第2章 云计算与虚拟化技术基础
《云计算入门基础教程》
《云计算入门基础教程》以下是《云计算入门基础教程》的范本：第一章：引言1.1 云计算的定义1.2 云计算的发展历程1.3 云计算的优势和应用场景第二章：云计算基础知识2.1 云计算的核心概念2.2 云计算的架构模型2.3 云服务的分类和特点第三章：云计算的组成技术3.1 虚拟化技术3.2 分布式计算技术3.3 网络技术3.4 数据存储和管理技术第四章：云计算平台4.1 公有云平台4.1.1 Amazon Web Services (AWS) 4.1.2 Microsoft Azure4.1.3 Google Cloud Platform (GCP) 4.2 私有云平台4.2.1 OpenStack4.2.2 VMware vSphere4.2.3 Microsoft Azure Stack第五章：云计算服务模型5.1 基础设施即服务 (IaaS)5.2 平台即服务 (PaaS)5.3 软件即服务 (SaaS)第六章：云安全与隐私保护6.1 云安全的挑战和威胁6.2 数据隐私保护措施6.3 云计算的合规性及监管要求第七章：云计算的未来发展7.1 边缘计算与云计算的融合7.2 与云计算的结合7.3 量子计算与云计算的前景附件：附件1：云计算相关术语解释附件2：云计算实践案例分析法律名词及注释：1. 云计算：指通过网络（通常是互联网）提供计算服务的一种模式，包括基础设施、平台和应用三个层次。
2. 公有云：即云服务提供商将资源提供给所有用户使用，用户可以按需订购、灵活扩展和付费。
3. 私有云：即云服务部署在用户内部的数据中心或专用设备上，仅供内部组织使用。
4. 边缘计算：一种将计算资源靠近数据源和终端设备的计算模式，可以提供低延迟和高可用性的计算服务。
5. 量子计算：基于量子力学原理，利用量子位（qubit）进行计算的一种计算模式，具有强大的计算能力和破解密码的潜力。
请注意，以上范本仅为示例，具体内容需根据实际情况进行修改和补充。
VMware虚拟化技术解析
VMware虚拟化技术解析第一章：VMware虚拟化技术的概述VMware虚拟化技术是一种将物理计算机资源抽象化，并在一个物理计算机上同时运行多个虚拟机的技术。
它是一种以软件方式模拟物理计算机的功能和行为的技术，使得用户无需购买额外的硬件设备，就能在单台物理计算机上运行多个虚拟机。
VMware虚拟化技术可以极大地提高计算机资源的利用率，降低硬件成本，并能有效地将服务器资源进行整合。
第二章：VMware虚拟化技术的核心概念在进行VMware虚拟化技术解析之前，首先需要了解一些核心概念。
VMware虚拟化技术涉及到以下几个重要的概念：1. 虚拟机（Virtual Machine，简称VM）：虚拟机是指通过软件模拟的一台虚拟计算机，包括虚拟的内存、CPU、硬盘以及其他外围设备。
2. 宿主机（Host）：宿主机是指运行虚拟机的物理服务器。
宿主机需要安装VMware虚拟化软件，并提供计算机资源供虚拟机使用。
3. 客户机（Guest）：客户机是指运行在虚拟机中的操作系统和应用程序。
客户机与宿主机共享物理计算机的资源，包括处理器、内存和存储等。
4. 虚拟化层（Virtualization Layer）：虚拟化层位于宿主机与虚拟机之间，负责将物理计算机资源抽象化，并将宿主机的资源划分为多个虚拟机可以使用的部分。
第三章：VMware虚拟化技术的工作原理VMware虚拟化技术的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：1. 安装VMware虚拟化软件：在宿主机上安装VMware虚拟化软件，该软件提供了一系列的工具和组件，用于管理和维护虚拟机。
