虚拟化理论基础.pptx
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1、2014VMwareInc.Allrightsreserved.服服务器虚器虚拟化基化基础培培训李琦2培训内容服务器虚拟化服务器虚拟化1虚拟化基础知识虚拟化基础知识2虚拟化架构虚拟化架构3虚拟桌面架构及原理 创新虚拟化数据中心创新虚拟化数据中心-软件定义的数据中心(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CONFIDENTIAL1.基基础础知知识识什么是虚什么是虚拟化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
2、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HypervisorCONFIDENTIAL操作系操作系统企企业应用程序用程序操作系操作系统VMware 虚拟化虚拟化VMware分离了分离了软件和硬件件和硬件 虚虚拟化技化技术原理原理5CONFIDENTIALOSExchangeOperatingSystemVirtualizationOSSAPERPOperatingSyst
3、emVirtualizationOSFile/PrintOperatingSystemVirtualizationOSOracleCRMOperatingSystemVirtualization虚机架构InterconnectPoolCPUPoolMemoryPoolStoragePool传统方式虚机架构抽象抽象+池化池化=降低复降低复杂性性6CONFIDENTIALDistributedResourceScheduler(DRS)DistributedPowerManagement(DPM)vMotion(VMandStorage)vNetworkDistributedSwitchvShie
4、ldZones抽象抽象+池化池化=降低复降低复杂性性OracleCRMOperatingSystemSAPERPOperatingSystemFile/PrintOperatingSystemExchangeOperatingSystemVirtualInfrastructure连接池CPU池内存池存储池7CONFIDENTIAL82-6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CONFIDENTIAL9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CONFIDENTIAL虚虚拟化技化技术四大特性四大特性分区
5、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PartitioningRunmultipleoperatingsystemsononephysicalmachineDividesystemresourcesbetweenvirtualmachines隔离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虚虚拟化技化技术四大特性四大特性VMwarePartitioningRunmultipleoperatingsystemsononephysicalmachineDividesystemresourcesbetweenvirtualmachinesIsolationF
6、aultandsecurityisolationatthehardwarelevelAdvancedresourcecontrolspreserveperformance封装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虚拟化技化技术四大特性四大特性VMwareEncapsulationEntirestateofthevirtualmachinecanbesavedtofilesMoveandcopyvirtualmachinesaseasilyasmovingandcopyingfilesPartitioningRunmultipleoperatingsystemsono
7、nephysicalmachineDividesystemresourcesbetweenvirtualmachinesIsolationFaultandsecurityisolationatthehardwarelevelAdvancedresourcecontrolspreserveperformance硬件独立性硬件独立性虚机可以在异构硬件安装和移动虚虚拟化技化技术四大特性四大特性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CONFIDENTIAL152-13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vSpherex
8、64体系结构物理体系结构应用1GB2GB8GBCONFIDENTIAL162-14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CONFIDENTIAL17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、UFSVMFSCONFIDENTIAL182-17Windows文件系统布局C:D:E:/usretcoptVMFS/LocalVM1VM2SANVM3VM4vmfsvolu
9、mesLinux/UnixCONFIDENTIAL192-11资源共享vSpherex64体系结构CONFIDENTIAL202-10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CONFIDENTIAL2.虚虚拟化架构化架构VMware虚虚拟化化体系体系结结构构22CONFIDENTIAL虚虚拟拟化化层层23CONFIDENTIAL主机、集
10、群和主机、集群和资资源池源池资源池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1
