Module 02 虛擬化技術(shù)基礎(chǔ) v2.0

修訂記錄課程編碼適用產(chǎn)品產(chǎn)品版本課程版本ISSUEHC1108104云計算V1R3C00V1.0開發(fā)/優(yōu)化者時間審核人開發(fā)類型（新開發(fā)/優(yōu)化）丁紅云-等2013-06Fly新開發(fā)王國華2014-08Fly優(yōu)化本頁不打印第二章

虛擬化技術(shù)目標(biāo)學(xué)完本課程后，您將能夠:什么是虛擬化技術(shù)計算虛擬化技術(shù)存儲虛擬化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)如何創(chuàng)建一個虛擬機目錄虛擬化技術(shù)介紹計算虛擬化技術(shù)存儲虛擬化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)創(chuàng)建虛擬機簡介虛擬化的起源虛擬化發(fā)展由來虛擬化技術(shù)推動力60年代在大型機上虛擬技術(shù)已經(jīng)有所應(yīng)用99年在小型機上已經(jīng)出現(xiàn)邏輯分區(qū)的應(yīng)用2000年x86平臺虛擬技術(shù)開始出現(xiàn)2001年x86平臺虛擬化技術(shù)在服務(wù)器上應(yīng)用CPU速度越來越快，超出軟件對硬件性能的要求INTEL和AMD在CPU里加入虛擬指令企業(yè)成本壓力環(huán)保壓力不斷增長的業(yè)務(wù)壓力什么是虛擬化IT資源獨立操作系統(tǒng)與硬件緊耦合資源抽像成共享資源池操作系統(tǒng)與硬件解耦，從資源池中分配資源虛擬化虛擬化前虛擬化后WindowsAPPLinuxAPPLinuxAPPServer1Server2Server3APPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPPAPPWinLinuxAPP資源池化虛擬化層虛擬化層虛擬化層虛擬化的好處提高硬件利用率降低能耗，綠色節(jié)能提高了IT運維效率，系統(tǒng)管理人員減少操作系統(tǒng)和硬件的解耦虛擬化的本質(zhì)相對于硬件獨立無需修改即可在任何服務(wù)器上運行虛擬機分區(qū)在單一物理服務(wù)器上同時運行多個虛擬機隔離在同一服務(wù)器上的虛擬機之間相互隔離封裝整個虛擬機都保存在文件中，可以通過移動文件的方式來遷移該虛擬機虛擬化的本質(zhì)相對于硬件獨立無需修改即可在任何服務(wù)器上

運行虛擬機分區(qū)在單一物理服務(wù)器上同時運行

多個虛擬機隔離在同一服務(wù)器上的虛擬機之間

相互隔離封裝整個虛擬機都保存在文件中，可以通過移動文件的方式來遷移虛擬機虛擬化中的幾個重要概念物理機虛擬機硬件HostMachine操作系統(tǒng)HostOS硬件HostMachine虛擬機監(jiān)控器Hypervisor虛擬機GuestMachine操作系統(tǒng)GuestOS虛擬機GuestMachine操作系統(tǒng)GuestOS虛擬化類型介紹寄居虛擬化宿主操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)應(yīng)用應(yīng)用虛擬化層裸金屬虛擬化虛擬化層應(yīng)用操作系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)控制臺應(yīng)用操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)虛擬化宿主操作系統(tǒng)虛擬容器應(yīng)用系統(tǒng)模板庫虛擬容器應(yīng)用系統(tǒng)模板庫寄居虛擬化裸金屬虛擬化操作系統(tǒng)虛擬化優(yōu)點簡單、易于實現(xiàn)虛擬機不依賴于操作系統(tǒng)支持多種操作系統(tǒng)，多種應(yīng)用簡單、易于實現(xiàn)管理開銷非常低缺點安裝和運行應(yīng)用程序依賴于主機操作系統(tǒng)對設(shè)備的支持管理開銷較大，性能損耗大虛擬層內(nèi)核開發(fā)難度大隔離性差，多容器共享同一操作系統(tǒng)廠家VMwareWorkstationVitrualPCWMwareESXServerCitrixXenServerRedhatKVMMicrosoftHyper-V華為

