1、第一章 虛擬化技術(shù)簡介北京西普陽光教育科技股份有限公司授課講師：顧軍林目 錄ContentsKVM虛擬化技術(shù)的未來虛擬化技術(shù)分類0501紅帽RHEV虛擬化系統(tǒng)簡介Xen虛擬化技術(shù)簡介0602RHEV虛擬化技術(shù)的優(yōu)缺點Xen虛擬化技術(shù)的優(yōu)缺點070308其他虛擬化技術(shù)介紹04KVM虛擬化技術(shù)簡介01虛擬化技術(shù)分類虛擬化如圖所示，我們可以將一般的計算模型抽象成為一定的物理資源和運行于之上的計算元件，它們之間通過定義的物理資源接口進行交互。虛擬化是一種方法，本質(zhì)上講是指從邏輯角度而不是物理角度來對資源進行配置，是從單一的邏輯角度來看待不同的物理資源的方法。虛擬化是一種邏輯角度出發(fā)的資源配置技術(shù)，是物

2、理實際的邏輯抽象。資源資源計算元件計算元件計算元件計算元件計算元件虛擬化技術(shù)簡介虛擬化技術(shù)的分類CPU虛擬化CPU的虛擬化技術(shù)是一種硬件方案，支持虛擬技術(shù)的CPU帶有特別優(yōu)化過的指令集來控制虛擬過程，通過這些指令集，VMM會很容易提高性能。01服務(wù)器虛擬化 服務(wù)器虛擬化能夠通過區(qū)分資源的優(yōu)先次序，并隨時隨地將服務(wù)器資源分配給最需要它們的工作負(fù)載來簡化管理和提高效率，從而減少為單個工作負(fù)載峰值而儲備的資源。02存儲虛擬化 虛擬存儲設(shè)備需要通過大規(guī)模的raid子系統(tǒng)和多個I/O通道連接到服務(wù)器上，智能控制器提供LUN訪問控制、緩存和其他如數(shù)據(jù)復(fù)制等管理功能。03虛擬化網(wǎng)絡(luò)虛擬化 網(wǎng)絡(luò)虛擬化整合后的

3、設(shè)備組成了一個邏輯單元，在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為一個網(wǎng)元節(jié)點，管理簡單化、配置簡單化、可跨設(shè)備鏈路聚合，極大簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時進一步增強冗余可靠性。04應(yīng)用虛擬化 應(yīng)用虛擬化通常包括兩層含義，一是應(yīng)用軟件的虛擬化，一是桌面的虛擬化。0502XEN虛擬化技術(shù)簡介如圖顯示的是一個典型的Xen虛擬化技術(shù)架構(gòu)硬件系統(tǒng)輸入輸出設(shè)備內(nèi)存處理器Xen Hypervisor虛擬機0（特殊）虛擬硬件虛擬機0（特殊）虛擬硬件虛擬機0（特殊）虛擬硬件XEN虛擬化技術(shù)簡介XEN虛擬化技術(shù)的優(yōu)缺點Xen虛擬化技術(shù)的優(yōu)點： (1)Xen構(gòu)建于開源的虛擬機管理程序上，結(jié)合使用半虛擬化和硬件協(xié)助的虛擬化。操作系統(tǒng)與虛擬化平臺之間的這種

4、協(xié)作支持開發(fā)一個較簡單的虛擬機管理程序來提供高度優(yōu)化的性能。(2) Xen提供了復(fù)雜的工作負(fù)載均衡功能，可捕獲CPU、內(nèi)存、磁盤I/O和網(wǎng)絡(luò)I/O數(shù)據(jù)，它提供了兩種優(yōu)化模式：一種針對性能，另一種針對密度。(3) Xen利用一種名為Citrix Storage Link 的獨特的存儲集成功能。使用Citrix StorageLink，系統(tǒng)管理員可直接利用來自HP、Dell Equal Logic、NetApp、EMC等公司的存儲產(chǎn)品。(4) Xen包含多核處理器支持、實時遷移、物理服務(wù)器到虛擬機轉(zhuǎn)換（P2V）和虛擬到虛擬轉(zhuǎn)換（V2V）工具。集中化的多服務(wù)器管理、實時性能監(jiān)控，以及Windows和

