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  • 虚拟化技术云计算的重要技术,主要用于物理资源的池化,从而可以弹性地分配给用户。物理资源包括服务器、网络和存储。但是计算资源的池化不一定要用虚拟化技术,金属裸机也能池化,比如 IBM 的 Softlayer 就是直接...

    虚拟化技术是云计算的重要技术,主要用于物理资源的池化,从而可以弹性地分配给用户。物理资源包括服务器、网络和存储。但是计算资源的池化不一定要用虚拟化技术,金属裸机也能池化,比如 IBM 的 Softlayer 就是直接使用物理机来实现云计算的。

    主机虚拟化的思想可以追溯到 IBM 机器的逻辑分区,即把一台 IBM 机器划分成若干台逻辑的服务器,每台逻辑服务器拥有独占的计算资源(CPU、内存、硬盘、网卡),可以单独安装和运行操作系统。IBM 机器价格昂贵,相对于当时的计算任务来说,机器的计算能力太过强大,所以需要划分为更小的计算单元。

    后来随着个人计算机处理能力的不断发展,1998 年 VMware 公司成立,这家公司专注于机器虚拟化的软件解决方案。也就是说,对于不支持逻辑分区的计算机,可以直接通过安装 VMware 虚拟化软件来模拟更多的虚拟机,然后再在这些虚拟机里安装操作系统和应用软件,可以给虚拟机灵活配置内存、CPU、硬盘和网卡等资源,如图 1 所示。

    虚拟机结构
    图 1  虚拟机结构


    在一台物理机上可以创建很多虚拟机,虚拟机里允许安装不同的操作系统,配置不同的网络 IP 地址。

    可以动手做个实验:购买一台计算机(配置:双核 3.0GB CPU、4GB 内存、500GB 硬盘、1000MB 网卡),首先安装 Windows 8 操作系统,把所有的硬件驱动安装好,然后安装办公软件、QQ、音视频播放软件和 C 语言开发工具等。接下来安装 VMware Workstation 12.0 虚拟化软件,安装完成后重新启动计算机,并双击桌面上的“VMware Workstation”图标启动虚拟化软件,如图 2 所示。

    在里面可以创建很多虚拟机,比如图 2 中就创建了 14 台虚拟机,虚拟机里安装的操作系统分别是 Windows 7、Windows 8、Windows Server 2012、Windows XP 和 Linux 的各种发行版。只要不启动虚拟机,就不会消耗内存和 CPU 资源,但是会占用硬盘空间。能同时启动的虚拟机数目与计算机的物理内存容量和 CPU 速度有关。另一款免费的桌面虚拟机软件是 Oracle 公司的 VirtualBox。

    近几年来,很多大公司不断加入主机虚拟化软件市场,竞争异常激烈。排名靠前的有 EMC(收购 VMware)、微软、思杰、红帽、Oracle、Parallels。微软把虚拟机直接集成在操作系统里;红帽携 KVM 开源虚拟机一路攻城略地;Oracle 的虚拟机算是个小字辈;Parallels 公司的产品既支持虚拟机,也支持容器。

    容器是一个轻量级的运行环境,在同样配置的物理机上,能同时运行比虚拟机多三倍的容器。VMware 的虚拟化产品受到微软 Hyper-V、红帽 KVM 及思杰 Xen 的强大冲击,其市场开始出现萎缩的征兆。

    启动虚拟化软件
    图 2  启动虚拟化软件


    目前 CPU 发展到多核,且本身就支持虚拟化。虚拟化软件厂商直接推出了能运行在裸机上的虚拟化软件层,如微软的 Windows Hyper-v 2012、EMC 的 ESXi6、思杰的 XenServer、红帽的 RHEV-H等,然后在虚拟化软件层上直接创建更多的虚拟机,如图 3 所示。

    虚拟化软件层消耗的计算资源很少,一般在 10% 以内,相比前面的方法,同一台物理机可以运行更多的虚拟机。

    针对云计算方案,各虚拟化软件厂商还推出了云端虚拟机管理工具,实现虚拟机的创建、删除、复制、备份、恢复、热迁移和监控等统一管理。其中,热迁移就是在不关闭虚拟机的情况下,把虚拟机从一台物理机转移到另一台物理机上,而正在使用虚拟机的租户感觉不到虚拟机被移动了。一台虚拟机的计算能力目前还不能超过其所在的物理机的计算能力。

    直接在虚拟化软件层创建更多虚拟机
    图 3  直接在虚拟化软件层创建更多虚拟机


    但是在每台虚拟机里都要安装和运行操作系统的做法,仍然浪费了很多计算资源。

    举一个简单的例子:假如一台计算机的配置是双核 3GHz 的 CPU、8GB 的内存、500GB 的硬盘,现在在这台计算机上创建 6 台虚拟机,每台虚拟机分配 1GB 内存、64GB 硬盘、1GHzCPU,虚拟机都安装 Windows 7 操作系统。那么当全部虚拟机启动后,几乎就很难再运行应用程序了,因为内存和 CPU 资源都被操作系统本身消耗掉了。

    为此,有公司专门推出了应用软件容器产品,即在操作系统层上创建一个个容器,这些容器共享下层的操作系统内核和硬件资源,但是每个容器可单独限制 CPU、内存、硬盘和网络带宽容量,并且拥有单独的 IP 地址和操作系统管理员账户,可以关闭和重启。与虚拟机最大的不同是,容器里不用再安装操作系统,因此浪费的计算资源也就大大减少了,这样同样一台计算机就可以服务于更多的租户,示意图如图 4 所示。

    容器
    图 4  容器


    容器产品提供商 Parallels 针对 Linux 和 Windows 操作系统分别推出了两套应用软件容器产品:OpenVZ 和 Parallels Containers for Windows,其中 OpenVZ 是开源的,Windows 版是商用的,最新版 Parallels Containers for Windows 6.0 支持 Windows Server 2012 Data Center Edition。