11、2GHz48GBRAMx86服务器4GHz16GBRAMx86服务器4GHz16GBRAMx86服务器4GHz16GBRAM虚拟物理24CONFIDENTIALvSphere分布式服分布式服务务vSpherevMotion25CONFIDENTIALvSphere分布式服分布式服务务vSphereStoragevMotion镜镜像像虚虚拟拟磁磁盘盘I/O 写入到写入到源磁源磁盘盘和和镜镜像磁像磁盘盘数据数据块级块级位位图识别图识别热热数据数据块块与冷数据与冷数据块块26CONFIDENTIALvSphere分布式服分布式服务务vSphereHighAvailability重新启动VM重新启动V
12、M27CONFIDENTIALvSphere分布式服分布式服务务vSphereFaultTolerance接管执行操作而不中断服务28CONFIDENTIALvSphere分布式服分布式服务务vSphereDRS29CONFIDENTIALvSphere分布式服分布式服务务vSphereStorageDRSStorage DRS它提供以下功能:基于存储容量基于存储容量对VM进行初始放置初始放置。基于存储容量基于存储容量通过StoragevMotion迁移迁移 VM。基于基于 I/O 指标(如延迟)指标(如延迟)通过StoragevMotion 迁移迁移VM。30CONFIDENTIALvSph
13、ere分布式服分布式服务务vSphereDPM31CONFIDENTIALvSphere网网络连络连接接网网络络体系体系结结构构32CONFIDENTIALvSphere网网络连络连接接vSphereStandardSwitch33CONFIDENTIALvSphere网网络连络连接接vSphereDistributedSwitch34CONFIDENTIAL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存存储储VirtualMachineFileSystemESXiVMFS虚拟机ESXiVMFS虚拟机ESXiVMFS虚拟机共享存储35CONFIDE
14、NTIAL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存存储储虚虚拟拟磁磁盘盘ThinProvisioning36CONFIDENTIALVMwareHotAdd描述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按需按需
15、调配配 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利用快照和克隆优化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vCenterSe
16、rver管理管理层层40CONFIDENTIALvCenterServer组组件件41CONFIDENTIALvCenterServer核心服核心服务务42CONFIDENTIALvCenterServer接口接口数据数据库库接口接口43CONFIDENTIALvCenterServer接口接口API、UAC和和ActiveDirectory44CONFIDENTIALvCenterServer接口接口分布式服分布式服务务接口接口45CONFIDENTIALvCenterServer插件插件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46C
17、ONFIDENTIALvCenterServer/ESXi通信通信资源分配ESXi和虚拟机调配主机配置性能数据收集47CONFIDENTIAL虚虚拟拟基基础础架构界面架构界面层层48CONFIDENTIALvSphereClient和和vSphereWebClientvSphereClientvSphereWebClient49CONFIDENTIALvCenterServerLinkedModevSphere 5.0 ClientvCenter Linked Mode 连接层连接层VCnvCenterServerDBLDAPDBVC1LDAPvCenterServer50CONFIDENTI
18、ALESXi5.5组组件概述件概述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DCUISNMPsyslogVMXVMXVMX51CONFIDENTIALVMkernelVMkernelVMMVMMVMM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52C
19、ONFIDENTIAL虚虚拟拟机机监视监视器器(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vpxahostdDCUISNMPsyslogVMXVMXVMX53CONFIDENTIAL虚虚拟拟硬件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。54CONFIDENTIAL设备驱动设备驱动程序程序从虚拟机角度看到的硬件55CONF
20、IDENTIALVMwareToolsVMwareTools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vmxnet网络连接SCSI内存同步用于文件夹共享的内核模块音频鼠标Thinprint驱动程序VMCI和VMCI插槽驱动程序56CONFIDENTIAL定期定期负载负载平衡器平衡器内存内存优化化ESXi使用多种创新技术回收虚拟机内存,包括:透明页共享(TPS)通过移除具有相同内容的冗余页面来回收主机内存内存释放通过人为地增加客户机的内存压力回收主机内存虚拟化管理程序交换
21、通过使ESXi直接置换虚拟机内存来回收主机内存内存压缩通过压缩需要置换的页面来回收主机内存。内存内存优优化化57CONFIDENTIAL透明透明页页共享共享透明页共享透明页共享VMkernel可检测虚拟机内存中完全相同的页面,然后将其映射到同一个底层物理页面。58CONFIDENTIAL内存内存释释放放内存释放内存释放如果 RAM不足,驱动程序 vmmemctl将解除分配到选定虚拟机中的内存。59CONFIDENTIAL内存内存压缩压缩内存内存压缩在使用内存过量分配时提高虚拟机性能。上图描述了OracleSwingbench工作负载在启用和不启用内存压缩时的相对累积性能(16个虚拟机)。当主机
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