虚拟化技术 ppt课件
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云计算——虚拟化技术PPT课件
2021
29
4.4.3 硬件虚拟化的未来
2．异构硬件的融合和归一化
• 首先，异构硬件的融合将本着“优势互补”的原则，向应用提供优势 资源以满足极端化需求。
• 其次，不同的硬件需要采用不同的虚拟化方法，提供各异的接口以获 得最佳的性能。
• 因此，要通过虚拟化实现异构硬件归一化管理，向应用提供统一的编 程接口。可利用来自应用的需求信息动态判断实际的后台执行硬件， 实现应用需求指导的动态硬件选择技术。
• 目前，基于硬件辅助的虚拟化方法在CPU、内存、网络等传统硬 件资源上获得了成功，CPU 和内存虚拟化资源已经接近物理性 能。
2021
26
4.4.2 硬件虚拟化的代表
1．GPU虚拟化
• GPU是计算机的一个重要组成部分，但GPU这类重要资源虚拟化的性 能、扩展性和可用性相对于CPU还处于滞后的阶段。
2021
4
2．网络虚拟化
• 网络虚拟化以软件的形式完整再现了物理网络，应用在虚拟网 络上的运行与在物理网络上的运行完全相同。
• 网络虚拟化向已连接的工作负载提供逻辑网络连接设备和服务 （逻辑端口、交换机、路由器、防火墙、负载均衡器、VPN 等）。
• 虚拟网络不仅可以提供与物理网络相同的功能特性和保证，而 且具备虚拟化所具有的运维优势和硬件独立性。
图4.4 使用VMM二进制翻译客户操
2021
作系统的请求 12
4.2.3 半虚拟化
• 半虚拟化指的是虚拟机系统和虚 拟化软件层通过交互来改善性能 和效率。
• 半虚拟化涉及修改操作系统内核 来将不可虚拟化的指令替换为可 直接与虚拟化层交互的超级调用 （hypercalls）。
图4.5 将不可虚拟化的操作系统指令替
VMware虚拟化介绍PPT课件
安全性保障措施
01
虚拟机隔离
通过虚拟化技术实现虚拟机之间的完全隔离，防止虚拟机之间的攻击和
数据泄露。
02
访问控制
采用访问控制列表（ACL）等安全策略，限制虚拟机对网络资源的访问
权限，防止未经授权的访问。
03
数据加密
对虚拟机磁盘文件和传输的数据进行加密处理，确保数据在传输和存储
过程中的安全性。同时支持vMotion加密，保证虚拟机在迁移过程中的
02
通过实验操作，熟练掌握了VMware虚拟化产品的安装、配置
和管理技能。
拓展了视野和思路
03
通过课程中的案例分析和讨论，拓展了视野和思路，对虚拟化
在企业级应用有了更深入的认识。
THANKS
感谢观看Leabharlann VMware在虚拟化领域地位
市场占有率
生态系统
VMware是全球领先的虚拟化解决方 案提供商，在服务器虚拟化市场占有 率超过80%，处于绝对领先地位。
VMware建立了完善的生态系统，与 全球众多合作伙伴共同推动虚拟化技 术的应用和发展，形成了强大的产业 链和生态圈。
技术创新
VMware不断推动虚拟化技术的发展 和创新，如推出vSphere、vSAN、 NSX等系列产品，为用户提供全面的 虚拟化解决方案。
网络设备接入与配置方法
01
02
03
虚拟交换机
创建虚拟交换机，为虚拟 机提供网络连接，支持 VLAN划分和端口安全配 置。
网络负载均衡
通过VMware NSX等网络 虚拟化解决方案，实现网 络负载均衡，提高网络性 能和可用性。
虚拟机网络配置
为虚拟机配置网络适配器 、IP地址、网关等网络参 数，确保虚拟机能够正常 访问网络资源。
《服务器虚拟化》课件
容器化与微服务架构
总结词
容器化和微服务架构是近年来流行的技术趋势，它们通过将应用程序拆分成小的、独立的容器或服务，以提高应 用程序的可维护性、可扩展性和可靠性。
详细描述
容器化技术如Docker和Kubernetes，可以将应用程序及其依赖项打包到一个或多个容器中，实现应用程序的快 速部署和管理。微服务架构则将应用程序拆分成一系列小的、独立的服务，每个服务都负责特定的功能或业务逻 辑。这种架构可以提高应用程序的可维护性和可扩展性，并降低单点故障的风险。
架构设计
选择虚拟化软件
根据需求和资源评估，选择合适的虚拟化软件，如 VMware、Hyper-V等。
设计虚拟化架构
