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  • 在当今市场上,客户需要各种灵活的基础设施和解决方案以快速适应不断变化的业务需求。通过有效利用资金上或各种IT相关的资源,云计算(提供服务的途径)和虚拟化(主要的使能技术)为客户提供了越来越多的业务灵活性。
  • 基于云计算虚拟化技术在企业网络中的应用.pdf
  • 云计算虚拟化技术

    千次阅读 2021-04-10 15:30:39
    # 写于2021.04.10 ...虚拟化 高可靠性 通用性 高可伸缩性 按需服务 极其廉价 1.3 云计算你找服务类型可分为哪几类? 1.4 云计算技术体系结构可分为哪几层? 资源池和管理中间件层为云计算技术
    # 写于2021.04.10
    # 本文为学习笔记,用的ppt是陈羽中教授版,侵删
    # 笔记只为交流,入门小白,有错望留言纠正
    # 总结不易 望赞鼓励
    

    一. 大数据和云计算

    1 大数据时代数据特点?

    在这里插入图片描述

    2 云计算七个特点?

    • 超大规模
    • 虚拟化
    • 高可靠性
    • 通用性
    • 高可伸缩性
    • 按需服务
    • 极其廉价

    3 云计算你找服务类型可分为哪几类?

    在这里插入图片描述

    • 软件即服务(Software as a Service,缩写SaaS)
      软件即服务是普通消费者可以感知到的云计算,它的代表有Dropbox,还有国内用户熟悉的百度云、腾讯微云等。这种云计算最大的特征就是消费者并不购买任何实体的产品,而是购买具有与实体产品同等功能的服务
      以前,我们是花钱购买的是服务器上的存储空间。现在,我们花钱购买的是Dropbox的存储服务。表面上看,两者没有实际的区别。但是换一个角度来看,两者却完全不同。以前,我们花钱购买服务器上的存储空间,假设是空间容量是10G,我们是真正的买到了服务器上的10G空间。如果我们不上传文件的话,那么服务器上的这10G空间就是空的。现在,我们购买Dropbox的存储服务,假设空间容量还是10G,我们却并没有真正的买到Dropbox服务器上10G的空间,我们买到的是10G空间的服务。也就是说,如果我们上传文件,Dropbox会将文件分开放在任何地方的任何服务器上,如果我们不上传文件,Dropbox的服务器上就根本没有属于我们的任何空间。
    • 平台即服务(Platform as a Service,缩写PaaS)
      与软件即服务不同,平台即服务是面向开发者的云计算。这种云计算最大的特征是它自带开发环境,并向开发者提供开发工具包。它的代表有Google的GAE(Google App Engine),还有国内的百度的BAE、新浪的SAE等。
      平台即服务与软件即服务之间可以相互转换。如果是消费者,购买Dropbox的服务,那Dropbox就是软件即服务。如果是开发者,利用Dropbox提供的开发包借助Dropbox的服务开发自己的服务,那么Dropbox本身就是平台即服务,构筑在Dropbox之上的开发者的服务就是软件即服务。
      以前,开发者如果要搭建一个网站,需要做很多准备工作,比如购买服务器,安装操作系统,搭建开发环境等等。现在,开发者如果购买平台即服务云计算,就可以省去上面费时费力的准备工作,直接进行网站的开发。不仅如此,开发者还可以使用各种现成的服务,比如GAE会向开发者提供Google内部使用的先进的开发工具和领先的大数据技术。这一切都使得网站开发变得比以前轻松很多,这也是云计算时代互联网更加繁荣的原因之一。
    • 基础架构即服务(Infrastructure as a Service,缩写IaaS)
      基础架构即服务一般面向的是企业用户,它的代表有Amazon的AWS(Amazon Web Service),还有国内的PPPCloud等。
      这种云计算最大的特征在于,它并不像传统的服务器租赁商一样出租具体的服务器实体,它出租的是服务器的计算能力和存储能力。AWS将Amazon计算中心的所有的服务器的计算能力和存储能力整合成一个整体,然后将其划分为一个个虚拟的实例,每一个实例代表着一定的计算能力和存储能力。购买AWS云计算服务的公司就以这些实例就作为计量单位。
      基础架构即服务与平台即服务有显著的区别,基础架构即服务提供的只有计算能力和存储能力的服务,平台即服务提供的除了计算能力和存储能力的服务,还提供给开发者的完备的开发工具包和配套的开发环境。也就是说,开发者使用平台即服务时,可以直接开始进行开发工作。而使用基础架构即服务时,则必须先进行如安装操作系统、搭建开发环境等准备工作。
      基础架构即服务是云计算的基石,平台即服务和软件即服务构建在它的上面,分别为开发者和消费者提供服务,而它本身则为大数据服务。

