基于X86架构的虚拟化实践与探索
基于X86架构的系统虚拟机技术与应用
第 ３ 卷 第 ｌ 期 ２ ３
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２０ ０６年 ７ 月
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基 于 Ｘ ６架构 的 系统虚 拟机技术 与应 用 ８
董ｌ祖ｕ。月正伟 。
（． １ 上海交通大学微 电子学院 ，上海 ２０ ３ ；２ 英特尔中国有限公司 ，上海 ２０ ３ ） ００ ０ ． ０３ ６
■ 蔓 ：介绍了基于 Ｘ ６的主 流泛虚 拟化（ａａｉｕｌａ ｏ） 完全虚拟化技术（ｕ —ｒ ａｚｔ ｎ ８ Ｐｒ ｒ ａｚｔ ｎ ｖｔ ｉ ｉ 及 Ｆｌｖ ｔ ｌａ ｏ） ｌ ｉｕ ｉ ｉ 尤其是芯片虚拟化技术的支持。描述了两
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VMware虚拟化软件在办公中的应用
VMware虚拟化软件在办公中的应用在办公环境中，技术进步和信息化的推动使得虚拟化技术成为一种越来越被广泛应用的解决方案。
而VMware作为虚拟化技术的领军者，其虚拟化软件为办公中的各种场景提供了灵活、高效的解决方案。
一、VMware虚拟化软件的概述VMware虚拟化软件是一套基于x86架构的虚拟化解决方案，通过将物理计算机资源进行抽象和隔离，使得多个虚拟机可以在同一台物理机上同时运行。
它通过虚拟化技术，将计算、存储和网络资源整合起来，实现资源的灵活分配和管理。
二、服务器虚拟化的应用服务器虚拟化是VMware虚拟化软件应用最为广泛的场景之一。
在办公环境中，通过服务器虚拟化可以将多个应用运行在同一台物理服务器上，从而减少了硬件资源的需求，节省了成本。
同时，由于虚拟机是独立的，因此可以独立管理和维护，提高了系统的可靠性和稳定性。
三、桌面虚拟化的应用桌面虚拟化是指通过虚拟化技术将操作系统、应用程序和用户数据从物理计算机上抽象出来，提供给用户一个虚拟的桌面环境。
在办公中，桌面虚拟化可以实现员工无论在何时何地，都能够安全、高效地访问公司的桌面资源。
员工可以通过任何终端设备登录虚拟桌面，进行办公工作，提高了工作的灵活性和效率。
四、应用程序虚拟化的应用应用程序虚拟化是将应用程序和操作系统从物理计算机上抽象出来，使其能够在不同的操作系统和环境中运行。
在办公环境中，应用程序虚拟化可以解决应用程序的兼容性问题，使不同操作系统的用户都能够访问和使用同一套应用程序。
同时，由于应用程序与操作系统的隔离，也提高了系统的稳定性和安全性。
五、容灾备份的应用虚拟化技术在容灾备份中的应用是VMware虚拟化软件的又一优势。
通过虚拟化，可以将多个虚拟机的数据进行备份和迁移，实现数据的高可用性和容灾。
当一台物理服务器发生故障时，可以通过迁移虚拟机到其他物理服务器上来保证业务的连续性和可用性。
六、安全性与管理在办公环境中，安全性和管理是至关重要的。
Xen虚拟化技术
Xen虚拟化技术简介Xen是一种虚拟化技术，可用于创建和管理虚拟机。
它是一个开源的，基于x86架构的虚拟化解决方案。
Xen允许多个操作系统在同一台物理服务器上运行，并提供隔离和资源管理的功能。
本文将介绍Xen虚拟化技术的基本概念、架构和优势。
基本概念HypervisorHypervisor是Xen的核心组件，也是Xen与其他虚拟化技术的区别所在。
Hypervisor允许多个操作系统同时运行在宿主机上，每个操作系统都可以被认为是一个虚拟机。
Dom0是Xen虚拟化环境中的控制域。
它运行一个特殊的Xen内核，负责管理虚拟机的创建、销毁、资源分配等任务。
Dom0也可以运行其他操作系统，如Linux。
DomUDomU是Xen虚拟化环境中的客户域。
每个DomU都是一个独立的虚拟机，可以运行不同的操作系统，如Linux、Windows等。
DomU通过Hypervisor与Dom0进行通信和资源管理。
架构Xen虚拟化技术的架构可以分为四个层次：硬件层、Hypervisor层、Dom0层和DomU层。
硬件层是Xen虚拟化技术的底层，包括物理服务器、CPU、内存、存储等硬件设备。
