支撑云计算的虚拟化技术PPT课件
合集下载
云计算——虚拟化技术PPT课件
2021
29
4.4.3 硬件虚拟化的未来
2．异构硬件的融合和归一化
• 首先，异构硬件的融合将本着“优势互补”的原则，向应用提供优势 资源以满足极端化需求。
• 其次，不同的硬件需要采用不同的虚拟化方法，提供各异的接口以获 得最佳的性能。
• 因此，要通过虚拟化实现异构硬件归一化管理，向应用提供统一的编 程接口。可利用来自应用的需求信息动态判断实际的后台执行硬件， 实现应用需求指导的动态硬件选择技术。
• 目前，基于硬件辅助的虚拟化方法在CPU、内存、网络等传统硬 件资源上获得了成功，CPU 和内存虚拟化资源已经接近物理性 能。
2021
26
4.4.2 硬件虚拟化的代表
1．GPU虚拟化
• GPU是计算机的一个重要组成部分，但GPU这类重要资源虚拟化的性 能、扩展性和可用性相对于CPU还处于滞后的阶段。
2021
4
2．网络虚拟化
• 网络虚拟化以软件的形式完整再现了物理网络，应用在虚拟网 络上的运行与在物理网络上的运行完全相同。
• 网络虚拟化向已连接的工作负载提供逻辑网络连接设备和服务 （逻辑端口、交换机、路由器、防火墙、负载均衡器、VPN 等）。
• 虚拟网络不仅可以提供与物理网络相同的功能特性和保证，而 且具备虚拟化所具有的运维优势和硬件独立性。
图4.4 使用VMM二进制翻译客户操
2021
作系统的请求 12
4.2.3 半虚拟化
• 半虚拟化指的是虚拟机系统和虚 拟化软件层通过交互来改善性能 和效率。
• 半虚拟化涉及修改操作系统内核 来将不可虚拟化的指令替换为可 直接与虚拟化层交互的超级调用 （hypercalls）。
图4.5 将不可虚拟化的操作系统指令替
虚拟化技术 ppt课件
7.虚拟化技术
云计算技术
数据
中心
规模不断增大 成本逐渐上升 管理日趋复杂
云计算
6/82
7.1 虚拟化技术简介 虚拟化技术简介
传统的数据中心
7.虚拟化技术
采用了多种技术 业务之间孤立
网络结构复杂
虚拟数据中心
高速
扁平
虚拟化
云计算
7/82
7.1 虚拟化技术简介 虚拟化技术简介
7.虚拟化技术
数据中心
服务器虚拟化
应用程序的代码运行在最低运行级别上ring3上，不能做受控操作。如果要做，那就要 通过执行系统调用（函数），执行的时候，CPU的运行级别会发生从ring3到ring0的 切换，并跳转到系统调用对应的内核代码位置执行，这样内核就为你完成了设备访问， 完成之后再从ring0返回ring3。这个过程也称作用户态和内核态的切换。
服务器虚拟化 存储虚拟化 网络虚拟化 桌面虚拟化
云计算
4/82
20世纪60年代
IBM公司推出虚拟化技术
主要用于当时的IBM大型机的服务器虚拟化
虚拟化技术的核心思想是利用软件或固件管理程序构成虚拟化层，把 物理资源映射为虚拟资源。在虚拟资源上可以安装和部署多个虚拟机， 实现多用户共享物理资源。
7.1 虚拟化技术简介 虚拟化技术简介
云计算
19/82
硬件辅助的全虚拟化
7.虚拟化技术
2005年后，CPU厂商Intel 和 AMD 开始支持虚拟化了。 Intel 引入了 Intel-VT 技术。
主机操作系统
物理机（底层硬件）
图7-1 寄居虚拟化架构
云计算
12/82
7.2 服务器虚拟化
服务器虚拟化的层次
2024云计算ppt模板课件完整版
2024云计算ppt模板 课件完整版
• 云计算概述 • 云计算平台与技术 • 云计算存储与网络技术 • 云计算安全与隐私保护 • 云计算在各行业应用案例 • 云计算发展趋势与挑战
目录
01
云计算概述
云计算定义与发展
云计算定义
云计算是一种基于互联网的计算方式 ，通过这种方式，共享的软硬件资源 和信息可以按需提供给计算机和其他 设备。
感谢观看
THANKS
06
云计算发展趋势与挑战
边缘计算发展趋势
边缘计算设备数量
激增
随着物联网设备的普及，边缘计 算设备数量将快速增长，实现更 高效的数据处理和分析。
