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1、云主机关键技术云主机关键技术（服务器虚拟化）简介（服务器虚拟化）简介2016年年5月月虚拟化技术发展历程虚拟化技术发展历程VM/370:完全虚拟化完全虚拟化IBMSystem360IBMPowerVM98:VMWare诞生诞生半虚拟化，修改操作系统半虚拟化，修改操作系统软件完全虚拟化软件完全虚拟化IntelVT/AMDSVMCPU虚拟化架构虚拟化架构60年代年代90年代年代2000年初年初2006大型机大型机小型机小型机/微机微机x86X86硬硬件辅助件辅助虚拟化虚拟化云计算的出现，带来云计算的出现，带来IT资源使用方式的重大变革，使得虚拟化技术获得更广泛的资源使用方式的重大变革，使得虚拟化技
2、术获得更广泛的应用，成为云计算的基础架构，同时如何提供一个自适应、安全可信、动态部署、应用，成为云计算的基础架构，同时如何提供一个自适应、安全可信、动态部署、自动化管理的灵活基础设施成为主要的挑战自动化管理的灵活基础设施成为主要的挑战虚拟化驱动力虚拟化驱动力驱动力驱动力驱动力驱动力B BE EC CDDA A企业企业IT成本及节成本及节能减排压力能减排压力硬件性能发展超出软件要硬件性能发展超出软件要求，资源利用率低求，资源利用率低技术进步，带来虚拟化发技术进步，带来虚拟化发展，例如展，例如INTEL和和AMD在在CPU里加入虚拟指令里加入虚拟指令云计算应用与发云计算应用与发展需求展需求不断增长
3、的信息化业务需求，不断增长的信息化业务需求，需要快速部署、灵活扩展和需要快速部署、灵活扩展和低成本低成本服务器虚拟化基本原理服务器虚拟化基本原理n将一台物理服务器虚拟为多台虚拟服务器n每个虚拟化服务器拥有独立的虚拟硬件（CPU、内存和设备等）和虚拟机执行环境n通过虚拟化层（虚拟机监视器，VMM）的模拟，使得虚拟机的操作系统仍然认为自己独占物理服务器n不同虚拟机上运行的操作系统可以不同n应用在虚拟机上运行的性能必须接近直接在物理服务器运行的性能硬件硬件虚拟化层虚拟化层硬件抽象层虚拟硬件抽象层虚拟硬件抽象层操作系统操作系统应用程序应用程序操作系统操作系统应用程序应用程序虚拟机虚拟机虚拟机虚拟机服务
4、器虚拟化实现原理服务器虚拟化实现原理虚拟化前虚拟化后服务器虚拟化将“硬件”、操作系统和应用程序一同装入一个可迁移的虚拟机档案文件(虚机镜像文件）中软件与硬件紧耦合每台物理机器上只能运行单个操作系统实例软件相对于硬件独立每台物理机器上可运行多个负载（VM），其上承载不同OS各虚机运行相互独立，性能互不影响未更改过的应用未更改过的应用未更改过的未更改过的OS虚拟硬件虚拟硬件虚拟化实现方式虚拟化实现方式服务器虚拟化特征服务器虚拟化特征虚拟化的关键特征迁多迁多可以在其他服务器上不加修改的运行虚拟机共享共享虚拟机完全兼容标准的操作系统，以及在这些操作系统之上建立的硬件驱动和应用隔离性隔离性每一个虚拟机都
5、与同在一个服务器上的其他虚拟机相隔离封装封装虚拟机将整个系统，包括硬件配置、操作系以及应用等封装在文件里.v实现虚机迁移，有利于灵活调度服务器集群的资源，提供冗余保护机制，实现不中断的服务器维护和业务升级v迁移包括文件系统迁移（采用共享式的NAS/SAN来实现）、内存迁移（实时高频率迁移内存变化，冻结虚拟机并实现最后迁移，需要有暂停的时间）、I/O重定向（虚拟网卡）等vIntel服务器和AMD服务器之间普遍不能进行虚拟机在线迁移，采用同一CPU厂商不同系列CPU的服务器之间可以进行虚拟机在线迁移v虚拟机在线迁移目前要求源主机和目标主机在同一二层网络中并连接共同的共享存储，不适于跨广域网络进行虚