根据软件选择，设计虚拟化架构，包括虚拟机的数量 、存储设计、网络设计等。
制定高可用性策略
为虚拟化环境制定高可用性策略，确保业务连续性和 数据安全。
安装与配置
安装虚拟化软件
按照厂商提供的安装指南，在服务器上安装虚 拟化软件。
OpenStack
简介
OpenStack是一个开源的云计算 平台，它通过将物理服务器上的 硬件资源虚拟化，提供计算、存 储、网络和管理等服务。
特点
OpenStack具有高性能、高可用 性和可扩展性，支持多种操作系 统和应用程序，提供全面的云计 算管理功能。
应用场景
适用于需要构建私有云或公有云 的企业和数据中心。
04
服务器虚拟化的部署与实施
需求分析
01
明确业务需求
了解企业或组织对虚拟服务器的 需求，包括所需的硬件配置、操 作系统、应用程序等。
02
评估现有资源
03
制定迁移计划
对现有的服务器硬件、存储设备 和网络资源进行评估，确保能够 支持虚拟化环境。
虚拟化培训课件ppt.ppt
CPU Pool
Storage Pool
Storage Pool
Oracle CRM
SAP ERP
File/Print
虚拟化技术也是云计算的核心技术
更低的IT费用 更高的利用率 更少的复杂性 更自动化管理
Exchange
Virtual Infrastructure
更高的服务质量 支持动态迁移 容错性更好 具有隔离性，安全性更好 基于容器的管理，具有封装性 具有弹性，易于扩展
虚拟化常见类型
系统虚拟化 核心思想：使用虚拟化软件在一台物理机上虚拟出一台或多台虚拟机(VM) PC/服务器虚拟化：系统虚拟化的最大价值所在。 桌面虚拟化：解决个人电脑的桌面环境（包括应用程序和文件等）与物理机之间的耦合关系。经过虚拟化的桌面环境被保存在远程的服务器上，当用户使用具有足够显示能力的兼容设备（比如PC, 智能手机等）在桌面环境上工作时，所有的程序与数据都运行和最终保存在这个远程的服务器上。
随需应变的数据中心
主要内容
数据中心现状和趋势 虚拟化的定义 虚拟化的常见类型 服务器虚拟化关键技术 主流的虚拟化软件与虚拟化技术实践
虚拟化的定义
虚拟化本质：将原来运行在真实环境上的计算系统或组件运行在虚拟出来的环境中。
CPU
Hard Disk
Memory
I/O Devices
Operating System
JVM (Java VM)
VMWare ThinApp…
主要内容
数据中心现状和趋势 虚拟化的定义 虚拟化的常见类型 服务器虚拟化关键技术 主流的虚拟化软件与虚拟化技术实践
服务器虚拟化技术
便于管理; 提高利用率; 降低成本; 以技能为重点 只买需要的 简化环境 侧重于核心技能 提高业务变化的响应速度
《桌面虚拟化》课件
5G网络技术
5G网络的普及将为桌面虚拟化提供更快速、更稳定的网络传输服 务，提升用户体验。
AI技术
AI技术将进一步优化桌面虚拟化的资源调度和分配，实现更智能化 的管理。
应用场景拓展
教育行业
桌面虚拟化技术可以为学生和教师提供更加灵活的学习和教学环境 ，例如在线教育、远程实验室等。
医疗行业
桌面虚拟化技术可以为医疗行业提供更加高效、安全的远程诊疗和 数据管理解决方案。
用户设置
为用户配置虚拟桌面环境，包 括操作系统、应用软件、个性 化设置等。
需求分析
明确桌面虚拟化的需求和目标 ，包括用户数量、应用需求、 硬件配置等。
安装与配置
安装虚拟化软件，配置网络、 存储、安全等设置，建立虚拟 机模板和镜像。
测试与优化
进行系统测试，优化性能和用 户体验，确保系统稳定运行。
部署案例分析
原理
通过虚拟化技术，将操作系统、应用程序和数据运行在服务器上，形成虚拟机 ，通过网络将虚拟机的桌面环境传输到客户端设备上，实现桌面的集中管理和 交付。
桌面虚拟化的应用场景
企业办公
教育培训
企业可以通过桌面虚拟化技术为员工提供 个性化的办公环境，实现远程办公、移动 办公和会议室的快速部署。
学校和培训机构可以利用桌面虚拟化技术 为学生提供丰富的学习资源和个性化的学 习环境。
企业办公
桌面虚拟化技术可以简化企业IT架构，提高员工的工作效率和协作能 力。
对未来的影响和展望
1 2 3
更加智能化的管理
随着AI技术的发展，桌面虚拟化将实现更加智能 化的资源管理和调度，提高资源利用率。
更加广泛的应用领域