边缘数据中心建设
加速
为满足低延迟、高带宽的应用需 求，边缘数据中心的建设将加速 ，提高数据处理和存储能力。
边缘计算与云计算
协同
边缘计算将与云计算协同工作， 形成云边端一体化的计算模式， 提高整体计算效率和响应速度。
发展历程
当前现状
云计算已经成为企业和组织重要的IT 基础设施，提供了灵活、可扩展和高 效的计算服务。
从早期的网格计算、效用计算，到云 计算的提出和发展，经历了不断的技 术演进和模式创新。
云计算技术架构
基础设施层（IaaS）
01
提供计算、存储和网络等基础设施服务，用户可以通过互联网
按需使用和管理。
平台层（PaaS）
面临挑战和解决方案
数据安全与隐私保护
随着云计算的普及，数据安全和隐私保护问题日益突出。解决方案包括加强数据加密、访 问控制和安全审计等。
多云管理与互操作性
企业采用多云策略时，面临多云管理和互操作性的挑战。解决方案包括建立统一的多云管 理平台、制定多云互操作性标准等。
• 云计算概述 • 云计算平台与技术 • 云计算存储与网络技术 • 云计算安全与隐私保护 • 云计算在各行业应用案例 • 云计算发展趋势与挑战
目录
01
云计算概述
云计算定义与发展
云计算定义
云计算是一种基于互联网的计算方式 ，通过这种方式，共享的软硬件资源 和信息可以按需提供给计算机和其他 设备。
感谢观看
THANKS
06
云计算发展趋势与挑战
边缘计算发展趋势
边缘计算设备数量
激增
随着物联网设备的普及，边缘计 算设备数量将快速增长，实现更 高效的数据处理和分析。
边缘数据中心建设
加速
为满足低延迟、高带宽的应用需 求，边缘数据中心的建设将加速 ，提高数据处理和存储能力。
边缘计算与云计算
协同
边缘计算将与云计算协同工作， 形成云边端一体化的计算模式， 提高整体计算效率和响应速度。
发展历程
当前现状
云计算已经成为企业和组织重要的IT 基础设施，提供了灵活、可扩展和高 效的计算服务。
从早期的网格计算、效用计算，到云 计算的提出和发展，经历了不断的技 术演进和模式创新。
云计算技术架构
基础设施层（IaaS）
01
提供计算、存储和网络等基础设施服务，用户可以通过互联网
按需使用和管理。
平台层（PaaS）
面临挑战和解决方案
数据安全与隐私保护
随着云计算的普及，数据安全和隐私保护问题日益突出。解决方案包括加强数据加密、访 问控制和安全审计等。
多云管理与互操作性
企业采用多云策略时，面临多云管理和互操作性的挑战。解决方案包括建立统一的多云管 理平台、制定多云互操作性标准等。
2024版云计算简介PPT课件
3
通用电气 通过Azure的大数据和人工智能技术，优化供应 链管理，降低库存成本和运输费用。
THANKS
感谢观看
绿色计算和可持续性
随着环保意识的提高，云计算将更加 注重绿色计算和可持续性发展。
06
典型案例分析
AWS成功案例分享
Netflix
利用AWS的弹性伸缩和全球基 础设施，成功应对业务高峰期 的流量挑战，提升用户体验。
Airbnb
借助AWS的数据分析、机器学 习和存储服务，优化房源推荐 算法，提高用户满意度和预订
率。
Slack
依托AWS的安全合规、高性能 计算和实时通信服务，打造高 效的企业协作平台，降低IT成 本。
阿里云助力企业数字化转型案例
飞利浦
通过阿里云的云计算、大数据和 人工智能技术，构建智能医疗影 像平台，提高诊疗效率和准确性。
居然之家
利用阿里云的新零售解决方案， 实现线上线下融合、全渠道营销 和智能供应链管理，提升销售额 和客户满意度。
将物理服务器划分为多个 虚拟服务器，提高服务器 利用率。
存储虚拟化
将分散的存储资源整合为 统一的虚拟存储资源，提 供灵活的存储服务。
网络虚拟化
构建虚拟网络，实现网络 资源的动态分配和灵活配 置。
分布式计算技术
MapReduce编程模型
01
处理大规模数据集的编程模型，实现数据的并行处理和分布式
计算。
降低成本
通过共享资源、按需付费等方式，云计算可以降低用户的IT成本。
