云计算与虚拟化课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,虚拟化概论,1,主要内容,虚拟化的定义,服务器虚拟化,其他虚拟化技术,2,2025/4/18 周五,2.1,虚拟化的定义,2.1.1,走进虚拟化,虚拟相对于真实，虚拟化就是将原本运行在真实环境上的计算机系统或组件运行在虚拟出来的环境中。,基础设施虚拟化,系统虚拟化,软件虚拟化,虚拟内存,Java,语言虚拟机,3,2025/4/18 周五,2.1.2,虚拟化的定义,Wikipedia,：虚拟化是表示计算机资源的抽象方法，通过虚拟化可以用与访问抽象前资源一致的方法访问抽象后的资源。这种资源的抽象并不受实现、地理位置或底层资源的物理配置的限制,WhatI:,信息技术术语库：虚拟化是为了某些事物创造的的虚拟版本，比如操作系统、计算机系统、存储设备和网络资源等,Open Grid Services Architecture:,虚拟化是为一组相似资源提供一个通用的抽象接口集，从而隐藏属性和操作之间的差异，并允许通过一种通用方式来查看并维护资源,IBM,：虚拟化是资源的逻辑表示，它不受物理限制的约束,4,2025/4/18 周五,2.1.2,虚拟化的定义,三层含义：,虚拟化的对象是各种各样的资源,经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了不必要的细节,用户可以在虚拟环境中实现其在真实环境中的部分或者全部功能,5,2025/4/18 周五,2.1.3,虚拟化的常见类型,基础设施虚拟化,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,虚拟局域网,Virtual LAN,虚拟专用网,VPN,存储虚拟化：为物理的存储设备提供一个抽象的逻辑视图，用户可以通过这个视图中的统一逻辑接口来访问被整合的存储资源,基于存储设备的存储虚拟化,磁盘阵列技术（,RAID,）,基于网络的存储虚拟化,网络附加存储（,NAS,）、存储区域网（,SAN,）,6,2025/4/18 周五,2.1.3,虚拟化的常见类型,系统虚拟化,实现操作系统与物理计算机的分离，使得在一台物理计算机上可以同时安装和运行一个或多个虚拟的操作系统虚拟机：使用系统虚拟化技术，运行在一个隔离环境中、具有完整硬件功能的逻辑计算机系统，包括操作系统和其中的应用程序,VMware Workstation,IBM z,系列和,p,系列服务器,7,2025/4/18 周五,2.1.3,虚拟化的常见类型,软件虚拟化,应用虚拟化,将应用程序与操作系统解耦合，为应用程序提供一个虚拟的运行环境,高级语言虚拟化,解决可执行程序在不同体系结构计算机之间迁移问题,8,2025/4/18 周五,2.2,服务器虚拟化,2.2.1,基本概念,服务器虚拟化将系统虚拟化技术应用于服务器上，将一个服务器虚拟成若干个服务器使用,9,2025/4/18 周五,2.2.2,典型实现,服务器虚拟化通过虚拟化软件向上提供对硬件设备的抽象和对虚拟服务器的管理,虚拟机监视器（,Virtual Machine Monitor,）,虚拟化平台（,Hypervisor,）,10,2025/4/18 周五,2.2.2,典型实现,服务器虚拟化的两种类型：,寄宿虚拟化,原生虚拟化,是否依赖于宿主操作系统,完全,不,性能,低,高,实现的难易程度,易,难,11,2025/4/18 周五,2.2.3,关键特性,多实例,隔离性,封装性,高性能,12,2025/4/18 周五,2.2.4,核心技术,三种硬件资源的虚拟化：,CPU,、内存、设备和,I/O,，还有虚拟机的实施迁移,CPU,虚拟化,把物理,CPU,抽象成虚拟,CPU,，任何时刻一个物理,CPU,只能运行一个虚拟,CPU,的指令,在,x86,体系中实现虚拟化，需要在客户操作系统以下加入虚拟化，来实现物理资源的共享,虚拟化,x86,体系结构问题的关键在于虚拟机里执行的敏感指令不能直接作用于真实硬件之上，需要被虚拟机监视器接管和磨叽,13,2025/4/18 