随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，桌 面虚拟化将在更多领域得到应用，如物联网、智 能家居等。
5G网络的普及将为桌面虚拟化提供更快速、更稳定的网络传输服 务，提升用户体验。
AI技术
AI技术将进一步优化桌面虚拟化的资源调度和分配，实现更智能化 的管理。
应用场景拓展
教育行业
桌面虚拟化技术可以为学生和教师提供更加灵活的学习和教学环境 ，例如在线教育、远程实验室等。
医疗行业
桌面虚拟化技术可以为医疗行业提供更加高效、安全的远程诊疗和 数据管理解决方案。
用户设置
为用户配置虚拟桌面环境，包 括操作系统、应用软件、个性 化设置等。
需求分析
明确桌面虚拟化的需求和目标 ，包括用户数量、应用需求、 硬件配置等。
安装与配置
安装虚拟化软件，配置网络、 存储、安全等设置，建立虚拟 机模板和镜像。
测试与优化
进行系统测试，优化性能和用 户体验，确保系统稳定运行。
部署案例分析
原理
通过虚拟化技术，将操作系统、应用程序和数据运行在服务器上，形成虚拟机 ，通过网络将虚拟机的桌面环境传输到客户端设备上，实现桌面的集中管理和 交付。
桌面虚拟化的应用场景
企业办公
教育培训
企业可以通过桌面虚拟化技术为员工提供 个性化的办公环境，实现远程办公、移动 办公和会议室的快速部署。
学校和培训机构可以利用桌面虚拟化技术 为学生提供丰富的学习资源和个性化的学 习环境。
企业办公
桌面虚拟化技术可以简化企业IT架构，提高员工的工作效率和协作能 力。
对未来的影响和展望
1 2 3
更加智能化的管理
随着AI技术的发展，桌面虚拟化将实现更加智能 化的资源管理和调度，提高资源利用率。
更加广泛的应用领域
随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，桌 面虚拟化将在更多领域得到应用，如物联网、智 能家居等。
(2024年)VMware虚拟化介绍PPT课件
2024/3/26
23
备份恢复策略制定及执行
2024/3/26
备份策略
根据业务需求和数据重要性，制定合 适的备份策略，包括备份周期、备份 类型（如完全备份、增量备份等）和 备份存储位置等。
恢复策略
在虚拟机或数据损坏时，能够快速恢 复虚拟机或数据到备份状态，确保业 务连续性。同时，需要定期测试恢复 流程，确保其有效性。
感谢观看
2024/3/26
32
21
05
VMware虚拟化运维 管理策略
2024/3/26
22
性能监控与故障排查方法
性能监控
利用VMware提供的性能监控工具， 实时监控虚拟机、主机和存储的性能 指标，如CPU利用率、内存占用率、 磁盘I/O等。
故障排查
当出现故障时，通过查看日志文件、 诊断工具和资源监控信息，快速定位 并解决问题，确保虚拟化环境的稳定 运行。
2024/3/26
3
虚拟化定义与原理
2024/3/26
虚拟化定义
虚拟化是一种资源管理技术，将计算机的各种实体资源，如 服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来 ，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的 组态更好的方式来应用这些资源。
虚拟化原理
虚拟化技术通过在物理服务器和操作系统之间加入一个虚拟 化层，将一台物理服务器分割成多个相互隔离的虚拟服务器 ，每个虚拟服务器都有自己的操作系统和应用程序，实现资 源的动态分配、灵活调度和高效管理。
VMware Site Recovery Manager
提供灾难恢复解决方案，确保业务在发生灾难时能够快速恢复。
VMware Horizon
提供虚拟桌面和应用解决方案，实现桌面和应用的集中管理和按需交 付。
vSphere虚拟化技术介绍 ppt课件
2020/12/27
5
1、虚拟化技术简介
1.2、虚拟化技术的类型
虚拟化技术之所以会被广泛的采用，都有其应用背景，当前虚拟化技术大致看来主要有以下几种类型:拆 分、整合、迁移。
（1）拆分。某台计算机性能较高，而工作负荷小，资源没有得到充分利用。这种情况适用于拆分虚拟技 术，可以将这台计算机拆分为逻辑上的多台计算机，同时供多个用户使用。这样可以使此服务器的硬件资源 得到充分的利用。