易于管理和维护
云计算提供了统一的管理界面和工具，简化了IT管理任务。
挑战与问题
安全性问题
数据安全和隐私保护是云计算面临的重要挑 战之一。
《云计算与虚拟化》课件
2
云计算的登录者
云计算将虚拟化技术与网络技术和服务模式结合，提供了更高级别的资源管理和 交付能力。
3
云计算的扩展
虚拟化技术使云计算能够按需扩展和收缩计算资源，提供了更好的资源利用率和 成本控制。
虚拟化技术概述
虚拟化技术通过将计算资源进行抽象和隔离，使多个虚拟机能够在同一物理主机上运行。这种技术能够提高硬 件利用率、降低成本，并提供更好的灵活性和可维护性。
ห้องสมุดไป่ตู้
云计算的三种部署模式
云计算可以按照部署的方式分为三种模式：公共云、私有云和混合云。公共 云是由第三方提供商托管和管理的云平台，私有云是组织内部搭建和管理的 云平台，混合云则是公共云和私有云的结合。
《云计算与虚拟化》PPT 课件
欢迎来到《云计算与虚拟化》的PPT课件。在这个课程中，我们将一起探索云 计算的定义和虚拟化技术，并了解云计算的不同部署模式以及与虚拟化的关 系。
云计算的定义
云计算是一种通过互联网将计算资源和服务交付给用户的模式。它提供了按需使用和灵活扩展的计算能力，无 需用户拥有实际的物理硬件。
公共云平台的例子
Am azon W eb Services (AW S)
全球领先的公共云平台，提供强大的计算和存储服务。
M icrosoft Azure
微软的云计算平台，提供广泛的云服务和解决方案。
私有云平台的例子
企业数据中心
组织内部搭建的企业数据中心，提供私有云服务。
VMware vSphere
一款广泛使用的虚拟化平台，支持构建和管理私有 云。
云计算的优缺点
1 优点
灵活性和可扩展性，降低成本，提高资源利用率，提供高可用性和弹性。
2 缺点
云计算PPT课件
虚拟信息 底层结构虚拟
服 务
安 全
资 源 管
理
虚拟存储 虚拟进程
- 15 -
虚拟化:
简单接入, 提高终端用户管理
& 使用最大化
自动化:
提高速度和预言性 & 减少劳动力
云计算对未来动态IT架构的支撑
商业流程
用户界面 & 接口
Cloud Applications
(“Software-as-a-Service”)
提高速度和预言性减少劳动力商业流程商业流程虚拟信息虚拟信息虚拟存储虚拟存储虚拟进程虚拟进程底层结构虚拟底层结构虚拟虚拟应用cloudapplicationssoftwareasaservice用户界面用户界面接口接口cloudplatformsplatformasaservice商业流程商业流程用户界面用户界面接口接口虚拟应用虚拟信息虚拟信息底层结构虚拟底层结构虚拟虚拟存储虚拟存储虚拟进程虚拟进程商业流程商业流程用户界面接口虚拟应用虚拟信息虚拟存储虚拟进程底层结构虚拟cloudcollaboration云计算对未来动态it架构的支撑商业流程商业流程用户界面接口虚拟应用虚拟信息虚拟存储cloudstoragecloudserversprocessing虚拟进程底层结构虚拟商业流程商业流程用户界面接口虚拟应用virtualizedinformation底层结构虚拟虚拟进程虚拟存储虚拟信息cloudsystemsinfrastructuresoftwaresoftwareasaservice云计算在中小企业的应用用户界面接口商业流程商业流程虚拟应用virtualizedinformation底层机构虚拟虚拟进程虚拟储存virtualizedinformation云计算和下一代it应用云计算还应包含onpremisesoftwareeg
云计算ppt课件
概念：大数据是指数据量巨大、复杂度高、处 理速度快的数据集合。
01
数据量大：数据量级从TB到PB甚至EB级 别。
03
02
特点
04
多样性：数据类型多样，包括结构化数据 、半结构化数据和非结构化数据。
实时性：数据处理速度要求快，实时反映 结果。
