《云计算导论课件》课件第五章虚拟化技术

第五章虚拟化技术什么是虚拟化技术虚拟化的目的虚拟化技术的分类主要内容2/10虚拟化，是一个广义的术语，是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了扩大硬件的容量、简化管理、优化资源的解决方案。虚拟化，是指资源的抽象化，也就是单一物理资源的多个逻辑表示，或者多个物理资源的单一逻辑表示。1、什么是“虚拟化技术”3/10屏蔽同一类物理设备的专有特性将处理后相同特性的物理设备进行资源整合将整合的资源虚拟出多个类似的虚拟设备对物理设备、虚拟设备进行统一管理什么是“虚拟化技术”4/10多块相同特性的物理硬盘通过RAID技术变成一块RAID盘硬盘整合，提高容量、性能，提供数据保护一个RAID盘划分成一个逻辑盘分配给一台主机一个RAID盘划分成多个逻辑盘分配给多台主机使用对存储空间、连接主机进行集中管理现有的虚拟化技术－磁盘阵列存储5/10服务器虚拟化：一台服务器变成多台虚拟服务器桌面虚拟化：提供易管理、移动、安全的桌面环境存储虚拟化：整合容量，提高性能，提供高级功能网络虚拟化：整合不同类型网络，提供虚拟化网络支持主要的虚拟化技术6/10虚拟化的原因大多数设备的平均利用率只有5-30%UnutilizedcapacityYetthesesystemscan’thandletheload服务器设备平均利用率Servers一般X86系统的利用率020406080100“Amega-trend”,Gartner“Inhypergrowth”,IDC“Oneoftwotechnologiesthatseniorexecutivesviewashighlypromisingforobtainingrealbusinessbenefits”,McKinseyQuarterly系统利用率挑战和虚拟化总体拥有成本（TCO）初期费用硬件采购成本软件使用授权成本培训费用后继费用管理操作维护支持了解当前架构的总体花费是估算整合后节约的费用的先决条件虚拟化的目的（1）可以在一个特定的软硬件环境中去虚拟另一个不同的软硬件环境，并可以打破层级依赖的现状。（2）提高计算机设备的利用率。（3）在不同的物理服务器之间会存在兼容性的问题。（4）虚拟化可节约潜在成本。虚拟化节约潜在的成本类别可节约潜在成本硬件不需要为每台服务器或桌面都配置硬件操作系统许可可以得到无限的虚拟机许可，从而节省开支电力消耗如果每台物理机所消耗的电力是一定的，那么总电力开销不会随着虚拟机规模的增长而增长机房温度控制无需添加新的制冷设备服务器机房空间虚拟机不是物理机器，所以无需增加数据中心空间虚拟化与云计算的关系虚拟化技术是云计算的基石，是云计算服务得以实现的最关键技术，通过虚拟化技术可以将各种硬件、软件、操作系统、存储、网络以及其他IT资源进行虚拟化，并纳入到云计算管理平台进行管理。整合资源、扩大资源容量、提高资源利用率简化资源使用的复杂度，更快、更方便部署系统简化资源管理，提供自动的资源分配、回收方式提供统一的安全、备份、容灾方案虚拟化的优势12/10部署Vmware虚拟化之前部署Vmware虚拟化之后1,000直接连接3000根线缆/端口200台机架400根电源线80分层的SAN和NAS300根线缆/端口10台机架20根电源线服务器存储网络设施服务器、存储和网络整合分布式电源管理(DPM)资源池业务需求下电当整个群集需要资源减少时，整合所有负载到少数几台服务器上将不需要的服务器置于备用模式当负载增加时，DPM自动将处于备用状态的服务器唤醒在确保服务级别的同时，最大限度降低了数据中心服务器的耗电量虚拟机没有中断或停机3、服务器虚拟化15/10（hypervisor）虚拟化层硬件体系结构硬件体系结构服务器虚拟化－资源共享16/10虚拟化层将单台物理服务器虚拟出多台相互隔离虚拟服务器将多台物理服务器资源进行整合，提供资源动态调配对所有物理资源进虚拟资源进行统一、集中管理提供统一的高可用、系统安全、数据备份解决方案服务器虚拟化17/10服务器虚拟化的特性18/10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，而且可以通过移动和复制这些文件的方式来移动和复制该虚拟机全虚拟化(Full-Virtulization)：无需修改操作系统，VMESXi、LinuxKVM半虚拟化(Para-Virtulization)：集成半虚拟化代码，直接运行特权指令，性能接近物理机，需要修改操作系统，MSHyper-V、CtrixXen、IBMPowerVM操作系统层虚拟化开发、测试环境，VMWorkstation、VMServer、OracleVitrualBox服务器虚拟化方法19/10硬件虚拟化层虚拟机驱动虚拟机驱动虚拟机驱动驱动硬件虚拟化层父虚拟机驱动子虚拟机驱动子虚拟机驱动驱动硬件虚拟机驱动虚拟机驱动驱动操作系统虚拟化层处理器虚拟化：按核心、按时间片分配x86：IntelVT-x、AMD-V，支持64位虚拟机PowerVM：微分区，每分区0.1核，0.01核心单位增长；专用处理器、共享处理器内存虚拟化：专用、共享内存，内存交换文件存储虚拟化：瘦供给(精简配置)，群集文件系统以太网虚拟化：共享以太网卡，虚拟以太网卡，虚拟交换机I/O虚拟化：IntelVT-d：提供DMA虚拟化、IRQ虚拟化、直接I/O设备分配、I/O设备共享NPIV：光纤HAB卡虚拟化服务器硬件虚拟化技术20/10服务器虚拟化拓扑图21/10光纤通道存储阵列iSCSI存储阵列NAS存储阵列管理中心管理客户端终端服务FC交换机光纤IP网络虚拟化层VMVMVMVMVM服务器组1Web浏览器服务器组2服务器组3统一管理：管理中心，快速简化部署资源管理：性能扩展能力，动态资源分配，资源访问控制，在线添加、移除物理及虚拟资源高可用：故障自动转换，在不同物理主机、存储、网络上在线迁移，容错安全：隔离，访问审计，法规遵从，防病毒，入侵防范，数据备份，远程容灾服务器虚拟化其它特性22/10VMware：vSphereESXi，vCenter，Server，WorkstationMicrosoft：Hyper-V，SystemCenterVirtualMachineManager，VirtualPCIBM：PowerVMCtrix：XenServerLinux：KVMOracle：VitrualBox服务器虚拟化软件23/10桌面虚拟化（VDI）：是指将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。可以通过任何设备，在任何地点，任何时间访问在网络上的属于我们个人的桌面系统。特点：灵活的访问和使用广泛与简化的终端设备支持终端设备采购、维护成本大大降低集中管理、统一配置使用安全降低耗电、节能减排相关：远程桌面、无盘站、还原卡、影子系统、瘦客户机4、桌面虚拟化24/10虚拟桌面拓扑图25/10Microsoft：远程桌面(RDP)，Hyper-VVMware：View(ICA)，vSphereESXiCitrix：XenDesktop(PCoIP)，XenServer桌面虚拟化软件26/105、存储虚拟化27/10在物理存储系统和服务器之间增加一个虚拟层，它管理和控制所有存储并对服务器提供存储服务。