Windows Server集群，然后才能管理多台宿主机。因为HyperV的成本相对较低，所以最近几年市场占有率也在提
升，主要是一些使用Windows系统的企业使用比较多。
（3）Xen
Xen是最早的开源虚拟化引擎，由剑桥大学开发，版虚拟化的概念也是Xen最早提出的。Xen后来被思杰收购，
推出了一套叫作XenServer的管理工具，XenServer于2013年年底宣布免费。Xen因为推出的时间比较长，兼容性、
（2）降低管理复杂度，通过服务器虚拟化减少了物理服务器的数量，也就减少了相应的物理资源管理； 隐藏物理资源的部分复杂性；简化了服务器部署、管理和维护工作，降低了管理费用。通过实现自动化、获 得更好的信息和实现中央管理来简化公共管理任务；实现负载管理自动化。
（3）提高数据备份的可靠性，支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案， 虚拟化技术可以实现较简单的共享机制无法实现的隔离和划分，可实现对数据和服务进行可控和安全的访问， 带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。
稳定性都不错，目前使用Xen的主要是一些在Xen上面技术积累较多的企业。
（4）KVM
KVM比较年轻，所以诞生的时候吸收了许多虚拟化技术的优点，一开始就支持硬件虚拟化技术，没有历史兼容包
《云计算课件：虚拟化技术详解PPT》
介绍两种主要的硬件虚拟化技术，Intel VT和AMD-V。了解它们如何提供硬件 级别的支持，提升虚拟化技术的性能和安全性。
虚拟机监控器的作用和概念
解释虚拟机监控器（VMM）的作用和原理。了解如何使用VMM实现虚拟化， 并提供对虚拟机的管理和控制。
虚拟化技术的部署和实施
介绍实施 性能优化。
基于虚拟化技术的云计算架构
探讨如何使用虚拟化技术构建弹性、可扩展和高可用性的云计算架构。了解 虚拟化在云端计算中的关键作用。
云计算课件：虚拟化技术 详解PPT
介绍云计算和虚拟化技术的基本概念，探索如何借助虚拟化技术提高计算机 资源利用率和灵活性，助力创新和卓越业务。
云计算和虚拟化技术
解释云计算和虚拟化技术的关系及云计算环境下的虚拟化技术的重要性。使计算资源能被更高效地利用，降低 成本，提高可扩展性。
虚拟化技术的分类
介绍虚拟化技术的不同类型，包括服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化。 了解各种虚拟化技术的特点和应用场景。
完全虚拟化和半虚拟化的区别
对比和解释完全虚拟化和半虚拟化的不同之处，包括性能、资源利用和操作系统的支持。了解何时使用每种虚 拟化技术。
虚拟化技术的优势和劣势
探讨虚拟化技术的优点，如资源利用率提升、环境隔离和便捷的部署。同时， 讨论虚拟化技术的一些挑战和劣势。
Intel VT与AMD-V虚拟化技术介 绍
虚拟机监控器的作用和概念
解释虚拟机监控器（VMM）的作用和原理。了解如何使用VMM实现虚拟化， 并提供对虚拟机的管理和控制。
虚拟化技术的部署和实施
介绍实施 性能优化。
基于虚拟化技术的云计算架构
探讨如何使用虚拟化技术构建弹性、可扩展和高可用性的云计算架构。了解 虚拟化在云端计算中的关键作用。
云计算课件：虚拟化技术 详解PPT
介绍云计算和虚拟化技术的基本概念，探索如何借助虚拟化技术提高计算机 资源利用率和灵活性，助力创新和卓越业务。
云计算和虚拟化技术
解释云计算和虚拟化技术的关系及云计算环境下的虚拟化技术的重要性。使计算资源能被更高效地利用，降低 成本，提高可扩展性。
虚拟化技术的分类
介绍虚拟化技术的不同类型，包括服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化。 了解各种虚拟化技术的特点和应用场景。
完全虚拟化和半虚拟化的区别
对比和解释完全虚拟化和半虚拟化的不同之处，包括性能、资源利用和操作系统的支持。了解何时使用每种虚 拟化技术。
虚拟化技术的优势和劣势
探讨虚拟化技术的优点，如资源利用率提升、环境隔离和便捷的部署。同时， 讨论虚拟化技术的一些挑战和劣势。
Intel VT与AMD-V虚拟化技术介 绍
