第五讲 项目二 云计算的实现(2)
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第五讲
项目二 云计算的实现（2）
项目二内容
1. 云计算的体系架构 2.典型的云计算平台 3.云计算商业化实现
VMware实现
4.云计算开源实现
openstck实现
5.实践案例二
VMware – 公认 的业界领袖
公司概况 VMware市值在400亿美元左右， 为世界第四大系统软件公司 2011 年收入约 38 亿美元 全球 89%的虚拟化应用 基于 现金超过 20 亿美元 营运利润率达 20% 以上 VMware 的技术运行，其产品也在虚 全球约 7,000 名员工 拟化领域占据了绝对的优势地位。。 全球第 5 大基础架构软件公司 千锤百炼 Gartner，2008 年 12 月 150,000 多家 VMware 客户 财富 100 强中的所有企业 财富全球 100 强中的所有企业 财富 1000 强中 96% 的企业 财富全球 500 强中 95% 的企业
什么是虚拟化技术？
虚拟化就是让硬件转变到软件的 一种新技术。 虚拟化就是允许你在单一的物理 主机上同时运行多个操作系统
每个操作系统都安装在一个虚拟机 中.
虚拟化并不是:
模拟 仿真
服务器虚拟化的基础概念
虚拟化将硬件、操作系统和应用程序一同封装一个可迁移的虚拟机档案 文件中 虚拟化后
未更改过的应用 未更改过的OS 虚拟硬件
虚拟化前
• 软件必须与硬件相结合 • 每台机器只能 运行单一的操作系统 • 每个操作系统有一个或多个应用程序 负载（通常只有一个）
• 增加虚拟化层 • 每台机器上有多个操作系统和多个应 用负载
虚拟化的两种架构
寄居架构
原生架构（裸金属架构 ）
例如：VMware Workstation 在操作系统的层面之上进行虚拟机实 现，物理主机上需要 一个操作系统(例 如 Windows 或Linux) 。 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/微软的Hyper-V 在计算机硬件上直接进行虚拟化，不 需要其它操作系统支持，它本身就是一 个操作系。 是架设在计算机硬件和操作系统之间 的虚拟化 。 依赖虚拟层内核
什么是虚拟机?
一个软件平台, 如同一个物理服 务器, 在上面运行操作系统和应用 程序。 一批离散的文件，主要文件：
配置文件 虚拟磁盘文件 虚拟BIOS配置文件 日志文件
虚拟机
虚拟机的好处
物理主机
•难于移动和复制 •绑定特定的硬件 •比较短的生命周期 •需求专业的硬件升级
虚拟机
易于复制和移动
封装成文件 独立于物理硬件 同一物理硬件上的虚拟机互相独立 （隔离） 独立于物理硬件的改变
易于管理
VMware云战略三层架构
虚拟化是云计算中的关键技术， 指在一台共享计算机上聚集多个 操作系统和应用程序，以便更好 地利用服务器
VMware提供云基础架构及管理、 云应用平台和终端用户计算等多 个层次上的解决方案，主要支持 企业级组织机构利用服务器虚拟 化技术，实现从目前的数据中心 向云计算环境转变
VMware云战略三层架构
1.云基础架构及管理层（IaaS）
云基础架构及管理层由数据中心与 云基础架构、安全产品、基础架构和 运营管理三大部分组成。数据中心和 基础架构是VMware云计算解决方案的 基石
这一层的主要产品包括VMware vSphere和VMware Server，其他产品 还包括VMware vCenter Product Family、VMware vCloud Service Director等
VMware云战略三层架构
2.云应用平台层（PaaS）
VMware的云应用平台以SpringSource 应用和VMware vSphere为基础，采用 高级消息队列协议AMQP，具有无缝扩 展的弹性数据管理技术和跨物理/虚 拟环境可见性的性能监控和应用管理 机制，并能实现私有云和公有云之间 的迁移
VMware云战略三层架构
3.桌面虚拟化产品（SaaS）
主要是基于桌面和应用程序虚拟化， 提供了VMware ThinApp、VMware Workstation、VMware Fusion、 Zimbra、VMware Player、WMware移 动虚拟平台（MVP）及VMware ACE等 产品
Vmware云平台
VMware 平台是业界领先的平台，已经有众多企业和服 务提供商选用了这一平台，采用它，您就可以按照业务需
求将应用部署在最佳场所（私有云或公共云），并且可以
