云计算基础第5章ppt课件

虚拟化,.,目录,1.概述,2.意义,3.架构,4.解决方案,虚拟化,.,概述,1,.,挑战,.,现状极为复杂仅仅是为了维持现状就耗去70%以上的IT预算不到30%的IT预算用于创新和实现竞争优势,IT预算分配,42%基础架构维护,30%应用程序维护,23%应用程序投资,5%基础架构投资,您的业务变更速度无法超前于IT变更速度,5,面临的问题,.,2020/5/4,6,9-9-1原则,9,90%的服务器,90%的时间,CPU占用率低于10%,9,1,.,非虚拟化环境难以管理无灵活性投资回报率低众多分立的采购,IT系统需要彻底的革命,.,什么是虚拟化?,计算、存储、网络等资源的一种逻辑表示，并不拘泥于这些资源的实现方式、物理包装和物理位置等限制,在一个单独的物理设备上创建多个虚拟资源,管理许多虚拟资源就象管理一台服务器一样,在整个基础架构上动态地调整计算资源,.,在计算机方面指的是计算元件在虚拟的基础上而不是在真实的基础上运行。CPU的虚拟化技术可以单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运行而互不影响。,什么是虚拟化?,.,业界对虚拟化的定义,“虚拟化是表示计算机资源的逻辑组（或子集）的过程，这样就可以用从原始配置中获益的方式访问它们。这种资源的新虚拟视图并不受实现、地理位置或底层资源的物理配置的限制。”Wikipedia,虚拟化是资源的逻辑表示，它不受物理限制的约束。,.,虚拟化,虚拟化技术&多任务&超线程技术,比较,虚拟化技术中，可以同时运行多个操作系统，而且每个操作系统中都有多个程序运行，每个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上；多任务是指一个操作系统中多个程序同时并行运行；超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。,.,2,意义,.,13,提高了硬件资源的利用率,虚拟化的好处,采用VMware虚拟化前,采用VMware虚拟化后,真实客户应用实例,.,14,2.提高劳动生产率,.,例1：某领先的北美公共设施公司,硬件成本节省数据中心空间、电源和冷却成本减少70-80%两年节省8百万美元运营效率服务器重建和应用程序加载从20-40小时减少到15-30分钟每年节省10,000工时,3.节省了大量的成本,.,生产率、灵活性与响应度,相同的人数完成更多的工作=节省运营成本提高生产率的动力：瞬间调配动态修补零宕机维护内置高可用性自动进行灾难恢复,降低运维管理成本,.,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,4.整合优化,.,其它优点：,整合硬件设备摆脱复杂混乱的硬件、电源、机位、网络、存储、IT管理员等。改进IT管理架构兼容性动态资源分配，每个应用程序可动态分配所需的资源；设备虚拟化管理，更好的评估系统容量。,.,Layer2Switches,SSLAppliances,CachingAppliances,Layer4-7Switches,PublicInternet/IntranetClients,Routers(Layer3Switches),Firewalls,一个典型的IT环境,File/PrintServers,WebServers,StorageAreaNetwork,.,Layer2Switches,CachingAppliances,SSLAppliances,Layer4-7Switches,整合的服务器和存储环境,File/PrintServers,WebServers,.,改善可靠性降低维护和补丁造成的宕机时间；在软件、硬件故障时候快速备份恢复系统；轻松部署HA高可靠性服务器集群。自动化管理更加轻松减少开通、配置、补丁、恢复的维护时间，增强安全性、隔离性；可允许自动管理维护更加人性化。,其它优点：,.,未来趋势,.,3,架构,以“一些主要架构”为例,.,虚拟化&虚拟机,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，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。