    开源容器项目 Docker 绝对是后起之秀,受到谷歌公司的大力推崇,发展迅速。微软目前也推出了两种容器产品:Windows Server Container 和 Hyper-V Container,后者的隔离效果介于容器和虚拟机之间。

    应用软件容器与虚拟机的第二个不同是,容器里不能进行操作系统级的修改和配置。对于做驱动开发和 Linux 内核定制的人来说,就不适合租赁容器,而虚拟机则没有任何限制。

    现在有企业推出了云计算一体机(或称为箱式数据中心),做一个大箱子,里面封装了几台服务器、磁盘柜、计算机网络设备、UPS(不间断电源)、制冷设备等,并且安装了虚拟化软件和云管理工具。微软的云计算一体机采用水冷系统,冷水进去,热水出来,如图 5 所示。

    云计算一体机
    图 5  云计算一体机


    云计算一体机消耗的电能(3000W 以上)全部转化为热能被水带出,热水可以进一步利用,真正做到了节约能源,从而使云计算成为名副其实的绿色 IT。图 6 所示为华为的 FusionCube 一体机,不过里面没有制冷设备和 UPS,外表显得“傻大黑粗”。

    华为的 FusionCube 一体机
    图 6  华为的 FusionCube 一体机


    电力使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)是目前国际上通行的用于衡量云端和云计算一体机能源效率的指标,它等于总能耗与 IT 设备能耗的比值。比值越小,表明能源利用率越高,绿色程度越高。

    目前国外先进的数据中心机房 PUE 值通常小于 2,而我国的大多数数据中心的 PUE 值为 2~3。在云端,IT 设备主要指服务器、存储设备、网络设备,其他的诸如制冷设备、UPS、安防设备等属于非 IT 设备,其中制冷设备功耗几乎占到总功耗的一半。

    出租虚拟机属于 IaaS 云服务,IaaS 的另一种产品是出租裸机,即直接把硬件服务器出租出去,通过服务器上的远程管理卡可以把配置、安装操作系统、开关机等功能整合到租户自助网站上。

    最后,对主机虚拟化技术进行总结,如图 7 所示。

    主机虚拟化技术
    图 7  主机虚拟化技术


    在图 7 中,“多用户”是实现远程桌面最轻量化的方案,即在操作系统里创建多个用户账号,然后让这些用户登录使用计算机。

    目前微软的远程桌面服务和 Linux 多用户运行级别都是实现“多用户”的方法。最近有不少公司在多用户的基础上进一步做轻量化处理,推出应用程序虚拟化(vAPP),如微软的 APP-V、思杰的 XenAPP、VMware 公司的 ThinAPP、Ceedo 公司的 Ceedoclient 等。

    应用程序虚拟化有一个好处,即使计算服务器按应用分工,比如使用一台服务器专门运行 Word 软件,第二台专门运行 Excel 软件,第三台专门运行 QQ,第四台运行 Photoshop,通过应用软件虚拟化技术把 Word、Excel、QQ、Photoshop 整合到用户的桌面上。

    使用户桌面环境与应用程序分离有如下几个好处:

    1)可以根据应用程序来专门定制服务器硬件

    不同的应用软件,对机器配置的侧重点不同,比如图形处理软件对显卡要求较高、QQ 对网络要求较高,根据应用软件定制的服务器运行效率自然会提高不少。

    2)节约更多的资源

    一台服务器只运行一个应用软件,但同时服务多个用户,可以节约硬盘资源、节约内存资源、节约 CPU 资源,具体原因可以参考操作系统原理和计算机体系结构方面的书籍。

    3)提高生产效率

    运行同一个程序,等于执行一份相同的软件代码,从而大大提高了各级缓存的命中率,也加快了进程的切换速度,提高了虚拟内存的换入、换出效率。

    图 7 中的物理机(也称为裸金属机)是最重型的方案。同一台计算机上租户数越多,表明相应方案越轻量化,反之则越重型化。在实际方案中,要根据租户的需求来确定轻重级别。

    目前一台虚拟机不能跨越多台物理机(只能在一台物理机上运行),这意味着虚拟机的运算能力不会超过一台物理机的运算能力,以后的技术能不能突破还很难下定论。目前通过集群联合多台物理机,对外呈现一致的寻址空间,对用户来说,似乎在使用一台超级计算机,但这是虚幻的,集群与虚拟化具有本质的不同。

    但是目前主流的主机虚拟化技术都支持过度分配资源,即分配给同一台物理机上的虚拟机的资源之和大于物理机本身的资源数。比如物理机的计算资源是内存 4GB、CPU 8 核、磁盘 100GB,在这台物理机上创建 5 台虚拟机,每台虚拟机分配资源如下:内存 1GB、CPU 2 核、磁盘 30GB,显然 5 台虚拟机资源之和是内存 5GB、CPU 10 核、磁盘 150GB,超过了物理机的资源总数。

    在虚拟机运行时,按其实际消耗的资源动态分配,但是不超过管理员给其分配的上限,一般计算机正常运行时资源耗费不会超过其总资源的 75%,这样过度分配资源就容易理解了。CPU 的过度分配率一般为 16 倍,内存的过度分配率一般为 1.5 倍。

    接下来我们再来看看网络虚拟化技术。网络虚拟化技术主要用来对物理网络资源进行抽象并池化,以便于分割或合并资源来满足共享的目的。人们很早就意识到了网络服务与硬件解耦的必要性,先后诞生了许多过渡的技术,其中最重要的 6 种分别是虚拟局域网络(VLAN)、虚拟专用网络(VPN)、主动可编程网络(APN)、叠加网络(Overlay Network)、软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV),如图 8 所示。

