虛擬化在圖書館應用

虛擬化在圖書館應用第一頁，共46頁。大綱什么是虛擬化虛擬化的分類寄居虛擬化裸機虛擬化在圖書館的應用

第二頁，共46頁。虛擬化的定義虛擬化（Virtualization）是一個表現邏輯群組或電腦資源的子集的進程，用戶可以用比原本的組態(tài)更好的方式來存取這些進程。這些資源的新虛擬部份是不受現有資源的架設方式，地域或物理組態(tài)所限制。一般所指的虛擬化資源包括計算能力和資料儲存。(Wikipedia)在今天，炙手可熱的虛擬化更多是指服務器虛擬化第三頁，共46頁。虛擬化的定義虛擬化技術的分類第四頁，共46頁。虛擬化的溯源早在20世紀60年代，IBM就發(fā)明了對大型機硬件進行分區(qū)的技術，允許在一臺主機上運行多個操作系統(tǒng)以提高硬件利用率，讓用戶盡可能地充分利用昂貴的大型機資源。隨著技術的發(fā)展和市場競爭的需要，大型機上的技術開始向小型機或UNIX服務器上移植。IBM、HP和SUN后來都將虛擬化技術引入各自的高端RISC服務器系統(tǒng)中。分區(qū)的兩類方式：硬分區(qū)：SUN的物理分域(domain)、IBM的LPAR、HP的nPar。軟分區(qū)：SUNSolaris的容器、IBM的工作負載分區(qū)(WPAR)、HP的vPars。第五頁，共46頁。為什么要進行虛擬化x86處理器發(fā)展迅速，除了占據桌面市場外，在服務器領域的份額也越來越高。基礎構利用率低，大部分服務器的CPU利用率、內存利用率都比較空閑，隨著多核處理器及CPU處理能力的提升，這一問題更為突出。物理基礎架構成本日益攀升，IT基礎架構在發(fā)展，規(guī)模擴大導致日趨復雜。故障切換和災難保護不足，應用宕機時間需要縮短。第六頁，共46頁。虛擬化帶來的收益提高硬件資源的使用效率降低硬件投資和電力消耗提高可管理性實現高可用、故障恢復等特征屏蔽硬件差異，應用便于遷移便于新應用的測試和驗證對應用進行隔離，提高安全性保留對古老業(yè)務的支持第七頁，共46頁。虛擬化應用的普及2010年14.5%企業(yè)采用虛擬化比例（來源：IDC）2008年2007年36.5%>50%第八頁，共46頁。虛擬化發(fā)展的趨勢業(yè)界主流廠家均十分重視虛擬化的發(fā)展。虛擬化行業(yè)的并購頻繁，并出現了主流的虛擬化廠商。EMC&VMware、Citrix&XenSource、Oracle&Sun&

VirtualIronRedhat&Qumranet(KVM)。一開始，x86架構對虛擬化的支持并不友好，而現在Intel、AMD大力推進虛擬化的發(fā)展，在主流處理器中進行優(yōu)化。Microsoft、Oracle、Redhat等巨頭推出了可用的企業(yè)級虛擬化產品，向傳統(tǒng)的虛擬化廠商發(fā)起了挑戰(zhàn)。不同虛擬化廠商之間在虛擬機互操作、管理，虛擬磁盤格式方面進行了標準化的磋商。除了服務器虛擬化技術外，應用虛擬化、桌面虛擬化會是將來發(fā)展的熱點。虛擬化技術成為云計算的基礎設施。9

第九頁，共46頁。虛擬化的關鍵特征硬件獨立可以在其他服務器上不加修改的運行虛擬機分區(qū)在單一物理服務器上同時運行多個虛擬機隔離每一個虛擬機都與同在一個服務器上的其他虛擬機相隔離

封裝虛擬機將整個系統(tǒng)，包括硬件配置、操作系以及應用等封裝在文件里…………...………………...………………...……第十頁，共46頁。引入虛擬化的時機虛擬化：IT基礎架構領域最炙手可熱的名詞主流CPU廠家的CPU產品對虛擬化技術進行了優(yōu)化市場上有多種虛擬化軟件及解決方案可供選擇行業(yè)巨頭均積極推動虛擬化技術的普及虛擬化可幫助機構消減開支，渡過經濟危機的難關全球氣候變暖，降低數據中心能耗是大勢所趨第十一頁，共46頁。IntelVT對虛擬化的優(yōu)化IntelVT硬件輔助虛擬化可顯著提高軟件虛擬化解決方案的效率、穩(wěn)定性和能力。IntelVT硬件輔助虛擬化可以更好地支持VMwareESXServer和Xen這樣的虛擬機軟件IntelVT旨在通過在一個新的環(huán)路層—根層中運行VMM來消除虛擬化漏洞，從而保持傳統(tǒng)的環(huán)路結構第十二頁，共46頁。AMD-V對虛擬化的優(yōu)化帶有快速虛擬化索引（RVI)功能的AMD-V?虛擬化技術使用基于硬件的內存管理可以增強應用的性能帶標簽TLB