服务器不直接与存储硬件打交道，存储硬件的增减、调换、分拆、合并对服务器层完全透明。隐藏了复杂程度允许将现有的功能集成使用摆脱了物理容量的局限虚拟化逻辑表现物理设备存储虚拟化结构28/10StoragePoolSANHDSIBMVirtual

DiskVirtual

DiskVirtual

DiskVirtual

Disk存储虚拟化引擎NetApp

HPEMC把不同存储阵列的存储容量组成一个统一的存储池瘦供几、卷拷贝、快照、卷镜像在存储池上应用统一的特性服务功能通过中心控制点进行集中管理存储设备发生改变时，主机应用不会被迫中断整合多台存储设备不同品牌、型号、类型、接口提高存储容量、性能存储池，高性能虚拟化引擎提供统一的存储特性多路径软件、瘦供给、快照、卷拷贝、卷镜像、远程镜像、数据自动分层提供统一的管理存储虚拟化功能29/10IBMSVC（SANVolumeControl）IBMV7000EMCSymmetricVMAXEMCVPLEX虚拟化存储30/10整合各种类型网络以太网(Ethernet)，光纤通道存储网(FCSAN)，以太网存储(IPSAN,iSCSI)，FCoE(FibreChanneloverEthernet)，融合网络适配器(CNA,ConvergedNetworkAdapter)，CEE(ConvergedEnhancedEthernet)，DCB6、网络虚拟化－网络整合31/10为服务器虚拟化提供虚拟机感知的以太网络简化配置、统一管理、感知虚拟机迁移、自动迁移网络配置、改善安全自动发现虚拟机，并可为每个虚拟机配置唯一的网络配置参数(物理交换机端口)VMwareVI-API通过vCenter提供集中管理物理和虚拟交换机借助虚拟机管理程序的虚拟交换机同步配置，以确保无论虚拟机处于何位置，都强制该一致