云端運(yùn)算虛擬主機(jī)技術(shù)的發(fā)展課件

雲(yún)端運(yùn)算虛擬主機(jī)技術(shù)的發(fā)展雲(yún)端運(yùn)算虛擬主機(jī)技術(shù)的發(fā)展Overview雲(yún)端運(yùn)算概念虛擬機(jī)的概念桌面虛擬化產(chǎn)品與伺服器虛擬化產(chǎn)品雲(yún)端運(yùn)算與虛擬機(jī)雲(yún)端計(jì)算下的虛擬機(jī)管理機(jī)制目前的困難與處理方式可能的研究主題Overview雲(yún)端運(yùn)算概念雲(yún)端運(yùn)算概念雲(yún)端是什麼意思？資訊人員在畫網(wǎng)路圖，若需要在圖上畫網(wǎng)際網(wǎng)路時，習(xí)慣畫一朵雲(yún)來代表成千上萬的電腦網(wǎng)路。雲(yún)端運(yùn)算概念雲(yún)端是什麼意思？雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))例如要表達(dá)：公司內(nèi)有一臺電腦A要傳送資料到另一間公司的電腦B電腦A電腦B公司A公司BInternet網(wǎng)路上成千上萬的電腦連線雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))例如要表達(dá)：公司內(nèi)有一臺電腦A電腦A電腦B雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))公司A公司BInternet網(wǎng)路上成千上萬的電腦連線電腦A電腦B這時我們會畫一朵雲(yún)去做簡化、來代表這錯綜複雜、無邊無際的Internet雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))公司A公司BInternet電腦A電腦B這雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))當(dāng)電腦連上了網(wǎng)際網(wǎng)路、通往外面的世界時，也就代表電腦連上了”雲(yún)”。網(wǎng)際網(wǎng)路雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))當(dāng)電腦連上了網(wǎng)際網(wǎng)路、通往外面的世界時，也雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))因此“雲(yún)”有“網(wǎng)際網(wǎng)路上的電腦”的意思。雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))因此“雲(yún)”有雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))雲(yún)端運(yùn)算要使用網(wǎng)際網(wǎng)路上另一端的電腦幫我們處理事情雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))雲(yún)端運(yùn)算要使用網(wǎng)際網(wǎng)路上雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))雲(yún)端運(yùn)算可以使用網(wǎng)路另一端運(yùn)算能力強(qiáng)大的電腦幫你處理事情，讓運(yùn)算能力不佳的裝置，如手機(jī)，也使用只有高速電腦才能執(zhí)行的功能。雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))雲(yún)端運(yùn)算可以使用網(wǎng)路另一端運(yùn)算能力強(qiáng)大的電雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))雲(yún)端不只是只有網(wǎng)路而已……雲(yún)端技術(shù)還包含了儲存設(shè)備、虛擬化技術(shù)、網(wǎng)路服務(wù)等等技術(shù)知名分析公司Gartner認(rèn)為，目前對「雲(yún)端計(jì)算」的定義，涵蓋太多雜七雜八的技術(shù)，應(yīng)該用二分法來區(qū)別：「雲(yún)端服務(wù)」(CloudComputingServices)「雲(yún)端技術(shù)」(CloudComputingTechnologies)雲(yún)端運(yùn)算概念(續(xù))雲(yún)端不只是只有網(wǎng)路而已……雲(yún)端的商機(jī)雲(yún)端的服務(wù)需由服務(wù)商持續(xù)提供，很適合使用持續(xù)性收費(fèi)，而非賣斷式的收費(fèi)。類似水、電費(fèi)、手機(jī)通信費(fèi)的收費(fèi)模式，可得到較長久穩(wěn)定的收益?？梢婪?wù)使用的質(zhì)與量來實(shí)行不同等級的收費(fèi)，如可依服務(wù)的功能多寡、使用容量大小來定價。雲(yún)端的商機(jī)雲(yún)端的服務(wù)需由服務(wù)商持續(xù)提供，很適合使用持續(xù)性收費(fèi)Let’sbacktotherealityLet’sbacktotherealityALotofServers/Machines...WebserverMailserverDatabaseserverFileserverProxyserverApplicationserver…andmanyothersALotofServers/Machines...WeALotofServers/Machines...Thedata-centreisFULL