Hypervisor层Hypervisor层是Xen的核心组件，负责虚拟化和资源管理。
它将物理硬件资源划分为多个虚拟资源，并为每个虚拟机提供独立的运行环境。
Dom0层Dom0层是控制域，运行一个特殊的Xen内核。
它负责管理虚拟机的创建、销毁、资源分配等任务，并提供管理接口供管理员使用。
DomU层是客户域，每个DomU都是一个独立的虚拟机。
DomU可以运行不同的操作系统，并通过Hypervisor与Dom0进行通信和资源管理。
优势Xen虚拟化技术相比其他虚拟化技术具有以下优势：高性能Xen采用了一种称为paravirtualization的虚拟化方式，它在虚拟机和物理硬件之间添加一层Hypervisor，使得虚拟机能够直接访问硬件资源，从而提高了性能。
基于云计算的服务器虚拟化平台的规划与研究
基于云计算的服务器虚拟化平台的规划与研究俞雪永胡毓宁陈利锋柯海丰(浙大城市学院计算机与计算科学学院，浙江杭州 310015)摘要：论文分析了浙大城市学院实验室的规划现状，就计算数据中心在更新配置时资金投入过大、服务器资源利用率不高的问题，研究了当前云计算的相关技术，提出了基于云计算的服务虚拟化的解决方案。
该方案通过在数据中心高性能的计算机刀片群集上建立服务器虚拟化资源池的方式，利用Web进行资源管理以及对平台的访问和资源的调用，从而实现服务器虚拟化管理和应用，提高资源利用率，节约建设成本，降低设备管理和维护的工作量，提高了数据中心的服务能力和支撑水平。
关键词：云计算；服务器虚拟化；数据中心DOI: 10.12184/wspkjllysjWSP2634-792X07.20200402为了适应新时代高校人才培养的需求，浙大城市学院计算分院从 2011 年至今投入大量的经费，通过对兄弟院校的实地考察，建立了教学与科研一体化的数据中心。
目前数据中心机房物理服务器数量众多，设备投资大，机房空间占用大和电力消耗居高不下 ,同时大部分理员可以根据需要将一台或多台虚拟机分配给一个或多个用户，而用户桌面上不再需要部署性能强大的 PC，而只要部署一台安全、易管理的云计算终端就可以连接到数据中心的虚拟服务器并使用该虚拟机，通过网络把服务器端的虚拟主机传输到客户端并展现给最终用户。
一、服务器虚拟化的可行性与必要性时间服务器 CPU 利用率相对较低，较高的能耗和传统的网络基础架构在一定程度上阻碍了信息化的可持续发展，因此迫切需要可持续发展的信息系统的可靠和稳定的支撑。
经过国内外的调研和对比，认为云计算虚拟化平台成为解决以上问题的最佳方案。
服务器虚拟化作为虚拟化技术又一个快速兴起的潮流，越来越多的企业开始接受虚拟化技术来实现企业的服务器基础架构[2]。
通过服务器虚拟化技术在一台性能强大的服务器上虚拟出若干台虚拟服务器[3]，用户或管理员可以在该虚拟机中安装操作系统、应用程序等，管计算数据中心承担着浙江大学城市学院计算分院教学信息化平台、IT 项目建设与科研管理的重任。
基于国产服务器的虚拟化技术研究
• 103•作为云计算中的技术基础，服务器虚拟化技术在各类服务器中得到了广泛的应用。
对于自主可控的国产服务器来说，虚拟化技术的研究也显得尤为重要。
文章结合国产服务器的发展现状，对飞腾处理器在CPU虚拟化、内存虚拟化、时钟虚拟化和Hypervisor移植等方面进行了相关研究，分析了在国产处理器下如何实现虚拟化技术。
1 虚拟化技术简介通常情况下，计算机操作系统、软件是直接运行在真实独立的物理硬件上的，而虚拟化技术则是在真实独立的物理硬件基础上，虚拟出对应资源供操作系统、软件进行使用。
这种把有限的固定资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率，实现简化管理、优化资源等目的的解决方案，就叫做虚拟化技术。
虚拟化技术的本质就是实现将运行在真实环境上的操作系统或应用在虚拟出来的环境中运行。
2 国产服务器的发展现况近年来，尤其是2018年中兴事件以来，武器装备国产化已提到了一个新的高度。
中央陆续出台了系列文件，到2035年，我国武器装备要实现100%国产化。
在国家的大力扶持下，龙芯、申威、兆芯、海光、飞腾等国产处理器企业发展迅速。
龙芯处理器采用的是MIPS体系结构，申威处理器采用的Alpha 体系结构，这两个处理器虚拟化支持能力还在初级阶段，无法满足高性能的计算需求。
