服務(wù)器虛擬化技術(shù)(講稿)

服務(wù)器虛擬化技術(shù)

什么是虛擬化為什么要虛擬化虛擬化技術(shù)的發(fā)展歷史服務(wù)器虛擬化技術(shù)主流虛擬化廠商虛擬化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)目錄什么是虛擬化傳

統(tǒng):單機(jī)，單系統(tǒng)

虛擬化:單機(jī)，多個(gè)虛擬機(jī)，多個(gè)系統(tǒng)什么是虛擬化--虛擬化要求等價(jià)性資源控制效率性

為什么要虛擬化Intel/AMD服務(wù)器越來(lái)越多，性能越來(lái)越強(qiáng)大

每臺(tái)服務(wù)器只運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)，一個(gè)應(yīng)用

能源越來(lái)越緊張,空間不能無(wú)限擴(kuò)展FileServerWebServerFileServerWebServerFileServerDomainServerAppServerDNSServer每個(gè)服務(wù)器運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用為什么要虛擬化提高硬件資源的利用率

節(jié)省數(shù)據(jù)中心的能耗

提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性

靈活的資源調(diào)度虛擬化技術(shù)發(fā)展歷史虛擬化技術(shù)發(fā)展的歷史虛擬化并不是一個(gè)新的概念.

起源于大型主機(jī)的技術(shù)，1964IBMCP-40.虛擬化技術(shù)發(fā)展的歷史把一臺(tái)機(jī)器分成多個(gè)虛擬機(jī)，主機(jī)上的不同任務(wù)能夠分別獨(dú)立的運(yùn)行.

如果一個(gè)虛擬機(jī)或者任務(wù)出現(xiàn)問(wèn)題，不會(huì)影響到其它虛擬機(jī).VM#1TaskAVM#2TaskBVM#3TaskCVM#4TaskDVM#5TaskEVM#6TaskFVM#7TaskG主機(jī)虛擬化示例虛擬化技術(shù)發(fā)展的歷史1985Intel8086guestosunderUnixSystemVRelease2OS1987Merge/386,LocusComputingCorporation1988SoftPCforAppleMacintosh,只支持DOS1997VirtualPCforMacintosh,Connectix1998VMWare虛擬化技術(shù)申請(qǐng)專利1999VMWare發(fā)布針對(duì)IA-32架構(gòu)的虛擬化平臺(tái)2000IBMz/VM針對(duì)IBM64位架構(gòu)的虛擬化平臺(tái)2001VirtualPCforWindows,VMWareGSXforLinux/Windows2003開(kāi)源虛擬化平臺(tái)Xen,Mircrosoft收購(gòu)Connectix,EMC6億美金收購(gòu)VMWare.虛擬化技術(shù)發(fā)展的歷史2005VMWarePlayerfree2006VMWareServerfree,MicrosoftVirtualPC2006free.VirtualIron3.12007RHEL5,innoTekVirtualBox,KVM進(jìn)入Linux內(nèi)核2008Sun收購(gòu)VirtualBox,RedHat收購(gòu)Qumranet(KVM),MicrosoftHyper-V服務(wù)器虛擬化技術(shù)服務(wù)器虛擬化技術(shù)基于操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)

全虛擬化技術(shù)(FullVirtualization)

硬件輔助全虛擬化技術(shù)(HardwareAssistedFV)

半虛擬化技術(shù)(Para-Virtualization)

基于操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)單一的內(nèi)核上運(yùn)行多個(gè)用戶態(tài)實(shí)例虛擬化消耗的資源較少較高的資源利用率快速啟動(dòng)虛擬操作系統(tǒng)的實(shí)例不需要額外購(gòu)買操作系統(tǒng)授權(quán)備份/遷移較快方便管理SolarisZones,SWsoftVirtuozzo,OpenVZ基于操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)依賴底層操作系統(tǒng)缺少靈活性安全問(wèn)題資源無(wú)法獨(dú)享有一些特殊的限制:

1.通過(guò)直接訪問(wèn)的方式加載內(nèi)核

模塊

2.掛載和卸載文件系統(tǒng)

3.創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)

4.通過(guò)sysctl修改內(nèi)核設(shè)置5.改變文件的和安全相關(guān)的標(biāo)志全虛擬化技術(shù)(FV)通過(guò)完全的系統(tǒng)仿真來(lái)建立整個(gè)虛擬機(jī)虛擬機(jī)表現(xiàn)為一個(gè)具有獨(dú)立硬件的操作

