云计算及虚拟化必备知识

一、云计算基础

1、云计算概念

关于云计算的定义有很多种,百度百科的解释是这样的:

云计算  (Cloud Computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交互模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网,后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此,云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力,拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑笔记本、手机等方式接入数据中心,按自己的需求进行运算。

说的通俗一点,云计算就是通过网络访问服务的一种模式。

“云计算”可以理解为:通过互联网可以使用足够强大的计算机为用户提供的服务,这种服务的使用量可以使用统一的单位来描述。

2、云计算的部署模式

私有云:一般由一个组织来使用,同时也是由这个组织来运营,即使用者与维护者都是用户本身。

公有云:通常指第三方提供商用户能够使使用的云,公有云一般可通过 Internet 使用,可能是免费或成本低廉的,即用户本身是使用者,但不是维护者。

混合云:可以是私有云+私有云,公有云+公有云,公有云+私有云,甚至更多云的混杂。它强调基础设施是由两种或更多的云来组成的,但对外呈现的是一个完整的实体。企业正常运营时,把重要数据保存在自己的私有云里面(比如:财务数据),把不重要的信息放到公有云里。

3、云计算的服务模式

IaaS(Infrastructure as a service):基础设施即服务,即把基础设施以服务形式提供给最终用户使用。包括计算、存储、网络和其它的计算资源,用户能够部署和运行任意软件,包括操作系统和应用程序。例如:虚拟机出租、网盘等。

PaaS(Platform as a service):平台即服务,即把二次开发的平台以服务形式提供给最终用户使用,客户不需要管理或控制底层的云计算基础设施,但能控制部署的应用程序开发平台。例如:LAMP平台出租等。

SaaS(Software as a service):软件即服务,即提供给消费者的服务是运行在云计算基础设施之上的应用程序。例如:企业OA系统。

4、云计算的特征

按需自助服务、广泛的网络接入、资源池化、快速弹性伸缩、可计量服务

二、虚拟化基础

1、虚拟化概念

百度百科的解释:

虚拟化,是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机,每个逻辑计算机可运行不同的操作系统,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。

虚拟化可以理解为:将任何一种形式的资源抽象成另一种形式的技术都是虚拟化。虚拟化是资源的逻辑表示,不受物理限制的约束。

2、虚拟化常用概念

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

3、虚拟化的特点

分区、隔离、封装、相对于硬件独立

4、虚拟化的好处

降低运营成本

缩短上线周期

提高可靠性

提高资源利用率

动态资源调度(DRS)

三、虚拟化和云计算比较

1、虚拟化:是一种技术存在

2、云计算:是一种服务模式存在

四、计算虚拟化

1、计算虚拟化的分类

裸金属型虚拟化:性能好、开发难度大,不需要OS,实现困难  如:VMvare ESXi

宿主型虚拟化:性能差、开发难度小,依赖宿主OS,实现简单  如:VMvare Workstation

全虚拟化:虚拟机不知道自己是个虚拟机:修改VMM:让VMM主动找OS(改软件)

半虚拟化:虚拟机知道自己是个虚拟机:修改OS:让OS实现超级调用VMM(改软件)

硬件辅助虚拟化:(Intel、AMD改CPU硬件,让硬件支持虚拟化)

    概念说明:

    root:根模式(拥有真正权限):Ring0  1  2  3 

    non-root:非根模式(处于受控级别):Ring0  1  2  3 

    CLI:Command Line Interface,命令行界面

    GUI:Graphical User Interface,图形化界面

    Windows:闭源、源代码不公开,不能修改     

    Linux:开源、源代码公开,能够修改

2、Ring等级

对于X86处理器来说,其保护模式下一共有4个不同优先级,分别从Ring 0直到Ring3。

这些Ring的优先级随其所执行功能的不同也有所不同。其中Ring 0用于操作系统内核,优先级最高,拥有最高的“特权”,Ring 1和Ring 2用于操作系统服务,优先级次之,Ring 3用于应用程序,优先级最低。

3、CPU虚拟化

全虚拟化、半虚拟化、硬件辅助虚拟化

4、内存虚拟化

虚拟内存-----VMM映射-----物理内存

5、I/O虚拟化

 模拟方式、半虚拟化方式、直通方式

6、常见虚拟化平台

KVM、XEN、Hyper-v、ESXi、FusionCompute

    XEN中相关概念:

    Domain:虚拟机

    Domain 0:特权虚拟机:后端驱动:负责收集前端驱动发过来的信息

    设备驱动:HardWareDriver:1.负责收集后端驱动发过来的信息

                                                   2.负责找到真正的后端硬件

    Domain U:用户虚拟机:前端驱动:负责收集本VM的IO,然后汇总给后端

7、KVM QEMU Libvirt

KVM:Kernel based Virtual Machine,系统内核中的一个模块,负责CPU虚拟化+内存虚拟化,实现了CPU和内存的虚拟化,但KVM不能模拟其他设备;