    网络虚拟化的发展历程
    图 8  网络虚拟化的发展历程


    APN 把控制信息封装到报文内部,路由器根据报文内的控制信息做决策。SDN 和 NFV 是目前最为热门的网络虚拟化技术,在云计算和大数据时代,其发展不可小视。

    网络虚拟化技术已经出现了 20 多年,但是发展却一直不温不火,原因是缺少一个杀手级的应用。云计算的出现对于网络虚拟化来说是一次千载难逢的机会,可以说,有了云计算,网络虚拟化才变得如此热门,如果没有网络虚拟化,就没有大规模的云计算。

    众所周知,一个计算机网络必须完成两件事:

    1. 把数据从 A 点传送到 B 点,主要包括接收、存储和转发数据。
    2. 控制如何传送。主要是各种路由控制协议。


    这跟交通网络很相似,连接两个城市的交通网络具备的第一个功能就是汽车从一个城市到达另一个城市;第二个功能是控制到底走哪条线路最好。前者就是由公路组成的交通网络,后者就是交通控制系统。

    下面我们再来看看传统的网络设备(比如一台路由器)的逻辑分层结构,如图 9 所示。

    路由器的逻辑分层
    图 9  路由器的逻辑分层


    传统的网络设备包含了完整的三层,由厂商统一捆绑销售,第三方很难修改里面的软硬件结构,由此对用户来说有以下几个明显的缺点:

    • 容易被网络设备厂商绑定。
    • 不能快捷满足业务的需求。
    • 成本高。
    • 无法实现网络虚拟化。
    • 数据传送的路径很难保证全局最优。


    如今,SDN 是网络虚拟化技术当中最热门的技术。SDN 技术通过分离网络控制部分和封包传送部分来避免传统网络设备的缺点,处于数据通路上的网络设备蜕化为准硬件设备,网络中的所有网络设备的网络控制部分独立出来由一台服务器单独承担,示意图如图 10 所示。

    把网络控制部分从各个网络设备中独立出来,统一由 SDN 网络控制器承担,这样做的最大好处是数据传送的路径是全局最优的。

    SDN 网络控制器类似于 GPS 导航卫星,它存储了全局的网络拓扑图,俯视着整张网络,精确导航着每个数据包的流向。当某台网络设备收到一个数据包时,就会询问网络控制器:“这个包要往哪个口送出去?”SDN 网络控制器可能回答:“从 2 端口送出去。”

    为了加快转发速度,SDN 网络设备会存储答案,即属于同一个会话的数据包直接从之前的出口送走,类似于现实生活中完成同一个运输任务的车队,在每个交叉路口,GPS 卫星只导航第一辆车,后面的车跟着行驶即可。SDN 网络设备和网络控制器之间采用 Openflow 协议进行通信。

    SDN原理图
    图 10  SDN 原理图


    云端一般采用 Open vSwitch 交换机,它是一款开源的网络虚拟化产品,是二层交换机,性能可以与硬件交换机媲美。利用它可以在虚拟机的下面构筑虚拟网络层,通过实时修改 Open vSwitch 的配置,可以组建变化灵活的局域网,使得一台虚拟机能快速地从一个局域网迁移到另一个局域网中,这是物理交换机所无法实现的,如图 11 所示。

    迁移
    图 11 迁移

    不同物理机上的两台虚拟机之间的网络通路如图 12 所示。

    不同物理机上的两台虚拟机之间的网络通路
    图 12  不同物理机上的两台虚拟机之间的网络通路

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  • 本文讲的是云计算 虚拟化技术增加企业安全黑洞,针对网络和安全设备的安全信息和事件监控(SIEM)和日志管理方法在云计算中其实没有实际意义。  在花费大量资金和大量人力资源在部署全面的安全信息和事件监控(SIEM)...
    本文讲的是云计算 虚拟化技术增加企业安全黑洞,针对网络和安全设备的安全信息和事件监控(SIEM)和日志管理方法在云计算中其实没有实际意义。

      在花费大量资金和大量人力资源在部署全面的安全信息和事件监控(SIEM)工具和技术上后,很多企业发现这些宝贵的投资却在云计算部署方面失去了价值。公共云计算计划,在一定程度上,甚至包括虚拟化部署都给企业安全监控框架增添了安全黑洞。没有“光”能够照亮这些盲点。

    云计算 虚拟化技术增加企业安全黑洞?

      为了在越来越分布化虚拟化和外包化的IT基础设施内确保安全标准,如果企业想要知道影响他们基础设施以及影响在传统企业网络边界内用户及数据流的事件,企业将不得不进行调整。

      “虚拟化和云计算打破了目前的模式,”Securosis公司的分析师Mike Rothman表示,“你无法看到云计算中的基础设施,所以现有的针对网络和安全设备安全信息和事件监控/日志管理其实并没有实际意义。”

      这个问题在公共云舞台被放大,因为在公共云环境企业与其他组织动态地共享基础设施,无法控制或者甚至看不到数据是如何放在一起以及如何流动的。

      “大多数安全信息和事件监控产品在提供对虚拟环境和私有云(在私有云环境中,你可以同时控制物理和虚拟环境)的完整能见度方面并没有困难。当系统访问和控制被限制时,透明度必然也限制了,”TriGeo网络安全公司首席技术官Michael Maloof表示,“虽然基于云计算的应用程序对于生产效率和数据方面都有好处,但是他们无法提供与在更加传统的环境中所提供的对事件监控相同的监控水平,例如,连接到Active Directory的云计算应用程序可以提供给你访问控制数据。”

      但是即使当虚拟环境实际上是在企业的基础设施范围内被控制,仍然需要追踪在不同虚拟层发生的所有活动,以符合合规要求。

      “我认为大家可以作出假设,假设位于环境内部的所有信息都是安全的,但是这样的话,你可能会看到虚假的虚拟环境,”LogLogic公司首席营销官Bill Roth表示。他警告说,保持对虚拟环境的监控的第一个步骤就是确保只有绝对必要的虚拟机参与进来,“事情很容易累计起来,存储和处理也变得非常便宜,导致可能出现虚拟机杂乱无章的风险,对此企业必须非常谨慎,”他表示。