利用混合私有云环境，使应用在跨私有云和公共云的基础 架构上迁移。 VMware原生架构的服务器虚拟化产品称为vSphere， 但vSphere其实并不是一个单独的软件，而是很多软件的 组合。在这些软件的组合中，主要包括两大核心组件： ESXi和vCenterServer。
vSphere 组件
VMware ESX™/ESXi VMware vCenter™ 服务器 VMware vSphere 客户端 VMware vSphere Web 访问 VMware vStorage VMFS VMware 虚拟对称多处理 （SMP）
vSphere组件
虚拟化管理器VMM部分，VMware ESX/EXSi
vSphere的底层就是虚拟机ESX/EXSi Server。通过ESX虚拟化数据中心服务 器，将数据中心转换为云计算基础架构
整合和管理VMM的VMware vCenter
vCenter作为管理节点控制和整合属于其域的vSphere主机，既可以安装在 物理机的操作系统上，也可以安装在虚拟机的操作系统上（官方推荐） VMware vSphere vClient vSphere Client 是一个用于管理 vCenter Server 和 ESXi 的主界面。 当服务器为 vCenter Server 系统时，vSphere Client 将根据许可配置和 用户权限显示可供 vSphere 环境使用的所有选项。当服务器为 ESXi 主机 时，vSphere Client 仅显示适用于单台主机管理的选项。
vCenter APP OS ESX APP OS ESX APP OS ESX
vSphere功能
基本功能 高级功能 动态迁移 资源优化 安全方面 容错 高可用性 备份 主机和虚拟机的设置 应用部署
资源和虚拟机的清单管理
任务调度
日志管理
警告和事件管理 虚拟机部署
ESX/ESXi
ESX/EXSi也就是Hypervisor，直接安装在服务器硬 件上，在硬件和操作系统之间插入了一个稳固的虚拟化层 ；将一个物理服务器划分为多个安全、可移植的虚拟机， 这些虚拟机在同一物理服务器上运行。每个虚拟机都呈现 为一个完整的系统（具有处理器、内存、网络、存储器和 BIOS）。 ESXi是用来实现虚拟化核心功能的软件，也就是让一台 物理计算机能够并发运行多个操作系统。ESXi的功能与 VMware Workstation差不多，它也是用来创建虚拟 机的，只不过它采用的是原生架构，性能要强大得多。 微软方面与ESXi相对应的就是Hyper-V，而且跟 Hyper-V一样，ESXi也是免费的。
ESX组成部分概述
服务控制台Service Console
管理代理 Agents和接口 hostd 其它外设 I/O
VMM
VMM
VMM
VMM
虚拟多处理器SMP
周期性负载均衡器
虚拟机群集 文件系统
虚拟网卡和交换机
资源管理
存储协议栈
设备驱动程序
网络协议栈
VMware内核 - VMkernel
物理硬件
ESX/ESXi 是使用基于系统架构的虚拟化层。 虚拟机封装到文件里，独立于物理硬件，易于复制和移动。
vCenterServer
ESXi是直接安装在物理服务器上的，而 vCenterServer则需要安装在一台64位的 Windows服务器上。当网络中物理服务器的数 量超过2台时，我们就可以利用 vCenterServer将这些服务器构成一个群集， 以实现对这些服务器以及运行在它们上面的虚拟 机的统一集中管理，免去在不同物理服务器之间 来回切换的麻烦。另外利用vCenterServer还 可以将所有这些物理服务器提供的硬件资源集中 起来形成一个资源池，然后按需要分配给各个虚 拟机。这就有些云计算的感觉了，所以 vSphere也一直号称是一款云操作系统。
vCenterServer的强大功能
vMotion虚拟机迁移
VMotion可将正在运行的虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务 器，而无需中断服务。
DRS动态资源分配
DRS，Distributed Resource Scheduler，它可以实现物理服务器硬件资 源的动态分配，以使各台物理服务器的资源消耗基本保持在一个平衡的 状态。
High Availability高可用以及Fault Tolerance容错
HA高可用的原理很简单，假如某台物理服务器崩溃了，那么通过HA就能 够快速地在群集内的其他物理服务器上自动重启崩溃服务器上的虚拟机 ，当然前提是目标物理服务器中要有足够的可用资源。
安全性
其实只需要在物理服务器上创建一台专门的安全虚拟机，用这台安全虚 拟机就可以保障物理服务器中所有虚拟机的安全。因为所有这些虚拟机 都是使用相同的内存和硬盘，所以这也是vSphere非常牛的一个功能。