05
06
价值密度低：大量数据中蕴含少量有价值 的信息。
大数据在云计算中的应用
云计算与大数据的关系
大数据需要云计算
大数据的处理需要大规模的计 算资源和存储空间，云计算提 供了弹性的计算和存储资源， 能够满足大数据处理的需求。
云计算促进大数据发展
云计算的普及和发展为大数据 提供了更好的应用环境和解决 方案，推动了大数据的发展和 应用。
相互促进
云计算和大数据相互促进，共 同发展，形成了紧密的关系。
05
云计算的挑战与对策
数据隐私与安全
数据隐私
确保在云计算环境中的数据隐私，包括数据 的加密、访问控制和合规性。
数据安全
采取必要的安全措施，如数据备份、恢复和 加密，以防止数据丢失或未经授权的访问。
标准与互操作性
标准
采用统一的云计算标准和规范，以确 保不同系统之间的互操作性和兼容性 。
互操作性
确保不同的云计算平台、服务和解决 方案之间的互操作性和集成能力。
云存储技术
总结词
云存储是一种将数据存储在云端，并通过网络进行访问和管 理的方法，以实现数据的高可用性、可扩展性和安全性。
详细描述
云存储技术通过将数据存储在云端，可以确保数据的安全性 和高可用性。同时，由于数据是分布式的，因此还可以实现 数据的容灾和备份。常见的云存储技术包括Amazon S3和 Google Cloud Storage等。
云计算技术ppt
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
容错
容错 可为HA 集群中的虚拟机提供零停机、零数据丢失的保护。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
容错
只有主虚拟机可以进行写操作，保证业务数据的一致性。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
灾难恢复
利用简单易用的复制功能将应用程序复制到辅助站点 简单的恢复和迁移计划管理 自动化的站点恢复和迁移
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
配置的可靠性
分布式虚拟交换机单独的物理网卡作为物理主机的备份Server Console
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
高可用性
配置冗余心跳网络。 主机必须能够访问公用资源（共享存储、 虚拟机网络）。 主机故障检测是通过发送的心跳来实现。 设置HA等待时间，避免网络故障可能会 导致“裂脑”的情况。 可在物理主机出现故障时自动重新启动虚 拟机。 虚拟机移动到其他主机后，快速重新平衡 虚拟机负载。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
虚拟防火墙隔离
在数据中心或群集级别可按不同的业务资源池或自定义信任区域。
通过建立访问规则，保证不同系统之间访问、业务数据隔离 。
保护关键业务应用程序的安全。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
虚拟化数据中心维护工作
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
网卡映射隔离
业务虚拟机的多张虚拟网卡映射到相应网段，连接不同的网络 。
用户访问链路隔离。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
容错
容错 可为HA 集群中的虚拟机提供零停机、零数据丢失的保护。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
容错
只有主虚拟机可以进行写操作，保证业务数据的一致性。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
灾难恢复