FullofunderutilizedserversComplicateinmanagementPowerconsumptionGreaterwattageperunitareathaneverElectricityoverloadedCoolingatcapacityEnvironmentalproblemGreenITALotofServers/Machines...TVirtualizationVirtualization--theabstractionofcomputerresources.Virtualizationhidesthephysicalcharacteristicsofcomputingresourcesfromtheirusers,betheyapplications,orendusers.Thisincludesmakingasinglephysicalresource(suchasaserver,anoperatingsystem,anapplication,orstoragedevice)appeartofunctionasmultiplevirtualresources;itcanalsoincludemakingmultiplephysicalresources(suchasstoragedevicesorservers)appearasasinglevirtualresource.HardwareOperatingSystemApplicationsHardwareOperatingSystemApplicationsHypervisorVirtualizationVirtualization-Virtualization--aServerforMultipleApplications/OSHardwareOperatingSystemApplicationsHardwareOperatingSystemApplicationHypervisorOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationsHypervisorisasoftwareprogramthatmanagesmultipleoperatingsystems(ormultipleinstancesofthesameoperatingsystem)onasinglecomputersystem.Thehypervisormanagesthesystem'sprocessor,memory,andotherresourcestoallocatewhateachoperatingsystemrequires.Hypervisorsaredesignedforaparticularprocessorarchitectureandmayalsobecalledvirtualizationmanagers.Virtualization--aServerforCapacityUtilizationStandalonesystem(low)Virtualizedsystem(high)LowutilizedHighutilized**Butnotoverloaded…現(xiàn)在的電腦效能相當(dāng)強(qiáng)大，但卻有非常多的電腦平常只有使用不到20%的運(yùn)算資源，甚至更少。但因?yàn)榉N種需求，又無法降低電腦數(shù)量，因此把數(shù)臺電腦“虛擬化”塞進(jìn)一臺功能較強(qiáng)大的實(shí)體主機(jī)，榨乾實(shí)體主機(jī)的運(yùn)算資源，成了一種受歡迎的方法。CapacityUtilizationStandalon虛擬機(jī)的概念(續(xù))虛擬機(jī)可允許一臺實(shí)體主機(jī)同時執(zhí)行多個作業(yè)系統(tǒng)。一臺強(qiáng)大電腦主機(jī)能做30臺電腦的事，在佔(zhàn)用面積、耗電量、空調(diào)、維護(hù)人事成本上，都能有效節(jié)約?？稍谝慌_實(shí)體主機(jī)內(nèi)執(zhí)行多個虛擬主機(jī)，每一臺虛擬主機(jī)既可以互相用線路連線、又可以獨(dú)立運(yùn)作，互不干涉?？蓪⒍嗯_實(shí)體主機(jī)合併成一臺大的資源池(ResourcePool)，統(tǒng)籌管理、分配在上面的虛擬機(jī)。虛擬機(jī)的概念(續(xù))虛擬機(jī)可允許一臺實(shí)體主機(jī)同時執(zhí)行多個作業(yè)系虛擬機(jī)的概念(續(xù))只要實(shí)體主機(jī)的硬體能力許可，便能靈活地建立或移除多臺虛擬機(jī)，可保持高度彈性。虛擬主機(jī)往往在映像檔內(nèi)直接執(zhí)行、存取的檔案、作業(yè)系統(tǒng)，使得備份、搬移虛擬機(jī)較實(shí)體主機(jī)容易許多。虛擬化可使實(shí)體主機(jī)擴(kuò)增、維修、更換不須關(guān)閉虛擬機(jī)，只要把裡面的虛擬機(jī)搬移到別的虛擬機(jī)即可?？墒褂锰摂M機(jī)測試不穩(wěn)定的軟體，再利用快照完全還原整個系統(tǒng)(僅需數(shù)秒鐘)，而不須在實(shí)體主機(jī)測試。