FusionSphereVirtuozzo虛擬化的主要內(nèi)容CPU虛擬化內(nèi)存虛擬化I/O虛擬化123計算虛擬化存儲虛擬化網(wǎng)絡(luò)虛擬化目錄虛擬化技術(shù)介紹計算虛擬化技術(shù)存儲虛擬化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)創(chuàng)建虛擬機簡介計算虛擬化分類計算資源的虛擬化，可以歸結(jié)為三個方面：CPU虛擬化內(nèi)存虛擬化IO虛擬化CPU虛擬化虛擬機VM共享CPU利用與原始操作系統(tǒng)類似的機制—通過定時器中斷，在中斷觸發(fā)時陷入VMM，從而根據(jù)調(diào)度機制進行調(diào)度操作系統(tǒng)VMM硬件CPU指令1指令（1）CPU虛擬化-X86構(gòu)架X86架構(gòu)存在虛擬化漏洞x86ISA中有19條敏感指令不是特權(quán)指令，因此x86無法使用經(jīng)典的虛擬化技術(shù)完全虛擬化解決辦法半虛擬化全虛擬化硬件輔助虛擬化內(nèi)存虛擬化內(nèi)存虛擬化：把物理機的真實物理內(nèi)存統(tǒng)一管理，包裝成多個虛擬機的內(nèi)存給若干虛擬機使用。MachinePhysicalMemoryVirtualMachineMonitor(VMM)GuestPhysicalMemory5132432145VM1VM4VM3VM2I/O虛擬化現(xiàn)實中的外設(shè)資源是有限的，為了滿足多個客戶機操作系統(tǒng)的需求，VMM必須通過I/O虛擬化的方式來復(fù)用有限的外設(shè)資源VMM截獲客戶操作系統(tǒng)對設(shè)備的訪問請求，然后通過軟件的方式來模擬真實設(shè)備的效果Domain0I/O虛擬化-前后端驅(qū)動模型前端設(shè)備驅(qū)動將數(shù)據(jù)通過VMM提供的接口轉(zhuǎn)發(fā)到后端驅(qū)動后端驅(qū)動VM的數(shù)據(jù)進行分時分通道進行處理物理硬件（處理器，內(nèi)存，1/O設(shè)備）虛擬機監(jiān)控器內(nèi)核用戶態(tài)控制面板后端驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動DomainU內(nèi)核用戶態(tài)前端驅(qū)動Intel硬件虛擬化技術(shù)硬件虛擬化I/O輔助虛擬化VT-d:VirtualizationTechnologyforDirectedI/O網(wǎng)絡(luò)輔助虛擬化VT-c:VirtualizationTechnologyforConnectivity可信執(zhí)行技術(shù)TXT-TrustedExecutionTechnology處理器輔助虛擬化VT-x:VirtualizationTechnologyforIA-32目錄虛擬化技術(shù)介紹計算虛擬化技術(shù)存儲虛擬化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)創(chuàng)建虛擬機簡介什么是存儲虛擬化存儲虛擬化的概念存儲虛擬化是在存儲設(shè)備上加入一個邏輯層，通過邏輯層訪問存儲資源對管理員來說，可以很方便的調(diào)整存儲資源，提高存儲利用率對終端用戶來說，集中的存儲設(shè)備可以提供更好的性能和易用性存儲虛擬化的實現(xiàn)方式裸