利用简单易用的复制功能将应用程序复制到辅助站点 简单的恢复和迁移计划管理 自动化的站点恢复和迁移
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
配置的可靠性
分布式虚拟交换机单独的物理网卡作为物理主机的备份Server Console
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
高可用性
配置冗余心跳网络。 主机必须能够访问公用资源（共享存储、 虚拟机网络）。 主机故障检测是通过发送的心跳来实现。 设置HA等待时间，避免网络故障可能会 导致“裂脑”的情况。 可在物理主机出现故障时自动重新启动虚 拟机。 虚拟机移动到其他主机后，快速重新平衡 虚拟机负载。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
虚拟防火墙隔离
在数据中心或群集级别可按不同的业务资源池或自定义信任区域。
通过建立访问规则，保证不同系统之间访问、业务数据隔离 。
保护关键业务应用程序的安全。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
虚拟化数据中心维护工作
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
作图元素
网卡映射隔离
业务虚拟机的多张虚拟网卡映射到相应网段，连接不同的网络 。
用户访问链路隔离。
广西区通信产业服务有限公司技术服务分公司
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Linux
2020/9/30
Linux (devel)
XP
Vista
Virtual Machine Monitor
Hardware
MacOS
11
提高资源利用率
先进 制造
军事 仿真
2020/9/30
信息 服务业
虚拟化 技术支 持下的 高效能 计算机
生物 计算
12
提高系统灵活性
各种应用
Linux
计算系统虚拟化支撑平台(虚拟机管理器VMM)
X86
Power PC
2020/9/30
iMac 虚拟机
PDA
MacOS
MIPS
13
➢动态二 进制翻译 和优化
➢硬件辅 助虚拟化
➢软硬件 协同设计
另一种形式的系统虚拟化
多机聚合虚拟化
应用系统
操作 系统
应用系统
操作 系统
… VMM
VMM
VMM
2020/9/30
14
系统虚拟化的应用
应用系统
应用系统
硬件
23
系统虚拟化方法的分类
Guest OS
性能好， 但不适用于无法获得源代 码的操作系统，如 Windows
2020/9/30
不修改
修改
半虚拟化
动态半虚拟化方法
(Dynamic Paravirtualization)
性能测试报告，来 自权威性能测试机 构Metron's Athene
对一个计算系统进 行两天监测的数据
2020/9/30
Dan Herington
HP虚拟化技术首席科学家
8
系统虚拟化的产生
计算系统灵流场计算 程序：Fluent 6.3
作业：32位
飞行器专家
操作系统：Linux 平台：X86
支撑云计算的虚拟化技术
2011年7月
1
计算机科学技术的发展 二十多年来……
2020/9/30
2010
2
内容提纲
系统虚拟化技术 关于云计算 系统虚拟化与云计算 支撑云计算的虚拟化技术 北大网络所在虚拟化方面的一些工作
虚拟化数据中心内存资源的预测和管理
2020/9/30
3
1、虚拟化是什么？
虚拟机的特征及应用
相互隔离
操作 系统
操作 系统
动态构建 动态部署
虚拟机管理器VMM
在线迁移
动态资源调整
服务器融合
容错支持：在线备份、Checkpoint
……
15
动态快速部署
需要Windows操作系统 需要DirectX的编程库 需要MPI通讯库
虚拟机管理器
虚拟机库
