OpenStack-vs-VMware

网易杭州研究院云计算技术组王盼[e-mail]--OpenStackvsVMware什么是云计算云计算发展现状云计算面对的问题什么是虚拟化主流虚拟化技术虚拟化中间件虚拟化技术面对的问题OpenStack是什么？OpenStack能做什么？OpenStack好用么？OpenStack怎么才能用好？OpenStackvsVMware的抉择Q&A基本概念◦IaaS（基础架构即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）◦公有云、私有云、混合云用途◦智能数据中心（弹性、智能调度、节能）◦快速交付按需、易扩展的IT服务常见误区◦大数据：云计算使大数据变成可能◦分布式计算、网格计算、高性能计算：云计算是其商业实现◦因特网不等于云计算演进历史◦IaaS的发展历程主要是虚拟化的发展历程（aws）◦PaaS的发展历程基本上就是分布式并行计算技术的发展历程（GoogleAppEngine）◦SaaS是近几年才兴起的技术（GoogleDocs）萌芽阶段发展阶段成熟阶段未来1960s：分时复用技术提出1990s：x86软件虚拟化技术出现（VMware，Xen）2000s~至今：x86硬件辅助虚拟化技术出现（VT-x，AMD-v）其他硬件设备的智能虚拟化技术，降低虚拟化损耗谁在做云计算◦谁在做云计算国外厂商Top10（1~5）◦=2013828029766厂商产品评价AmazonAws系列公有云产品深入到所有东西（IaaS、PaaS云计算服务商No.1）VMwarevCloud、vSphere、vCenter、Workstation等深入到所有东西（虚拟化领域No.1）MicrosoftMicrosoftAzure、Office365拥有自己的地盘SalesforceCRM、TheSalesCloud、Force.complatform等证明了企业确实需要云计算（SaaS云计算服务商No.1）GoogleGoogleEngine、GoogleAppEngine、GoogleDocs因云计算而诞生（将云计算运用到极致的公司）国外厂商Top10（6~10）厂商产品评价RackspaceOpenstack等（当下最热门的开源云平台领导者）IBM蓝云等云计算解决方案所有的都是为了OpenStack（强大的云计算解决方案提供商）CitrixCloudStack、XenServer、XenVMware、Openstack的竞争对手（曾经的虚拟化领域No.2，桌面云领导者）JoyentJoyentComputeService、JoyentMentaStorageService、JoyentPrivateCloud为大数据中心提供了一个强大而低价的选择（其CEO认为他们的服务比Amazon更稳定）Softlayer私有云服务托管商IBM和EMC曾追逐的对象（被IBM以20亿$收购）国内厂商◦其他：网易、奇虎360、爱奇艺、搜狐、京东、青云、品高、七牛、九州云、Ucloud、金山、深信服、中国移动、中国联通、中国电信、……谁将成为中国的AWS？主流云平台介绍（AWS）主流云平台介绍（AWS）◦CLC：CloudController，所有用户和管理员进入Eucalyptus云的主要入口◦CC：ClusterController，它将管理VM的请求路由到具有可用资源的NodeController◦NC：NodeController，控制主机操作系统及相应的hypervisor◦SC：StorageController，实现Amazon的S3接口。SC与Walrus联合工作，用于存储和访问虚拟机映像、内核映像、RAM磁盘映像和用户数据网易云计算平台◦基于Openstack构建，并根据公司需求进行定制开发（NBS、NCS、RDS、NQS以及监控报警、平台管理、产品管理等）◦整合网易已有技术（NOS、NDIR等）◦支持KVM、LXC虚拟化技术◦提供IaaS、PaaS服务◦IaaS服务支持对云主机CPU、网络带宽、磁盘IO的QoS网易云计算平台网易云计算平台◦nova：CLC+CC◦glance：◦cinder：◦neutron◦keystoneSC主流云平台介绍（阿里云）主流云平台介绍（青云）主流云平台功能对比厂商生命周期管理云主机QoS支持镜像类型支持规格种类云存储云数据库云监控报警负载均衡云防火墙云网络操作记录工单系统PaaSSaaS云中间件特色服务AWSYY+L+|W+|UMB|OR|DM|AYYYY？Y？YYY++HA/迁移等网易YY+L-MB|OR|DM|AY-YY-NNNNY+丰富中间件阿里*YN？L|WMB|OR|DM|AYYN?N?N?YNYCDN、ODPS、备案等腾讯*YN？LMOR|NoSQLMYYN?N?YNNNCDN、NoSQL等华为*YY+L|WLB|ONM|ANYN?N?N?NY--N桌面云、HA等青云*YN？L|W-|UMBNM-NYY+YYNNN智能SDN、性能品高*YN？