兆芯、海光、飞腾在虚拟化支持上较为成熟，可以支持云平台的部署和运行。
兆芯处理器通过引进X86指令集和微内核设计，先后推出了ZX-C系列、KX-x000系列，近期推出的KX-6000系列主频达到了3.0GHz，还发布了KH-S20000安全增强型处理器。
海光处理器则基于AMD授权的Zen架构x86服务器处理器Dhyana x86开始生产，但由于6月初AMD宣布不再授权新的架构给海光，因此海光处理器的迭代将会受到很大的影响。
飞腾处理器立足于ARM 架构，推出了FT-1500、FT-2000、FT2000+、FT2500等一系列高性能处理器产品，联合了多家单位构建了以飞腾CPU为核心的全自主生态系统。
《深度探索Linux系统虚拟化：原理与实现》记录
《深度探索Linux系统虚拟化：原理与实现》阅读随笔目录一、内容描述 (2)1.1 虚拟化的概念 (3)1.2 Linux系统虚拟化的背景 (4)二、Linux系统虚拟化原理 (6)2.1 虚拟化技术的基本原理 (7)2.2 Linux系统虚拟化的关键实现技术 (9)三、Linux系统虚拟化实现方法 (10)3.1 KVM虚拟化技术 (12)3.2 Xen虚拟化技术 (13)3.3 VMware虚拟化技术 (15)3.4 QEMU/KVM混合虚拟化技术 (16)四、Linux系统虚拟化实例分析 (17)4.1 CentOS系统虚拟化实践 (18)4.2 Ubuntu系统虚拟化实践 (19)五、Linux系统虚拟化性能优化 (21)5.1 硬件资源优化 (23)5.2 软件资源优化 (24)5.3 系统配置优化 (25)六、Linux系统虚拟化安全问题及防范措施 (27)6.1 虚拟化环境下的安全隐患 (28)6.2 安全防护策略与工具 (29)七、总结与展望 (31)7.1 本书总结 (32)7.2 未来发展趋势 (33)一、内容描述在科技飞速发展的时代，虚拟化技术已成为信息技术领域的重要组成部分。
《深度探索Linux系统虚拟化：原理与实现》为我们系统、全面地揭示了Linux系统虚拟化的奥秘。
本书的内容描述涵盖了虚拟化技术的理论基础、实现方法和实践应用，是学习和掌握Linux系统虚拟化技术的理想读物。
本书介绍了虚拟化的基本概念和原理，包括虚拟化的定义、分类、发展历程以及其在云计算、大数据等领域的应用。
通过对虚拟化技术的原理进行深入剖析，帮助读者理解虚拟化技术的基本思想和工作机制。
本书详细阐述了Linux系统虚拟化的实现方法。
包括系统虚拟化的关键组件、技术细节以及实现流程。
通过对KVM、Xen等主流虚拟化技术的讲解，使读者了解Linux系统虚拟化的技术实现和实际应用。
还介绍了虚拟化管理的相关工具和技术，如Docker容器技术等。
基于X86架构的虚拟化实践与探索
关 键 词 ： 拟化 ； 虚 ＶＭｗ ｒ ； 可 用性 ； 灾 ａｅ 高 容
中 图分 类 号 ： ３ １ ＴＰ ０
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ６ ２７ ０ （ Ｏ ２ Ｏ ３０ ０ —２ １ ７ — ８ ０ ２ １ ） Ｏ —０ ９０
表 １ 虚 拟 化 平 台 所 需 的 软 件 环 境
０ 引 言
随 着 信 息 技 术 与 经 济 的飞 速 发 展 ， 了提 高 工 作 效 率 为
名 称
一
说 明 个 在物 理 服 务 器 上 运 行 的 虚 拟 化 层 ， 它 将 处 理器 、 内存 、 储 器 和 资 源 虚 拟 化 为 多 存 个 虚 拟机 。 可用 利 用 ｖ ｎｅ 对 多 台 Ｅ Ｘ Ｃｅ ｔｒ Ｓ 主机 进 行 集 中管 理 ， 可 利 用 ｖ ｐ ｅｅＣｉ 也 Ｓ ｈ ｒ ｌ — ｅ ｔ 独 管 理 ｎ单 配 置 、 备 和 管 理 虚 拟 化 Ｉ 环 境 的 中 央 置 Ｔ
摘 要 ： 针对 ＶＭｗ ｒ 虚拟化平 台在 企业信 息 系统 中的应用及探 索 ， ａｅ 讨论 了 Ｖ Ｍｗ ｒ 虚拟化 平台的 实现及 其体 系结 ａｅ
构 ， 究使 用 ＶＭ ｗ ｒ 拟 化 技 术 提 高信 息 系统 中服 务 的 高 可 用 性 ， 且 使 用 ＶＭｗａｅ提 供 的 各 种 功 能 建 设 高 可 用 研 ａｅ虚 并 ｒ