    4 云计算技术体系结构可分为哪几层?

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    资源池和管理中间件层为云计算技术的重要部分
    其实虚拟化的就是资源池层,然后管理中间件层负责管理。SOA层应该类似于外部接口。

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    5 在性价比上云计算相比传统技术为什么又压倒性的优势?

    在这里插入图片描述

    二. 虚拟化技术

    虚拟相对于真实,虚拟化就是将原本运行在真实环境上的计算机系统或组件运行在虚拟出来的环境中。
    核心理念:以透明的方式提供抽象的底层资源


    【分类】:

    • 服务器虚拟化;
    • 存储虚拟化
    • 网络虚拟化
    • 桌面虚拟化

    【虚拟化的三层含义】:

    • 虚拟化的对象是各种各样的资源
    • 经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了不必要的细节
    • 用户可以在虚拟环境中实现其在真实环境中的部分或者全部功能

    【虚拟化的目标】:

    • 逻辑简化,提供接口:对包括基础设施、系统和软件等IT资源的表示、访问和管理进行简化,并为这些资源提供标准*接口来接收输入和提供输出。
    • 降低耦合:降低了资源使用者和资源具体实现之间的耦合程度,让使用者不再依赖于资源的某种特定实现

    1 虚拟数据优势

    随着云计算的发展,传统的数据中心逐渐过渡到虚拟化数据中心,即采用虚拟化技术将原来数据中心的物理资源进行抽象整合。

    在这里插入图片描述
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    2 服务器虚拟化

    【两个方向】:

    • 一个物理的服务器虚拟成若干个独立的逻辑服务器,比如分区;
    • 把若干分散的物理服务器虚拟为一个大的逻辑服务器,比如网格技术;

    2.1 服务器虚拟化的层次

    • 寄居虚拟化
      有点类似于os平台上 装个win虚拟软件

    在这里插入图片描述

    • 寄居虚拟化的虚拟化层一般称为虚拟机监控器(VMM),负责对虚拟机提供硬件资源抽象,为客户操作系统提供运行时环境
    • 由主机操作系统负责在多个虚拟机之间分配硬件资源,这类虚拟化架构系统损耗比较大
    • 原生虚拟化
      类似于在mac上装双系统

    在这里插入图片描述

    • 称为Hypervisor(虚拟化平台),负责虚拟机的托管和管理,直接运行在硬件上,实现受底层体系结构的约束,可以认为是一个操作系统,
    • Hypervisor实现从虚拟资源到物理资源的映射
    • Hypervisor实现了不同虚拟机的运行上下文保护与切换,保证了各个客户虚拟系统的有效隔离

    2.2 服务器虚拟化的底层实现

    2.2.1 cpu虚拟化

    杨鸽理解

    • 可以虚拟成很多cpu,但是实际就一个,任何时刻 都只能运行一个虚拟CPU的指令
    • ring0是最高权限,也就是cpu虚拟同时可以调度物理等资源,拥有最高权限
    • 但这个最高权限的敏感指令,不是真正作用在真是硬件之上,而是需要被虚拟机监视器接管和模拟
    • 把物理CPU抽象成虚拟CPU,任何时刻一个物理CPU只能运行一个虚拟CPU的指令