設(shè)備+邏輯卷存儲設(shè)備虛擬化主機存儲虛擬化+文件系統(tǒng)存儲虛擬化的原理主機存儲虛擬化+文件系統(tǒng)存儲設(shè)備虛擬化裸設(shè)備+邏輯卷裸設(shè)備+邏輯卷的結(jié)構(gòu)用戶虛擬機主機內(nèi)核空間用戶虛擬機后端卷掛載驅(qū)動前端驅(qū)動前端驅(qū)動邏輯卷邏輯卷通用塊層設(shè)備驅(qū)動層存儲設(shè)備存儲設(shè)備虛擬化的結(jié)構(gòu)用戶虛擬機用戶虛擬機管理節(jié)點后端卷掛載驅(qū)動前端驅(qū)動前端驅(qū)動存儲管理邏輯卷邏輯卷通用塊層設(shè)備驅(qū)動層FusionStorageS5500T主機內(nèi)核空間計算節(jié)點存儲管理存儲虛擬化+文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)用戶虛擬機用戶虛擬機后端卷掛載驅(qū)動前端驅(qū)動前端驅(qū)動鏡像文件通用塊層設(shè)備驅(qū)動層SANNAS主機內(nèi)核空間本地磁盤NFS文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)主機用戶空間用戶態(tài)掛載驅(qū)動存儲虛擬化類型虛擬化類型裸設(shè)備+邏輯卷存儲設(shè)備虛擬化主機存儲虛擬化+文件系統(tǒng)支持的業(yè)務(wù)精簡置備磁盤（僅限華為IPSAN3900）全量快照精簡置備磁盤差量快照鏈接克隆精簡置備磁盤差量快照存儲冷熱遷移磁盤擴容精簡磁盤空間回收鏈接克隆支持的存儲類型IPSANFCSAN本地存儲華為5500T華為FusionStorageIPSANFCSANNAS本地存儲目錄虛擬化技術(shù)介紹計算虛擬化技術(shù)存儲虛擬化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)創(chuàng)建虛擬機簡介網(wǎng)絡(luò)虛擬化的背景傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心云數(shù)據(jù)中心計算虛擬化服務(wù)器交換機服務(wù)器交換機…虛擬機……遷移大二層網(wǎng)絡(luò)需求服務(wù)器一虛多服務(wù)器多虛一網(wǎng)絡(luò)融合高可靠性網(wǎng)絡(luò)邏輯隔離云計算ETH承載大量東西向流量虛擬感知多租戶隔離租戶間安全VM大范圍遷移FCoE和DCB鏈路冗余網(wǎng)絡(luò)需求網(wǎng)絡(luò)需求網(wǎng)絡(luò)需求網(wǎng)絡(luò)需求網(wǎng)絡(luò)需求多路徑二層網(wǎng)絡(luò)云計算的業(yè)務(wù)需求，帶來了對DC網(wǎng)絡(luò)模型的新需求：二層網(wǎng)絡(luò)：VM大范圍遷移、存儲融合的基礎(chǔ)要求多路徑：大量橫向流量、高可靠的基礎(chǔ)要求網(wǎng)絡(luò)虛擬化視圖物理設(shè)備虛擬化QBG/QBRTRILLSPB服務(wù)器虛擬化VMDQSR-IOVVXLAN虛擬交換安全QoS監(jiān)控維護虛擬交換技術(shù)PCICPU網(wǎng)卡網(wǎng)線物理交換機服務(wù)器vSwitcheSwitchQBG123123描述：服務(wù)器內(nèi)部CPU實現(xiàn)虛擬交換功能；

