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你了解虚拟化与云计算吗

虚拟化是指计算机元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术

可以扩大硬件的容量,简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行,允许一个平台同时运行多个操作系统,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。

二、常见的虚拟化软件介绍

虚拟化使用软件的方法重新定义划分IT资源,可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享,提高IT资源利用率,使IT资源能够真正成为社会基础设施,服务于各行各业中灵活多变的应用需求。

1、VmWare ESX

虚拟化方式:完全虚拟化

架构:裸金属架构

I/O协议栈:VMware选择性能,但是把I/O协议栈放到了hypervisor里面。不幸的是,VMware kernel是专有的,那就意味着VMware不得不开发和维护整个协议栈,会导致开发速度会减慢,你的硬件可能要等一段时间才会得到VMware的支持。

架构图:

微信图片_20171024172044

2、RedHat KVM

虚拟化方式:完全虚拟化

架构:寄居架构(linux内核);祼金属架构RHEV-H

特点:祼金属架构RHEV-H或在关键的硬盘和网卡上支持半虚拟化VirtIO,达到最佳性能。

I/O协议栈:KVM重用了整个Linux I/O协议栈,所以KVM的用户就自然就获得了最新的驱动和I/O协议栈的改进。

架构图:

微信图片_20171024172050

3、Citrix XenServer

虚拟化方式:半虚拟化(linux安装linux);全虚拟化(linux安装windows),硬件辅助虚拟化

架构:裸金属架构

I/O协议栈:Xen选择了可维护这条道路,它将所有的I/O操作放到了Linux guest里面,也就是所谓的domain-0里面。重用Linux来做I/O, Xen的维护者就不用重写整个I/O协议栈了。但不幸的是,这样就牺牲了性能:每一个中断都必需经过Xen的调度,才能切换到domain 0, 并且所有的东西都不得不经过一个附加层的映射。

架构图:

微信图片_20171024172059

4、Microsoft Hyper-V

Hyper-V即Hypervisor,它是一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享硬件。也可叫做VMM( virtual machine monitor ),即虚拟机监视器。

Hypervisor是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisor不但协调着这些硬件资源的访问,也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时,它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存,CPU,网络和磁盘。

虚拟化方式:半虚拟化

架构:裸金属架构Hyper-VServer;寄居架构 Windows 2008

特点:父分区(宿主机操作系统)的位置挪到了子分区(虚拟机操作系统)的旁边,宿主机操作系统和虚拟机操作系统是平级的,没有谁依附谁之上的关系。

I/O协议栈:虚拟机看到的所有设备不再都是虚拟出来的,有部分的硬件资源是真实的物理设备。

三、虚拟化技术分类

1、完全虚拟化

最流行的虚拟化方法,使用Hypervisor这种中间层软件,在虚拟服务器和底层硬件之间建立一个抽象层。

Hypervisor可以捕获CPU指令,为指令访问硬件控制器和外设充当中介。因而,完全虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不用改动就能安装到虚拟服务器上,而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。主要缺点是,性能方面不如裸机,因为Hypervisor需要占用一些资源,给处理器带来开销。

2、准虚拟化

完全虚拟化是处理器密集型技术,因为它要求Hypervisor管理各个虚拟服务器,并让它们彼此独立。减轻这种负担的一种方法就是,改动客户操作系统,让它以为自己运行在虚拟环境下,能够与Hypervisor协同工作,这种方法就叫准虚拟化。

准虚拟化技术的优点是性能高。经过准虚拟化处理的服务器可与Hypervisor协同工作,其响应能力几乎不亚于未经过虚拟化处理的服务器。它的客户操作系统(Guest OS)集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱,因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。

3、操作系统层虚拟化

实现虚拟化还有一个方法,那就是在操作系统层面增添虚拟服务器功能。就操作系统层的虚拟化而言,没有独立的Hypervisor层。相反主机操作系统本身就负责在多个虚拟服务器之间分配硬件资源,并且让这些服务器彼此独立。一个明显的区别是,如果使用操作系统层虚拟化,所有虚拟服务器必须运行同一操作系统。