    • 在x86体系中实现虚拟化,需要在客户操作系统以下加入虚拟化,来实现物理资源的共享,虚拟化层运行在Ring0级,客户操作系统运行在Ring0以上级别。

    • 虚拟化x86体系结构问题的关键在于虚拟机里执行的敏感指令不能直接作用于真实硬件之上,需要被虚拟机监视器接管和模拟。

    【实现cpu虚拟化的方式】

    杨鸽理解
    纯虚拟化: 多用于个人计算机上,性能损失较大。
    ①敏感指令在二进制上修饰,让计算机知道知道这是敏感指令
    ②或者通过虚拟机监视器执行的具有相同功能的指令序列后执行
    半纯虚拟化:多用在服务器,性能损失较小
    就是系统层面开发一套指令来实现敏感指令
    新技术:通过硬件或者第三方指令集实现

    ① 纯虚拟化

    • 采用二进制代码动态翻译技术(敏感指令前插入陷入指令)
    • 将敏感指令转换成可以通过虚拟机监视器执行的具有相同功能的指令序列后执行
    • 非敏感指令可以直接在物理处理器上执行

    ② 半虚拟化

    • 修改客户操作系统来解决虚拟机执行特权指令的问题
    • 客户操作系统将敏感指令转换为对底层虚拟化平台的超级调用
    • 虚拟化平台不需要做耗费资源的指令翻译工作

    ③ 硬件辅助虚拟化

    • 在CPU中加入新的指令集和处理器运行模式来完成与CPU虚拟化的相关功能
    • 客户操作系统可直接在CPU上运行虚拟化相关指令,无需进行二进制翻译或超级调用

    ④ INTEL VT技术

    • 增加一套名为虚拟机扩展VMX的指令集,支持与虚拟化相关的操作
    • 定义根模式和非根模式,虚拟化平台运行在根模式,客户操作系统运行在非根模式

    在这里插入图片描述调度问题
    指VMM决定当前哪个虚拟CPU在物理CPU上运行,要保证隔离性、公平性和性能。这个地方没讲

    2.2.2 内存虚拟化

    内存虚拟化技术把物理内存统一管理,包装成多个虚拟的物理内存提供给若干虚拟机使用,每个虚拟机拥有各自独立的内存空间。
    在这里插入图片描述

    杨鸽理解

    • 虚拟内存要保证各个虚拟间内存数据不能受影响
    • 虚拟内存要解决的问题就是虚拟地址到服务器上真正的物理地址.方法有两种,影子页表法和页表输入法
    • 影子页表发: 虚拟地址,能通过续集你的操作系统页表查到操作系统上物理地址(虚拟的),那么这个操作系统上物理地址(虚假的)实际和服务器真正的物理地址有个对应关系,通过服务器端影子页表来实现。
    • 页表写入法: 虚拟机上的操作系统页表直接就是虚拟地址和服务器真实的物理地址对应。
    • 管理物理机器上的内存,并按每个虚拟机的需要分配内存,并保持每个虚拟机对内存访问的相互隔离

    • 需要维护物理机里的内存地址块和虚拟机内部的连续内存块的映射关系,具备管理虚拟机内存的机制

    • 虚拟机监视器必须具备管理虚拟机内存的机制,即虚拟机内存管理单元
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      映射关系

    • ①影子页表法
      在这里插入图片描述
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    • ② 页表写入法

    • 在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

    2.2.3 IO设备虚拟化

    杨鸽理解

    • 设备统一管理起来,包装成多个虚拟设备给若干个虚拟机使用,响应每个虚拟机的设备访问请求和I/O请求。
    • 通过软件来实现
    • 使不同标准的设备,在虚拟层面标准化,实现大家都通用。

    2.3 虚拟机迁移

    云计算和虚拟化分析


    https://www.bilibili.com/video/BV1PB4y1c78j?p=1

    虚拟机迁移是将虚拟机实例从源宿主机迁移到目标宿主机,并且在目标宿主机上能够将虚拟机运行状态恢复到其在迁移之前相同的状态,以便能够继续完成应用程序的任务。
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
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    2.4 隔离技术