如同现在空旷、通透的写字楼，整个楼层几乎看不到墙壁，用户可以用同样的成本构建出更加自主适用的办公空间，进而节省成本，发挥空间最大利用率。,虚拟机（VirtualMachine），在计算机科学中的体系结构裏，是指一种特殊的软件，他可以在计算机平台和终端用户之间创建一种环境，而终端用户则是基于这个软件所创建的环境来操作软件。在计算机科学中，虚拟机是指可以像真实机器一样运行程序的计算机的软件实现。,.,虚拟化的分类,迄今为止，虚拟化在工业界还没有一个公认的定义,虚拟化的范围广泛，分类标准也有很多,网络虚拟化,存储虚拟化,服务器虚拟化,桌面虚拟化,虚拟化,应用程序虚拟化,虚拟机的分类：按照是否需要修改客户机操作系统，可分为准虚拟化虚拟机和完全虚拟化虚拟机。按照虚拟机所在中间层位置的不同，分为硬件虚拟机、操作系统虚拟机、应用程序二进制接口虚拟机、应用程序接口虚拟机。,.,虚拟化前,虚拟化后,虚拟化将硬件、操作系统和应用程序一同封装一个可迁移的虚拟机档案文件中,软件必须与硬件相结合每台机器只能运行单一的操作系统每个操作系统有一个或多个应用程序负载（通常只有一个）,增加虚拟化层裸金属架构每台机器上有多个操作系统和多个应用负载,服务器虚拟化:目前虚拟化技术应用的重要领域,.,新一代数据中心架构,27,资源池化，共享,OperatingSystem,Exchange,OperatingSystem,OperatingSystem,VPN,OperatingSystem,OperatingSystem,File/Print,OperatingSystem,OperatingSystem,CRM,OperatingSystem,连接部件池,CPU池,内存池,存储池,传统数据中心视图,虚拟架构视图,.,28,资源池化，共享,.,虚拟化架构简介,传统架构,虚拟化架构,将一台服务器当做N台服务器来使用,硬件层,应用程序,操作系统,.,传统计算机系统结构,虚拟化后的系统结构,虚拟化示意图,.,虚拟化特性,广泛兼容,标准接口,.,神秘的矩阵会模拟出人类生活中需要的一切，物质、情感、美酒、美食、美女、工作、朋友甚至成就感，就是为了让人类沉湎其中不得自拔，虚拟化程序呢，强行切断了系统、程序与硬件之间的联系，并在其中模拟出硬件信息，程序对此也没有真假的判断,这二位白色Twins也是高手，他的独门招数在七龙珠里叫瞬间移动，在金庸武侠中叫移形换影，在虚拟化中应该叫动态迁移吧。,.,4,解决方案,.,解决方案：虚拟化的发展,20C90年代未，IBM，SUN，HP都将虚拟化引入自己的服务器中,IBM是虚拟化的最早推动者。1965年，IBM首次发布了在一台主机上运行多个操作系统的IBM7044，标志着虚拟化正式商用。,2006年到现在，进入了虚拟化技术的爆发期。诸多提供商如雨后春笋般出现,Vmware成立于1998年，2007年公司上市，在交易首日股价跌涨76%，市值在24小时内飙升至190亿美元。是什么让这家名不见经传的公司成为华尔街如此疯狂追捧对象。,答案是：人们相信虚拟化技术将在未来产生惊人的利润。,.,虚拟化,虚拟化的业界解决方案：基于VirtualBox的虚拟化技术基于VMware的虚拟化技术基于KVM的硬件虚拟化技术基于Xen的虚拟化系统,.,虚拟化的几种架构,VMware,SWsoft,.,VMware是真正“同时”运行，多个操作系统在主系统的平台上，就像标准Windows程序那样切换。而且每个操作系统用户都可以进行虚拟的分区、配置而不影响真实硬盘的数据，用户甚至可用过网卡将几台虚拟机用网卡连接成一个局域网。,基于VMware的虚拟化技术,.,.,VMware产品的主要功能：不需要分区或重开机就能在同一台计算机上使用两种以上的OS；完全隔离并且保护不同OS的操作环境及所有安装在OS上的应用软件和资料；不同的OS之间还能互动操作，包括网络、周边、文件分享及复制、粘贴功能；有复原功能；能够设定并且随时修改OS的操作环境；能够热迁移，具有高可用性。,热迁移（LiveMigration），即虚拟机保存/恢复(Save/Restore)：将整个虚拟机的运行状态完整保存下来，同时可以快速的恢复到原有硬件平台甚至是不同硬件平台上。