      不管是在公共云环境还是在私有云环境,企业需要认识到,应用程序最好调整为输出监控信息,Securosis公司的Rothman表示。

      “我们需要开始将应用程序调整为提供监控信息,并且提供一些透明度,”他表示,“而事实上,大多数应用程序人员在建立应用程序的透明度方面做的并不是很好。但是他们需要这样做,考虑到企业真的想要在云类型的环境运行一部分或者全部应用程序以获得灵活性。”

      在云计算环境最重要的事情就是 对提供关于影响企业数据的基础设施究竟是如何运行的更好的意见的关键日志的收集。

      “如果你决定进入云环境,需要日志来帮助你理解你的系统的运行状态,所以你知道你目前的性能情况,”Roth表示,“要求提供日志和透明度,如果云服务供应商不能提供这两者,这将是致命弱点。并不能因为‘云’意味着朦胧,而实际情况也是这样,我们需要透明度。”

      Maloof同意这样的观点,并解释说,企业将不能够将数据泄漏事故的责任推卸到他们的云服务供应商身上,所以他们需要对潜在的问题保持高度警惕。

      “事实上,现在尽管你可以将很多应用程序‘云资源化’,但是这并不能消除与数据丢失相关的责任以及出于合规要求,提供完善的监控政策的需要,”Maloof表示。

      “这不应该停留在日志问题上。企业还需要与云服务供应商合作以更好地规划用户活动和数据访问趋势(基于云服务的信息池)的蓝图,这将从改善的云访问控制开始。”

      “身份和访问管理系统是这个难题的关键部分,与明确的政策以及应用程序层政策执行紧密联系,”Maloof表示,“虽然数据和应用程序存在于传统网络边界之外,身份和访问控制系统将成为沟通物理系统和虚拟系统的桥梁。”

      但是,这些促进透明度的工作的成功真正取决于云服务供应商的参与。根据LogLogic公司的Roth(他也是云安全联盟的积极参与者)表示,用户名在说服大型云服务供应商改善他们的透明度方面仍然存在很大困难。他认为,用户名需要将这种压力持续施加在供应商身上。此外,加入相关组织(例如云安全联盟)将能够帮助行业开发云环境内的安全监控标准。

      “我们目前正在努力解决几个我们认为十分重要的问题,”云安全联盟的Roth表示,云安全梁梦预计将于今年11月份发布一份关于安全监控的草案,“我认为这些事件将促进云安全的发展。”


    作者:邹铮
    来源:it168网站
    原文标题:云计算 虚拟化技术增加企业安全黑洞?
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  • 一、虚拟化概论 VMM(VirtualMachineMonitor,虚拟机监控器)它包括规划、部署、管理和优化虚拟基础结构等端到端功能,传统的VMM建立在操作系统之上,但是操作系统本身除了作为VMM的承载之外并没有其他作用,所以,...

    一 、虚拟化概论

    VMM(Virtual Machine Monitor,虚拟机监控器)它包括规划、部署、管理和优化虚拟基础结构等端到端功能,传统的VMM建立在操作系统之上,但是操作系统本身除了作为VMM的承载之外并没有其他作用,所以,为了更加节约资源,去掉了操作系统由VMM来直接取代。就是我们看到了VMM hypervisor

    Hypervisor——一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享硬件。也可叫做VMM( virtual machine monitor ),即虚拟机监视器

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    Hypervisors是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisors不但协调着这些硬件资源的访问,也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时,它会加载所有虚拟机客户端操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存CPU网络磁盘

    主流的hypervisor:VMwareESXi、微软的Hyper-V或者思杰的XenServer

    CPU虚拟化:

    硬件虚拟化(HVM)是在半虚拟化发展后提出的一种解决虚拟化性能的方法,主要就是在cpu上增加了一个RING,然后实现guestVM工作在ring0上的方法。

    两大CPU厂商各自提出了自己的方法,INTEL提出了VT-X,而AMD公司使用的是CPU的AMD-V技术。

    内存虚拟化:

    通过在VMM上添加MMU模块,实现将guestvm的线性地址(内存)通过VMM的MMU来进行转换成实际地址,并返回给guestvm,并且在TLB上添加标签的方式避免不同guestvm之间的地址冲突。

    MMU

    INTER:EPT

    AMD:NPT

    虚拟化实现的种类:

    hosted:

    先说下Hypervisor或叫做Virtual Machine Monitor(VMM),它是管理虚拟机VM的软件平台。在主机虚拟化中,Hypervisor就是跑在基础操作系统上的应用软件,与OS-Level中VE的主要区别在于:

    Hypervisor构建出一整套虚拟硬件平台(CPU/Memory/Storage/Adapter),上面需要你再去安装新的操作系统和需要的应用软件,这样底层和上层的OS就可以完全无关化,诸如Windows上跑Linux一点儿问题没有;

    VE则可以理解为盗用了底层基础操作系统的资源去欺骗装在VE上的应用程序,每新创建出一个VE,其操作系统都是已经安装好了的,和底层操作系统完全一样,所以VE比较VM(包括主机虚拟化和后面的裸金属虚拟化)运行在更高的层次上,相对消耗资源也少很多。

