HCIE 云计算-计算虚拟化简介

计算虚拟化中的重要概念
物理服务器 应用
操作系统 Host OS
硬件 Host Machine
虚拟机 应用
操作系统 Guest OS
虚拟机 Guest Machine
虚拟机监视器 Hypervisor
硬件 Host Machine
Guest OS： 虚拟机操作系统 Guest Machine： 虚拟出来的虚拟机 Hypervisor： 虚拟化软件层/虚拟机监控机 （Virtual Machine Monitor，VMM） Host OS： 运行在物理机之上的OS Host Machine： 物理机
A. TRUE B. FALSE
本章介绍了计算虚拟化的相关知识，包括CPU虚拟化、内存虚拟化和IO虚拟化，并 已KVM为例介绍了开源虚拟化技术，以及以FusionCompute为例介绍了商用虚拟 化产品。
5
Guest OS
18
3
2
vring
Virtio前端驱动
6
7
Notification
I/O Trap Code
KVM Module
Linux Kernel
物理硬件
1. 虚拟化简介 2. KVM简介 3. FusionCompute简介
FusionCompute架构
VRM
虚拟资源池
集群
FusionCompute的优势
闭源
Hyper-v VMware ESXi
Huawei FusionSphere
Xen vs KVM
Dom0
PV Backends
HW Drivers
DomU
DomU
DomU
PV Frontends
PV Frontends
PV Frontends
Xen
Hardware
Other Application
FusionCompute对整个系统进行操作维护，包含资源管理、资源监控、资源报表等。
1. 在计算虚拟化中，为虚拟机分配CPU和内存的是（ ）。 A. Guest OS
B. VMM C. Hypervisor D. Host OS
2. 开源的虚拟化技术都为I型虚拟化，闭源的虚拟化技术都为II型虚拟化。
VM
Guest OS Host OS
Guest OS
VM
CPU虚拟化
应用
Ring 3
Ring 2
Ring 1
Guest OS
Ring 0
Hypervisor
Hardware
全虚拟化
半虚拟化
应用
Ring 3
Ring 2 Ring 1
半虚拟化的 Guest OS
Ring 0
Hypervisor
Hardware
2002年
Xen正式被开源
2010年
红帽6.0版本中默认仅 提供KVM虚拟化机制
2008年
Linux容器LXC推出
2008年
微软放在Windows Server 2008 R2中加 入了Hyper-V
2014年
Rocket推出
2013年
Docker推出
2011年
IBM、红帽、惠普和 英特尔成立开放虚拟 化联盟，加速KVM推 广
KVM模块 Linux内核
VM 应用程序B Bins/Libs Guest OS
QEMU
物理硬件
KVM体系架构
Virsh
Virtmanager
管理工具
Virt-viewer
Virt-install
Others
Libvirt
Linux Kernel （KVM module）
QEMU
Guest OS
QEMU
虚拟化和物 理资源统一
管理
快速发放虚 拟机
物理 资源
物理 资源
虚拟 资源
物理 资源
VRM
VRM
FusionCompute组件的作用
组件 CNA
VRM
功能
CNA主要提供以下功能： • 提供虚拟计算功能。 • 管理计算节点上的虚拟机。 • 管理计算节点上的计算、存储、网络资源。
VRM主要提供以下功能： • 管理集群内的块存储资源。 • 管理集群内的网络资源(IP/VLAN)，为虚拟机分配IP地址。 • 管理集群内虚拟机的生命周期以及虚拟机在计算节点上的分布和迁移。 • 管理集群内资源的动态调整。 • 通过对虚拟资源、用户数据的统一管理，对外提供弹性计算、存储、IP等服务。 • 通过提供统一的操作维护管理接口，操作维护人员通过WebUI远程访问
计算虚拟化的分类
APP Guest OS
VM
APP Guest OS
VM VMM 硬件
APP Guest OS
VM
裸金属型虚拟化 （I 型）
APP
APP
Guest OS
Guest OS
VM
VM
APP
VMM
Host OS
硬件
宿主型虚拟化 （II 型）
虚拟化的特点
分区 封装
Guest OS
隔离 独立
Guest OS
Libvirt
VM（Guest VM（Guest
OS）
OS）
Hypervisor Linux host
Node
VM（Guest OS）
Hypervisor
Manag ement Tools
libvirt
Linux host
VM（Guest OS）
Hypervisor
Node
KVM I/O操作流程 - 默认
IO-through:IO透传；直接分配给虚拟机物理设备,例如直接分配一个硬盘或网卡给 虚拟机,需要硬件具备IO透传技术,在Xen下由Dom0分配,但是访问使用直接使用,不 经过Dom0,需要硬件支持。
云计算和虚拟化
云计算
主流计算虚拟化技术
计算虚拟化
CPU虚拟化、内存虚拟化、 IO虚拟化
开源
KVM Xen
QEMU I/O Emulation Code
5
设备驱动
6
4
I/O 共享页
7
3
Notification
Linux Kernel
Guest OS 1 10
设备驱动
8 29
I/O Trap Code KVM Module
物理硬件
KVM I/O操作流程 - Vritio
QEMU Virtio后端驱动
4
设备驱动
内存虚拟化
VM1
VM1
VM1
VM1
虚拟机侧内存 物理机侧内存
I/O虚拟化
模拟(完全虚拟)：完全使用软件来模拟真实硬件,模拟通常硬件,例如键盘鼠标,通过 焦点捕获,焦点被哪个主机捕获就被哪个主机使用,性能很差。
半虚拟化：对硬件驱动由前端(IO frontend)直接转到后端(IO backend)调用,通常 仅适用于硬盘和网卡,性能高。
云计算1.0时代以虚拟化为主，并此基础上进一步发展，因此虚拟化也成为云计算 的入门技术，本章重点介绍计算虚拟化的架构及相关技术。
学完本课程后，您将能够：
描述什么是虚拟化 区分虚拟化和云计算 了解KVM技术 了解华为虚拟化解决方案
1. 虚拟化简介 2. KVM简介 3. FusionCompute简介
Guest OS Guest OS
QEMU
QEMU
Lunix
KVM HBiblioteka Baidu Drivers
Hardware
1. 虚拟化简介 2. KVM简介 3. FusionCompute简介
KVM是什么？
用户空间 内核空间
用户 空间 用户 进程 空间
进程
VM 应用程序A Bins/Libs Guest OS
QEMU
虚拟机是什么？
虚拟机是怎么被 创建出来的？
?
什么是虚拟化
计算虚拟化发展史
1964年
IBM开始尝试在大型机 上实现虚拟化
1972年
IBM推出运行在大型机 上的虚拟机
1999年
VMware推出了x86架 构的虚拟化产品
2007年
惠普发布了针对HPUX的Integrity虚拟机
2006年
Qumranet宣布KVM 诞生