5、Linux的快速性能。XEN虛擬化技術(shù)的優(yōu)缺點(1) Xen會占用相對較大的空間，且依賴于0號虛擬機中的Linux操作系統(tǒng)。Xen虛擬化技術(shù)的缺點：(2) Xen依靠第三方解決方案來管理硬件設(shè)備驅(qū)動程序、存儲、備份和恢復(fù)，以及容錯任何具有高I/O速率的操作或任何會吞噬資源的操作都會使Xen陷入困境，使其他虛擬機缺乏資源。(3) Xen缺少802.1Q 虛擬局域網(wǎng)（VLAN）中繼，出于安全考慮，它沒有提供目錄服務(wù)集成、基于角色的訪問控制、安全日志記錄和審計或管理操作。(4) Xen目前最大的困難在于Linux內(nèi)核社區(qū)的，導(dǎo)致XEN相關(guān)的內(nèi)核改動一直不能順利進入內(nèi)核源代碼，從而無法及時得到內(nèi)核最新

6、開發(fā)成果的支持。03KVM虛擬化技術(shù)簡介如圖所示為KVM架構(gòu)Linux（Host）硬件系統(tǒng)輸入輸出設(shè)備內(nèi)存處理器KVM模塊虛擬機1虛擬硬件虛擬機1虛擬硬件KVM虛擬化技術(shù)簡介KVM虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(1)開源KVM 一個開源項目，這就決定了KVM一直是開放的姿態(tài)，許多虛擬化的新技術(shù)都是首先在KVM上應(yīng)用，再到其他虛擬化引擎上推廣。KVM吸引許多人使用的一個動因就是性能，在同樣的硬件條件下，能提供更好的虛擬機性能，主要是因為KVM架構(gòu)簡單，代碼只有2萬行，一開始就支持硬件虛擬化，這些技術(shù)特點保證了KVM的性能。(2)性能(3)免費KVM因為是開源項目，絕大部分KVM的解決方案都是免費方案，隨著KV

7、M的發(fā)展，KVM虛擬機越來越穩(wěn)定，兼容性也越來越好，因而也就得到越來越多的應(yīng)用。(4)技術(shù)支持免費并不意味著KVM沒有技術(shù)支持。在KVM的開源社區(qū)，數(shù)量巨大的KVM技術(shù)支持者都可以提供KVM技術(shù)支持。另外，如果需要商業(yè)級支持，也可以購買紅帽公司的服務(wù)。04紅帽RHEV虛擬化系統(tǒng)簡介RHEV(Red Hat Enterprise Virtualization)紅帽企業(yè)虛擬化，是一個服務(wù)器虛擬化的管理平臺。由RHEV-M(Manager)、RHEV-H(Hypersior)和存儲組成，能夠簡便、集中的對KVM虛擬機進行創(chuàng)建、刪除、遷移、快照等操作，實現(xiàn)企業(yè)服務(wù)器物理資源的充分使用。是一種非常適合中

8、小型企業(yè)的虛擬化解決方案。其組成如下圖所示：RHEV-HStorageRHEV-MISODataRHEV-HRHEV-H紅帽RHEV虛擬化系統(tǒng)簡介紅帽RHEV虛擬化系統(tǒng)架構(gòu)RHEV架構(gòu)包括：LDAP/IPA/AD、Web Service、PostgreSQL、VDSM、Jboss。RHEV虛擬化技術(shù)的優(yōu)缺點Xen虛擬化技術(shù)的優(yōu)點： (1)性能和可擴展性：為實現(xiàn)企業(yè)級的虛擬化應(yīng)用程序，如Oracle、SAP和Microsoft Exchange，為其提供領(lǐng)先的性能和可擴展性。(2)安全性：業(yè)界領(lǐng)先的安全性，在安全增強型紅帽企業(yè)Linux內(nèi)核基礎(chǔ)上構(gòu)建。(3)企業(yè)功能：業(yè)虛擬化管理功能，包括實時遷