2. 创建虚拟机：使用VMware虚拟化软件创建虚拟机，设置虚拟机的硬件配置，包括内存大小、CPU核心数、硬盘容量等。
3. 虚拟化层的工作：当虚拟机启动时，虚拟化层负责将虚拟机对物理计算机的请求进行转译和管理。
它将虚拟机的请求传递给宿主机上的物理硬件，并将物理硬件的响应传递回虚拟机。
云计算与大数据技术 第2章-云计算基础
并行取数困难 JDBC访问效率太低 数据库并发访问数太多
理想的解决方案是把大数据存储到分布式文件系统中。云计算系统中广泛使用的数据存储系统 是GFS和HDFS。
2、虚拟化技术
虚拟化技术是云计算系统的核心组成部分之一，是将各种计算及存储资源 充分整合和高效利用的关键技术。 资源分享 资源定制 细粒度资源管理
基于以上特点，虚拟化技术成为实现云计算资源池化和按需服务的基础。
3、云平台技术
云平台技术能够使大量的服务器协同工作，方便地进行业务部署，快速 发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运 营。
计算服务
负载管理
虚拟化
主机
基础设施 虚拟化
网络
备份 其他硬件
管 理
开 和
发 业
工 务
具 支 撑
1、软件即服务（SaaS）
SaaS是Software as a Service（软件即服务）的简称，它是一种通过 Internet提供软件的模式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web 的软件。 随时随地访问 支持公开协议 安全保障 多用户机制
问题：
安全性 可用性
2、私有云
私有云，是指企业自己使用的云，它所有的服务不是供别人使用， 而是供自己内部人员或分支机构使用。 优点是安全性、可用性相比公有云好一些； 缺点是成本较大。
3、混合云
混合云，是指供自己和客户共同使用的云，它所提供的服务既可以 供别人使用，也可以供自己使用。
混合云是两种或两种以上的云计算模式的混合体，如公有云和私有 云混合。
云计算虚拟化技术基础与实践：虚拟化实现技术
虚拟化实现技术
目录
CONTENT
01.系统虚拟化架构 02.处理器虚拟化实现技术 03.内存虚拟化实现技术 04.I/O虚拟化实现技术
本章重点
1. 了解系统虚拟化架构。 2. 掌握Intel处理器虚拟化实现技术VT-x。 3. 了解AMD处理器虚拟化实现技术AMD SVM。 4. 熟悉Intel和AMD的两种内存虚拟化实现技术。 5. 熟悉Intel VT-d、IOMMU和SR-IOV的I/O虚拟化
实现技术。 6. 掌握Virtio的I/O虚拟化实现技术。
0 1 系统虚拟化架构
系统虚拟化架构
Intel VT是Intel在CPU层面提供的硬件虚拟化技术的 总称，主要提供下列技术： ➢ 在处理器虚拟化方面，提供了VT-x技术； ➢ 在 内 存 虚 拟 化 方 面 ， 提 供 了 EPT （ Extended
➢ ADDR：下一级页表的物理地址。如果已经是最后一级 页表，那么就是GPA对应的物理地址。
➢ SP：超级页(Super Page)所指向的页是大小超过4KB的 超级页，CPU在遇到SP=l时，就会停止继续往下查询。 对于最后一级页表，这一位可以供软件使用。
➢ X：可执行，X=1表示该页是可执行的。
2. IOMMU
➢ 输 入 / 输 出 内 存 管 理 单 元 IOMMU （ Input/Output Memory Management Unit）是一个内存管理单元， 管理对系统内存的设备访问。
➢ 它位于外围设备和主机之间，可以把DMA I/O总线 连接到主内存上，将来自设备请求的地址转换为系统 内存地址，并检查每个接入的适当权限。