    虚拟机隔离是指虚拟机之间在没有授权许可的情况下,互相之间不可通信、不可联系的一种技术。

    https://www.bilibili.com/video/BV1PB4y1c78j?p=2

    在这里插入图片描述
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  • 云计算虚拟化技术

    千次阅读 2019-07-16 15:01:35
    云叔和云计算关注 0.12017.12.10 13:32*字数 3194阅读 7608评论 0喜欢 5 通过前几篇文章的阅读,相信大家对云计算概念、架构和技术有了一定的认识。...在讲虚拟化技术前,我们先来学习几个概念: ...

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    96 云叔和云计算 关注

     0.1 2017.12.10 13:32* 字数 3194 阅读 7608评论 0喜欢 5

    通过前几篇文章的阅读,相信大家对云计算概念、架构和技术有了一定的认识。那么,我们这里来谈谈云计算的核心技术之一:虚拟化。

    在讲虚拟化技术前,我们先来学习几个概念:

    (1)物理平台----实现虚拟技术的真实物理硬件和操作系统平台。

    (2)虚拟平台----在物理平台上,虚拟出来的运行不同操作系统的各种虚拟机。

    (3)VMM----虚拟机监视器,一种监控和管理虚拟机运行的核心软件层,也叫Hypervisor。

    (4)宿主机----真实的物理服务器,上面可以运行虚拟出来的虚拟机。

    (5)客户机----就是指从宿主机上虚拟出来的虚拟机。

     

    1 什么是虚拟化?

    云计算的核心技术之一就是虚拟化技术。所谓虚拟化,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。

    虚拟化的核心软件VMM,是一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间层软件。VMM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CPU、内存、磁盘、网卡在内的所有物理设备。VMM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VMM时,它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存,CPU,网络和磁盘。

    2 虚拟化方式

    虚拟化技术有很多实现方式,比如根据虚拟化的程度和级别,有软件虚拟化和硬件虚拟化,全虚拟化和半虚拟化。

    2.1软件虚拟化

    软件虚拟化,顾名思义,就是采用纯软件的方法在在现有的物理平台上实现物理平台访问的截获和模拟,该物理平台往往不支持硬件虚拟化。

    常见的软件虚拟化技术QEMU,是通过纯软件来仿真X86平台处理器的指令,然后解码和执行,该过程并不在物理平台上直接执行,而是通过软件模拟实现,因此往往性能比较差,但是可以在同一平台上模拟出不同架构平台的虚拟机。

    VMware则采用了动态二进制翻译技术。VMM在可控的范围内,允许客户机的指令在可控的范围内直接运行。客户机指令在运行前会被VMM扫描,其中突破VMM限制的指令被动态替换为可以在物理平台上直接运行的安全指令,或者替换为对VMM的软件调用。因此其性能上比QEMU有大幅提升,但是其失去了跨平台虚拟化的能力。

    2.2硬件虚拟化

    硬件虚拟化,简单来说,就是物理平台本身提供了对特殊指令的截获和重定向的硬件支持,新的硬件会提供额外的资源来帮助软件实现对关键硬件资源的虚拟化,从而提升性能。

    比如X86平台,CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程,通过这些指令集,VMM会将客户机置于一种受限模式下运行,一旦客户机试图访问硬件资源,硬件会暂停客户机的运行,将控制权交回给VMM处理。同时,VMM还可以利用硬件的虚拟化增强技术,将客户机对硬件资源的访问,完全由硬件重定向到VMM指定的虚拟资源。

    由于硬件虚拟化可提供全新的架构,支持操作系统直接在上面运行,无需进行二进制翻译转换,减少的性能开销,极大地简化了VMM的设计,从而使VMM可以按标准编写,通用性更好,性能更强。

    需要说明的是,硬件虚拟化技术是一套解决方案,完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持。Intel在其处理器产品线中实现了Intel VT虚拟化技术(包括Intel VT-x/d/c)。AMD也同样实现了其芯片级的虚拟化技术AMD-V。

