虚拟化技术理论培训

❖适用场景
•智能桌面虚拟化 ➢有移动办公需求，经常离线使用桌面 ，同时桌面数据安全性要求较高的场景 。
❖本地虚拟机的优势
➢要求高性能或者额外硬件外设的软件
➢虚拟机在本地使用，在线和离线都可正常使用；可充分利用终端计算机本地的计算资源。
➢本地虚拟机可以通过和后台的数据中心进行同步，可以统一下发企业的标准OS镜像，也可以定时备份终端上的数据。
–VPN
–Operating System
–File/Print
–Operating System
–CRM
–Operating System
•硬件投资成本大 •资源利用率低 •服务器功耗大 •新应用上线时间长 •业务连续性差
–X86服务器应用现状
–x86服务器采购量/年
–需要管理的服务器数量不断增长
&桌面虚拟化&
•
• VDI – 集中存储和运算 •IDV – 集中存储和本地运算
桌面虚拟化架构
–虚拟桌面是基于桌面虚拟化架构（Virtual Desktop Infrastructure, VDI）提供的可远
程访问的桌面，即服务器为每个用户分配一个虚拟机（安装Windows XP、Windows 7等桌
利用率促使虚拟机技术得到了广泛的研究和应用。
•----到了80和90年代，多任务多用户操作系统的普及以及硬件成本下降使虚
拟机技术无法发挥其优势，人们冷却了对它的研究热情。
•---现在，在计算机硬件强大性能的前提下，如何降低系统成本、提高系
统资源利用率、降低管理成本，如何提高安全性和可靠性、增强可移植性 以及提高软件开发效率等课题使虚拟机技术的重要性越来越明显。使虚拟 机技术重新成为计算机技术研究的焦点之一。
–主时间 –高峰时 间
• 而且技术进步会使它继续降低 • 时钟速度不断增加 • 超线程 • 双核心系统/四核心系统
–20%
–0%
–为未使用的计算资源买单
–CPU 利用 率
–200
–管理和管制成本 –服务器费用
–150
–除了硬件的成本
，服务器对空间的
–100
不断侵占还带来了
管理成本的增长
–50
–0
•VMware服务器虚拟化的基础概念
•虚 •拟 •化
•分区技术 •完全虚拟化技术 •准虚拟化技术 •抽象仿真虚拟机
•虚拟化专用名词
•虚拟机（VM）
•虚拟机监视层VMM •（ virtual Machine Monitor）
•Host OS /Guest OS
•VMM必须满足的三个条件: •（同质、资源受控、高效
• A、等价性(保真性)
➢通过集中策略管理，可以限制被管理的OS镜像对外设和网络的访问、加密本地存储的数据、甚至在终端丢失后进行远
程擦除，从而保证终端设备的安全性。
➢每个用户有单独的虚拟机及存储空间，隔离性强。
❖本地虚拟机的劣势
➢性能依赖于终端硬件资源，终端硬件配置要求相对较高。
➢不同厂商实现的原理不同，如Vmware采用在操作系统上安装虚拟化软件来实现，稳定性依赖于宿主操作系统；而
•虚拟化是一个广义的术
语，是指计算元件在虚拟 的基础上而不是真实的基 础上运行，是一个为了简 化管理，优化资源的解决 方案
•业界对虚拟化的定义
•*虚拟化的含义和目标*
•含义： •1、虚拟化的对象是各种各样
的资源；
•2、经过虚拟化后的逻辑资源
对用户隐藏了不必要的细节；
•3、用户可以在虚拟环境中实
现其在真实环境中的部分或者 全部功能
件上运行
•VMware 虚拟技术的四大特性
•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
•无需修改即可在任何服务器上 运行虚拟机
•VMware 虚拟化架构
•虚拟化前:
–每台主机一个操作系统 –软件硬件紧密地结合 –在同一主机上运行多个应用程序通常
会遭遇沖突
–系统的资源利用率低 –硬件成本高昂而且不够灵活
•虚拟化后:
–打破了操作系统和硬件的互相倚賴 –通过封装到到虚拟机的技术, 管理操作系
统和应用程序为单一的个体
–強大的安全和故障隔离 –虚拟机是独立于硬件的, 它们能在任何硬