虚拟机迁移工具
1. VMotion
虚拟机的迁移是指把源主机上的操作系统和应用程序移动到目的 主机，并且能够在目的主机上正常运行。VMotion是VMware用于在 数据中心的服务器之间进行虚拟机迁移的技术
VMotion可以在不停机、不中断业务的情况下自动维护硬件，并行 地将多个任意操作系统的虚拟机从运行不正常的服务器中迁出，实 时提供迁移向导 虚拟机迁移过程三项技术：①将虚拟机状态信息压缩存储在共享 存储器的文件中；②将虚拟机的动态内存和执行状态通过高速网络 在源ESX服务器和目标ESX服务器之间快速传输；③虚拟化网络以确 保在迁移后虚拟机的网络身份和连接能保留
虚拟机迁移工具
2.VMware Storage VMotion
用于实时迁移虚拟机磁盘文件，以 便满足对虚拟机磁盘文件升级、维 护和备份
1.Storage VMotion 将虚拟机的“主目录” 移到新的位置 2.Storage VMotion 会针对要移转的每个 虚拟机磁盘建立“子磁盘” 3.将“父磁盘”或原始虚拟磁盘从旧的储 存装置复制到新的储存装置 4.“父磁盘”传输完毕，最后将子磁盘整合 到目的父磁盘上
虚拟机数据备份恢复工具
1. VMware Consolidated Backup (VCB)
备份代理，本身没有备份功能，需要第三方备份软件来配合
2. VMware Data Recovery
vSphere新提供的数据备份功能，与VCB共存，不替代VCB，是一种基 于磁盘的数据备份方式，不支持以磁带为目标的备份
1）备份过程 选择要保护的虚拟机、备份作业计划、数据保留策略以及目标磁盘，之后 ，作业被分派给VMware Data Recovery虚拟工具以启动受保护虚拟机的快 照，然后开始备份 2）恢复过程 在整个虚拟机的恢复过程中，VMware Data Recovery将显示每个虚拟机的 时间还原点。一旦选定了所需的还原点，VMware Data Recovery通过检索 特定的数据块，将虚拟机还原到目标主机或资源池
虚拟机安全工具
VMware vShield——VMware开发的用于云环境安全的产品，对 于各种规模的组织机构而言，VMware vShield提供了敏捷、动 态、经济高效的安全性，确保平滑地实现云部署，并获得云计 算的实际好处 VMware vShield Product Family 包括VMware vShield App、 VMware vShield Edge 、VMware vShield Endpoint
可靠性组件FT和HA
项目二 云计算的实现（2）
项目二内容
1. 云计算的体系架构 2.典型的云计算平台 3.云计算商业化实现
VMware实现
4.云计算开源实现
openstck实现
5.实践案例二
VMware – 公认 的业界领袖
公司概况 VMware市值在400亿美元左右， 为世界第四大系统软件公司 2011 年收入约 38 亿美元 全球 89%的虚拟化应用 基于 现金超过 20 亿美元 营运利润率达 20% 以上 VMware 的技术运行，其产品也在虚 全球约 7,000 名员工 拟化领域占据了绝对的优势地位。。 全球第 5 大基础架构软件公司 千锤百炼 Gartner，2008 年 12 月 150,000 多家 VMware 客户 财富 100 强中的所有企业 财富全球 100 强中的所有企业 财富 1000 强中 96% 的企业 财富全球 500 强中 95% 的企业
什么是虚拟化技术？
虚拟化就是让硬件转变到软件的 一种新技术。 虚拟化就是允许你在单一的物理 主机上同时运行多个操作系统
每个操作系统都安装在一个虚拟机 中.
虚拟化并不是:
模拟 仿真
服务器虚拟化的基础概念
虚拟化将硬件、操作系统和应用程序一同封装一个可迁移的虚拟机档案 文件中 虚拟化后
未更改过的应用 未更改过的OS 虚拟硬件
虚拟化前
• 软件必须与硬件相结合 • 每台机器只能 运行单一的操作系统 • 每个操作系统有一个或多个应用程序 负载（通常只有一个）
• 增加虚拟化层 • 每台机器上有多个操作系统和多个应 用负载
虚拟化的两种架构
寄居架构
原生架构（裸金属架构 ）
例如：VMware Workstation 在操作系统的层面之上进行虚拟机实 现，物理主机上需要 一个操作系统(例 如 Windows 或Linux) 。 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/微软的Hyper-V 在计算机硬件上直接进行虚拟化，不 需要其它操作系统支持，它本身就是一 个操作系。 是架设在计算机硬件和操作系统之间 的虚拟化 。 依赖虚拟层内核
什么是虚拟机?