    2.3全虚拟化

    完全虚拟化技术又叫硬件辅助虚拟化技术,最初所使用的虚拟化技术就是全虚拟化(Full Virtualization)技术,它在虚拟机(VM)和硬件之间加了一个软件层Hypervisor,或者叫做虚拟机管理程序或虚拟机监视器(VMM)。

    完全虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不用改动就能安装到虚拟服务器上,而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。主要缺点是,性能方面不如裸机,因为VMM需要占用一些资源,给处理器带来开销。

    2.4半虚拟化

    半虚拟化技术是后来才出现的技术,也叫做准虚拟化技术,现在比较热门,它就是在全虚拟化的基础上,把客户操作系统进行了修改,增加了一个专门的API,这个API可以将客户操作系统发出的指令进行最优化,即不需要VMM耗费一定的资源进行翻译操作。因此VMM的工作负担变得非常的小,因此整体的性能也有很大的提高。不过缺点就是,要修改包含该API的操作系统,但是对于某些不含该API的操作系统(主要是Windows)来说,就不行能用这种方法。

    半虚拟化技术的优点是性能高。经过半虚拟化处理的服务器可与VMM协同工作,其响应能力几乎不亚于未经过虚拟化处理的服务器。它的客户操作系统(Guest OS)集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱,因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。

    3 虚拟化实现

    虚拟化技术指的是软件层面的实现虚拟化的技术,整体上分为开源虚拟化和商业虚拟化两大阵营。典型的代表有:Xen,KVM,WMware,Hyper-V、Docker容器等。

    这里介绍一下开源的KVM和Xen以及微软的Hyper-V技术。

    3.1 KVM

     

    KVM(Kernel-based Virtual Machine)是基于内核的虚拟机,KVM是集成到Linux内核的VMM,是X86架构且硬件支持虚拟化技术(Intel VT或AMD-V)的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块,利用Linux做大量的事,如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。

    KVM本身不执行任何模拟,需要用户控件程序通过/dev/kvm接口设置一个客户机的虚拟虚拟地址空间,向它提供模拟的I/O,并将其视频显示映射回宿主机的显示屏。

    KVM继承了Linux系统管理内存的诸多特性,比如,分配给虚拟使用的内存可以被交换至交换空间、能够使用大内存页以实现更好的性能,以及对NUMA的支持能够让虚拟机高效访问更大的内存空间等。

    KVM基于Intel的EPT(ExtendedPage Table)或AMD的RVI(Rapid Virtualization Indexing)技术可以支持更新的内存虚拟功能,这可以降低CPU的占用率,并提供较好的吞吐量。此外,KVM还借助于KSM(Kernel Same-pageMerging)这个内核特性实现了内存页面共享。KSM通过扫描每个虚拟机的内存查找各虚拟机间相同的内存页,并将这些内存页合并为一个被各相关虚拟机共享的单独页面。在某虚拟机试图修改此页面中的数据时,KSM会重新为其提供一个新的页面副本。实践中,运行于同一台物理主机上的具有相同GuestOS的虚拟机之间出现相同内存页面的概率是很的,比如共享库、内核或其它内存对象等都有可能表现为相同的内存页,因此,KSM技术可以降低内存占用进而提高整体性能。

    3.2 Xen

     

    Xen是一个基于X86架构、发展最快、性能最稳定、占用资源最少的开源虚拟化技术。在Xen使用的方法中,没有指令翻译。这是通过两种方法之一实现的。第一,使用一个能理解和翻译虚拟操作系统发出的未修改指令的CPU(此方法称作完全虚拟化)。另一种,修改操作系统,从而使它发出的指令最优化,便于在虚拟化环境中执行(此方法称作准虚拟化)。