QEMU:开源的虚拟化模拟软件,能够模拟IO设备(网卡,磁盘),KVM加上QEMU之后就能实现真正意义上服务器虚拟化。

Libvirt则是调用KVM虚拟化技术的接口用于管理的,用Libvirt管理方便

五、虚拟机及模板

1、华为的虚拟化软件

VRM:虚拟资源管理,主要是负责管理

CNA:计算节点代理,能够承载虚拟机

2、虚拟机

虚拟机与物理计算机一样,是运行操作系统和应用程序的虚拟计算机。

虚拟机运行在某个主机上,并从主机上获取所需的CPU、内存等计算资源,以及图形处理器、USB设备、网络连接和存储访问等能力。

3、模板

模板是虚拟机的一个副本,包含操作系统、应用软件和虚拟机规格配置,使用模板创建虚拟机能够大幅节省配置新虚拟机和安装操作系统的时间。

使用系统内已有的虚拟机制作模板,可以创建与模板设置一致的虚拟机,实现快速部署的功能。

4、虚拟机和模板的区别

① 虚拟机

可用性:虚拟机与物理计算机一样,是运行操作系统和应用程序的虚拟计算机。

资源占用:虚拟机运行在某个主机上,需要主机提供CPU、内存、存储等资源。

用途:虚拟机的主要用途是作为应用程序的运行载体,用于处理计算任务。

② 模板

可用性:模板是虚拟机的一个副本,包含操作系统、应用软件和虚拟机规格配置,但是不能直接运行。

资源占用:模板不能直接运行,所以也不会真正占用主机的资源。

用途:模板的主要用途是用于批量创建虚拟机。

六、存储虚拟化

1、直接连接存储(Direct Attached Storage,DAS)

DAS:  不经过网络  本地磁盘    内部DAS  外部DAS

2、存储区域网络(Storage Area Networks,SAN)

SAN: IP/FC   LUN(逻辑卷)      

块存储 IP:使用iSCSI协议    

 FC:使用FC协议

3、网络连接存储(Network Attached Storage,NAS)

NAS: IP   DIR(共享目录)    文件存储        

CIFS:给Windows使用      

NFS:给类UNIX使用

4、硬盘的类型

SATA盘: 速度慢    精确度低    成本低 SATA盘的转速主要有5400转、7200转;

SAS盘: 速度快    精确度高    成本高  SAS盘的转速主要有10000转、15000转;

NL-SAS:SAS接口+SATA盘体 NL-SAS硬盘的转速只有7200转,因此性能比SAS硬盘差。但由于使用了SAS接口,所以在寻址和速度上有了提升。

SSD:具有传统机械硬盘所不具备的快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点,但其使用寿命有限且价格较高。

5、虚拟化存储

虚拟磁盘是一组文件。

虚拟化存储基于文件系统管理,较非虚拟化存储性能差一些。但功能多,对快照、精简配置等支持的程度高。

6、非虚拟化存储

虚拟磁盘是一个逻辑卷。

非虚拟化存储基于逻辑卷管理,较虚拟化存储有更高的性能,速度更快,效率更高。但功能少,对快照、精简配置等支持的程度没有存储虚拟化高。

七、网络虚拟化

1、南北向流量

指的是数据中心Data Center外部用户和内部服务器之间交互的流量。(内外部交互)

2、东西向流量

指的是数据中心Data Center内部服务器之间交互的流量,也叫横向流量。(内部间交互)

3、虚拟交换机

实现虚拟机间的二层交换。

4、上行链路

实现虚拟交换和物理交换的虚拟链路。

5、端口组

包含VLAN、端口类型、网络QoS的设置。

6、虚拟化中数据的转发路径

相同端口组不同主机内的虚拟机通信需要经过物理网络;

相同端口组相同主机内的虚拟机通信不需要经过物理网络;

不同端口组的虚拟机通信需要经过物理网络。

八、桌面云

1、桌面云概述

桌面云的定义

百度百科:

桌面云,可以通过瘦客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序,以及整个客户桌面。桌面云与云桌面,是对同一对象的不同侧重点的阐述。和传统pc相比,大的主机箱换成了一些小盒子 ,既是云终端,可将鼠标、键盘、显示器、网线都插在云终端上。机房桌子宽敞了许多。

   桌面指的是虚拟机的完整桌面,云指的是网络

桌面云优势

  数据安全性高、运维效率高、灵活性好

2、华为桌面云解决方案架构

FusionAccess桌面云解决方案逻辑架构

  硬件资源层

  云操作系统管理层

  桌面和会话管理层

  终端接入层

FusionCompute和FusionAccess的关系

FusionAccess可以创建、发放并管理虚拟桌面,但是FusionAccess自身不实现虚拟机的承载,虚拟机的承载创建最终由FusionCompute去实现, FusionAccess只是调用了FusionCompute的管理接口去实现管理功能而已。

3、华为桌面云终端类型

移动终端

软终端

瘦终端

桌面协议:HDP(华为私有)

4、华为桌面云桌面类型

A、完整复制桌面云

每个虚拟机都有独立的完整的虚拟机磁盘(系统盘)

B、链接克隆桌面云

每个虚拟机都有独立的可读可写的差分盘,有共用只读的系统母卷

由差分盘和母卷形成链接克隆卷(系统盘)

C、全内存桌面

每个虚拟机都有独立的可读可写的差分盘,有共用只读的系统母卷

但是差分盘和母卷都在内存中(系统盘),掉电会丢失数据

    注:磁盘说明:

    ID盘:用于关机还原恢复,保存差异化数据(个性化数据)。——硬盘中

    应急盘:用于内存空间用尽时,继续存放新数据,保障业务不中断。——硬盘中

    重删技术:重复数据删除,只保留一份独有数据,其他数据只添加映射

5、虚拟机登录过程

访问WI页面-----用户鉴权------获取虚拟机列表------预连接-----登录虚拟机

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