    主机虚拟化中VM的应用程序调用硬件资源时需要经过:VM内核->Hypervisor->主机内核,导致性能是三种虚拟化技术中最差的。主机虚拟化技术代表是VMware Server(GSX)、Workstation和Microsoft Virtual PC、Virtual Server等。

    bare-metal

    裸金属虚拟化中Hypervisor直接管理调用硬件资源,不需要底层操作系统,也可以理解为Hypervisor被做成了一个很薄的操作系统。这种方案的性能处于主机虚拟化与操作系统虚拟化之间。代表是VMware ESX ServerCitrix XenServerMicrosoft Hyper-V

    os-level

    在操作系统中模拟出一个个跑应用程序的容器,所有虚拟机共享内核空间,性能最好,耗费资源最少,一个CPU号称可最多模拟500VPS(Virtual Private Server)VE(Virtual Environment)。缺点是操作系统唯一,如底层操作系统跑的WindowsVPS/VE就都得跑Windows。代表是Parallels公司(以前叫SWsoft)的Virtuozzo(商用产品)和OpenVZ(开源项目)。

    library

    application

    参考文件:http://group.vsharing.com/Article.aspx?aid=1148290

    79D94B321858476ABC29B47DFDF7095F

    9DD5B7A2361848179F62CC89F0A3C90B

    B797DFCCB6214DF1A6003BF4C115E683

    IO虚拟化:

    完全虚拟化

    半虚拟化

    IO透传技术

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    1、xen虚拟机的一般工作方式:

    xen宿主机负责管理物理硬件的cpu,中断、内存,并且自身仅仅是一个内核并不能直接被用户操作,需要一个dom0这样的虚拟机,dom0完成远程登录管理xen和管理其他虚拟机的功能,并且其他虚拟机的调用cpu、内存、中断是通过xen来完成的,而调用硬盘,io则是通过dom0来完成的。

    2、qumu

    一款高性能的跨物理硬件的开源模拟器软件,这里说跨物理硬件是指模拟器如果是x86平台的,虚拟机可以搭建在x86平台,也可以是64位平台,并且可以按照aix等其他类型的操作系统。如果平台相同可以通过kqemu软件来进行加速。而kvm也是一个qemu的加速器软件。

    3、kvm

    这样kvm实际上就是接替qemu的一个虚拟化软件,其实就是linux自身的一个模块,当linux加载这个模块后,linux就变成了”VMM”,实现了虚拟机管理器的功能,在此的用户空间创建guestos,此时的guestos就是“VMM”的一个进程,可以随意的kill掉。所以kvm是完全硬件化的虚拟管理器。

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    二、XEN

    1、 redhat5.0版本默认是可以通过加载内核进行安装xen的,实际操作就是通过grub.conf修改加载的内核模块来完成,而到了6.0版本redhat收购了kvm后,就不再支持xen了,而是提供了kvm的支持。只有在linux2.6.37之后的内核版本才正式支持了xen的功能,而到了3.0内核版本支持了完全功能。

    XEN支持32位和64位的CPU,而KVM只支持64位CPU并且要求CPU支持虚拟化技术。

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    2、管理工具和接口

    每一个应用程序都有管理接口或者管理工具用于管理程序,XEN的主要管理的库包括libxc(控制台),libxenguest(管理虚拟机),xinstore(管理虚拟机元数据的存储),这些库通过libxenlight来管理,在这个之上通过xl,xend,xapi三种管理接口进行管理。

    屏幕快照 2017-05-24 上午9.12.45.png

    屏幕快照 2017-05-24 上午9.11.52.png

    各个版本支持的管理工具(仅仅支持xen):

    XEN4.0:xm/xend

    XEN4.1:xl,xm/xend,xm和xl两者同一时间只能有一个在运行。

    XEN4.2:xl

    注意:红帽自己研发的管理工具支持了多个平台的虚拟化解决方案,virsh,它需要在被管理节点上启动一个libvirtd的服务进程。这个进程需要libvirt这个程序。但是由于红帽6.4以后不再支持xen所以需要自行编译安装。

    所以实现xen功能的几个基本步骤是:

    1、下载linux3.0以上内核,并编译安装,并添加一下选项。


    2、下载安装libvirt1.0以上版本。


    3、安装kernel-xen3.0以上版本。


    三、XEN安装

    1、环境介绍:

    操作系统:centos6.7mini版

    安装参照文件:https://wiki.xen.org/wiki/Xen_Project_Software_Overview#Host_and_Guest_Install

    2、安装

    [root@localhost ~]# yum install centos-release-xen

    [root@localhost ~]# yum install xen

    ======================================================================================================================

     软件包                           架构           版本                                   仓库                     大小

    ======================================================================================================================

    正在安装:

    linux-firmware                   noarch         20170213-71.git6d3bc888.1.el6          centos-virt-xen          49

         replacing  kernel-firmware.noarch 2.6.32-573.el6

     xen                              x86_64         4.6.3-14.el6                           centos-virt-xen         112 k

    为依赖而

     SDL                              x86_64         1.2.14-7.el6_7.1                       base                    193 k

    atk                              x86_64         1.30.0-1.el6                           base                    195 k

     avahi-libs                       x86_64         0.6.25-17.el6                          base                     55 k

     cairo                            x86_64         1.8.8-6.el6_6                          base                    309 k

     cups-libs                        x86_64         1:1.4.2-77.el6                         base                    322 k

     fontconfig                       x86_64         2.8.0-5.el6                            base                    186

     freetype                         x86_64         2.3.11-17.el6                          base                    361 k

     gdk-pixbuf2                      x86_64         2.24.1-6.el6_7                         base                    501 k

     glusterfs                        x86_64         3.7.9-12.el6                           base                    422 k

     glusterfs-api                    x86_64         3.7.9-12.el6                           base                     58 k

     glusterfs-client-xlators         x86_64         3.7.9-12.el6                           base                    1.1 M

     glusterfs-libs                   x86_64         3.7.9-12.el6                           base                    313 k

     gnutls                           x86_64         2.12.23-21.el6                         base                    389 k

     gtk2                             x86_64         2.24.23-9.el6                          base                    3.2 M

     hicolor-icon-theme               noarch         0.11-1.1.el6                           base                     40 k

     jasper-libs                      x86_64         1.900.1-21.el6_9                       updates                 138 k

     kernel                           x86_64         4.9.25-27.el6                          centos-virt-xen          41 M

     libX11                           x86_64         1.6.4-3.el6                            base                    587 k

     libX11-common                    noarch         1.6.4-3.el6                            base                    171 k