在虛擬機間實現更快和更有效的切換延伸的遷移

具備在所有皓龍?zhí)幚砥骷易彘g實現虛擬機在線遷移的能力AMD-V第十三頁，共46頁。AMD-V對虛擬化的優(yōu)化ShadowPageTablesRapidVirtualizationIndexing硬件(CPU)硬件(GuestTLB&TLB)軟件(Hypervisor)虛擬內存(DRAM)WithVirtualizationVM1VM2VirtualMemory1VirtualMemory2PhysicalMemory對于特定的負載提供顯著的性能優(yōu)勢內存敏感型負載大量I/O特征的應用可以從RVI受益的工作負載舉例Most64-bitVirtualMachinesDatabaseTerminalServices/CitrixWebServerCompileJobs性能的改善取決于虛擬化解決方案和工作負載VMwareESX3.5u1完全支持RVI第十四頁，共46頁。虛擬化技術的分類寄居架構（HostedArchitecture）如：VMwareServer、VMware

Workstation、Microsoft

Virtual

PC、Sun

VirtualBox等需要在主機操作系統(tǒng)上安裝和運行應用程序依賴于主機操作系統(tǒng)對設備的支持和物力資源的管理GuestOS的性能有一定的影響第十五頁，共46頁。虛擬化技術的分類裸金屬架構(“BareMetal”Architecture)如：VmwareESXServer、CitrixXenServer、MicrosoftHyper-V等依賴虛擬層內核虛擬硬件訪問創(chuàng)建多個虛擬硬件實例宿主操作系統(tǒng)及每個Guest必須為完整操作系統(tǒng)性能損失較小適合企業(yè)級虛擬化第十六頁，共46頁。虛擬機管理程序HypervisorHypervisor：

也稱為virtualmachinemonitor(VMM)，虛擬化的發(fā)動機Hypervisor創(chuàng)建了一個抽象層，從而把操作系統(tǒng)及相關應用程序和底層的計算機硬件隔離開來。通過這種隔離，把軟件和硬件設備及其驅動程序脫離，從而極大增強了軟件的靈活性。Hypervisor的兩大陣營：裸機程序(bare-metalhypervisor)和基于主機方式(寄居架構)。第十七頁，共46頁。虛擬機管理程序Hypervisor裸機hypervisor的虛擬化產品主要有：OracleVM、VMwareESXServer、MicrosoftHyper-V和CitrixXenServer。一些裸機hypervisor甚至可以集成到計算機平臺的固件（firmware）中，和主板的BIOS運行在同一層面。這種實現方式的典型例子有：HitachiVirtage、VMwareESXi和LinuxKVM（一種基于內核方式的虛擬機）?；谥鳈C的虛擬化hypervisor和操作系統(tǒng)協(xié)同工作，并允許另外的操作系統(tǒng)和應用程序在它之上運行。如VMwareWorkstation、MicrosoftVirtualPC和ParallelsWorkstation等。第十八頁，共46頁。寄居模式下的虛擬化實踐對于虛擬化的入門者，可以采用寄居模式在現有操作系統(tǒng)中進行虛擬化的測試?？晒┻x擇的產品：MicrosoftVirtualPC2007SunVirtualBoxVMwareServer第十九頁，共46頁。MicrosoftVirtualPC2007/downloads/details.aspx?FamilyId=04D26402-3199-48A3-AFA2-2DC0B40A73B6&displaylang=en=04D26402-3199-48A3-AFA2-2DC0B40A73B6&displaylang=en第二十頁，共46頁。VirtualBoxhttp://第二十一頁，共46頁。VMwareServerhttp:///可免費下載、申請License可以運行在Windows、Linux操作系統(tǒng)下通過Web方式進行管理第二十二頁，共46頁。VMwareWorkstationX86平臺上第一個操作系統(tǒng)虛擬化的產品目前為收費軟件，可申請試用30天免費的評估版本第一款在Windows虛擬機中支持WindowsAero3D圖形的桌面虛擬化產品。第一款支持3D圖形的虛擬機平臺。虛擬機支持IPv6網絡第二十三頁，共46頁。寄居模式虛擬化產品對比MicrosoftVirtualPC2007SunVirtualBoxVMwareServerVMwareWorkstation費用免費免費免費(通過網站免費注冊)收費（可申請30天試用）運行平臺WindowsWindows/Linux/OSX/SolarisWindows/LinuxWindowsGuestOSWindowsWindows/Linux/SolarisWindows/Novell/Linux/Solaris/FreeBSD/SCOWindows/Novell/Linux/Solaris/FreeBSD/SCO網絡橋接橋接/NAT橋接/NAT橋接/NAT第二十四頁，共46頁。寄居模式虛擬化產品對比除了VMwareWorkstation外，其余三種可免費試用。VMwareWorkstation具備強大的3D圖形性能，其功能也最為強大VMwareServer支持Web管理，是入門級的企業(yè)級虛擬化可選方案，其支持SCOOpenServer，是圖書館ILAS系統(tǒng)虛擬化的可選方案MicrosoftVirtualPC2007只能安裝微軟自家的操作系統(tǒng)，只支持橋接網絡。其他三種均支持NAT和Bridge網絡。第二十五頁，共46頁。主流的裸機HypervisorESXXenHyper-vKVM第二十六頁，共46頁。VMwareESXVMwareESX和ESXi是部署最為廣泛的管理程序。ESXi單服務器版已免費第二十七頁，共46頁。VMwareESXi的管理臺-VMwarevSphereClient第二十八頁，共46頁。XenXen是一個開放源代碼虛擬機監(jiān)視器，由劍橋大學開發(fā)。它打算在單個計算機上運行多達128個有完全功能的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)必須進行顯式地修改（“移植”）以在Xen上運行（但是提供對用戶應用的兼容性）。如果CPU支持IntelVT/AMD-V,將允許未修改的客操作系統(tǒng)運行在Xen虛擬機中。Xen虛擬機可以在不停止的情況下在多個物理主機之間即時遷移(livemigration)。第二十九頁，共46頁。Xen2007年8月，主持Xen開發(fā)的XenSource公司被Citrix收購。作為一個開源的虛擬化解決方案，Xen社區(qū)仍然獨立，為那些所有需要它的人提供著自己的力量。Citrix由此推出了XenServer，并提供了免費版本,目前的版本是5.5。Redhat曾經將Xen包含在其Linux操作系統(tǒng)中，做為虛擬化組件提供。Oracle

