虚拟化理论基础

©2014VMwareInc.Allrightsreserved.服务器虚拟化基础培训李琦[e-mail]2培训内容服务器虚拟化1虚拟化基础知识2虚拟化架构3虚拟桌面架构及原理创新虚拟化数据中心-软件定义的数据中心（SSDC）1.软件定义的存储2.网络虚拟化3.软件定义数据中心的硬件选择1.基础知识什么是虚拟化•创建虚拟版本的计算机资源,称之为虚拟化。虚拟化的核心是虚拟机,它是一个严密隔离的软件容器,其中容纳了一个操作系统和多个应用。由于每个虚拟机都是完全隔离和独立的,因此一台计算机上可以有很多虚拟机同时运行。“虚拟化管理程序”的软件层可将虚拟机与主机分离开来,根据需要为每个虚拟机动态分配计算资源。您可以拥有虚拟化桌面、虚拟化服务器、虚拟化存储、虚拟化操作系统或虚拟化网络资源。所有这些虚拟化资源都能和物理资源一样有效地用于业务运营。4虚拟化管理程序Hypervisor操作系统企业应用程序操作系统VMware虚拟化VMware分离了软件和硬件虚拟化技术原理5OSExchangeOperatingSystemVirtualizationOSSAPERPOperatingSystemVirtualizationOSFile/PrintOperatingSystemVirtualizationOSOracleCRMOperatingSystemVirtualization虚机架构InterconnectPoolCPUPoolMemoryPoolStoragePool传统方式虚机架构抽象+池化=降低复杂性6DistributedResourceScheduler(DRS)DistributedPowerManagement(DPM)vMotion(VMandStorage)vNetworkDistributedSwitchvShieldZones抽象+池化=降低复杂性OracleCRMOperatingSystemSAPERPOperatingSystemFile/PrintOperatingSystemExchangeOperatingSystemVirtualInfrastructure连接池CPU池内存池存储池782-6光纤通道存储光纤通道以太网NFS存储网络数据中心物理基础架构应用操作系统物理主机9光纤通道光纤通道存储以太网NFS存储网络2-7虚拟基础架构简介虚拟机虚拟化管理程序ESXi主机虚拟化技术四大特性分区–在一个物理服务器上同时运行多操作系统–在多个虚机之间划分系统资源PartitioningRunmultipleoperatingsystemsononephysicalmachineDividesystemresourcesbetweenvirtualmachines隔离在硬件层实现故障和安全隔离高级资源调控保证性能VMware虚拟化技术四大特性VMwarePartitioningRunmultipleoperatingsystemsononephysicalmachineDividesystemresourcesbetweenvirtualmachinesIsolationFaultandsecurityisolationatthehardwarelevelAdvancedresourcecontrolspreserveperformance封装每个虚机被封装为文件移动和复制虚机如同移动和复制文件一样简单虚拟化技术四大特性VMwareEncapsulationEntirestateofthevirtualmachinecanbesavedtofilesMoveandcopyvirtualmachinesaseasilyasmovingandcopyingfilesPartitioningRunmultipleoperatingsystemsononephysicalmachineDividesystemresourcesbetweenvirtualmachinesIsolationFaultandsecurityisolationatthehardwarelevelAdvancedresourcecontrolspreserveperformance硬件独立性虚机可以在异构硬件安装和移动虚拟化技术四大特性142-12CPU虚拟化虚拟体系结构vSpherex64体系结构物理体系结构应用操作系统x64体系结构152-13物理和虚拟主机内存使用虚拟体系结构操作系统x64体系结构vSpherex64体系结构物理体系结构应用1GB2GB8GB162-14物理与虚拟网络连接虚拟体系结构物理体系结构应用操作系统虚拟交换机x64体系结构vSpherex64体系结构17物理文件系统与vSphereVMFS虚拟体系结构物理体系结构应用vSpherex64体系结构©2013VMwareInc.保留所有权利vSpherex64体系结构2-15操作系统x64体系结构NTFS、ext3、UFSVMFS182-17Windows文件系统布局C:D:E:/usretcoptVMFS/LocalVM1VM2SANVM3VM4vmfsvolumesLinux/Unix192-11资源共享vSpherex64体系结构202-10选择使用虚拟机的理由易于迁移：封装在文件中不依赖于物理硬件易于管理：与其他虚拟机隔离不受硬件变化的影响能够支持旧版应用可实现服务器整合虚拟机物理机难以迁移：迁移操作需要停机受物理硬件限制难以管理：需要进行物理维护硬件故障会导致停机硬件局限性：硬件变更会限制对应用的支持能力各个服务器之间实际是相互独立的2.虚拟化架构VMware虚拟化体系结构22虚拟化层23主机、集群和资源池资源池旁边的图显示了资源池的使用情况。三个具有4GHz计算能力和16GB内存的x86服务器，聚合成为一个具有12GHz计算能力和48GB内存的集群。