    在Xen环境中,主要有两个组成部分。一个是虚拟机监控器(VMM)。VMM层在硬件与虚拟机之间,是必须最先载入到硬件的第一层。Hypervisor载入后,就可以部署虚拟机了。在Xen中,虚拟机叫做“domain”。在这些虚拟机中,其中一个扮演着很重要的角色,就是domain0,具有很高的特权。通常,在任何虚拟机之前安装的操作系统才有这种特权。

    Domain0要负责一些专门的工作。由于hypervisor中不包含任何与硬件对话的驱动,也没有与管理员对话的接口,这些驱动就由domain0来提供了。通过domain0,管理员可以利用一些Xen工具来创建其它虚拟机(Xen术语叫domainU)。这些domainU也叫无特权domain。这是因为在基于i386的CPU架构中,它们绝不会享有最高优先级,只有domain0才可以。

    3.3 Hyper-V

    Hyper-V采用微内核的架构,兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V底层的VMM运行在最高的特权级别下,微软将其称为ring -1(而Intel则将其称为root mode),而虚拟机的OS内核和驱动运行在ring 0,应用程序运行在ring 3下,这种架构就不需要采用复杂的BT(二进制特权指令翻译)技术,可以进一步提高安全性。

    由于Hyper-V底层的VMM代码量很小,不包含任何第三方的驱动,非常精简,所以安全性更高。Hyper-V采用基于VMbus的高速内存总线架构,来自虚机的硬件请求(显卡、鼠标、磁盘、网络),可以直接经过VSC,通过VMbus总线发送到根分区的VSP,VSP调用对应的设备驱动,直接访问硬件,中间不需要Hypervisor的帮助。

    这种架构效率很高,不再像以前的Virtual Server,每个硬件请求,都需要经过用户模式、内核模式的多次切换转移。更何况Hyper-V现在可以支持Virtual SMP,Windows Server 2008虚机最多可以支持4个虚拟CPU;而Windows Server 2003最多可以支持2个虚拟CPU。每个虚机最多可以使用64GB内存,而且还可以支持X64操作系统。

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  • 将物理网络利用某种形式的虚拟网络技术来抽象并创建网络资源池的,我们称之为网络虚拟化,目前绝大多数的云厂商都是利用某种形式的虚拟化网络(SDN)来抽象对应的物理网络并创建网络资源池的,一般情况下,用户可从...


    一.网络虚拟化

    将物理网络利用某种形式的虚拟网络技术来抽象并创建网络资源池的,我们称之为网络虚拟化,目前绝大多数的云厂商都是利用某种形式的虚拟化网络(SDN)来抽象对应的物理网络并创建网络资源池的,一般情况下,用户可从这个虚拟的网络资源池中定义获取自己所需要的网络资源,支持用户在云平台中定义划分对应子网结构的能力


    二.云计算中常见网络虚拟化

    在当前云计算的环境中,常见的网络虚拟化一般分为两大类:

    2.1 VLAN (虚拟局域网)

    定义:VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为"虚拟局域网"。虚拟局域网(VLAN)是一组逻辑上的设备和用户,这些设备和用户并不受物理位置的限制,可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来,相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样,由此得名虚拟局域网

    功能用途:VLAN利用现有的网络技术在大多数的网络硬件上去实现,即使没有云计算,其技术在绝大多数的企业里面使用的都是十分的普遍,VLAN技术其主要被用于设计企业数据中心,使用其VLAN技术可以达到分离不同的网段及业务单元、来宾网络等 ,从上面的对VLAN的定义以及用途描述来看,VLAN只适用于

    2.2 SDN (软件定义网络)

    定义:软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是由美国斯坦福大学CLean State课题研究组提出的一种新型网络创新架构,是网络虚拟化的一种实现方式。其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,使网络作为管道变得更加智能,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。