9、移、高可用性、負(fù)載均衡、節(jié)能等。(4)靈活性：通過消除桌面操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)硬件之間的依賴性，實現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活性和連續(xù)性。(5)成本優(yōu)勢：與其他解決方案相比較，憑借紅帽軟件訂閱模式的強大功能，能夠以更低的購置和總擁有成本獲得相同或更好的功能集，從而獲得收益。RHEV虛擬化技術(shù)的優(yōu)缺點Xen虛擬化技術(shù)的缺點： (1)技術(shù)不成熟：KVM的出現(xiàn)不過三四年時間，在可用資源、平臺支持、管理工具、實施經(jīng)驗方面當(dāng)然不能與出現(xiàn)8年之久的Xen相比。(2)需要Windows支持；KVM3.0之前的RHEV-M管理程序需要Windows支持，這是KVM在部署過程中最大的障礙，RedHat公司已經(jīng)意識到這個問題的嚴(yán)重性，從

10、KVM3.0開始，開發(fā)出基于Linux的RHEV-M，取消了其只能運行于Windows服務(wù)器上的尷尬，這一改動得到大量Linux用戶的支持。(3)管理的物理服務(wù)器數(shù)量少，每臺M端只能管理500臺以內(nèi)的H端服務(wù)器。05其他虛擬化技術(shù)介紹VMwareVMware公司創(chuàng)辦于1998年，從公司的名稱就可以看出，這是一家專注于提供虛擬化解決方案的公司。VMware公司很早就預(yù)見到了虛擬化在未來數(shù)據(jù)中心中的核心地位，有針對性的開發(fā)虛擬化軟件，從而抓住了21世紀(jì)初虛擬化興起的大潮，成為了虛擬化業(yè)界的標(biāo)桿。下面是VMware主要產(chǎn)品的簡單介紹。(1)VMware WorkstationVMware Works

11、tation是VMware公司銷售的運行于臺式機和工作站上的虛擬化軟件，也是VMware公司第一個面市的產(chǎn)品（1999年5月）。該產(chǎn)品最早采用了VMware在業(yè)界知名的二進制翻譯技術(shù)，在x86 CPU硬件虛擬化技術(shù)還未出現(xiàn)之前，為客戶提供了純粹的基于軟件的全虛擬化解決方案。（2）VMware ESX ServerESX服務(wù)器（一種能直接在硬件上運行的企業(yè)級的虛擬平臺），虛擬的SMP，它能讓一個虛擬機同時使用四個物理處理器，和VMFS一樣，它能使多個ESX服務(wù)器分享塊存儲器。Virtual BoxOracle VirtualBox是由德國InnoTek軟件公司出品的虛擬機軟件，現(xiàn)在由甲骨文公司進

12、行開發(fā)，是甲骨文公司xVM虛擬化平臺技術(shù)的一部分。它提供使用者在32位或64位的Windows、Solaris及Linux操作系統(tǒng)上虛擬其他X86的操作系統(tǒng)。使用者可以在VirtualBox上安裝并執(zhí)行Solaris、Windows、DOS、Linux、OS/2 Warp、OpenBSD及FreeBSD等操作系統(tǒng)作為客戶端操作系統(tǒng)。最新的VirtualBox還支持運行Android4.0系統(tǒng)。Hyper-VHyper-V是微軟提出的一種系統(tǒng)管理程序虛擬化技術(shù)。Hyper-V設(shè)計的目的是為廣泛的用戶提供更為熟悉及成本效益更高的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施軟件，這樣可以降低運作成本、提高硬件利用率、優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施并提高服務(wù)器的可用性。Hyper-V的設(shè)計借鑒了Xen，采用微內(nèi)核的架構(gòu)，兼顧了安全性和性能的要求。Hyper-V底層的Hypervisor運行在最高的級別下，微軟將其稱為ring-1（而Intel也將其稱為root mode），而虛擬機的操作系統(tǒng)內(nèi)核和驅(qū)動運行在ring