云計算虛擬化完整講義課件

1、-XXXX技術(shù)有限公司云計算虛擬化完整講義虛擬化核心技術(shù)介紹虛擬化實現(xiàn)虛擬化管理虛擬化軟件比較 虛擬化技術(shù)介紹1 Kvm虛擬化2 Libvirt工具3核心技術(shù) 第一部分 虛擬化技術(shù)介紹PART 0101虛擬化技術(shù)使用軟件方式重新定義劃分硬件資源，實現(xiàn)硬件資源的動態(tài)分配、跨系統(tǒng)共享，提高資源利用率，降低成本通過虛擬化技術(shù)將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機同時運行多個不同的操作系統(tǒng)相互獨立運行可以相互通信虛擬化技術(shù)1.1虛擬化技術(shù)使用軟件方式重新定義劃分硬件資源，實現(xiàn)硬件資源的動態(tài)分配、跨系統(tǒng)共享，提高資源利用率，降低成本通過虛擬化技術(shù)將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機同時運行多個不同的操作系統(tǒng)相互獨

2、立運行可以相互通信虛擬化技術(shù)1.2全虛擬化架構(gòu)客戶操作系統(tǒng)虛擬硬件Hypervisor虛擬化層宿主操作系統(tǒng)物理硬件應(yīng)用程序不用修改客戶操作系統(tǒng)內(nèi)核對物理硬件的訪問效率有損耗虛擬硬件并不存在，由虛擬化層轉(zhuǎn)化為對物理硬件的訪問1.3服務(wù)器虛擬化技術(shù)虛擬化軟件是可以讓一臺物理主機建立與執(zhí)行一至多個虛擬化環(huán)境的軟件，具體如下：虛擬化前虛擬化后虛擬化將硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序一同封裝一個可遷移的虛擬機檔案文件中軟件必須與硬件相結(jié)合每臺機器只能 運行單一的操作系統(tǒng)每個操作系統(tǒng)有一個或多個應(yīng)用程序負(fù)載（通常只有一個）增加虛擬化層裸金屬架構(gòu)每臺機器上有多個操作系統(tǒng)和多個應(yīng)用負(fù)載未更改過的應(yīng)用未更改過的OS虛擬

3、硬件Virtualization Layer1.4目前從Hypervisor（虛擬機管理程序）安裝位置分類，虛擬化層面包括安裝在硬件層上、安裝在宿主操作系統(tǒng)層上、安裝在內(nèi)核層上，具體如下：安裝在硬件層上：由Hypervisor直接管理硬件，如VMWare ESXi、微軟、思杰KVM、XEN等硬件Hypervisor （虛擬機管理程序）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)安裝在宿主操作系統(tǒng)上：Hypervisor安裝在宿主操作系統(tǒng)上，通過宿主操作系統(tǒng)使用硬件，如VirtualBox、VMWare Workstation等硬件Hypervisor （虛擬機管理程序）客戶操作系統(tǒng)客戶操作系統(tǒng)宿主操作系統(tǒng)硬件內(nèi)核、Hyp

4、ervisor （虛擬機管理程序）操作系統(tǒng)上層操作系統(tǒng)上層安裝在內(nèi)核層上： Hypervisor安裝在宿主操作系統(tǒng)內(nèi)核上，客戶操作系統(tǒng)調(diào)用宿主操作系統(tǒng)內(nèi)核，如OpenVZ等1.5服務(wù)器虛擬化技術(shù)從虛擬化程度分類，虛擬化技術(shù)包括完全虛擬化、半虛擬化、操作系統(tǒng)級虛擬化等，具體如下：全虛擬化：通過Hypervisor （虛擬機管理程序）來分享底層硬件，客戶操作系統(tǒng)無需意識到在虛擬環(huán)境運行，受保護(hù)的指令由Hypervisor來捕獲和處理特點：全虛擬化最大的優(yōu)點是操作系統(tǒng)無需任何修改。它的限制則是操作系統(tǒng)必須能夠支持底層硬件半虛擬化：使用Hypervisor（虛擬機管理程序）分享底層的硬件，但客戶操作系