    功能用途:SDN(软件定义网络)是网络虚拟化实现的一种方式,使用SDN其会将网络设备控制平面与数据平面解耦,从而实现了网络流量的灵活控制,进一步的对网络进行抽象,摆脱了传统局域网的局限性。SDN(软件定义网络)其有多种的实现方式,包括基于标准和专有的,根据其实现的方式不同,其实现的功能也会不同,例如,使用SDN(软件定义网络)可以在同一个物理网络上实现多个虚拟网络的隔离重叠IP范围。其不像标准的VLAN,如方案实施得当,SDN其会提供相当有效的边界安全隔离,另外其SDNS还可以支持提供任意IP地址的范围,包括不限于10.0.0.0/8等范围的IP地址,甚至其还可以使用相同的内部网络IP地址段支持多个客户,由此可见SDN其拥有更好的网络扩展性


    三.云计算中常见网络虚拟化对比

    虚拟化方式优劣势对比
    VLAN适用单租户网络,不适用与大规模虚拟化或安全性,不建议做为一个网络隔离的有效的安全控制手段来考虑
    SDN适用大规模虚拟化或安全性,可提供有效的安全边界隔离,支持软件定义网络,针对网络提供了更高的灵活性及隔离性

    四.总结

    众所周知,现在绝大数的云厂商及企业内部自建的私有云,其出于操作和安全的原因,都会将网络进行相关隔离,往往大部分的云厂商及企业内部自建的私有云其都会选用SDN网络虚拟化,因为对于他们来说,SDN网络虚拟化它不仅提供了有效的安全边界隔离,范围很广的软件定义网络,更对现有的网络提供了更高的灵活性,隔离性及扩展性。

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  • 云计算技术 之 虚拟化技术

    千次阅读 2019-03-10 16:06:12
    一、什么是虚拟化 虚拟化是将计算机的各种实体资源,如服务器、网络、内存及存储等,予以抽象、转换后呈现...全虚拟化:也成为原始虚拟化技术,该模型使用虚拟机协调guest操作系统和原始硬件,VMM在guest操作系统和...

    一、什么是虚拟化

    虚拟化是将计算机的各种实体资源,如服务器、网络、内存及存储等,予以抽象、转换后呈现出来,打破实体结构间的不可切割的障碍,使用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。这些资源的新虚拟部份是不受现有资源的架设方式,地域或物理组态所限制。

     

    二、虚拟化实现的方式

    全虚拟化:也成为原始虚拟化技术,该模型使用虚拟机协调guest操作系统和原始硬件,VMM在guest操作系统和裸硬件之间用于工作协调,一些受保护指令必须由Hypervisor(VMM 虚拟机管理程序)来捕获处理。既VMM会为GuestOS抽象模拟出它所需要的包括CPU、磁盘、内存、网卡、显卡等抽象硬件资源,所以全虚拟化的GuestOS并不会知道自己其实是一台虚拟机。全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟,但是性能方面不如裸机,因为Hypervisor需要占用一些资源。典型的全虚拟化软件有:VMWare、Hyper-V、KVM-x86(复杂指令集)。其有两种实现方式:  1、基于二进制翻译的全虚拟化;2、基于扫描和修补的全虚拟化。

    半虚拟化:是另一种类似于全虚拟化的技术,它使用Hypervisor分享存取底层的硬件,但是它的guest操作系统集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱,因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。典型的半虚拟化软件有:Xen、KVM-PowerPC(简易指令集)半虚拟化除了修改内核外还有另外一种实现方法–在每一个GuestOS中安装半虚拟化软件:VMTools、RHEVTools。半虚拟化需要guest操作系统做一些修改,使guest操作系统意识到自己是处于虚拟化环境的,但是半虚拟化提供了与原操作系统相近的性能。

    引用于 https://www.cnblogs.com/zuoyang/articles/5970405.html

     

    三、虚拟化技术分类

    1、从实现虚拟化的层次来分,虚拟化技术可以划分为:硬件虚拟化,操作系统虚拟化,应用程序虚拟化等。

    硬件虚拟化,又叫做准虚拟化,就是用软件来虚拟一台标准电脑的硬件配置,如CPU、内存、硬盘、声显卡、光驱等,成为一台虚拟的裸机。

    操作系统虚拟化,就是以原操作系统为母体样本,利用虚拟化软件克隆出多个新系统。

    应用程序虚拟化,主要任务是虚拟操作系统,保证应用程序的正常运行虚拟系统的某些关键部分,如注册表等,轻量、小巧;还可以实现很多非绿色软件的移动使用,通过局域网方便快捷地分发到企业终端上,不用安装,直接使用,在应用范围和体验上超越绿色软件,大大降低了企业的IT成本。