虽然操作系统层虚拟化的灵活性比较差,但本机速度性能比较高。此外,由于架构在所有虚拟服务器上使用单一、标准的操作系统,管理起来比异构环境要容易。

4、硬件虚拟化

英特尔虚拟化技术(IVT,Intel Virtualization Technology)是由英特尔开发的一种虚拟化技术,利用IVT可以对在系统上的客操作系统,通过虚拟机查看器(VMM,Virtual Machine Monitor)来虚拟一套硬件设备,以供客操作系统使用。这些技术以往在VMware与Virtual PC上都通过软件实现,而通过IVT的硬件支持可以加速此类软件的进行。

AMD虚拟化(AMD Virtualization),缩写为“AMD-V”,是AMD为64位的x86架构提供的虚拟化扩展的名称,但有时仍然会用“Pacifica”(AMD开发这项扩展时的内部项目代码)来指代它。

5、桌面虚拟化

服务器虚拟化主要针对服务器而言,而虚拟化最接近用户的还是要算的上桌面虚拟化了,桌面虚拟化主要功能是将分散的桌面环境集中保存并管理起来,包括桌面环境的集中下发,集中更新,集中管理。桌面虚拟化使得桌面管理变得简单,不用每台终端单独进行维护,每台终端进行更新。终端数据可以集中存储在中心机房里,安全性相对传统桌面应用要高很多。桌面虚拟化可以使得一个人拥有多个桌面环境,也可以把一个桌面环境供多人使用,节省了license。另外,桌面虚拟化依托于服务器虚拟化。没有服务器虚拟化,这个桌面虚拟化的优势将完全没有了。不仅如此,还浪费了许多管理资本。

四、云计算

云计算中的虚拟化指的是IaaS层虚拟化解决方案,而不是虚拟机技术。IaaS层虚拟化解决方案,要符合IaaS层的基础特点,除了最基础的虚拟化软件之外,还包括,共享存储服务,镜像服务,身份认证服务,统一监控服务,以及收费管理等其他配套的服务。当然,既然是IaaS服务,必须支持对外API接口开放,支持定制开发。一般来说不是一个软件,而是一组软件组成的整理解决方案。

VMwarevSphere是基于VMware虚拟化技术的虚拟化管理软件,目前在行业内来说算是最成熟,生产环境应用度最广的IaaS层虚拟化技术的解决方案。目前对整个集群的虚拟机监控管理也是最好的。(vSphere本身收费,而且监控软件还需要单独收费)。

Openstack是基于linux的IaaS层解决方案(支持多种虚拟化技术,比如KVM),是目前用户最多,影响最大的开源解决方案,得到了HP,IBM等知名厂商的大力支持,国内的虚拟化解决方案也大部分是基于Openstack开发定制。主要运行在cent os和ubuntu server操作系统上。

CloudStack是使用 java开发的基于linux的IaaS层解决方案(支持多种虚拟化技术,比如KVM),目前发展潜力非常不错,也得到了很多知名厂商的认可,不过相对起步比较晚,在国内的推广度也不如Openstack。

五、虚拟化技术与云计算的未来

不可否认,未来的虚拟化和云计算发展将会是多元化的,包括服务器、存储、网络等更多的元素,用户将无法分辨哪些是虚,哪些是实。虚拟化将改变现在的传统IT架 构,而且将互联网中的所有资源全部连在一起,形成一个大的计算中心,而我们却不用关心所有这一切,而只需关心提供给自己的服务是否正常。虽然虚拟化技术前景看好,但是这一过程还有很长的路要走,因为还没有哪种技术是不存在潜在缺陷甚至陷阱的。不过,未来虚拟化技术和云计算将成为市场应用发展的主要方向。

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