冷 克 隆 和 热 克 隆 两 种 方 式 ， 克 隆 是 使 用 Ｃ ｎ ｅｔｒ 导 冷 ｏ ｖｒ 引 ｅ
光 盘 引 导 服 务 器 启 动 然 后 跟 随 向导 完 成 克 隆 过 程 。热 克 隆 首 先 要 将 Ｃ ｎ ｅｔｒ安 装 到 ｖ ｅ ｔｒ中 ， 需 要 迁 移 的 ｏ ｖ ｒｅ Ｃ ｎｅ 在
深度探索Linux系统虚拟化：原理与实现
内容摘要
通过这些内容，读者可以更深入地理解虚拟化的实现细节，并在实践中应用这些知识提高虚拟化 环境的性能和稳定性。 为了帮助读者更好地理解和应用虚拟化技术，本书还提供了一些实用的工具和软件介绍。这些工 具包括用于创建和管理虚拟机的命令行工具，如virt-manager、qemu-utils等，以及用于监控 和管理虚拟化环境的工具，如libvirt、virsh等。通过这些工具，读者可以更加方便地在Linux 系统中实现和管理虚拟化环境。 《深度探索Linux系统虚拟化：原理与实现》是一本非常全面且实用的书籍。无论是对虚拟化技 术有一定了解的读者还是新手，都可以从这本书中获得有价值的信息和启示。本书不仅可以帮助 读者深入理解Linux系统虚拟化的原理和实现，同时也可以指导读者如何在实践中应用这些知识 创建和管理高效的虚拟化环境。
作者简介
作者简介
这是《深度探索Linux系统虚拟化：原理与实现》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
谢谢观看
阅读感受
阅读感受
作为一名计算机科学的研究生，我最近阅读了《深度探索Linux系统虚拟化： 原理与实现》这本书，这本书的作者是几位在虚拟化领域有着深厚造诣的专家。 这本书以其透彻而系统的讲解方式，让我对Linux系统虚拟化有了更深入的理解。
阅读感受
我想谈谈这本书的内容和结构。这本书共分为五大部分，分别从不同的角度 和层次讲解了Linux系统虚拟化的原理和实现。第一部分介绍了虚拟化的基本概 念，以及在Linux系统中实现虚拟化的必要性。第二部分则深入探讨了单核系统 向多核系统演进的虚拟化原理和实现方式。第三部分则详细讲解了Intel的VT-d 技术以及硬件辅助虚拟化的实现。第四部分和第五部分则分别从容器技术和现代 云计算环境的角度，探讨了虚拟化的应用和实践。
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基于X86架构的虚拟化实践与探索
摘要：针对VMware虚拟化平台在企业信息系统中的应用及探索，讨论了VMware虚拟化平台的实现及其体系结构，研究使用VMware 虚拟化技术提高信息系统中服务的高可用性，并且使用VMware提供的各种功能建设高可用的信息系统。
关键词：虚拟化；VMware；高可用性；容灾
0引言
随着信息技术与经济的飞速发展，为了提高工作效率及便于管理，各企业都投资建设了自己的信息系统。
对于很多不断发展壮大的企业来说，信息系统也越来越庞大，在这些信息系统中有二三十台甚至更多的服务器。
那么，这些服务器的利用率能达到多少呢？如何提高服务器的利用率让很多企业的IT部门绞尽了脑汁，但效果并不是很明显。
最近几年，虚拟化技术（Virtualization Technology，简称VT技术）迅速崛起，它可以帮助解决上述问题。
实现虚拟化的技术主要有纯软件虚拟化技术和硬件辅助虚拟化技术两种。
目前用纯软件的主流虚拟化技术有VMware ESX、Mircrosoft Viridian、开源的XEN等。
1VMware虚拟化平台
为了能搭建一个高性能高可用性的虚拟化平台，需要做足充分的准备。
下面对所需要的硬件及软件产品进行分析。
VMware ESX主机两台PC Server，另外需要两台FC Storage
switch及两台FC Storage，考虑到成本问题，可选用一台FC Storage 或者采用IPSAN Storage，但实际性能上跟FC Storage相比可能会逊色一些。
硬件环境及拓扑结构并不复杂，下面主要分析虚拟化平台所需的软件环境,如表1所示。
2物理环境向虚拟化平台的迁移