大数据教材PPT课件之《云计算》：第7章 虚拟化技术(三)
终生免费的智能硬件大数据托管平台
扫一扫，进入万物云
终生免费的环境大数据共享平台
扫一扫，进入环境云
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核心层网络虚拟化 接入层网络虚拟化 虚拟机网络虚拟化 案例分析: VMware的网络虚拟化技术
7.4 网络虚拟化
接入层网络虚拟化
接入层虚拟化，可以实现数据中心接入层的分级设计。根据数据中心的走线要求， 接入层交换机要求能够支持各种灵活的部署方式和新的以太网技术。
拥塞通知
（IEEE 802.1Qau）
802.1Qbg
外部网络能够支持虚拟交换功能，对于虚拟交换网络范围内VM动 态迁移、调度信息，均通过LLDP扩展协议得到同步以简化运维
802.1Qbh
将远程交换机部署为虚拟环境中的策略控制交换机，而不是部署 成邻近服务器机架的交换机，通过多个虚拟通道，让边缘虚拟桥 复制帧到一组远程端口
10
7.4 网络虚拟化
23
7.5 桌面虚拟化
7.5.1 7.5.2 7.5.3
桌面虚拟化简介 技术现状 案例分析
7.5 桌面虚拟化
案例分析
VMware View的主要部件如下： View Connection Server（ View连接服务器） 接收到的远程桌面用户请求重定向到相应的虚拟桌面、物理桌面或终端服务器。 View Manager Security Server（View安全连接服务器） 可选组件 View Administrator Interface（ View管理接口程序） 用于配置View Connection Server、部署和管理虚拟桌面、控制用户身份验证。 View代理 安装在虚拟桌面依托的虚拟机、物理机或终端服务器上，安装后提供服务，可 由View Manager Server管理。
虚拟化技术简介PPT课件
构建云平台，提供基础设施、 平台和软件服务。
开发测试环境
快速搭建开发测试环境，提高 开发效率。
远程办公
提供远程访问虚拟桌面，实现 移动办公和远程协作。
02
虚拟化技术的发展历程
虚拟化技术的起源
虚拟化技术的起源可以追溯到上世纪 60年代，当时大型机为了提高资源 利用率和简化管理，开始采用虚拟化 技术。
数据库虚拟化
通过虚拟化技术将多个数据库整 合到一个共享的物理平台上，实 现数据的高可用性、可扩展性和
安全性。
服务器虚拟化
将多个应用程序或系统运行在同一 个物理服务器上，通过虚拟化技术 隔离各个系统，提高服务器的利用 率并降低能耗。
桌面虚拟化
通过虚拟化技术将桌面操作系统和 应用程序与物理硬件分离，用户可 以通过任何设备访问自己的虚拟桌 面。
虚拟化技术
通过软件技术将物理硬件资源（如服 务器、存储设备、网络等）虚拟化成 多个独立的虚拟资源，实现资源的共 享、动态管理和高效利用。
虚拟化技术分类
服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚 拟化等。
虚拟化技术的应用场景
01
02
03
04
企业数据中心
提高资源利用率，降低运营成 本，实现快速部署和灵活扩展
。
云计算
总结虚拟化技术的发展历程和应用情况
网络虚拟化
通过网络设备的虚拟化，实现网络的灵活配置和管理。
桌面虚拟化
通过将桌面操作系统和应用程序进行虚拟化，实现桌面的集中管理和远程访问。
对未来虚拟化技术的发展趋势进行展望
更广泛的虚拟化应用
随着云计算、大数据和人工智能等技术的不断发展，虚拟化技术的 应用范围将更加广泛，如应用于物联网、边缘计算等领域。
开发测试环境
快速搭建开发测试环境，提高 开发效率。
远程办公
提供远程访问虚拟桌面，实现 移动办公和远程协作。
02
虚拟化技术的发展历程
虚拟化技术的起源
虚拟化技术的起源可以追溯到上世纪 60年代，当时大型机为了提高资源 利用率和简化管理，开始采用虚拟化 技术。
数据库虚拟化
通过虚拟化技术将多个数据库整 合到一个共享的物理平台上，实 现数据的高可用性、可扩展性和
安全性。
服务器虚拟化
将多个应用程序或系统运行在同一 个物理服务器上，通过虚拟化技术 隔离各个系统，提高服务器的利用 率并降低能耗。
桌面虚拟化