系統(tǒng)不需對(duì)要安裝的操作系統(tǒng)做任何修改需要硬件虛擬化支持IntelVT

(Vanderpool)和AMD-V(Pacifica)

processorBinarytranslationXen,KVM,RedHat,VMWare,Microsoftx86硬件虛擬化的挑戰(zhàn)全虛擬化技術(shù)–BinaryTranslation全虛擬化技術(shù)–HardwareAssistedFVIntelVT-iAMDAMD-vCPUFLAG:vmxorsvm全虛擬化技術(shù)–HardwareAssistedFVHardwareAssistedVirtualizationCPUVendorsextendingx86architectureAddingCPUfeaturestosupportvirtualizationFeatureadded~2006availableinallmainstreamplatformsIntel–VT :Xeon,CoreDuoandCore2Duo

AMD–AMD-V :Opteron,AthlonandPhenom

FirstGeneration Offloads“Ringcompression”toCPUEffectivelyprovidesnewprivilegelevelRemovestheneedforhypervisortoscanandrewritekernelcodeCPUprovides'hooks'or'traps'forprivilegedinstructionsHardwareAssistedVirtualizationSecondGeneration

MemoryManagementOffloadsmemorypagetablemanagementtoCPU/ChipsetProvidessignificantperformanceimprovementIntel:ExtendedPageTables(EPT)

AvailableinNahalemclassXeonAMD:RapidVirtualizationIndexing(RVI)-wascalledNPT

AvailableinquadcoreOpteronsGVA(GuestvirtualAddress)->GPA(GuestphysicalAddress)->HPA(HostPhysicalAddress)HardwareAssistedVirtualizationExtendedPageTableGuestcanhavefullcontroloverpagetable/events

CR3,CR4pagebit,pagefaultVMMcontrolsExtendedPageTablesEPTactivatedonVMentry

whenEPTactive,EPTbasepointer(loadedonVMentryfromVMCS)pointstoextendedpagetablesEPTdeactivatedonVMexitEPTPerformanceEPTPerformanceHardwareAssistedVirtualizationThirdGenerationI/OOffloadSecurePCIPass-throughAllowsPCIdevicestobeattacheddirectlytovirtualmachinesDeliversnear-nativeperformance

Intel:VT-D

AMD:IOMMU

SingleRootI/OVirtualization–SR/IOVAllowsspecialPCIdevicestobesplitintomultiple

virtualdevicesThesevirtualdevicesarepassedthroughtoVMHardwareAssistedVirtualizationVT-DKernelBasedVirtualMachine(KVM)Thirdgenerationhypervisortechnology

Designedbasedonmodernx86hardwareOffloadsworktoCPUNoneedtousebinarytranslationorparavirtualizedkernels

LeveragesLinuxkernel“Don'treinventthewheel”Usesmature,stableandprovenkernelDeliveredasaloadablekernelmodule半虛擬化技術(shù)(PV)不需要通過(guò)完全的系統(tǒng)仿真來(lái)

建立整個(gè)虛擬機(jī)需要修改的Guest操作系統(tǒng)由于可以直接訪問(wèn)由Hypervisor

管理的硬件資源從而實(shí)現(xiàn)比FV更

好的性能表現(xiàn)Xen,RedHat,VMWareFV/PV/硬件輔助虛擬化對(duì)比FullVirtualizationHardwareAssistedVirtualizationParaVirtualization技術(shù)Binarytranslation和直接訪問(wèn)Root和non-root模式HyperCallsGuestOs是否需要修改/兼容性不需要修改GuestOS非常好的兼容性不需要修改GuestOS非常好的兼容性需要修改GuestOs的內(nèi)核，通過(guò)HyperCall訪問(wèn)底層硬件.兼容性較差性能較好較好最好采用此技術(shù)的廠家VMWare,Microsoft,ParallelsRedHat,Citrix,VMWare,Microsoft,ParallelsRedHat,Citrix,VMWareGuestOShypervisor是否獨(dú)立YesYesNo主流虛擬化廠商主流虛擬化廠家VMWareMicrosoftCitrixParallelsRedHatVMWare桌面產(chǎn)品

VMWareworkstation,VMWareFusion(Mac),VMWarePlayer,VMWareThinApp,VMWareACE服務(wù)器產(chǎn)品VMWareESXVMWareServerVMWareHighAvailability(HA)VMWareDRSVMWareVMotion(Migration)/StorageVmotion

