第2章 云计算与虚拟化技术基础

开发与运行 环境
数据库
各类开放 服务能力
基于互联网以服务的形式提供平台运行环境（运行库）
基础设施服务（Infrastructure as a Service，IaaS） 低成本、大规模、高效 率提供IT基础设施
计算服务
存储服务
网络服务
基于网络以服务的形式提供计算、存储等资源能力
云计算运营两大阵营
云计算产品的生态系统
服务控制台
VMkernel
VMware ESXi
VMware ESX
VMkernel
2001
2003
2007
ESXi 体系结构独立于通用操作系统运行，从而简化了虚拟化管理程序管理 并提高了安全性。
APP-V客户机 (Windows 桌面或者终端服务器)
/content
APP-V Virtualization Streaming Server
APP-V客户机 (Windows 桌面或者终端服务器)
APP-V独立客户机
VMware ESXi：虚拟化管理程序体系结构
VMware GSX (VMware Server) • 作为应用程序安装 • 在主机操作系统上运行
无需修改即可在任何服务器上 运行虚拟机
体系架构的关键问题
Virtual Machine
Drivers
Virtual Machine
Drivers
Virtual Machine
Drivers
ESXi
Drivers
Hyper-V / Xen
VMware 的体系架构 • • • • • 真正的瘦hypervisor: 32MB 无通用的 OS 直接驱动模式 = I/O 可伸缩 对优化的VMs驱动 对于驱动的特殊处理
• 购置成本低 • 减轻管理负担 • 按需分配容量 • 服务有限
全力做到两全其美
云计算的不同层次
软件即服务(SaaS) 平台即服务(PaaS) 基础架构即服务(IaaS) 虚拟化(Virtualization)
系统/网络 管理员 应用开发 人员
最终用户
操作系统(Host OS)
硬件资源(计算/存储/网络)
分散体系
大型主机 客户端服务器和服务器整合 虚拟化
什么是“虚拟化”
虚拟化基础 知识
虚拟技术: 四大特性
分区 隔离
在单一物理服务器上同时运行 多个虚拟机 封装
在同一服务器上的虚拟机之间 相互隔离 相对于硬件独立
整个虚拟机都保存在文件中，而且 可以通过移动和复制这些文件的方 式来移动和复制该虚拟机
4
每个层次的价值
云计算服务 应用软件服务（Software as a Service, SaaS） 办公 应用 信息 化应 用 通讯 应用 互联网 应用 终端用户可以增强业务 性能，降低业务提供成 本，降低终端要求 收益
基于互联网以服务的形式提供软件应用
平台环境服务（Platform as a Service, PaaS） 统一平台架构，开放平 台能力，引入外部开发 创新力量，形成生态系 统
• 动态迁移 • HA • 资源池
Enterprise Edition
• 多服务器管理 • 本地/远程存储
Standard Edition
• 单服务器 • 免费下载
Express Edition
OEM • 内置在硬件中 Edition • 使用License key升级
Windows Hyper-V 服务器虚拟化解决方案
虚拟化层
虚拟架构视图
File/Print
Operating System Operating System
虚拟化层
虚拟层
CPU池
内存池
VPN
Operating System Operating System
虚拟化层
CRM
Operating System Operating System
虚拟化层
存储池
VMware ESX 体系结构 • “裸机”安装 • 依赖 Linux 操作系统 （Service Console）来运行 合作伙伴代理和编写脚本
VMware ESXi 体系结构 • “裸机”安装 • 管理任务已从虚拟化管理程序 中移出
• 依赖操作系统进行资源管理
VMware Server Windows 或 Linux 操作系统
应用层
虚拟桌面 海量数据处理
基础架构及 服务层
商用软件
开源软件
Glance
虚拟化和 基础软件层 基础硬件层
虚拟化软件
存储软件
Swift
网络软件
7
传统数据中心典型应用模式
应用相关的架构层
关键指标 。
Exchange
文件/打印
1
2 3
资产利用率 运营费用 高可用 / 容灾计划 覆盖
< 20% ~ $4,000/ 服务 器/年
连接部件池
使用VI的数据中心 : 共享资源
File/PrintVPN Exchange
CRM
Exchange
Operating System
File/Print
Operating System
Operating System Operating System Operating System Operating System
Windows Kernel IHV Drivers VSP
Windows® with ICs
Windows Kernel VSC
Hyper-V Enabled Linux
Linux Kernel Linux VSC
OS Kernel
NonHypervisor Aware OS
VMBus
VMBus
Emulation
服务器、桌面虚拟化
？ ？
V V V V V
易受攻击
？
利用率不足
提升的整合率、使用率、和效率 虚拟服务器，虚拟桌面
管理成本不断攀升
V V
V V
V V
V
V
V
V
V V
V
8/18/2014
虚拟化主要解决方案
VMware
2
8/18/2014
XenServer产品家族
Platinum • Provisioning Server for DataCenter Edition
< 10% 覆盖
Web
CRM
BI
商务应用
4 5 6
数据中心扩展的 努力
资源配置 / 移动 / 变更 % 花费 ( 维护对 创新)
$ - 百万 时间: 数月/ 数年
App1
App2
数周 72% / 28%
App3
App4
不断加快的市场趋势
Intel 架构服 务器 UNIX 服务器 存储 网络
虚拟化
服务器 存储 网络
操作系统 Hyper-V ISV / IHV / OEM
父分区
Config Store Worker Processes
子分区
应用程序 应用程序 应用程序
Microsoft / XenSource
WMI Provider
Management Service
User Mode (Ring 3)
Windows Server 2008
第1章 云计算与虚拟化
提 纲
云计算和虚拟化的关系 企业虚拟化解决方案
云计算的部署模型
企业
云计算服务提供商
私有云
专为某一组织运营， 一般在防火墙内
• 总体拥有成本低 • 更好地控制安全性、遵从性能 和服务质量 • 更容易集成 • 支持现有应用程序
公共云 混合云
由 2 个或更多互操作云构成， 可实现数据和应用程序的移动性 可以通过 Internet 进行访问， 供公众使用
Kernel Mode (Ring 0) (“Ring -1”)
Microsoft hypervisor “Designed for Windows” 服务器硬件
Windows APP-V程序虚拟化解决方案
管理Web Service
管理控制台
/content
数据存储
活动目录
APP-V 管理服务器
Sequencer
将多台服务器虚拟化成一台虚拟 机
分布式运算 网格计算（Net Grid） 云计算（Cloud Computing） 高性能运算（HPC）
• Inter架构服务器：
• VMware的VI3
云计算时代：虚拟化技术的发展历程
20世纪60年代
V V V V V V
20世纪90年代
20世纪80年代 虚拟化是资源的逻辑表示，这种表示不受物理限制的约束，它的主要目标是 对包括基础设施、系统和软件等IT资源的表示、访问、配置和管理进行简化， 并为这些资源提供标准的接口来接收输入和提供输出。 8/18/2014
Microsoft/Ctrix的体系架构 • • • • • 2-10GB的硬盘安装空间 需要通用的OS用于管理 直接驱动模式 一般的驱动在管理分区中 I/O 瓶颈
VI价值定位 : 一种新型数据中心架构
传统数据中心视图
Exchange
Operating System Operating System
虚拟架构
CPU池
内存池
VPN
Operating System
CRM
Operating System
存储池
连接部件池
服务器Fra Baidu bibliotek拟化的 两个方向
• 一变多 • 将一台服务器虚拟化成更多的 多变一
虚拟机 • 大机的虚拟化：IBM的LPAR • UNIX服务器：
• IBM的LPAR • HP的nPAR，vPAR • Sun的Domain、Container