闻、政策等信息比例超过60%的网站，仅占全 部政府网站的44.5%，发布比例低于20%的网站 占全部政府网站的21.7%，政府网站的利用率 不足50％。
–—国务院信息化工作办公室
–尽管我们需要越来越多数量及功能强大的计
算机，可是我们却不得不承认，现有的计算机 资源利用率是非常低的。且不说机器在晚上基 本上是闲置，就是工作的时间里，我们的计算 机的资Fra Baidu bibliotek利用率也是非常低的
损坏不会影响其它桌面；
➢集中管理，系统部署和维护集中在后台数据中心，可以严格控制桌面的标准化。 ❖VDI虚拟桌面的劣势 ➢首期采购成本高。
–本地虚拟机是指那些在终端本地保存虚拟机，在这些虚拟机中运行的桌面是通过网络传
递过来的，并可以离线使用，在网络连接的时候，这些桌面可以连接到公司网络进行操作 系统的同步，安全升级等工作。在这种模式下，用户既可以移动办公，同时他们所使用的 桌面又处于公司统一的IT策略的监管之下。
•存储虚拟 化• 为物理的存储设备提供一个抽象的逻辑视图，用户可以通过这个视图
中的统一逻辑接口来访问被整合的存储资源
基于存储设备的存储虚拟化：磁盘阵列技术（RAID） 基于网络的存储虚拟化：网络附加存储（NAS）、存储区域网（ SAN）
•应用虚拟
化 将应用程序与操作系统解耦合，为应用程序提供一个虚拟的运行环境，实时 地将程序组件推送到客户端的应用虚拟化运行环境
JAVA虚拟机。
&服务器虚拟化&
• 将服务器物理资源抽象成逻辑资源
，让一台服务器变成几台甚至上百台相 互隔离的虚拟服务器，我们不再受限于 物理上的界限，而是让CPU、内存、磁 盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“ 资源池”，从而提高资源的利用率，简 化系统管理，实现服务器整合，让IT对 业务的变化更具适应力--------这就是服 务器的虚拟化。
•何为虚拟化？
•---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。
通过软件模拟来实现一些抽象的指令，拥有自己的处理器、堆栈、 寄存器和相应的指令系统等。
完全虚拟化技术
• 该技术不再对底层硬件资源进
行划分，而是拥有一个统一的 宿主系统。该宿主可以是一个 传统操作系统，也可以是一个 vMM，其上可以安装多个未经 更改的客户操作系统(Guest Os)。其代表实例有vmware系 列、微软的virtual PC等。
寄居架构（Hosted Architecture）
裸金属架构 (“Bare Metal” Architecture)
例如：GSX Server, VMware Server,
Workstation
安装和运行应用程序 依赖于主机操作系统对设备的支持和
物力资源的管理
例如：ESX Server 依赖虚拟层内核 代理和帮助应用的服务控制台
面操作系统），用户远程访问自己的虚拟机，并可拥有独立、完全的桌面使用和控制权限
。
❖适用场景
–VDI方式适用于个性化需求比较强的
OA桌面办公、研发等多种场景，由于跟 外设及应用兼容性好，特别适用于营业 厅和OA桌面办公。
❖VDI虚拟桌面的优势 ➢数据安全性高，虚拟桌面的存储和执行都集中在数据中心，终端不保存任何用户数据； ➢完整的桌面体验，每位用户具有独立的操作系统，有独立分配的CPU内存资源，使用方式与物理PC无差异； ➢业务连续性好，由于后台采用了虚拟化技术，虚拟桌面可以在任何可用物理服务上载入运行，降低业务使用风险； ➢隔离性好，不同用户有自己的独立的、个性化的桌面，用户在自己桌面的任何改动不影响其他用户桌面，某一个桌面
–全球最过剩的资源是计算资源，计算机利用
率严重不足，全球计算资源的平均利用率仅为 9％。
–—计算机调查研究
•9-9-1原则
9 •9 •1
•90%的服务器
•CPU占用率低于10%
•90%的时间
•（20世纪60年代）
•（20世纪80--90年代）
•（现在）
•---虚拟机技术出现于上世纪60年代，当时为了提高对珍贵的计算资源的
虚拟化技术理论培训