恢复以后，虚拟机仍旧平滑运行，用户不会察觉到任何差异。,.,虚拟化,模拟的环境VirtualBox能够安装多个客户端操作系统，每个客户端系统皆可独立打开、暂停与停止。主端操作系统与客户端操作系统皆能相互通信，多个操作系统同时运行的环境也彼此能够同时使用网络。,基于VirtualBox的虚拟化技术,.,功能特色支持64位客户端操作系统，即使主机使用32位CPU；支持SATA硬盘NCQ技术；虚拟硬盘快照；,.,无缝视图模式；能够在主机端与客户端共享剪贴板；在主机端与客户端间创建共享文件夹；自带远程桌面服务器；支持VMwareVMDK软盘档及VirtualPCVHD软盘档格式；3D虚拟化技术支持OpenGL；最多虚拟32颗CPU；支持VT-x与AMD-V硬件虚拟化技术；iSCSI支持；USB与USB2.0支持。,.,43,KVM:Keyboard/Videio/Mouse简称功能:Keyboard/Video/Mouse有效集中管理多台计算机的硬体解决方案。,基于KVM的硬件虚拟化技术,.,虚拟化,KVM是通过简单地加载内核模块而将Linux内核转换成一个系统管理程序。KVM向Linux中引入了一种除现有的内核和用户模式之外的新进程模式客户模式，它用来执行客户的操作系统代码，但是只针对那些非I/O的代码。,基于KVM的硬件虚拟化技术,使用KVM的虚拟化组件,.,KVM的核心思想,通过适当的键盘、鼠标、显示器的配置,1，实现系统和网络的集中管理和提供可靠管理2，提高系统管理员的工作效率，3，节约机房的面积，4，降低网络工程和服务器系统的总体拥有成本,5、避免使用多显示器产生的辐射，6、营建健康环保的机房。,利用KVM多主机切换系统，就可以通过一套KVM在多个不同操作系统的主机或服务器之间进行切换了.,2020/5/4,46,KVM在机房的基本应用,假想一下,以下白色部分是一个有限的空间,.,2020/5/4,47,KVM在机房的基本应用,假想一下,以下白色部分是一个有限的空间,.,2020/5/4,48,KVM在机房的基本应用,假想一下,以下白色部分是一个有限的空间,.,2020/5/4,49,KVM在机房的基本应用,假想一下,以下白色部分是一个有限的空间,.,2020/5/4,50,KVM在机房的基本应用,假想一下,以下白色部分是一个有限的空间,十台计算机+一台KVMSwitch+一组console,控制端(Keyboard+monitor+mouse),PC1,PC2,PC3,PC4,PC5,PC6,PC7,PC8,PC9,PC10,ATENKVMSwitch,.,虚拟化的几种架构,Xen,VirtualServer,.,虚拟化,Xen是一款半虚拟化的虚拟机监视器，通过一种叫做准虚拟化的技术获得高性能。Xen需要修改操作系统内核，因此不能直接让当前的Linux内核在Xen系统管理程序中运行。除非它已经移植到了Xen架构。如果当前系统可以使用新的已经移植到Xen架构的Linux内核，那就可以不加修改地运行现有的系统。,基于Xen的虚拟化系统,.,Xen虚拟机可以在不停止的情况下在多个物理主机之间实时迁移。在操作过程中，虚拟机在没有停止工作的情况下内存被反复的复制到目标机器。虚拟机在最终目的地开始执行之前，会有一次60-300秒的非常短暂的暂停以执行最终的同步化，给人无缝迁移的感觉。,最简单的Xen架构,.,1)腾讯公司-中国最大的Web服务公司2)宝马集团-驰名世界的高档汽车生产企业3)云谷科技-基于Xen的VPS管理平台研发公司,基于Xen的虚拟化系统,.,虚拟化将会成为业界第一个云计算操作系统,vCloud,vCenter,内部部署的基础架构,VDC-OS之于整个数据中心就相当于Windows和Linux之于单个服务器,.,虚拟化:驱动“IT即服务”,使单一的服务器更有效,利用服务器池增强有效性和灵活性,内部云：可扩展和自动化,联邦：内部云和外部云的联结,管理：应用“IT即服务”,有效性,系统管理程序（Hypervisor）,协作，兼容的系统管理程序,虚拟数据中心操作系统（VDC-OS）,联邦的虚拟数据中心操作系统VDC