财务部门资源池占有集群中8GHz的计算能力和32GB的内存。剩余的4GHz计算能力和16GB内存可用于其它虚拟机。在财务部门资源池中，嵌套了一个较小的会计资源池，它占有4GHz的计算能力和16GB的内存，以供会计部门中的虚拟机使用。这样就剩余4GHz计算能力和16GB内存，以供称为“薪酬管理”的虚拟机使用。VMVMVMVMVM其他薪酬管理资源池：财务部门资源池：会计4GHz16GBRAM8GHz32GBRAM集群12GHz48GBRAMx86服务器4GHz16GBRAMx86服务器4GHz16GBRAMx86服务器4GHz16GBRAM虚拟物理24vSphere分布式服务–vSpherevMotion25vSphere分布式服务–vSphereStoragevMotion镜像虚拟磁盘I/O写入到源磁盘和镜像磁盘数据块级位图识别热数据块与冷数据块26vSphere分布式服务–vSphereHighAvailability重新启动VM重新启动VM27vSphere分布式服务–vSphereFaultTolerance接管执行操作而不中断服务28vSphere分布式服务–vSphereDRS29vSphere分布式服务–vSphereStorageDRSStorageDRS它提供以下功能：•基于存储容量对VM进行初始放置。•基于存储容量通过StoragevMotion迁移VM。•基于I/O指标（如延迟）通过StoragevMotion迁移VM。30vSphere分布式服务–vSphereDPM31vSphere网络连接–网络体系结构32vSphere网络连接–vSphereStandardSwitch33vSphere网络连接–vSphereDistributedSwitch34集群文件系统磁盘锁定崩溃一致性和恢复机制支持裸设备映射支持2TB以上的LUNvSphere存储–VirtualMachineFileSystemESXiVMFS虚拟机ESXiVMFS虚拟机ESXiVMFS虚拟机共享存储35显著提高存储利用率无需超额配置虚拟磁盘存储成本最多可减少50%在该示例中，精简配置的磁盘仅占用20GB的存储空间。由于磁盘需要更多空间，它可以扩大至整个40GB的调配空间。vSphere存储–虚拟磁盘ThinProvisioning36VMwareHotAdd描述•可在运行的虚拟机上无需中断或宕机动态添加CPU和内存•可在运行的虚拟机上无需中断或宕机动态添加虚拟网卡优势应用可在无中断或关闭情况下获得额外资源64GB255GBOSAPP4CPUsApplicationServicesSecurityScalabilityAvailability按需调配vApp基于最佳操作系统/应用程序配置实现标准化在数分钟内完成调配最大程度地减少配置偏差和错误定制各服务器之间的逻辑关系OSWebOSAPPOSDBvApp打包应用程序（如数据库,Web服务器，中间件）生产定制Web服务器中间件数据库利用快照和克隆优化测试加快测试速度在精确的生产副本上更准确地测试降低测试基础架构的成本生产测试精确的生产副本123将更改迁移到生产环境4vAppOSWebOSAPPOSDBvAppOSWebOSAPPOSDBvAppOSWebOSAPPOSDB更快地运行更多测试归档以备快速回滚vCenter扩展模块vCenter附加模块vCenterServer–管理层40vCenterServer–组件41vCenterServer–核心服务42vCenterServer接口–数据库接口43vCenterServer接口–API、UAC和ActiveDirectory44vCenterServer接口–分布式服务接口45vCenterServer插件–UpdateManager升级VMwareTools虚拟机硬件虚拟设备升级升级/修补安装第三方软件46vCenterServer/ESXi通信资源分配ESXi和虚拟机调配主机配置性能数据收集47虚拟基础架构界面层48vSphereClient和vSphereWebClientvSphereClientvSphereWebClient49vCenterServerLinkedModevSphere5.0ClientvCenterLinkedMode–连接层VCnvCenterServerDBLDAPDBVC1LDAPvCenterServer50ESXi5.5组件概述VMkernel分布式VMFileSystem设备驱动程序存储堆栈虚拟以太网适配器和交换机网络堆栈VMMVMMVMMvpxaCIMBrokerhostd定期负载平衡器资源管理用户环境API第三方CIM插件DCUISNMPsyslogVMXVMXVMX51VMkernelVMkernelVMMVMMVMM定期负载平衡器资源管理分布式VMFileSystem存储堆栈用户环境APICIMBroker第三方CIM插件vpxahostdDCUISNMPsyslogVMXVMXVMX物理硬件设备驱动程序虚拟以太网适配器和交换机网络堆栈52虚拟机监视器(VMM)每个虚拟机一个VMMVMkernelVMMVMMVMM定期负载平衡器资源管理分布式VMFileSystem存储堆栈用户环境API物理硬件设备驱动程序虚拟以太网适配器和交换机网络堆栈CIMBroker第三方CIM插件vpxahostdDCUISNMPsyslogVMXVMXVMX53虚拟硬件在创建新虚拟机的过程中，您需要选择相关设备和RAM容量。VMkernel将设备映射到主机的物理设备。虚拟机独立于主机系统和硬件。54设备驱动程序从虚拟机角度看到的硬件55VMwareTools–VMwareTools执行的任务•传送消息•传送信息•发送心跳信号•同步时间•运行脚本•允许鼠标指针在客户机和Workstation之间自由移动。•创建快照–VMwareTools安装的驱动程序•SVGA显示•vmxn