6、拟机在线迁移v虚拟化迁移技术主要有VMWare的Vmotion、Citrix的XENMotionx86Architecturex86ArchitectureVMMVMMx86Architecturex86ArchitectureVMMVMM迁移虚拟机迁移虚拟机迁移虚拟机迁移虚拟机SAN、iSCSI或或NAS服务器虚拟化关键技术服务器虚拟化关键技术虚机迁移虚机迁移虚拟化HA就是发生物理服务器故障或者虚拟机不可用情况时在其它物理服务器上自动重启同样的虚拟机（包括其上的操作系统和应用）资源池资源池X服务器虚拟化关键技术服务器虚拟化关键技术高可用技术高可用技术辅助虚拟机辅助虚拟机主虚拟机主虚拟机新的新
7、的“辅辅助虚拟机助虚拟机”新的新的“主虚主虚拟机拟机”操作操作系统系统应用应用程序程序操作操作系统系统应用应用程序程序操作操作系统系统应用应用程序程序操作操作系统系统应用应用程序程序操作操作系统系统应用应用程序程序操作操作系统系统应用应用程序程序操作操作系统系统应用应用程序程序操作操作系统系统应用应用程序程序操作操作系统系统应用应用程序程序服务器虚拟化关键技术服务器虚拟化关键技术P2V迁移迁移vP2V迁移迁移技术技术P2V技术实现将物理服务器转化为虚拟机P2V迁移分为：在线P2V迁移，物理机开机状态进行虚拟化迁移，不影响物理机应用运行离线P2V迁移，物理机关机状态进行虚拟化迁移vP2V迁移实现
8、的主要步骤迁移实现的主要步骤1.虚拟化管理软件在被迁移的物理机操作系统中安装P2V操作代理程序2.虚拟化管理软件收集物理机硬件、软件信息，为创建相应规格的虚拟机做准备3.P2V代理程序对物理机的每个磁盘（Lun）执行快照操作，并将每个物理磁盘快照拷贝到虚拟机宿主机形成虚拟磁盘4.虚拟化软件负责区分操作系统虚拟磁盘和数据虚拟磁盘5.创建虚拟机，分配vCPU和内存资源，并挂载虚拟磁盘、虚拟网卡、虚拟光驱等设备服务器虚拟化关键技术服务器虚拟化关键技术资源动态调度资源动态调度功能功能跨资源池动态调整平衡计算资源基于CPU、内存资源、磁盘IO、网络IO使用率根据预定义的策略对虚拟机实例进行自动化分配与调
9、度资源优势优势业务优先级匹配提高系统管理效率自动化硬件添加和维护资源池资源池CPU36GHz,Mem58GB优先级：优先级：高高资源池资源池CPU50GHz,Mem70GB优先级：高优先级：高服务器虚拟化关键技术服务器虚拟化关键技术备份技术备份技术n虚拟机映象文件、文件系统、数据库数据进行冗余存储，借助快照、虚机备份、异地容灾等手段实现操作系统操作系统应用程序应用程序X虚拟机虚拟机或文件级别的恢复或文件级别的恢复增量备份和消除重复数据增量备份和消除重复数据以节约以节约磁盘空间磁盘空间为虚拟机提供快速、简单为虚拟机提供快速、简单和完整和完整的数据保护的数据保护通过集中的管理平台实现通过集中的管理