2020年7月27日星期一
–虚拟化的定义 –虚拟化的类型 –常见厂商虚拟化产品介绍 –VMware服务器虚拟化解决方案介绍
–浅析虚拟化与云计算
•虚拟化从何而来？发展历史？ •何为虚拟化？
•虚拟化从何而来？发展历史
？
•目前的IT设备应用现状
–《报告》显示，通过政府网站发布公告、新
–系统管理员如何使用他们的时间
–备份和监视：15% –支持：20% –安全：10%
–低价值任务
–杂项 30%
–服务器部署：20% –硬件采购：5%
–在低价值的任务上花费了太多的时间，例如采购和调配 –数据中心管理效率低
–费用（以十亿美元为单位 ）
–服务器的百分比
• 当前服务器利用率很低 –100%
–80% –60% –40%
–XenDesktop –XenServer（免费）
–VMware服务器虚拟化解决方案介绍
–服务器配置选型
–满足高峰应
用
–100单位计算资源
–满足高峰应
用
–100单位计算资源
–一共需要
300单位
–满足高峰应
用
–100单位计算资源
–无法控制的成本增加
–Exchange
–Operating System
•虚 •拟 •化
•分区技术 •完全虚拟化技术 •准虚拟化技术 •抽象仿真虚拟机
•分区技术
• 这种虚拟化技术是最早诞生的，原因是当时人们想要提高大型
机的利用率。（硬件）分区技术是将硬件资源划分成数个分区，每 个分区享有独立的CPU、内存，并安装独立的操作系统。
•抽象仿真虚拟机
• 这种虚拟机的典型实例是Java虚拟机。它们在实际的计算机上
•准虚拟化技术
• 这种虚拟技术以xen为代表，它在 硬件上覆盖一层xen Hypervisor， 并需要修改操作系统的内核。
•虚拟机知道自己是“虚拟机”
•虚拟机不知道自己是“虚拟机”
•服务器虚拟化 •桌面虚拟化 •网络虚拟化 •存储虚拟化 •应用虚拟化
•虚 •拟 •化
•网络虚拟
化 将网络的硬件和软件资源整合，向用户提供虚拟网络连接 虚拟局域网VLAN 虚拟专用网VPN
目标： 1、对包括基础设施、系统和软件
等IT资源的表示、访问和管理 进行简化，并为这些资源提供 标准的接口来接收和提供输出 ；
2、降低了资源使用者和资源具体 实现之间的耦合程度，让使用 者不再依赖于资源的某种特定 实现。
–虚拟化的类型
•服务器虚拟化 •桌面虚拟化 •网络虚拟化 •存储虚拟化 •应用虚拟化
）
• B、安全性
•
---物理硬件应完全由VMM管理,VM中程序不得直接接触
• C、高效性
•虚拟化核心技术：
•
CPU虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化
•系统虚拟化
•CPU虚拟化 •内存虚拟化 •I/O 虚拟化
•可虚拟化架构 •不可虚拟化架构
•A、把物理CPU抽象成虚拟CPU，
任何时刻一个物理CPU只能运行一个 虚拟CPU的指令；
•服务器虚拟技术由来
Citrix是把服务器虚拟化技术中广泛采用的Hypervisor移植到终端，性能和稳定性高，但终端配置要求支持vPro 。
–常见厂商虚拟化产品介绍
•三大
主流虚 拟化厂 商
–主攻虚拟化领域十多年 –是全球桌面到数据中心虚拟化解决方案的领导
厂商
–主要产品： –VMware-ESX-Server ––VWMinwdaorwe-sGSSXer-vSeerrv2er0（08现H叫ypVeMr-Vware Server） ––VMMicwroasreo-fWt HorykpSetar-tiVonServer 2008 R2 ––VMMicwroasreofvtSVpihretureal4Server 2005 R2 –Virtual PC
•B、物理机的真实物理内存统一管理
，包装成多个虚拟机的物理内存给若 干虚拟机使用,使得每个虚拟机拥有 独立的内存空间；
•C、把物理机的设备统一管理,包装
成多个虚拟设备给若干个虚拟机使用
，响应每个虚拟机的设备访问请求和 I/O请求
•服务器虚拟化 •桌面虚拟化 •网络虚拟化 •存储虚拟化 •应用虚拟化