一个软件平台, 如同一个物理服 务器, 在上面运行操作系统和应用 程序。 一批离散的文件，主要文件：
配置文件 虚拟磁盘文件 虚拟BIOS配置文件 日志文件
虚拟机
虚拟机的好处
物理主机
•难于移动和复制 •绑定特定的硬件 •比较短的生命周期 •需求专业的硬件升级
虚拟机
易于复制和移动
封装成文件 独立于物理硬件 同一物理硬件上的虚拟机互相独立 （隔离） 独立于物理硬件的改变
易于管理
VMware云战略三层架构
虚拟化是云计算中的关键技术， 指在一台共享计算机上聚集多个 操作系统和应用程序，以便更好 地利用服务器
VMware提供云基础架构及管理、 云应用平台和终端用户计算等多 个层次上的解决方案，主要支持 企业级组织机构利用服务器虚拟 化技术，实现从目前的数据中心 向云计算环境转变
VMware云战略三层架构
1.云基础架构及管理层（IaaS）
云基础架构及管理层由数据中心与 云基础架构、安全产品、基础架构和 运营管理三大部分组成。数据中心和 基础架构是VMware云计算解决方案的 基石
这一层的主要产品包括VMware vSphere和VMware Server，其他产品 还包括VMware vCenter Product Family、VMware vCloud Service Director等
VMware云战略三层架构
2.云应用平台层（PaaS）
VMware的云应用平台以SpringSource 应用和VMware vSphere为基础，采用 高级消息队列协议AMQP，具有无缝扩 展的弹性数据管理技术和跨物理/虚 拟环境可见性的性能监控和应用管理 机制，并能实现私有云和公有云之间 的迁移
VMware云战略三层架构
3.桌面虚拟化产品（SaaS）
主要是基于桌面和应用程序虚拟化， 提供了VMware ThinApp、VMware Workstation、VMware Fusion、 Zimbra、VMware Player、WMware移 动虚拟平台（MVP）及VMware ACE等 产品
Vmware云平台
VMware 平台是业界领先的平台，已经有众多企业和服 务提供商选用了这一平台，采用它，您就可以按照业务需
求将应用部署在最佳场所（私有云或公共云），并且可以
利用混合私有云环境，使应用在跨私有云和公共云的基础 架构上迁移。 VMware原生架构的服务器虚拟化产品称为vSphere， 但vSphere其实并不是一个单独的软件，而是很多软件的 组合。在这些软件的组合中，主要包括两大核心组件： ESXi和vCenterServer。
vSphere 组件
VMware ESX™/ESXi VMware vCenter™ 服务器 VMware vSphere 客户端 VMware vSphere Web 访问 VMware vStorage VMFS VMware 虚拟对称多处理 （SMP）
vSphere组件
虚拟化管理器VMM部分，VMware ESX/EXSi
vSphere的底层就是虚拟机ESX/EXSi Server。通过ESX虚拟化数据中心服务 器，将数据中心转换为云计算基础架构
整合和管理VMM的VMware vCenter
vCenter作为管理节点控制和整合属于其域的vSphere主机，既可以安装在 物理机的操作系统上，也可以安装在虚拟机的操作系统上（官方推荐） VMware vSphere vClient vSphere Client 是一个用于管理 vCenter Server 和 ESXi 的主界面。 当服务器为 vCenter Server 系统时，vSphere Client 将根据许可配置和 用户权限显示可供 vSphere 环境使用的所有选项。当服务器为 ESXi 主机 时，vSphere Client 仅显示适用于单台主机管理的选项。
vCenter APP OS ESX APP OS ESX APP OS ESX
vSphere功能
基本功能 高级功能 动态迁移 资源优化 安全方面 容错 高可用性 备份 主机和虚拟机的设置 应用部署
资源和虚拟机的清单管理
任务调度
日志管理
警告和事件管理 虚拟机部署
ESX/ESXi
ESX/EXSi也就是Hypervisor，直接安装在服务器硬 件上，在硬件和操作系统之间插入了一个稳固的虚拟化层 ；将一个物理服务器划分为多个安全、可移植的虚拟机， 这些虚拟机在同一物理服务器上运行。每个虚拟机都呈现 为一个完整的系统（具有处理器、内存、网络、存储器和 BIOS）。 ESXi是用来实现虚拟化核心功能的软件，也就是让一台 物理计算机能够并发运行多个操作系统。ESXi的功能与 VMware Workstation差不多，它也是用来创建虚拟 机的，只不过它采用的是原生架构，性能要强大得多。 微软方面与ESXi相对应的就是Hyper-V，而且跟 Hyper-V一样，ESXi也是免费的。