通过虚拟化技术将桌面操作系统和 应用程序与物理硬件分离，用户可 以通过任何设备访问自己的虚拟桌 面。
虚拟化技术
通过软件技术将物理硬件资源（如服 务器、存储设备、网络等）虚拟化成 多个独立的虚拟资源，实现资源的共 享、动态管理和高效利用。
虚拟化技术分类
服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚 拟化等。
虚拟化技术的应用场景
01
02
03
04
企业数据中心
提高资源利用率，降低运营成 本，实现快速部署和灵活扩展
。
云计算
总结虚拟化技术的发展历程和应用情况
网络虚拟化
通过网络设备的虚拟化，实现网络的灵活配置和管理。
桌面虚拟化
通过将桌面操作系统和应用程序进行虚拟化，实现桌面的集中管理和远程访问。
对未来虚拟化技术的发展趋势进行展望
更广泛的虚拟化应用
随着云计算、大数据和人工智能等技术的不断发展，虚拟化技术的 应用范围将更加广泛，如应用于物联网、边缘计算等领域。
相关主题
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7.虚拟化技术
云计算技术
数据
中心
规模不断增大 成本逐渐上升 管理日趋复杂
云计算
6/82
7.1 虚拟化技术简介 虚拟化技术简介
传统的数据中心
7.虚拟化技术
采用了多种技术 业务之间孤立
网络结构复杂
虚拟数据中心
高速
扁平
虚拟化
云计算
7/82
7.1 虚拟化技术简介 虚拟化技术简介
7.虚拟化技术
数据中心
服务器虚拟化
应用程序的代码运行在最低运行级别上ring3上，不能做受控操作。如果要做，那就要 通过执行系统调用（函数），执行的时候，CPU的运行级别会发生从ring3到ring0的 切换，并跳转到系统调用对应的内核代码位置执行，这样内核就为你完成了设备访问， 完成之后再从ring0返回ring3。这个过程也称作用户态和内核态的切换。
服务器虚拟化 存储虚拟化 网络虚拟化 桌面虚拟化
云计算
4/82
20世纪60年代
IBM公司推出虚拟化技术
主要用于当时的IBM大型机的服务器虚拟化
虚拟化技术的核心思想是利用软件或固件管理程序构成虚拟化层，把 物理资源映射为虚拟资源。在虚拟资源上可以安装和部署多个虚拟机， 实现多用户共享物理资源。
7.1 虚拟化技术简介 虚拟化技术简介
云计算
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硬件辅助的全虚拟化
7.虚拟化技术
2005年后，CPU厂商Intel 和 AMD 开始支持虚拟化了。 Intel 引入了 Intel-VT 技术。
主机操作系统
物理机（底层硬件）
图7-1 寄居虚拟化架构
云计算
12/82
7.2 服务器虚拟化
服务器虚拟化的层次
裸机虚拟化
7.虚拟化技术
架构中的VMM也可以认为是一个 操作系统，一般称为Hypervisor
Hypervisor实现从虚拟资源到物 理资源的映射
客户
虚拟机
客户
虚拟机HBiblioteka pervisorCPU虚拟化
物理CPU
抽象
虚拟CPU
物理CPU
抽象
虚拟CPU
物理CPU
抽象
虚拟CPU
7.虚拟化技术
客户
操作系统
1
虚拟CPU的正确运行是要保证虚拟机指令正确运行，现有的实 现技术包括模拟执行和监控执行
2
调度问题是指VMM决定当前哪个虚拟CPU在物理CPU上运行， 要保证隔离性、公平性和性能。
云计算
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西北农林科技大学
第7章
虚拟化技术
7.1 虚拟化技术简介 7.2 服务器虚拟化 7.3 存储虚拟化 7.4 网络虚拟化 7.5 桌面虚拟化
7.1 虚拟化技术简介
7.虚拟化技术
虚拟化技术是伴随着计算机的出现而产生和发展起来的，虚拟化意味着对 计算机资源的抽象。 虚拟化技术已经成为构建云计算环境的一项关键技术。
云计算
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基于二进制翻译的全虚拟化
7.虚拟化技术