VMwareConsolidatedBackup虛擬化管理

VMwarevCenterServer

VMwareInfrastructureVMWareESX架構(gòu)VMWareInfrastructureServerVMWare優(yōu)勢(shì)完善的虛擬化產(chǎn)品線Hypervisor資源消耗較低較強(qiáng)的虛擬化管理平臺(tái)較強(qiáng)的虛擬化市場(chǎng)知名度劣勢(shì)太昂貴硬件支持有限沒(méi)有自己的操作系統(tǒng)不開(kāi)放發(fā)展策略

統(tǒng)治服務(wù)器和云計(jì)算虛擬化平臺(tái)微軟桌面產(chǎn)品

VirtualDesktopInfrastructure

VirtualPC

MicrosoftEnterpriseDesktopVirtualization

TerminalServices服務(wù)器產(chǎn)品

WindowsServer2008Hyper-V

MicrosoftHyper-VServer2008

MicrosoftVirtualServer2005R2應(yīng)用程序虛擬化

MicrosoftApplicationVirtualization管理平臺(tái)

SystemCenterVirtualMachineManager

SystemCenterDataProtectionManager

SystemCenterOperationsManager

SystemCenterConfigurationManager

微軟WindowsServer2008微軟虛擬化架構(gòu)微軟優(yōu)勢(shì)較大的操作系統(tǒng)市場(chǎng)占有率龐大的用戶群易用的虛擬化管理平臺(tái)劣勢(shì)費(fèi)用較高不開(kāi)放不支持實(shí)時(shí)遷移虛擬化市場(chǎng)的新手產(chǎn)品線還不夠完善，管理工具還有待提高發(fā)展策略

微軟提供了一個(gè)完整的技術(shù)套件以實(shí)現(xiàn)一個(gè)集成的、端到端的、虛擬化的基礎(chǔ)架構(gòu)CitrixCitrixXenServer5–服務(wù)器虛擬化解決方案

CitrixXenDesktop–桌面虛擬化解決方案

CitrixXenApp–應(yīng)用虛擬化解決方案

CitrixCloudCenter–思杰云中心Citrix--Xen由劍橋大學(xué)發(fā)起的開(kāi)源項(xiàng)目

由開(kāi)源社區(qū)合作開(kāi)發(fā)

獲得了業(yè)界眾多著名廠家的支持

Intel/RedHat/XenSource

Novell/IBM

每個(gè)GuestOS表現(xiàn)為一個(gè)獨(dú)立

的服務(wù)器Citrix–Xen架構(gòu)Citrix–XenFVHardwareHypervisordom0DeviceDriverBackEnddomU/guestFrontenddomU/GuestFrontendVirtualCPU&Memoryqemu-dmCitrix–XenPVHardwareHypervisordom0DeviceDriverBackEnddomU/GuestFrontenddomU/guestFrontendVirtualCPU&Memoryqemu-dmCitrix優(yōu)勢(shì)開(kāi)放源代碼虛擬化管理平臺(tái)最好的x86_64hypervisor

劣勢(shì)沒(méi)有自己的操作系統(tǒng)

Parallels(SWSoft)桌面虛擬化

ParallelsDesktopforMac

ParallelsWorkstation服務(wù)器虛擬化

ParallelsServerforMac

ParallelsServer

ParallelsVirtuozzoContainers

ParallelsInfrastructureManager自動(dòng)化

ParallelsPleskPanel

ParallelsPleskBilling

ParallelsOperationsAutomation

ParallelsBusinessAutomation

Parallels–基于OS的虛擬化Parallels優(yōu)勢(shì)快速開(kāi)通高密度分區(qū)技術(shù)原始服務(wù)器性能消除OS復(fù)雜增長(zhǎng)相關(guān)問(wèn)題

虛擬機(jī)的管理和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)比較完善

劣勢(shì)虛擬機(jī)資源并不是獨(dú)享

安全問(wèn)題

RedHat虛擬化發(fā)展整合操作系統(tǒng)和虛擬化

2007年3月,通過(guò)和Intel合作,整合發(fā)布RHEL5/Xen

2008年8月,虛擬化性能能達(dá)到裸機(jī)的98%

紅帽關(guān)注的重點(diǎn):性能和穩(wěn)定的基礎(chǔ)架構(gòu)

Xen是主流的虛擬化第二代技術(shù)，但是:

工業(yè)體系的不成熟沖淡了它對(duì)市場(chǎng)的影響力新的內(nèi)核里面要求“每件事情都要做兩次”

KVM–Kernel-basedVirtualizationMachine

架構(gòu)上的優(yōu)勢(shì),整合到Linux的內(nèi)核

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