虛擬機(jī)的概念(續(xù))只要實(shí)體主機(jī)的硬體能力許可，便能靈活地建立虛擬機(jī)的概念(續(xù))HostOperationSystem(HostOS)：用來執(zhí)行虛擬機(jī)軟體的OSGuestOperationSystem(GuestOS)在虛擬機(jī)器上執(zhí)行的OS例如：在WindowsXP上安裝VirtualBox，並在VirtualBox內(nèi)安裝Ubuntu，這時的XP就是HostOS，而Ubuntu就是GuestOS虛擬機(jī)的概念(續(xù))HostOperationSystemWhynow?1960—1999IBM,CP-40,CP/CMS,S/360-370,VM370,VirtualPC,VMware2000—2005IBMz/VM,Xen2006IntelVT-xAMD’sAMD-V2008—Whynow?1960—1999HardwareevolutionFasterCPUclockthaneverThoughalmosthititstopMoreCPUcoresinasinglechip4-coreCPUsalreadyinthemarket6-or8-coreCPUswillbetheresoonMulti-corearchitecturesmakeparallelprocessingmorerealizableVirtualizationsupportonchipfromCPUmanufacturers(e.g.,Intel,AMD)HardwareevolutionFasterCPUSoftwarematurityMorethanonecredibleplayerinthemarketAvailableandstableopen-sourcedsoftwareOS,DB,Webserver,Java,PHP,gcc,etc.EstablishedandmaturesoftwarestandardsWebservice,XML,SOAP,COM,etc.SoftwarematurityMorethanoneTypesofVirtualizationVirtualmemoryDesktopvirtualizationPlatformvirtualizationFullvirtualizationParavirtualizationHardware-assistedvirtualizationPartialvirtualizationOS-levelvirtualizationHostedenvironment(e.g.User-modeLinux)StoragevirtualizationNetworkvirtualizationApplicationvirtualizationPortableapplicationCross-platformvirtualizationEmulationorsimulationHostedVirtualDesktopInthistalk,wemainlyfocusonPlatformvirtualizationwhichismostlyrelatedtocloud-computingFullvirtualizationBinarytransaltionHardware-assistedvirtualizationParavirtualizationOS-levelvirtualizationHostedenvironment(e.g.User-modeLinux)HardwarelevelOperatingsystemlevelApplicationlevelCategoryinWikiTypesofVirtualizationVirtual虛擬機(jī)的概念(續(xù))虛擬機(jī)的概念(續(xù))半虛擬化與全虛擬化半虛擬化因直接使用硬體資源，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高於全虛擬化彈性較低，GuestOS核心需經(jīng)過修改才能運(yùn)作因?yàn)榘胩摂M化直接使用硬體資源，所以虛擬機(jī)必須和實(shí)體主機(jī)使用同一版本的核心全虛擬化全虛擬化所使用的硬體是虛擬出來，因此虛擬機(jī)較容易在不同硬體的實(shí)體主機(jī)之間搬移但因?yàn)橛搀w是虛擬，效能較半虛擬化低OS不受實(shí)體主機(jī)限制，可安裝多種不同的OS半虛擬化與全虛擬化半虛擬化虛擬機(jī)的目前發(fā)展虛擬機(jī)的目前發(fā)展桌面虛擬化產(chǎn)品與伺服器虛擬化產(chǎn)品桌面虛擬化產(chǎn)品：安裝在各作業(yè)系統(tǒng)上，如WindowsXP、CentOS內(nèi)執(zhí)行虛擬機(jī)，可用於測試、生產(chǎn)和開發(fā)例：XenVMwareWorkstation桌面虛擬化產(chǎn)品與伺服器虛擬化產(chǎn)品桌面虛擬化產(chǎn)品：桌面虛擬化產(chǎn)品與伺服器虛擬化產(chǎn)品(續(xù))伺服器虛擬化產(chǎn)品：產(chǎn)品整合一個精簡專用的作業(yè)系統(tǒng)，不須另行安裝作業(yè)系統(tǒng)；因作業(yè)系統(tǒng)無額外功能服務(wù)，可獲得較好的效能，但也無法在本機(jī)管理，須由另一臺Client電腦連線管理，適合用於多臺伺服器整合例：XenServerVMwareESXiServer桌面虛擬化產(chǎn)品與伺服器虛擬化產(chǎn)品(續(xù))伺服器虛擬化產(chǎn)品：XenXen是一個開放原始碼的虛擬主機(jī)技術(shù)。最早是由XenSource的創(chuàng)辦人於劍橋大學(xué)時所開發(fā)，目前XenSource則被Citrix所併購。以高效能的半虛擬化著稱產(chǎn)品：XenXenServerXenXen是一個開放原始碼的虛擬主機(jī)技術(shù)。