5、統(tǒng)集成了虛擬化方面的代碼。由于操作系統(tǒng)自身能夠與虛擬進(jìn)程進(jìn)行很好的協(xié)作，無需Hypervisor捕獲和處理特殊指令特點：半虛擬化需要客戶操作系統(tǒng)配合Hypervisor做一些修改，性能與原始系統(tǒng)相近。硬件Hypervisor （虛擬機管理程序）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理應(yīng)用應(yīng)用硬件Hypervisor （虛擬機管理程序）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理應(yīng)用應(yīng)用驅(qū)動程序驅(qū)動程序操作系統(tǒng)級虛擬化：內(nèi)核與Hypervisor （虛擬機管理程序）集成，操作系統(tǒng)上層與內(nèi)核共同組成完整操作系統(tǒng)特點：性能較高，但操作系統(tǒng)只能是Linux（可以是不同版本）內(nèi)核、Hypervisor （虛擬機管理程序）操作系統(tǒng)上層操作系統(tǒng)上層管

6、理應(yīng)用應(yīng)用硬件1.6服務(wù)器虛擬化技術(shù)服務(wù)器虛擬化主要有以下四方面的功能：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，而且可以通過移動和復(fù)制這些文件的方式來移動和復(fù)制該虛擬機1.7服務(wù)器虛擬化技術(shù)全虛擬化、半虛擬化全虛擬化半虛擬化1.8傳統(tǒng)虛擬化架構(gòu)1.9 第二部分 Kvm虛擬化PART 0202Kvm虛擬化架構(gòu)2.1 第三部分 Libvirt工具PART 0303Libvirt與Kvmlibvirt為了更方便地管理平臺虛擬化技術(shù)而設(shè)計的開放源代碼的應(yīng)用程序接口、守護(hù)進(jìn)程和管理工具，

7、提供了對虛擬化客戶機的管理、對虛擬化網(wǎng)絡(luò)和存儲的管理libvirt是目前使用最為廣泛的對KVM的虛擬機進(jìn)行管理的工具盒應(yīng)用程序接口，而且一些常用的虛擬機管理工具（virsh/ virt-install/ virt-manager等）和云計算框架平臺（OpenStack/ OpenNebula等）都是在底層使用 libvirt的應(yīng)用程序接口。3.1降低硬件成本減少生產(chǎn)、開發(fā)測試、過渡服務(wù)器數(shù)量經(jīng)濟的災(zāi)難恢復(fù) 撤退out-of-warranty硬件降低運營成本降低系統(tǒng)管理成本降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施成本虛擬化架構(gòu)優(yōu)勢硬件費用軟件費用大約 30%-70%的降低虛擬架構(gòu)前虛擬架構(gòu)后3.2為每個工作負(fù)載

8、節(jié)約的總成本 服務(wù)器100080$5,816網(wǎng)絡(luò)交換機8410$296功率（千瓦時）40752$759制冷（千瓦時）50964$949不動產(chǎn)（平方英尺）2053257$431為每個工作負(fù)載節(jié)省的成本（3 年以來）$8,251*之前之后節(jié)省的開支 每個應(yīng)用程序為客戶實際節(jié)省的成本；代表通常節(jié)省的成本 包含 虛擬化許可證及支持和訂閱服務(wù)的預(yù)算成本虛擬化將服務(wù)器、存儲及網(wǎng)絡(luò)連接基礎(chǔ)架構(gòu)整合到一起，旨在安全地實現(xiàn)更高的利用率。物理基礎(chǔ)架構(gòu)1運營成本23.3降低運維管理成本每個管理員的工作負(fù)載3075虛擬化之前 虛擬化之后90225生產(chǎn)率、靈活性與響應(yīng)度3相同的人數(shù)完成更多的工作 = 節(jié)省運營成本提高生