客户操作系统运行在 Ring 1，在执行特权指令时，会 触发异常（CPU的机制，没权限的指令会触发异常）， 然后 VMM 捕获这个异常，在异常里面做翻译，模拟， 最后返回到客户操作系统内，客户操作系统认为自己的 特权指令工作正常，继续运行。但是这个性能损耗，就 非常的大，简单的一条指令，执行完，了事，现在却要 通过复杂的异常处理过程
的虚拟化
将一个或多个物 理服务器虚拟成 多个逻辑上的服 务器
存储虚拟化
把分布的异构存 储设备统一为一 个或几个大的存 储池
网络虚拟化
在底层物理网络 和网络用户之间 增加一个抽象层
云计算
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7.1 虚拟化技术简介 7.2 服务器虚拟化 7.3 存储虚拟化 7.4 网络虚拟化 7.5 桌面虚拟化
一个物理的服务器虚拟成若干个独立的 逻辑服务器，比如分区；
异常 “捕获（trap）-翻 译（handle）-模拟 （emulate）” 过程
云计算
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超虚拟化（或者半虚拟化/操作系统辅助虚拟化）
7.虚拟化技术
半虚拟化的思想就是，修改操作系统内核， 替换掉不能虚拟化的指令，通过超级调用 （hypercall）直接和底层的虚拟化层 hypervisor来通讯。
为什么需要 CPU 虚拟化
7.虚拟化技术
x86 架构CPU提供四个特权级别（0~3）给操作系 统和应用程序来访问硬件。 Ring 是指 CPU 的运行级别。Ring 0是最高级别， Ring1次之，Ring2更次之……
虚拟化在这里就遇到了一个难题？
操作系统（内核）需要直接访问硬件和内存，因此它的代码需要运行在最高运行级别 Ring0上，这样它可以使用特权指令，控制中断、修改页表、访问设备等等。
把若干分散的物理服务器虚拟为一个大的逻 辑服务器，比如网格技术
7.虚拟化技术
7.2 服务器虚拟化
7.2.1 服务器虚拟化的层次 7.2.2 服务器虚拟化的底层实现 7.2.3 虚拟机迁移 7.2.4 隔离技术 7.2.5 案例分析
云计算
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7.2 服务器虚拟化
7.虚拟化技术
服务器虚拟化的层次
寄居虚拟化
寄居虚拟化的虚拟化层一般称 为虚拟机监控器（VMM）
这类虚拟化架构系统损耗比较大
客户
虚拟机
客户
虚拟机
客户
虚拟机
虚拟机管理器（VMM）
就操作系统层的虚拟化而言， 没有独立的Hypervisor层
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。客户操作系统环境与宿主 服务器分享同一个操作系统
hypervisor 同时也提供了超级调用接口 来满足其他关键内核操作，比如内存管 理、中断和时间保持。
省去了全虚拟化中的捕获和模拟，大大提高了效率。所以像XEN这种半虚拟化技术， 客户机操作系统都是有一个专门的定制内核版本，和x86、mips、arm这些内核版 本等价。这样一来，就不会有捕获异常、翻译、模拟的过程了，性能损耗非常低。
解决 方案
半虚拟化
半虚拟化技术降低了由于虚拟化而引入 的系统性能损失。
云计算
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7.虚拟化技术
7.2 服务器虚拟化
7.2.1 服务器虚拟化的层次 7.2.2 服务器虚拟化的底层实现 7.2.3 虚拟机迁移 7.2.4 隔离技术 7.2.5 案例分析
云计算
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7.2 服务器虚拟化
服务器虚拟化的底层实现
客户
虚拟机
Hypervisor实现了不同虚拟机的 运行上下文保护与切换，保证了 各个客户虚拟系统的有效隔离
物理机（底层硬件）
图7-2 裸机虚拟化架构
云计算
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7.2 服务器虚拟化 服务器虚拟化的层次
7.虚拟化技术
VMM无法 直接捕获特 权指令
完全虚拟化 完全虚拟化具有很好的兼容性，在服务 器虚拟化中得到广泛应用。