ESX组成部分概述
服务控制台Service Console
管理代理 Agents和接口 hostd 其它外设 I/O
VMM
VMM
VMM
VMM
虚拟多处理器SMP
周期性负载均衡器
虚拟机群集 文件系统
虚拟网卡和交换机
资源管理
存储协议栈
设备驱动程序
网络协议栈
VMware内核 - VMkernel
物理硬件
ESX/ESXi 是使用基于系统架构的虚拟化层。 虚拟机封装到文件里，独立于物理硬件，易于复制和移动。
vCenterServer
ESXi是直接安装在物理服务器上的，而 vCenterServer则需要安装在一台64位的 Windows服务器上。当网络中物理服务器的数 量超过2台时，我们就可以利用 vCenterServer将这些服务器构成一个群集， 以实现对这些服务器以及运行在它们上面的虚拟 机的统一集中管理，免去在不同物理服务器之间 来回切换的麻烦。另外利用vCenterServer还 可以将所有这些物理服务器提供的硬件资源集中 起来形成一个资源池，然后按需要分配给各个虚 拟机。这就有些云计算的感觉了，所以 vSphere也一直号称是一款云操作系统。
vCenterServer的强大功能
vMotion虚拟机迁移
VMotion可将正在运行的虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务 器，而无需中断服务。
DRS动态资源分配
DRS，Distributed Resource Scheduler，它可以实现物理服务器硬件资 源的动态分配，以使各台物理服务器的资源消耗基本保持在一个平衡的 状态。
High Availability高可用以及Fault Tolerance容错
HA高可用的原理很简单，假如某台物理服务器崩溃了，那么通过HA就能 够快速地在群集内的其他物理服务器上自动重启崩溃服务器上的虚拟机 ，当然前提是目标物理服务器中要有足够的可用资源。
安全性
其实只需要在物理服务器上创建一台专门的安全虚拟机，用这台安全虚 拟机就可以保障物理服务器中所有虚拟机的安全。因为所有这些虚拟机 都是使用相同的内存和硬盘，所以这也是vSphere非常牛的一个功能。
虚拟机迁移工具
1. VMotion
虚拟机的迁移是指把源主机上的操作系统和应用程序移动到目的 主机，并且能够在目的主机上正常运行。VMotion是VMware用于在 数据中心的服务器之间进行虚拟机迁移的技术
VMotion可以在不停机、不中断业务的情况下自动维护硬件，并行 地将多个任意操作系统的虚拟机从运行不正常的服务器中迁出，实 时提供迁移向导 虚拟机迁移过程三项技术：①将虚拟机状态信息压缩存储在共享 存储器的文件中；②将虚拟机的动态内存和执行状态通过高速网络 在源ESX服务器和目标ESX服务器之间快速传输；③虚拟化网络以确 保在迁移后虚拟机的网络身份和连接能保留
虚拟机迁移工具
2.VMware Storage VMotion
用于实时迁移虚拟机磁盘文件，以 便满足对虚拟机磁盘文件升级、维 护和备份
1.Storage VMotion 将虚拟机的“主目录” 移到新的位置 2.Storage VMotion 会针对要移转的每个 虚拟机磁盘建立“子磁盘” 3.将“父磁盘”或原始虚拟磁盘从旧的储 存装置复制到新的储存装置 4.“父磁盘”传输完毕，最后将子磁盘整合 到目的父磁盘上
虚拟机数据备份恢复工具
1. VMware Consolidated Backup (VCB)
备份代理，本身没有备份功能，需要第三方备份软件来配合
2. VMware Data Recovery
vSphere新提供的数据备份功能，与VCB共存，不替代VCB，是一种基 于磁盘的数据备份方式，不支持以磁带为目标的备份
1）备份过程 选择要保护的虚拟机、备份作业计划、数据保留策略以及目标磁盘，之后 ，作业被分派给VMware Data Recovery虚拟工具以启动受保护虚拟机的快 照，然后开始备份 2）恢复过程 在整个虚拟机的恢复过程中，VMware Data Recovery将显示每个虚拟机的 时间还原点。一旦选定了所需的还原点，VMware Data Recovery通过检索 特定的数据块，将虚拟机还原到目标主机或资源池
虚拟机安全工具
VMware vShield——VMware开发的用于云环境安全的产品，对 于各种规模的组织机构而言，VMware vShield提供了敏捷、动 态、经济高效的安全性，确保平滑地实现云部署，并获得云计 算的实际好处 VMware vShield Product Family 包括VMware vShield App、 VMware vShield Edge 、VMware vShield Endpoint
可靠性组件FT和HA