     libau                           x86_64         1.0.6-4.el6                            base                     24 k

     libXcomposite                    x86_64         0.4.3-4.el6                            base                     20 k

     libXcursor                       x86_64         1.1.14-2.1.el6                         base                     28 k

     libXdamage                       x86_64         1.1.3-4.el6                            base                     18 k

     libXext                          x86_64         1.3.3-1.el6                            base                     35 k

     libXfixes                        x86_64         5.0.3-1.el6                            base                     17 k

     libXft                           x86_64         2.3.2-1.el6                            base                     55 k

     libXi                            x86_64         1.7.8-1.el6                            base                     38 k

     libXinerama                      x86_64         1.1.3-2.1.el6                          base                     13 k

     libXrandr                        x86_64         1.5.1-1.el6                            base                     25 k

     libXrender                       x86_64         0.9.10-1.el6                           base                     24 k

     libXxf86vm                       x86_64         1.1.3-2.1.el6                          base                     16 k

     libjpeg-turbo                    x86_64         1.2.1-3.el6_5                          base                    174 k

     libpng                           x86_64         2:1.2.49-2.el6_7                       base                    182 k

     libthai                          x86_64         0.1.12-3.el6                           base                    183 k

     libtiff                          x86_64         3.9.4-21.el6_8                         base                    346 k

     libusb1                          x86_64         1.0.9-0.7.rc1.el6                      base                     80 k

     libxcb                           x86_64         1.12-4.el6                             base                    180 k

     libxslt                          x86_64         1.1.26-2.el6_3.1                       base                    452 k

     mesa-dri-drivers                 x86_64         11.0.7-4.el6                           base                    4.1 M

     mesa-dri-filesystem              x86_64         11.0.7-4.el6                           base                     17 k

     mesa-dri1-drivers                x86_64         7.11-8.el6                             base                    3.8 M

     mesa-libGL                       x86_64         11.0.7-4.el6                           base                    142 k

     mesa-private-llvm                x86_64         3.6.2-1.el6                            base                    6.5 M

     pango                            x86_64         1.28.1-11.el6                          base                    351 k

     pciutils                         x86_64         3.1.10-4.el6                           base                     85 k

     perl                             x86_64         4:5.10.1-144.el6                       base                     10 M

     perl-Module-Pluggable            x86_64         1:3.90-144.el6                         base                     41 k

     perl-Pod-Escapes                 x86_64         1:1.04-144.el6                         base                     33 k

     perl-Pod-Simple                  x86_64         1:3.13-144.el6                         base                    213 k

     perl-libs                        x86_64         4:5.10.1-144.el6                       base                    579 k

     perl-version                     x86_64         3:0.77-144.el6                         base                     52 k

     pixman                           x86_64         0.32.8-1.el6                           base                    243 k

     python-lxml                      x86_64         2.2.3-1.1.el6                          base                    2.0 M

     qemu-img                         x86_64         2:0.12.1.2-2.503.el6_9.3               updates                 846 k

     usbredir                         x86_64         0.5.1-3.el6                            base                     41 k

     xen-hypervisor                   x86_64         4.6.3-14.el6                           centos-virt-xen         932 k

     xen-libs                         x86_64         4.6.3-14.el6                           centos-virt-xen         534 k

     xen-licenses                     x86_64         4.6.3-14.el6                           centos-virt-xen          87 k

     xen-runtime                      x86_64         4.6.3-14.el6                           centos-virt-xen          16 M

     yajl                             x86_64         1.0.7-3.el6                            base                     27 k

    为依赖而更新:

     libdrm                           x86_64         2.4.65-2.el6                           base                    136 k


    3、查看当前xen中有几个虚拟机

    [root@localhost ~]# xl list

    Name                                        ID   Mem VCPUs State Time(s)

    Domain-0                                     0  1024    24     r-----      28.8

    4、基于图形化界面安装虚拟机(guestos),需要先安装libvirt软件包。

    [root@localhost ~]# yum install libvirt

    [root@localhost ~]# service libvirtd start

    Starting libvirtd daemon:                                  [  OK  ]

    屏幕快照 2017-05-26 上午9.02.13.png

    创建桥设备,用于实现虚拟机和宿主机之间的网络连接方式:

    [root@localhost ~]# virsh iface-bridge eth0 xenbr0 //xenbr0名称随意

    删除定义的桥设备。使用iface-undefine参数,这个删除完毕需要重启,并且重启后设置的物理网卡会“消失”,需要创建相关的ifcfg-ethx文件,才可以。

    查看桥设备,(virbr0是libvirt虚拟出来的)

    [root@localhost ~]# brctl show

    bridge name bridge id STP enabled interfaces

    virbr0 8000.525400a6a9bb yes virbr0-nic

    [root@localhost ~]# 

    5、ssh登录xen服务器,然后通过virt-manager开启xen的图形化管理界面。

    yum install virt-manager

    故障点分析:

    1、出现一下情况,需要安装 yum -y install xorg-x11-xauth

    [root@localhost ~]# virt-manager

    Unable to initialize GTK: could not open display

    2、出现一下情况的时候,需要创建一个文件/var/lib/dbus/machine-id 并通过dbus-uuidgen生成一个随机码,并放到/var/lib/dbus/machine-id 

    [root@localhost ~]# virt-manager 

    process 4326: D-Bus library appears to be incorrectly set up; failed to read machine uuid: UUID file '/var/lib/dbus/machine-id' should contain a hex string of length 32, not length 0, with no other text

    See the manual page for dbus-uuidgen to correct this issue.