9、產(chǎn)率的動力：瞬間調(diào)配動態(tài)修補零宕機維護(hù)內(nèi)置高可用性自動進(jìn)行災(zāi)難恢復(fù)3.4虛擬架構(gòu)優(yōu)勢：提高了勞動生產(chǎn)率關(guān)鍵任務(wù)傳統(tǒng)方式虛擬架構(gòu)部署一個新的服務(wù)器3 - 10 天硬件采購1 - 4 小時 部署5 10分鐘部署新服務(wù)器（采用模板和部署向?qū)В┯布S護(hù)1 - 3小時維護(hù)窗口數(shù)天/周的變更管理準(zhǔn)備零宕機硬件升級遷移服務(wù)器集成數(shù)天/周的變更管理準(zhǔn)備1小時 左右, 采用P2V移動服務(wù)器優(yōu)化負(fù)載4 - 6小時 遷移所有維護(hù)窗口內(nèi)，服務(wù)中斷數(shù)天/數(shù)周的變更管理準(zhǔn)備2 5分鐘，無服務(wù)中斷 3.5虛擬化核心技術(shù)介紹虛擬化實現(xiàn)虛擬化管理虛擬化軟件比較 虛擬化軟件包1 虛擬化安裝2 虛擬化圖形化使用3 虛擬化命令行使用

10、4課程目錄 第一部分 虛擬化軟件包PART 0101虛擬化安裝方式服務(wù)器安裝，在安裝操作系統(tǒng)過程中，將服務(wù)器角色安裝為虛擬化主機，專用于虛擬化服務(wù)器安裝好之后，安裝虛擬化軟件，部署虛擬機虛擬化平臺安裝專用虛擬化安裝軟件，直接將服務(wù)器安裝為虛擬化HOST節(jié)點虛擬化平臺分為管理端和虛擬化HOST節(jié)點虛擬化安裝1.1檢查CPU是否支持虛擬化技術(shù)Intel VT-xAMD-V虛擬化安裝之前檢查1.2確認(rèn)Linux內(nèi)核已經(jīng)支持虛擬化技術(shù)如果沒有輸出YES，請先確認(rèn)BIOS中已經(jīng)開啟虛擬化功能grep “vmx” /proc/cpuinfo & echo “yes”grep “svm” /proc/cpu

11、info & echo “yes”1.3虛擬化安裝之前檢查 第二部分 虛擬化安裝PART 0202按轉(zhuǎn)換虛擬化需要的軟件包kvm python-virtinst libvirt tunctl bridge-utils virt-manager qemu-kvm-tools virt-viewer virt-v2v安裝方式可以使用yum安裝方式，也可以使用rpm包單獨安裝方式y(tǒng)um install Package_name Package_name y yum groupinstall “software_groupname”-yrpm ivh Package_name 虛擬化軟件安裝2.1虛擬

12、化服務(wù)啟動2.2虛擬機安裝圖形化安裝命令行方式安裝使用模板安裝虛擬機安裝可以使用已存在的虛擬機導(dǎo)入的方式導(dǎo)入已存在虛擬機，相當(dāng)于虛擬機遷移虛擬機鏡像格式轉(zhuǎn)換，適配其他類型的虛擬化虛擬機安裝2.3 第三部分 虛擬化圖形化使用PART 0303圖形化方式安裝3.1 第四部分 虛擬化命令行使用PART 0404命令安裝方式virt-install -paravirt -name demo -memory 500 -disk /var/lib/xen/images/demo.img, size=6 -graphics none -location /pub/fedora/linux/core /6/x

13、86_64/os/virt-install命令支持很多自定義安裝方式，可以定義虛擬機安裝的多種方式可通過man virt-install獲取更多的幫助信息及參數(shù)信息4.1虛擬化核心技術(shù)介紹虛擬化實現(xiàn)虛擬化管理虛擬化軟件比較 虛擬機管理1 虛擬化網(wǎng)絡(luò)2 虛擬機鏡像3虛擬化管理 第一部分 虛擬機管理PART 0101單機虛擬化管理virt-manager管理命令行管理、配置文件管理虛擬化平臺管理虛擬化平臺通常情況下有虛擬化管理平臺以WEB的方式管理及調(diào)用開源虛擬化管理平臺OVirt虛擬機化管理1.1每一個虛擬機都有一個配置文件配置文件可以通過圖形化的方式改變直接修改配置文件虛擬機配置管理1.2 第