L-|W-LB|ORM|AYYN?N?N?YY-Y-MapReduce数据安全问题（技术、社会、信任等）--知识普及，法律法规网络问题（带宽、安全性、互联互通等）--宽带中国等国家战略技术复杂度较高（开发、运维等）--开源软件，人才、技术积累产业生态环境不完善--市场逐渐完善成熟，政策支持前期投入大--大公司不差钱，边卖边发展标准化问题（服务标准、API等）--前路漫漫基本概念◦全虚拟化软件模拟方式（SoftwareEmulation）硬件辅助方式（HVM：Hardware-Assisted-Virtualization）◦半虚拟化：修改guestOS系统适应虚拟化运行环境（PV：ParaVirtualization）◦PVonHVM：硬件辅助虚拟化+半虚拟化驱动（XenPVdriver、KVMvirtio）◦VMM：VirtualMachineManager，也叫Hypervisor虚拟化技术SEHVMPVPVonHVM代表性软件早期的VMwareworkstation、早期的Xen、QEMU未安装PVdriver的Xen虚拟机、未安装virtio的KVM虚拟机Xen的特权域以及早期的XenPV虚拟机安装PVdriver的Xen虚拟机、安装virtio的KVM虚拟机虚拟化技术解释◦特权指令（Privilegedinstructions）在内核态（ring0）才可以执行的各种指令有关对I/O设备使用的指令，如启动I/O设备指令、测试I/O设备工作状态和控制I/O设备动作的指令等有关访问程序状态的指令，如对程序状态字（PSW）的指令等存取特殊寄存器指令，如存取中断寄存器、时钟寄存器等指令其他指令◦全虚拟化实现软件模拟方式（二进制指令翻译BT、影子页表shadowpage）硬件辅助方式（IntelVT/AMD-v、EPT/NPT）VMExit：从guestOS进入Hypervisor执行特权指令或处理缺页异常（pagefault），退出前要保留VM各种寄存器状态VMEntry：退出Hypervisor，回到guestOS恢复现场并继续运行后续指令VMExit/VMEntry是影响全虚拟化性能的关键动作（越少越好）◦半虚拟化实现：针对虚拟化环境修改guestOS内核，捕获特权指令改为Hypercall，以实现类似硬件辅助的VMExit效果◦PVonHVM实现：针对虚拟化环境修改guestOS的I/O驱动（磁盘、网卡等），保留其他方面的硬件辅助（CPU、内存等）（XenPVdriver、KVMvirtiodriver）虚拟化技术比较HVMPVonHVMPVBootSequenceEmulatedEmulatedParavirtualizedMemoryHardware（EPT/NPT）Hardware（EPT/NPT）ParavirtualizedInterrupts,Timers&SpinlocksEmulatedParavirtualized(EmulatedonWindows)ParavirtualizedDisk&NetworkEmulatedParavirtualizedParavirtualizedPrivilegedOperationsHardware（IntelVT/AMD-v）Hardware（IntelVT/AMD-v）Paravirtualized与云计算平台的关系◦提供弹性计算能力（快速创建销毁等）◦提供资源隔离能力（GuestOS隔离等）◦提供动态调度能力（热迁移等）◦提供容灾能力（HA、热备等）◦满足多样化需求（OS类型、规格、网络拓扑等）◦……虚拟化是云计算的基石KVM(Kernel-basedVirtualMachine)◦基于Linux的x86平台(需要IntelVT或AMD-V支持)的全虚拟化Hypervisor（配合virtio可实现PVonHVM）◦包含一个可加载的内核模块kvm.ko，用来提供基础的虚拟化支持，以及一个与CPU类型相关的内核模块kvm-intel.ko或kvm-amd.ko，用来使用CPU提供的硬件虚拟化技术◦需要特定的QEMU的支持（QEMU-1.3上游分支已经支持KVM）◦可以运行多台未修改的Linux或Windows虚拟机，每台虚拟机都有自己私有硬件（虚拟的）：网卡、磁盘、显卡等◦Linux内核自2.6.20起开始支持KVM◦KVMisopensourcesoftwareKVM(architecture)KVM(features)◦QMP-QemuMonitorProtocol◦KSM-KernelSamepageMerging◦KvmParavirtualClock-AParavirtualtimesourceforKVM◦CPUHotplugsupport-Addingcpusonthefly◦PCIHotplugsupport-Addingpcidevicesonthefly◦vmchannel-Communicationchannelbetweenthehostandguests◦migration-MigratingVirtualMachines◦vhost-◦SCSIdiskemulation-◦VirtioDevices-◦CPUclustering-◦hpet-◦deviceassignment-◦pxeboot-◦iscsiboot-◦x2apic-◦floppy-◦cdrom-◦USB-◦USBhostdevicepassthrough-◦sound-◦UserspaceIrqchipemulation-◦UserspacePitemulation-◦Balloonmemorydriver-◦Largepagessupport-◦StableGuestABI-◦VMDq-◦SR-IOV-KVM(virtiodriver)Xen◦基于裸机的虚拟化Hypervisor，提供PV、HVM、PVonHVM（配合pvdriver或virtiodriver）、PVH◦可以运行多台未修改的Linux或Windows虚拟机，每台虚拟机都有自己私有硬件（虚拟的）：网卡、磁盘、显卡等◦需要特定的QEMU的支持（上游已支持）◦需要运行一个特权domain（domain0）来管理其他domain◦XenisopensourcesoftwareXen(architecture)Xen(features)◦MemoryBallooning-◦MemorySharing-allowsharingofidenticalpagesbetweenHVMguests◦MemoryPaging-all