VMwareVMware公司銷售的商業(yè)軟體產(chǎn)品之一允許多個x86虛擬機(jī)同時被創(chuàng)建和運(yùn)行可執(zhí)行Windows、Linux、BSD有推出其它產(chǎn)品輔助虛擬機(jī)的管理和移植產(chǎn)品：VMwareWorkstationVMwareESXiServerVMwareVMware公司銷售的商業(yè)軟體產(chǎn)品之一虛擬機(jī)的DEMO(在Solaris上同時執(zhí)行WindowsXP)虛擬機(jī)的DEMO(在Solaris上同時執(zhí)行Windows云端運(yùn)算虛擬主機(jī)技術(shù)的發(fā)展課件UsingVMRAMOSandUserfiles(HD)FileUsingVMRAMInstallationCD/DVDISOimagesVMduplicationInstallationCD/DVDISOimagesVChallengeCopyrightauthorizationRe-configurabilityofVMimagesManagementofVMimagesBillingSecurityChallengeCopyrightauthorizatiMigrationMigrationChallengeLivemigration(withoutstoppingtheVM)Howto?TheusershavenopatienceSpeedHowtocopya120GBimagefileinasecond?IntelligentmigrationLoadbalanceproblemSecurityChallengeLivemigration(withoDistributionLinux1/2Linux2/2WinXP2/2WinXP2/2Solaris1/1DistributionLinux1/2Linux2/2ChallengeDistributedOSRe-writeOSProbablyviaMPI-liketechnologyLiveandsmartdistributionSecurityChallengeDistributedOS虛擬機(jī)使用例子使用1臺伺服器加上50組螢?zāi)绘I盤滑鼠，建構(gòu)一間50人用的電腦教室。每位使用者使用一組螢?zāi)绘I盤滑鼠，連線到伺服器上各自的虛擬機(jī)。資料可集中管理，還原、複製便利，且無學(xué)生主機(jī)汰舊換新的問題?？赡軕?yīng)用到企業(yè)組織中，使得組織內(nèi)個人電腦管理變得更方便。虛擬機(jī)使用例子使用1臺伺服器加上50組螢?zāi)绘I盤滑鼠，建構(gòu)一間虛擬機(jī)使用例子(圖例)無主機(jī)、只有螢?zāi)绘I盤滑鼠和一個專用控制器伺服器(內(nèi)有許多虛擬主機(jī))WinXPwithAutoCADWinXPwithMatLabLinuxwith…Solariswith……Solutionprovider:大同世界科技虛擬機(jī)使用例子(圖例)無主機(jī)、只有螢?zāi)绘I盤滑鼠和一個專用控制雲(yún)端運(yùn)算與虛擬機(jī)易於分配、量化實(shí)體主機(jī)的運(yùn)算資源，以便管理維護(hù)及定價收費(fèi)。例：把電腦的資料量化，就可採用類似每一度的電，就收費(fèi)三塊錢的方式可依虛擬主機(jī)被分配到的儲存容量、CPU顆數(shù)、記憶體大小來實(shí)行差別定價可彈性維護(hù)虛擬主機(jī)，輕易地將虛擬機(jī)從一臺實(shí)體機(jī)搬移到另一臺雲(yún)端運(yùn)算與虛擬機(jī)易於分配、量化實(shí)體主機(jī)的運(yùn)算資源，以便管理維雲(yún)端計(jì)算下的虛擬機(jī)管理機(jī)制虛擬機(jī)架構(gòu)的軟體雖具有基本的管理方式，但是雲(yún)端計(jì)算之中所使用的數(shù)量會遠(yuǎn)大於虛擬機(jī)軟體所能提供，因此需要特別去考慮虛擬機(jī)管理機(jī)制。需考慮的管理機(jī)制虛擬機(jī)器的管理資料儲存的管理工作負(fù)載管理雲(yún)端計(jì)算下的虛擬機(jī)管理機(jī)制虛擬機(jī)架構(gòu)的軟體雖具有基本的管理方BenefitsMaximizingcomputingresourcesSimulationandtestingOSAPPNetworkingEtc.BenefitsMaximizingcomputingrDisadvantagesSecurityHardware/softwaresupportsCostEtc.DisadvantagesSecurityIssuesinVirtualizationforCloud-ComputingAspectsandexpectationfromEnd-userOperator/ManagerVirtualizationIssuesinVirtualizationforCIssuesinVirtualizationforCloud-ComputingVirtualizationimplementedonasinglemachine(withmulti-coreCPUs)aclusterofmachines(withmulti-coreCPUs)Thestate-of-the-artRunningaXenoraclusterofXensHardwareOperatingSystemApplicationHypervisorOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationsHardwareOperatingSystemApplicationHypervisorOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationHardwareHardwareOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationOperatingSystemApplicationsVirtualizationoror?IssuesinVirtualizationforCManagementSystemIssuesinVirtualizationforCloud-ComputingAbiquo/abicloudmayprovidepartialsolutionsHardwareOperatingSystem