14、二部分 虛擬化網(wǎng)絡(luò)PART 0202虛擬化網(wǎng)絡(luò)管理虛擬化網(wǎng)絡(luò)橋接方式2.1橋接、Nat網(wǎng)絡(luò)2.2橋接網(wǎng)絡(luò)br0配置2.3NAT網(wǎng)絡(luò)，虛擬機通過復(fù)用物理主機網(wǎng)卡進(jìn)行流量轉(zhuǎn)發(fā)默認(rèn)情況下，NAT網(wǎng)絡(luò)在虛擬化中自帶DHCP服務(wù)，為內(nèi)部虛擬機提供/24地址DHCP默認(rèn)使用的服務(wù)dnsmasq提供DNS服務(wù)提供DHCP服務(wù)提供TFTP服務(wù)虛擬化Nat網(wǎng)絡(luò)2.4 第三部分 虛擬機鏡像PART 0303KVM虛擬化支持鏡像格式虛擬機鏡像管理鏡像名稱鏡像特點raw原始裸格式文件，以一個文件表示速度快qcow2qcow2 鏡像格式是 QEMU 模擬器支持的一種磁盤鏡像。用一個文件的形式來表示一塊固定大小的塊設(shè)備磁

15、盤。與普通的 raw 格式的鏡像相比更小的空間占用支持寫時拷貝（COW, copy-on-write）支持快照（snapshot）可選擇基于 zlib 的壓縮方式可以選擇 AES 加密3.1qemu-imgqemu-img命令可以轉(zhuǎn)換鏡像格式識別鏡像合適，查看鏡像信息鏡像管理命令3.2虛擬化核心技術(shù)介紹虛擬化實現(xiàn)虛擬化管理虛擬化軟件比較 虛擬化軟件比較1 虛擬化軟件市場情況2虛擬化軟件 第一部分 虛擬化軟件比較PART 0101目前虛擬化軟件主要分為兩類：以Vmware、微軟、思杰等為代表的商用套裝軟件和以KVM、VirtualBox、OpenVZ等為代表的開源軟件，具體情況如下虛擬化分類1.

16、1目前，用戶量較大的商業(yè)虛擬化套裝軟件主要包括VMWare、微軟、思杰等，CCCC對上述商用虛擬化套裝軟件進(jìn)行了測試，測試對比如下：商業(yè)版虛擬化1.2而隨著虛擬化普及，各開源組織也推出了各種開源的虛擬化軟件，如KVM、VirtualBox、OpenVZ、Xen等數(shù)十種，下面選取4種活躍程度較高、用戶量較大的開源虛擬化軟件進(jìn)行對比：開源虛擬化1.3 第二部分 虛擬化軟件市場情況PART 0202商業(yè)虛擬化市場VMware在全球云計算系統(tǒng)管理軟件市場中的份額為20.5%，在全球處于領(lǐng)先地位，Microsoft和Cisco的市場份額分別排名第5、第7，份額分別為9.9%和4.3%。2.1開源虛擬化市場2.2考慮目前虛擬化軟件種類多，CCCC已引入了VMWare、微軟等多種品牌，采用可跨品牌的虛擬化管理平臺可更易于完成虛擬化管理平臺整合。目前，可跨品牌的虛擬化管理平臺有下列形式：商用套裝軟件：由廠商銷售的成套管理平臺軟件，目前有EMC、HP、微軟、VMWare等多家廠商可提供類似套裝軟件開源軟件：由開源社區(qū)開發(fā)及維護(hù)，源代碼公開的管理平臺軟件，如OpenStack等。定制開發(fā)