VM、SunxVMServer（discontinued?）等均是基于Xen的。Xen社區(qū)核心貢獻者：Citrix,Intel,IBM,HP,AMD,Novell,RedHat第三十頁，共46頁。XenXenServer的管理臺-XenCenter第三十一頁，共46頁。MicrosoftHyper-VHyper-V要求具備基于x64的處理器、硬件協(xié)助虛擬化和硬件數據執(zhí)行保護(DEP)。在基于x64的WindowsServer2008（或R2）版本中（特別是基于x64的WindowsServer2008Standard、WindowsServer2008Enterprise和WindowsServer2008Datacenter版本）提供有Hyper-V。第三十二頁，共46頁。KVMKVM:Kernel-basedVirtualMachineQumranet是KVM主要的投資者和研發(fā)力量，2008年9月4日，開源廠商Redhat宣布收購Qumranet公司。從RHEL5.4開始，KVM將成為其虛擬化技術的核心。從Linux2.6.20開始內核中已經開始集成KVM。因此，由Fedora社區(qū)開發(fā)的Fedora也開始支持KVM。Linux2.6.20之后的Linux發(fā)行版本的內核中也都將KVM作為基本的hypervisor。第三十三頁，共46頁。裸機Hypervisor的選擇免費可使用的Hypervisor:VMwareESXi、CitrixXenServer(FreeEdition)、FedoraKVM、OracleVM及開源的Xen收費的Hypervisor：VMwarevsphere、CitrixXenServer、MicrosoftHyper-V、RedhatEnterpriseVirtualizationforServers、OracleVM（support）Microsoft宣布Hyper-V免費，不過Windows2008的License費用是省不去的。如選用RedhatEnterpriseLinux,可以考慮Xen/KVM第三十四頁，共46頁。Hypervisor對比第三十五頁，共46頁。虛擬化在圖書館的開展1、虛擬化實施的分析：現有業(yè)務的整合：現有服務器資源的監(jiān)控：CPU、內存、存儲使用率現有應用的分析：應用的數據量、訪問量、對I/O、存儲、網絡等資源的需求其他需求：運行過時的操作系統(tǒng)搭建測試和開發(fā)環(huán)境第三十六頁，共46頁。2、服務器是否適合虛擬化？準備虛擬化的服務器是否支持x64？是否支持Intel

VT/AMD-V技術Intel：AMD：http:///virtualization準備虛擬化的服務器是否通過了虛擬化廠商的HardwareCompatibilityList驗證？VMWare:http://Xenserver：/虛擬化在圖書館的開展第三十七頁，共46頁。3、資源規(guī)劃可用的CPU/內存/存儲空間每個虛擬機所需的CPU/內存/存儲空間為了實現高可用，是否有共享的后端存儲。網絡接口及IP規(guī)劃，如果需要為虛擬機配置多網絡接口，可考慮使用802.1QVLAN虛擬化在圖書館的開展第三十八頁，共46頁。4、Hypervisor的選擇是否計劃在Hypervisor上投資?是否支持計劃運行的GuestOS？該Hypervisor的功能是否滿足需求？如果從物理機進行遷移，是否有實用的P2V工具？如果條件許可，可以進行測試后再正式上線。虛擬化在圖書館的開展第三十九頁，共46頁。從物理機遷移到虛擬機P2V工具：Physical-to-virtual遷移(1)由Hypervisor廠家提供的P2V工具：VMwarevCenterConverterCitrix

xenconvertSystemCenterVirtualMachineManager(VMM)(2)第三方P2VPlateSpinPowerConvertDisk2vhd第四十頁，共46頁。免費vs付費