10、平台实现ESX操作系统操作系统应用程序应用程序操作系统操作系统应用程序应用程序集中的数据集中的数据迁移器迁移器服务器虚拟化关键技术服务器虚拟化关键技术安全技术安全技术n资源隔离：对虚拟机占用的资源进行管理和控制nCPU占用隔离nI/O带宽隔离n网络带宽隔离n数据隔离：对虚拟机之间的非法数据访问进行隔离n内存数据隔离nI/O数据隔离n网络数据隔离n用户文件数据的隔离、加密n自动升级：对虚拟化软件及管理工具自动扫描安全漏洞，自动更新补丁n支持联机在线自动查找、发现和报告VMM、虚拟化管理软件以及虚拟机操作系统存在的系统漏洞n及时进行更新和补丁安装n软件更新和补丁安装可以批量进行n网络安全（通用）n
11、防御各种传统的攻击问题，如DDOS攻击、MITM攻击、IP欺骗、端口扫描、Packetsniffing等，借助防火墙、SSL认证等技术n网络信息传输进行安全加密，如EC2公共云用户通过SSHV2进行安全登录，而VPC企业用户需要通过VPN加密隧道访问云计算服务n防御病毒、木马入侵，借助网络监控系统监测入侵行为的发生，借助防火墙、流量清洗系统、ACL接入控制等机制进行防御服务器虚拟化关键技术服务器虚拟化关键技术-虚拟化管理虚拟化管理n虚拟化资源池管理：实现对虚拟化数据中心资源池中的物理服务器、虚拟机统一管理、监控、调度n主要功能主要功能n物理服务器管理物理服务器管理：资源纳管、信息获取、清单与查
12、询、配置和管理n虚拟机管理虚拟机管理：生命周期管理、配置、部署、快照n资源部署调度资源部署调度：集群管理、资源分配、资源动态增减、资源绑定、资源优先级、调度策略管理、故障切换、网络切换、节能管理n模板管理模板管理：模板管理、镜像管理n监控与告警管理监控与告警管理：物理服务器资源监控、虚拟机监控、操作系统监控、检测日志、告警管理v主流资源管理工具主流资源管理工具Vmware:VirtualCenter（vCenter)Citrix:XenCenterRedhat:RHEV-MMicrosoft：SCVMM（SystemCenterVirtualMachineManager）虚拟化资源池虚拟化资源
13、池虚拟计算中心的物理拓扑结构虚拟计算中心的物理拓扑结构FC存储阵列存储阵列iSCSI存储阵列存储阵列NAS存储阵列存储阵列虚拟化虚拟化管理服务器管理服务器VIClient图形终端图形终端FC交换机交换机FabricIP网络网络ESXi、Xen、Hyper-v、KVMVMVMVMVMVM服务器群服务器群1服务器群服务器群2服务器群服务器群3Web浏览器浏览器备份服务器服务器虚拟化优势服务器虚拟化优势虚拟化的关键特征整合之前整合之前整合之后整合之后1、提升利用率，通过资源调度和、提升利用率，通过资源调度和负载整合，大大提升整体基础设施负载整合，大大提升整体基础设施硬件利用率硬件利用率3、快速部署，
14、大大提高对业务部门需、快速部署，大大提高对业务部门需求的响应速度求的响应速度没有快速部署没有快速部署采用快速部署采用快速部署容量规划容量规划3-6 星期星期2-6 天天审批程序审批程序1-2 星期星期0 (预审批预审批)资源协调资源协调4 星期星期数小时数小时上线上线 安装和配置安装和配置2-3 星期星期数小时数小时# 需要的人员需要的人员5 + 人人1 人人总时间总时间数月数月数天数天4、简化运维、简化运维2、服务器整合，节能减排，降低、服务器整合，节能减排，降低成本成本在一台服务器上运行多个业务系统减少服务器规模节能减排减少维护压力v高可用性保证，业务持续性增强高可用性保证，业务持续性增强v持续的运行和无中断的持续的运行和无中断的IT环境维护环境维护v即时部署和虚拟机的易于管理即时部署和虚拟机的易于管理谢谢 谢！谢！