    2、以应用领域来划分,虚拟化技术可以划分为:服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化、CPU虚拟化、文件虚拟化等。

    服务器虚拟化,应用了硬件虚拟化和操作系统虚拟化技术,在一台服务器运行安装多个操作系统,并且可以同时运行,就相当于多台服务器同时运行了,利用率大大提高。

    存储虚拟化,是将一堆独立分布的硬盘虚拟的整合成一块硬盘,存储虚拟化的目的是方便管理和有效利用存储空间

    网络虚拟化,一般是指VPN,它将两个异地的局域网,虚拟成一个局域网,这样一些企业的OA、B/S软件,就可以像真实局域网一样进行电脑互访了。

    桌面虚拟化,是在服务器上部署好桌面环境,传输到客户端电脑上,而客户端只采用瘦客户机的应用模式,即只安装操作系统,接受服务器传输来的虚拟桌面,用户看到的就像本地真实环境一样,所有的使用其实是对服务器上的桌面进行操作。

    CPU虚拟化,是对硬件虚拟化方案的优化和加强。以前是用虚拟化软件把一个CPU虚拟成多个CPU,而CPU虚拟化直接从硬件层面实现,这样大大提高的性能。

    文件虚拟化,是将分布在多台电脑的文件数据虚拟成一台电脑上的,这样以前找文件要去不同的机器上查找,而现在则像在一台电脑上操作一样。

     

    四、虚拟化的应用

    1、高校信息化建设中的应用。

          使用存储虚拟化技术,将高校信息化基础设施中的所有存储资源整合为一个大的存储系统,通过统一存储数据和管理存储空间对外以透明的方式提供存储服务,根据应用系统对存储速率和访问要求的不同,提供不同的存取方式。

          使用服务器虚拟化技术,将高校中的PC服务器统一虚拟整合为一个服务资源池,根据各个业务系统的需求,为其分配适合的CPU、内存和存储资源。

          使用Web虚拟主机技术,将高校网站整合在一起,提高资源的利用率和安全性。这样如果一个部门需要开设新的Web网站,可以根据其使用的技术平台,分配相应的Web服务器空间和数据库服务器。从而可以对校园网站整个系统的资源进行动态优化。

          使用网络虚拟化技术,可以为高校信息化的网络基础设施建设提供一个新标准,定义新一代网络架构,使得各种基础网络都能使用这种灵活的架构,使高校在构建连续和高度可用的网络服务的同时,优化网络资源的使用效率。

    2、企业管理上的应用。

    企业应用虚拟化技术时,主要集中在与对企业服务器虚拟化管理以及企业信息化建设应用中。

    引用于http://www.enkj.com/idcnews/Article/20180115/12712

     

    五、与云计算的关系、区别

    1、虚拟化是一种技术,云计算是一种概念、使用模式。

    2、虚拟化是指将物理的实体,通过软件模式,形成若干虚拟存在的系统,其实真是运作还是在实体上,只是划分了若干区域或者时域划分

    3、云计算的基础是虚拟化,但虚拟化只是云计算的一部分,云计算其实就是在虚拟化出若干资源池以后的应用,但虚拟化并不是只对应云计算的,也有其他运用。

    4.虚拟化技术和云计算这两个概念对应的现实环境中的问题是不同的:

    虚拟化技术(尤其是桌面虚拟化),主要的目的是:提高硬件资源的利用率。提高运维、管理的效率。

    云计算(尤其是Hadoop)的主要目的是:在合理的时间内,对海量的数据进行分析,找出背后的规律和趋势。

     

    具体云计算相关基础知识点请看:https://blog.csdn.net/aron_conli/article/details/88379764

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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