.NET DirectX MPI .NET DirectX MPI .NET DirectX MPI
支撑信息技术发展的科学 基础
虚拟计算环境的机理 虚拟化计算系统的核心机理
作为支撑信息技术发展的五 大重要科学基础之一
优先主题“高效能可信计 算机”的基础技术
2020/9/30
22
系统如何虚拟化？
与操作系统对进程的管理相类似
CPU：分时、调度 内存：划分 I/O：模拟与调度
硬件
2020/9/30
InfoWorld组织预测：近几年值得期待的十一项 创新：虚拟化的广泛采用，排名前5
IDC预测：虚拟化技术的市场需求正在爆发， 以50%的速度增长；典型代表VMware公司的市 值更是在2006年超过了220亿美元
2020/9/30
21
国家中长期科技发展规划纲要
面向国家重大战略需求的 基础研究
作作业业 22 作业：生物计算
程序：BLAST 作业：32位 操作系统：Windows
生物专家 平台：X86
浪费时间 操作繁琐 机器闲置时
间较多
× × 操作系统不匹配！ 操作原系统因不：匹配！
作业 1
作业
应用软件与
2
操作系统、
硬件紧耦合
2020/9/30
计算中心 9
什么是系统虚拟化
系统虚拟化是将底层物理设备与上层操作系统 、软件分离的一种去耦合技术
一个物理机上的资源不能满足它上面虚拟机的要求， 负载过重
通过迁移平衡负载
节能
20%
10%
很多时候资源非常空闲
通过迁移减少活动的物理机
2020/9/30
19
虚拟机容错
2020/9/30
20
系统虚拟化的前景
国际著名科技咨询机构Gartner ：近几年公布的 Gartner技术发展趋势报告中，计算系统虚拟化 技术连续成为十大关键IT技术之首
银河
虚拟机管理器
2020/9/30
神威
虚拟机管理器
16
动态快速部署
需Re要dhWatinLdinouwxs操操作作系系统统 需需要要DMiryeScQtXL的数编据程库库 需需要要MAPpIa通ch讯e服库务器
.NET DirectX MPI
虚拟机管理器
虚拟机库
PHP
PHP PHP
MySQL
MySQL MySQL
Apache
Apache Apache
银河
.NET DirectX MPI
2020/9/30
虚拟机管理器
.NET DirectX MPI
神威
虚拟机管理器
17
虚拟机在线迁移
资源不够 该迁移了
停机时间非常短 终端感觉不出来
到我这里来吧 我有资源
终端
2020/9/30
18
服务器融合
消除热点
30% 30% 40%
5
到处可见的虚拟化
程序设计语言 操作系统 Java虚拟机 系统虚拟化 ……
2020/9/30
6
系统虚拟化的产生
计算能力在快速增长：天河一号，千万亿次，Top2
1千万亿次 1万亿次
2020/9/30
7
系统虚拟化的产生
计算系统利用率不高！ “多数用户承认，计算
系统平均利用率只有 25%～30%”
虚拟化的目标是实现IT资源利用效率和灵活性 的最大化
应用程序 操作系统
应用系统
应用系统
操作 系统
操作 系统
虚拟机管理器VMM
多个系统融合在一台服 务器上
——资源利用率高
应用系统不再依赖特定 的硬件
——系统维护灵活
硬件发展迅速
2020/9/30
10
三个基本概念
在一台物理主机上虚拟出多个虚拟计算机（虚拟机， Virtual Machine，VM），其上能同时运行多个独立的 操作系统，这些客户操作系统（Guest OS）通过虚拟 机管理器（Virtual Machine Monitor，VMM，也称作 Hypervisor）访问实际的物理资源
计算机科学中2个最基本的思想
虚拟化
2020/9/30
4
一个虚拟化示例：数据存储
初级
用户
mov dx, 0152h 直接存取
存储单元
fwrite(fp, "973", size)
去
用户
文件存取
OS
存 取
存储单元
耦
Store("973", size)
合
用户
用户 存储服务
用户
用户
存储虚拟化
存取
高级
2020/9/30