualFunction的虚拟机直通，即直接安排VirtualFunction给

虚拟机使用，从而到达虚拟机直接使用物理的网卡资源实现网络通信，削减传

统的虚拟交换带来的CPU消耗，提升性能，削减时延。

□但是，网卡硬件信息(PF、VF等)绑定，不同物理硬件会有所不同，

因此热迁移、快照等特性无法使用。

23.华为FusionCompute主要参数参考值

a)虚拟机与物理主机指标

b)治理指标

24.FusionCompute操作配置

一遍讲解一遍演示。

5.3.3总结

这一章重点在于云计算组件FusionCompute的讲解，目的是让学员了解实际的云计算产

品，把握云计算里面设计的特性及其原理。

5.4作业与思考题

1.FusionCompute包含哪两大局部？

2.FusionCompute中有哪些功能特性？

5.5主要参考资料

《云计算工程》

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6FusionManager架构原理

6.1教学目的和要求

这一章以FusionManager为例，来讲解云计算资源治理。需要学员把握FusionManager

所供给的资源治理功能。

6.2重点与难点

重点：FusionManager功能；

难点：F