云计算与大数据（第二版）虚拟化技术

云计算与大数据第2版虚拟化技术7.1虚拟化技术简介7.2虚拟化架构7.3虚拟化软件介绍重点：虚拟化技术概念虚拟化架构实验难点：虚拟化概念本章重点及难点7.1虚拟化概念虚拟化技术是一种计算机体系结构技术，虚拟化技术最早起源于20世纪80年代，通常指多个虚拟机共享一个实际物理PC，通过虚拟机软件（如KVM，Vmware及VirtualBox等）在物理PC上抽象虚拟出多个可以独立运行各自操作系统的实例，对硬件资源（CPU、内存、外设等）或软件资源在不同层面进行虚拟化，从而在多用户之间共享资源并提高资源利用率和应用程序灵活程度。7.1虚拟化概念虚拟化技术主要分为以下几类：平台虚拟化：主要针对PC硬件和OS进行虚拟化资源虚拟化：是指对计算机中的特定资源，比如网络，存储，内存等进行虚拟化应用程序虚拟化：主要指仿真技术和模拟技术平台虚拟化是通过虚拟机管理软件，提供一个抽象、虚拟、统一的计算机使用环境，该环境屏蔽了物理硬件的实际物理特性平台虚拟化又可进一步分为全虚拟化、超级虚拟化和硬件辅助虚拟化。7.1虚拟化概念7.2虚拟化技术架构虚拟机软件在传统操作系统基础之上引入客户操作系统，客户操作系统彼此独立，同时也独立于主机操作系统，所有客户操作系统与主机操作系统同时运行在同一个硬件上。图7-1虚拟机后计算机系统结构7.2虚拟化技术架构7.2虚拟化技术架构虚拟化软件层（VSL）主要是将一个实际主机的物理硬件抽象虚拟化为各个虚拟机共享的虚拟资源，VSL可以在物理主机的不同层次上插入虚拟化层来创建虚拟机抽象。通常虚拟化层包括应用程序层、用户API层、操作系统层、硬件抽象层和指令体系结构层。7.2.1指令体系结构的虚拟化在指令体系结构层，虚拟化软件通过在已有物理主机的指令体系结构基础之上虚拟化一个特定的不同于自身的指令体系结构，比如，虚拟化软件可以在64位Inter架构的物理主机上虚拟出一个386的CPU指令系统，这样可以在已有指令体系结构主机上运行遗留的，为不同指令体系结构CPU编写的二进制代码。虚拟化软件基本的虚拟方式是将虚拟客户机的指令系统解释为主机的指令系统，这就需要在编译器层面增加一个特定的指令翻译层。7.2虚拟化技术架构7.2.2硬件抽象层虚拟化硬件抽象层虚拟化是通过对CPU、内存、硬盘等硬件计算资源抽象虚拟化，为虚拟机产生一个虚拟硬件环境。虚拟出来的客户机操作系统及其应用程序的特权指令首先陷入到虚拟化软件中，其用户模式和内核模式切换是由物理硬件来完成的，这就需要引入特殊的运行模式和指令，该模式和指令有别于CPU传统的特权指令和非特权指令。对x86体系的处理器来说，Inter公司提供了VT-x和VT-i技术来简化CPU虚拟化并改善性能。7.2虚拟化技术架构7.3虚拟机软件介绍7.3.1基于VirtualBox的虚拟化技术VirtualBox是一款开源虚拟机软件。VirtualBox是由德国Innotek公司开发，由SunMicrosystems公司出品的软件，使用Qt编写，在Sun被Oracle收购后正式更名成OracleVMVirtualBox。7.3虚拟机软件介绍7.3.2基于VMware的虚拟化技术VMware是一个“虚拟PC”软件公司，提供服务器、桌面虚拟化的解决方案。使用户可以在一台机器上同时运行两个或更多Windows、Dos、Linux系统。7.3虚拟机软件介绍7.3.3基于KVM的硬件虚拟化技术KVM（Kernel-basedVirtualMachine），一个开源的系统虚拟化模块，自Linux2.6.20之后集成在Linux的各个主要发行版本中。它使用Linux自身的调度器进行管理，所以相对于Xen，其核心源码很少。7.3虚拟机软件介绍7.3.4基于Xen的虚拟化系统Xen是一个基于X86架构、发展最快、性能最稳定、占用资源最少的开源虚拟化技术。Xen可以在一套物理硬件上安全地执行多个虚拟机，与Linux是一个完美的开源组合。NovellSUSELinuxEnterpriseServer最先采用了Xen虚拟技术。Xen特别适用于服务器应用整合，可有效节省运营成本，提高设备利用率，最大化地利用数据中心的IT基础架构。实验VMware虚拟机安装与配置1.实验简介本次实验主要介绍VMware软件中虚拟机的创建及系统参数的配置和CentOS操作系统的安装，通过实践操作让学生掌握虚拟机创建、配置及Linux系统安装的方法，为后面学习和实验打下基础。2.实验目的(1)熟悉并掌握VMware软件中虚拟机的创建和配置步骤。(2)