      D-Bus not built with -rdynamic so unable to print a backtrace

    已放弃

    3、图形界面出现乱码的解决方法:

    [root@localhost ~]# yum install dejavu-lgc-sans-fonts

    如果按照的版本是virt-manager-0.9.0-34先卸载0.9.0-34版本,然后按照0.9.0-31版本。即可解决问题。

    [root@localhost ~]# yum localinstall virt-manager-0.9.0-31.el6.x86_64.rpm 

    [root@localhost ~]# vi /etc/sysconfig/i18n

    英文:

    LANG="en_US.UTF-8"

    中文:

    LANG="zh_CN.UTF-8"

    即时生效

    source /etc/sysconfig/i18n

    4、启动图形界面后无法连接到xen虚拟机,并提示一下错误。

    161256285.png

    解决办法,安装qemu相关软件包。

    [root@localhost ~]# yum install qemu\*

    四、命令行模式配置虚拟机

    xen可以通过xm或者xl命令行进行配置,我这里xen4.6自带的是xl我就使用它了,xm已经被合并了。

    xl配置虚拟机有一个配置模板,就是/etc/xen/*example*的文件。

    通过命令行方式登录虚拟机:

    [root@localhost xen]# xl console test

    WEBRESOURCE0730339a5f30e122d4a653e35088d

    WEBRESOURCE4736f6a9a9d7596063659eaac05bcWEBRESOURCEe19e6e2cd7331cbd184a9c52754a6

    六、实时迁移

    要实现实时迁移,通常是对于高可用情况说的,就是两个服务器共享一个文件存储,其中一个故障,服务会自动转移到另个一服务器上。

    安装虚拟机文档:http://blog.csdn.net/jincm13/article/details/8362509

    第二部分 KVM

    一、KVM简介

    简称kernel-based VM,必须运行在64位系统系统上。KVM是一个混合类型的VMM,它能够以模拟方式支持硬件的完全虚拟化,也能够通过guestos中安装驱动程序进而支持部分硬件的半虚拟化。(对于网络设备和块设备来说,半虚拟化能够提高设备性能)REDHAT和IBM连同linux社区开了了一种独立于VMM的半虚拟化驱动程序标准virtio,根据这个标准开发的半虚拟化程序可兼容的运行于多种不同的VMM上,提高了VMM之间的互操作性。

    virtio驱动已经集成在linux2.6以上的内核版本中。

    常见的虚拟化模型:

    type1:hosted(运行在操作系统之上)

    type2:bare-metal(直接运行在硬件基础上)

    常见虚拟化技术:

    完全虚拟化

    半虚拟化para:通用半虚拟化技术是virtio。

    混合虚拟化

    KVM自身是完全虚拟化的,CPU是HVM(硬件虚拟化),但是使用了virtio的kvm实质上是混合技术的KVM。

    过量使用CPU:单个虚拟机使用CPU数量建议不要超过真实物理机cpu个数,而虚拟机总数的CPU使用量可以超过。

    支持安装的虚拟机(guest)

    linux 、windows、openbsd、FreeBSD、solaris。

    二、安装KVM(要实现安装虚拟机的功能,就要安装其他软件了比如qemu。)

    1、安装模块,需要CPU硬件支持虚拟化。

    kvm模块

    kvm-intel 或者kvm-amd

    查看CPU虚拟化:

    [root@localhost ~]# grep -E "svm|vmx" /proc/cpuinfo 

    flags : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss ht tm pbe syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon pebs bts rep_good xtopology nonstop_tsc aperfmperf pni pclmulqdq dtes64 monitor ds_cpl vmx smx est tm2 ssse3 cx16 xtpr pdcm pcid dca sse4_1 sse4_2 x2apic popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx lahf_lm ida arat epb xsaveopt pln pts dts tpr_shadow vnmi flexpriority ept vpid

    安装kvm模块、kvm-intel模块

    [root@localhost ~]# modprobe kvm kvm-intel

    kvm虚拟出来的设备,用于API(接口)。

    [root@localhost ~]# ll /dev/|grep kvm

    crw-rw----.  1 root root     10, 232 5月  31 19:56 kvm

    实时迁移要求:

    guestos映像文件放在共享存储上,比如iscsi、nfs

    目标物理主机的kvm要能够兼容源物理主机的kvm及其准备迁移的guestos。(也就是建议两台物理机型号相同)

    在两台主机上,共享存储必须挂载在同一个位置,并且挂载的目录名必须相同。

    两台物理主机的cpu必须具有相同的特性

    虚拟机没有使用透传I/O

    物理机要求时间同步

    两台物理主机必须使用一致的网络配置,并且所有网桥和网络配置一致

    kvm型号相同,兼容

    KVM管理工具

    1、libvirtd包括:

    virtinst软件包,类似于XEM的xl命令行工具,包括virt-install、virt-clone、virt-convert、virt-image。

    virtual machine manager

    virsh

    virsh的本地和远程管理模式:

    2、qemu工具

    处理器仿真

    设备仿真(显卡,网卡,硬盘)

    关联仿真设备到真实设备的通用设备

    调试器

    仿真主机的描述(pc、power、mac)

    与仿真器交互的用户接口

    2、安装KVM实现虚拟化

    qemu-kvm、virtinst、libvirt、libguestfs(这些文件可以通过安装包组的方式简化依赖关系,具体包组是virtualization、virtualization client、virtualization platform)

    [root@localhost ~]# yum groupinstall virtualization

    [root@localhost ~]# yum groupinstall "virtualization client"

    [root@localhost ~]# yum groupinstall virtualization-platform

    将qemu-kvm创建软连接到/bin目录中。

    [root@localhost ~]# ln -sv /usr/libexec/qemu-kvm /bin/

    创建桥设备,用于虚拟机和物理机通信

    [root@localhost ~]# virsh iface-bridge  eth0 br0

    通过图形化界面安装操作系统

    [root@localhost ~]# virt-manager 

    virsh的几个常见命令:

    创建虚拟机,事先准备好xml格式的配置文件,可以dump其它已经运行的虚拟机

    create:创建并启动

    define:创建不启动

    删除虚拟机的步骤:

    destroy之后undefine,最后删除相关的文件。

    所有虚拟机创建完毕后,都在/etc/libvirt/qemu下生成相关的xml文件

    [root@localhost ~]# ll /etc/libvirt/qemu

    总用量 12

    drwxr-xr-x. 2 root root 4096 6月   1 16:36 autostart

    drwx------. 3 root root 4096 6月   1 14:51 networks

    -rw-------. 1 root root 3191 6月   1 16:45 ttt.xml

    [root@localhost ~]# 

    改变在线状态(动态)的虚拟机内存空间大小,在当前版本测试中修改内存大小后系统崩溃

    [root@localhost ~]# virsh setmem ttt 2048 --live


    查看虚拟机cpu格式,并修改。测试时不可用

    [root@localhost ~]# virsh vcucount ttt

    maximum      config         1

    maximum      live           1

    current      config         1

    current      live           1

    创建虚拟磁盘,并挂载到虚拟机上,卸载用detach-disk

    [root@localhost ~]# qemu-img create -f raw /root/ttt.img 512M

    Formatting '/root/ttt.img', fmt=raw size=536870912 

    [root@localhost ~]# virsh attach-disk ttt /root/ttt.img vdb 

    查看虚拟机状态相关命令 virt help domain

    查看CPU状态信息,cpu-stats



    本文转自 blackstome 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/137783/1968813,如需转载请自行联系原作者

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  • 云计算中的虚拟化技术

    千次阅读 2010-04-17 12:17:00
    云计算催热了虚拟化技术。结果,不同背景的人说的虚拟化技术都不同,南腔北调,甚至荒腔走板。云计算是一个综合性的技术,在讨论云计算虚拟化技术时,千万不能只从自己熟悉的角度谈虚拟化,否则很容易以偏概全。...
     

    云计算催热了虚拟化技术。结果,不同背景的人说的虚拟化技术都不同,南腔北调,甚至荒腔走板。云计算是一个综合性的技术,在讨论云计算的虚拟化技术时,千万不能只从自己熟悉的角度谈虚拟化,否则很容易以偏概全。


    根据IT三大基础技术的说法,虚拟化大致也应该包括三块:计算虚拟化,存储虚拟化和网络虚拟化。

     

    与这3个最基本的虚拟化相关,具体的共性技术可能包括(ipbaobao对具体虚拟化问题的研究还非常不够,下面的分类还非常粗糙):

    • 硬件虚拟化:比如全功能的,硬件辅助的虚拟化和部分虚拟化;
    • 软件虚拟化:比如虚拟机(VM),操作系统虚拟化,内存虚拟化等;
    • 应用虚拟化:比如跨平台虚拟化,桌面虚拟化;
    • 数据虚拟化:比如数据库虚拟化;
    • 虚拟设备: 比如虚拟服务器,虚拟器具,虚拟I/O,虚拟交换机,虚拟路由器等
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  • 虚拟化技术会是企业安全黑洞,针对网络和安全设备的安全信息和事件监控(SIEM)和日志管理方法在云计算中其实没有实际意义。  在花费大量资金和大量人力资源在部署全面的安全信息和事件监控(SIEM)工具和技术上后,很多...
  • 我们熟知的VMware事实上有两个产品线,一个是VMware ESXi,直接安装在裸金属之上,不需要额外的...这种完全模拟一台计算机的技术也称为全虚拟化,这样做的好处显而易见,虚拟机中的操作系统感知不到自己是在虚拟机中
  • 云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络,服务器,存储,应用程序,服务),这些资源能够被快速提供,只需投入很少的管理工作,或...
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  • 云计算虚拟化

    2019-05-04 16:13:00
    云计算:定义:云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的,便捷的,按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池...虚拟主机(卖空间)vps:虚拟专用主机 openvz(通过超卖技术坑人)xen(不支持)云计算...
  • 虚拟化技术云计算的重要技术,主要用于物理资源的池化,从而可以弹性地分配给用户。物理资源包括服务器、网络和存储。但是计算资源的池化不一定要用虚拟化技术,金属裸机也能池化,比如 IBM ..
  • 云计算的关键技术包括虚拟化,分布式存储,分布式计算,多租户。 物联网中存在的大量数据需要与云计算和大数据结合 1.虚拟化 将一台计算机虚拟成多台计算机,多个应用程序在相互独立的空间运行,显著提高计算机...
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  • 全虚拟化(Full virtualization), 也称为原始虚拟化技术,全虚拟化是指虚拟机模拟了完整的底层硬件,包括处理器、物理内存、时钟、外设等,使得为原始硬件设计的操作系统或其它系统软件完全不做任何修改就可以在虚拟机...
  • IBM虚拟化与云计算技术交流.part2rar,提供“IBM虚拟化与云计算技术交流.part2”免费资料下载,主要包括IBM System p的先进虚拟化功能、三个关键的虚拟化技术、IBM虚拟化系统架构、云计算、云解决方案、虚拟化是基础...
  • 转自互联网在云计算的领域离不开存储,那么云计算使用的存储包括三种类型:虚拟化的存储(虚拟化存储、非虚拟化存储、裸设备映射,一般用于虚拟化场景)和分布式存储(存储池和存储卷,一般用于私有云场景和虚拟化场景)...
  • 整理了在学习虚拟化过程中的笔记,主要包括虚拟化的基本知识:全虚拟化、半虚拟化、裸金属虚拟化,以及docker相关的详细内容
  • 云计算虚拟化、容器化杂谈

    千次阅读 2017-11-20 18:56:52
    1)云计算是最近几年才兴起的概念,但是这样的需求其实早都有了,现阶段广为接受的是美国国家标准与技术研究院(NIST)定义: 云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问, 进入...
  • 云计算虚拟化概述

    2016-01-02 22:56:01
    资料来源 http://liangweilinux.blog.51cto.com/8340258/1729162云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问,进入可配置的计算...在云计算之前的模式和技术 1、IDC托管 2、IDC租用

空空如也

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