優(yōu)點：功能擴展靈活；缺點：消耗服務(wù)器CPU，性能較低；描述：網(wǎng)卡實現(xiàn)完整的虛擬交換功能；優(yōu)點：性能高、節(jié)省服務(wù)器CPU資源；缺點：依賴特殊網(wǎng)卡硬件；描述：物理交換機實現(xiàn)虛擬交換功能；優(yōu)點：可繼承交換機的二層特性；缺點：規(guī)格小、擴展困難、Hypervisor均不支持。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的大二層技術(shù)特性SPBTRILL陣營華為、Avaya、HP、Ericsson、ALCisco、華為、Brocade、HP、IBM虛擬機在線無損遷移支持支持多租戶16M(24位I-SID標(biāo)識)4K(12位VLANID標(biāo)識)收斂速度慢(源端集中計算路徑,計算工作量大)快(基于每跳的轉(zhuǎn)發(fā)行為,采用分布式計算路徑,計算工作量小)兼容性不支持(無法兼容原有交換機,需全新建)支持(可兼容原有交換機,可平滑遷移原有的交換機)租戶ACVLAN=1映射到I-SID=100租戶A租戶ACVLAN=10映射到I-SID=100CVLAN=1映射到I-SID=100租戶BCVLAN=10映射到I-SID=200租戶BCVLAN=1映射到I-SID=200租戶BCVLAN=1映射到I-SID=200I-SID200邏輯廣播域I-SID100邏輯廣播域租戶A租戶A租戶ACVLAN=1CVLAN=1租戶BCVLAN=2租戶BCVLAN=2租戶BCVLAN=2CVLAN1、CVLAN2共享的邏輯廣播域SPB/AQTRILL疊加大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)STP/TRILL/OSPFVMvSwitch-1Server-1VMVMvSwitch-2Server-2VMVMvSwitch-nServer-nVM…VXLAN物理網(wǎng)絡(luò)無環(huán)多路徑快速收斂大規(guī)模VXLAN疊加網(wǎng)絡(luò)大范圍遷移（位置無關(guān)性）避免對物理網(wǎng)絡(luò)的自動配置多租戶（16M）華為方案與技術(shù)的關(guān)聯(lián)華為當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)虛擬化解決方案：分布式虛擬交換支持vSwitch和eSwitch兩種方式華為支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的大二層解決方案計算節(jié)點vSwitcheSwitch物理交換機分布式虛擬交換集中管理目錄虛擬化技術(shù)介紹計算虛擬化技術(shù)存儲虛擬化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)創(chuàng)建虛擬機簡介“攢”（虛擬）機之預(yù)算篇用途數(shù)量CPU內(nèi)存硬盤文秘用來文本編輯2臺2GHz、1核2G10G美工用來圖像處理1臺2GHz、4核4G80G文件共享服務(wù)器1臺2GHz、1核2G500G合計4臺7×80%=6核10×80%=8G600G虛擬化技術(shù)大幅提升資源利用率，所以6核CPU當(dāng)7核用，8G內(nèi)存當(dāng)10G用一臺低端服務(wù)器上（1萬塊），可部署4臺虛擬機作為應(yīng)用服務(wù)器。＋‖成本大幅下降“攢”（虛擬）機之硬件篇物理硬件華為虛擬化技術(shù)虛擬硬件云數(shù)據(jù)中心管理員虛擬機使用者＋＋＝虛擬機下發(fā)指令“攢”（虛擬）機之軟件篇虛擬機使用者瘦終端PC網(wǎng)絡(luò)虛擬機安裝操作系統(tǒng)（可選）安裝各種應(yīng)用軟件虛擬機創(chuàng)建過程

先從存儲的池子里撈了個100G硬盤，是個虛擬的，還是空的…從一堆物理服務(wù)器中找了一臺，這臺服務(wù)器上正好有兩個空閑的CPU(虛擬的)，2G空閑的內(nèi)存，1塊虛擬網(wǎng)卡…把這個虛擬的硬盤掛到這臺物理服務(wù)器上用這些CPU，內(nèi)存，硬盤啟動了一個無系統(tǒng)的虛擬機…找來一個Win7,offcice,foxmail的ISO文件…使用CIFS協(xié)議將ISO掛載到VNA節(jié)點，設(shè)置虛擬機從虛擬光驅(qū)啟動，加載ISO文件…VNC登錄界面按照提示安裝系統(tǒng)…大功告成您稍等，馬上給您攢一個…我要一個虛擬機，雙CPU，2G內(nèi)存，100G硬盤，1塊網(wǎng)卡操作系統(tǒng)是Windows7，裝了office，foxmail…虛擬機規(guī)格