周五,2.2.4,核心技术（,CPU,虚拟化）,解决,x86,体系结构下,CPU,虚拟化问题的软件方案,硬件辅助虚拟化,:,在,CPU,中加入新的指令集和处理器运行模式来完成与,CPU,虚拟化的相关功能,全虚拟化,采用二进制代码动态翻译技术（敏感指令前插入陷入指令）,Microsoft Virtual PC,VMware WorkStation,半虚拟化,修改客户操作系统来解决虚拟机执行特权指令的问题,Citrix Xen,，,VMware ESX Server,14,2025/4/18 周五,2.2.4,核心技术（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物理内存给若干虚拟机使用,虚拟机监视器需要维护物理机里的内存地址块和虚拟机内部的连续内存块的映射关系，具备管理虚拟机内存的机制,15,2025/4/18 周五,2.2.4,核心技术（内存虚拟化）,逻辑内存与机器内存之间的映射关系由虚拟化管理单元来负责的，其实现方法有：,影子页表法,页表写入法,16,2025/4/18 周五,VMware,虚拟化平台,2.2.4,核心技术（设备与,I/O,虚拟化）,主流的设备和,I/O,虚拟化通过软件的方式实现,物理设备,虚拟设备,虚拟机,17,2025/4/18 周五,2.2.4,核心技术（设备和,I/O,虚拟化）,服务器虚拟化中每个虚拟机都是一个独立的逻辑服务器，之间通信通过网络接口进行,每个虚拟机分配了虚拟的网络接口,18,2025/4/18 周五,2.2.4,核心技术（实时迁移技术）,实时迁移技术是在虚拟机运行过程中，将整个虚拟机的运行状态完整、快速地从原来的宿主机硬件平台迁移到新的宿主机硬件平台上,整个过程是平滑的，用户不会察觉,需要虚拟机监视器的协助,19,2025/4/18 周五,2.2.5,性能分析,服务器应用三种类型：,处理器密集型、内存密集型、,I/O,密集型,服务器虚拟化的性能测试报告,结论,服务器虚拟化会引入一定的系统开销,不同实现技术之间存在差异,大型机的服务器虚拟化技术具有优势,虚拟化环境的企业应用上线之前需进行针对应用特点的实际测试调优,20,2025/4/18 周五,2.2.6,技术优势,降低运营成本,提高应用兼容性,加速应用部署,提高服务可用性,提升资源利用率,动态调度资源,降低能源消耗,21,2025/4/18 周五,2.3,其他虚拟化技术,2.3.1,网络虚拟化,虚拟局域网,将一个物理网划分成多个虚拟局域网,将多个物理网划分到一个虚拟网中,虚拟专用网,允许远程用户访问组织内部的网络,22,2025/4/18 周五,2.3.2,存储虚拟化,RAID,（,Redundant Array of Independent Disk),多个物理磁盘以阵列的方式组合,为上层提供统一的存储空间,NAS,（,Network Attached Storage,）,文件系统与本地计算机解耦合,文件存储集中在连接到网络上,NAS,存储单元,存储共享在文件级别上,SAN,（,Storage Area Network,）,由磁盘阵列连接光纤通道组成,存储共享在磁盘区块级别上,23,2025/4/18 周五,2.3.3,桌面虚拟化,桌面虚拟化将用户的桌面环境与其使用的终端设备解耦合,好处,:,能够使用软件从集中位置来配置,PC,及其他客户端设备,方便管理者对企业终端进行统一认证、管理和调配资源,协助企业进一步简化轻量级客户端构架,可以对客户环境进行快照、备份,24,2025/4/18 周五,2.3.4,应用虚拟化,应用虚拟化把应用对底层的系统和硬件的依赖抽象出来，从而解除应用与操作系统的和硬件的耦合关系,为应用程序提供了一个虚拟的运行环境,25,2025/4/18 周五,2.4,小结,虚拟化技术的概念、主要类型、优势、性能和各种类别的虚拟化技术,下章我们介绍实时服务器虚拟化的关键技术,26,2025/4/18 周五,