企业的信息化平台已经运行了多年，如何将部署在物名称说明VMware ESXi一个在物理服务器上运行的虚拟化层，它将处理器、内存、存储器和资源虚拟化为多个虚拟机。
可用利用vCenter对多台ESX主机进行集中管理，也可利用vSphere Client单独管理VMware vCenter Server配置、置备和管理虚拟化IT 环境的中央点。
它提供基本的数据中心服务，如访问控制、性能监控和警报管理功能。
需要利用vSphere Client进行管理
VMware vSphere Client一个允许用户从任何Windows PC 远程连接到vCenter Server 或ESXi 的界面
vSphere Virtual Machine File System (VMFS)一个针对ESXi 虚拟机的高性能群集文件系统
Windows Server 2003 64bit OR Windows Server 2008用于运行VMware vCenter Server
SQL Server 2005 OR SQL Server 2008用于vCenter存放数据
理服务器上的服务迁移到虚拟化平台中呢？VMware vCenter
Converter可以轻松地解决这些问题。
Converter是一个企业级的迁移工具，它可以实现从物理主机在线或离线向虚拟机迁移（P2V）。
Converter如何将物理主机迁移到VMware虚拟化平台呢？P2V是一个克隆的过程，它将物理主机里的一切数据克隆一份到虚拟机中。
克隆有冷克隆和热克隆两种方式，冷克隆是使用Converter引导光盘引导服务器启动然后跟随向导完成克隆过程。
热克隆首先要将Converter 安装到vCenter中，在需要迁移的物理主机上安装Converter Agent，然后再完成克隆（如图1所示），这个过程中不需要关机，也不需要中断服务。
3 VMware高可用性配置
利用VMware很容易就能搭建好虚拟化平台。
为了这个平台高可用以及能让运行在这个平台中的服务高可用，还得使用VMware提供的其它一些组件：High Availa
图1热克隆过程
bility (HA)、vMotion等。
High Availability (HA)可为虚拟机提供高可用性的功能。
如果其中某台或几台ESX服务器出现故障，受到影响的虚拟机可迁移到其他拥有多余硬件资源可用的ESX服务器上，以便受到影响的应用得以快速的恢复重新上线。
在虚拟化平台中，虚拟机的迁移有两类：冷迁移和热迁移。
冷迁
移是虚拟机在发生迁移之前需要关闭虚拟机电源，被迁移的虚拟机提供的服务也因此被中断。
热迁移是虚拟机在迁移的过程中不需要关闭电源，在迁移过程中保持服务不中断。
vMotion可以将打开电源的虚拟机从一台ESX服务器迁移到另一台ESX服务器（图2），同时保持零停机时间、连续的服务可用性和事务处理完整性。
在HA中有两台ESX主机，主机的IP分别为*.*.2.253和*.*.2 254。
所有的测试都在这两台服务器上来完成。
场景一：由于某些需要，ESX主机可能需要停机进行维护，这时需要手动将正在运行的虚拟机迁移到其它ESX主机上运行，在这个过程中必须保证服务。
虚拟机CA由IP为*.*.2.253的ESX主机迁移到IP为*.*.2.254的ESX主机。
场景一测试结果：
虚拟机CA顺利地从IP为*.*.2.253的ESX主机上迁移到IP为*.*.2.254的ESX主机上，整个过程服务并没有被中断。
在整个过程中使用ping命令进行ping 虚拟机ca的IP，从迁移开始一直到结束，都没有丢包的现象发生。
图3迁移过程中
场景二：在生产环境中，服务器运行过程中最糟糕的情况就是突然宕机，如果这台物理服务器上运行着一个重要的服务，后果将不堪设想。
如果这个服务在虚拟化平台下，正在运行重要服务的ESX主
机发生类似故障，结果又会怎么？
场景二测试结果：
虚拟机rising顺利地从IP为*.*.2.254的ESX主机上迁移到IP为*.*.2.253的ESX主机上，整个过程服务出现了非常短暂的中断。
在整个过程中使用ping命令进行ping 虚拟机rising的IP，从迁移开始一直到结束大约丢了10个包左右。
通过这个测试证明，VMware的HA、vMotion等功能为企业IT 服务的高可用性提供了强有力的保障。