3. vCPU的退出：对vCPU退出的处理是VMM进行CPU虚 拟化的核心，例如模拟各种特权指令。
云计算和虚拟化的联系与区别
云计算和虚拟化的联系与区别云计算和虚拟化的联系与区别云计算和虚拟化是当今IT领域的热门话题，它们在技术和应用层面上都有着密切的联系和区别。
本文将详细介绍云计算和虚拟化的定义、特点、应用场景、优缺点以及二者之间的联系和区别。
一、云计算的定义云计算是一种基于互联网的计算方式，通过将计算资源、存储资源和应用程序提供给用户，以满足不同需求的计算任务，用户可以根据需要随时随地访问这些资源。
1-1 云计算的特点●弹性伸缩：根据用户需求动态分配和调整资源，实现按需分配和使用。
●高可用性：通过冗余和备份机制确保服务的持续性和可靠性。
●自助服务：用户可以根据需要自主管理和配置云计算资源。
●实时监控：监控和记录云计算资源的使用情况和性能指标，以便进行优化和调整。
1-2 云计算的应用场景●公有云：云服务提供商将计算资源、存储资源和应用程序提供给公众用户使用。
●私有云：组织内部搭建基于云计算技术的计算平台，供内部员工使用。
●混合云：结合公有云和私有云，根据实际需求灵活调配资源。
1-3 云计算的优缺点●优点：节省成本、灵活性高、易于扩展和维护。
●缺点：数据安全性可能存在风险、对网络带宽要求较高。
二、虚拟化的定义虚拟化是一种将物理资源抽象为虚拟资源的技术，通过将计算、存储和网络资源从物理硬件中解耦，实现资源的灵活管理和利用。
2-1 虚拟化的特点●资源隔离：通过虚拟化技术实现物理资源的隔离，提高资源的安全性和稳定性。
●高效利用：通过虚拟化技术将多个虚拟机运行在一台物理服务器上，提高资源利用率。
●灵活性：根据需求动态分配和管理虚拟资源，实现优化和调整。
●兼容性：支持不同的操作系统和应用程序运行在虚拟环境中，提高兼容性。
2-2 虚拟化的应用场景●服务器虚拟化：将多个虚拟服务器运行在一台物理服务器上，提高服务器利用率和管理效率。
●存储虚拟化：将多个存储设备组合成一个虚拟存储池，实现统一管理和利用。
●网络虚拟化：通过虚拟网络技术将一个物理网络划分为多个独立的虚拟网络，提高网络资源利用率和安全性。
云计算中的虚拟化技术
云计算中的虚拟化技术第一章概述云计算是近年来快速发展的一种计算模式，其基础构架是由大量的服务器、存储系统、网络组成的数据中心（DC），并提供资源共享、虚拟化、按需分配与服务级别保证等特性的计算服务。
虚拟化技术是云计算的重要技术基础之一，它通过软件技术实现对硬件资源进行抽象，将不同的硬件资源合并在一起，形成一个逻辑上的“超级计算机”，从而为云计算提供强大的支持。
本文将介绍云计算中的虚拟化技术，并介绍虚拟化技术的发展历程、虚拟化技术的分类以及虚拟化技术在云计算中的应用。
第二章虚拟化技术的发展历程虚拟化技术最初出现于20世纪60年代，早期的虚拟化技术主要应用于操作系统上，如VM/370等，用于对主机操作系统进行虚拟化，实现对物理机的多路复用。
20世纪90年代，随着互联网的普及和数据中心的兴起，虚拟化技术也逐渐应用于服务器和存储的虚拟化，如VMware、Xen等。
21世纪以来，随着云计算的兴起，虚拟化技术在云计算中的应用也日趋广泛。
第三章虚拟化技术的分类虚拟化技术主要有以下几种类型：1. 全虚拟化技术全虚拟化技术是一种基于硬件支持的虚拟化技术，可以虚拟出一台完整的计算机，包括操作系统、应用程序和硬件资源。
具有较好的隔离性和安全性，但对硬件要求较高。
2. 半虚拟化技术半虚拟化技术是一种基于操作系统内核支持的虚拟化技术，不需要对硬件进行修改，但需要对操作系统进行修改。
半虚拟化技术可以提高虚拟化效率和性能。
3. 操作系统级别虚拟化技术操作系统级别虚拟化技术是一种较为轻量级的虚拟化技术，基于容器技术实现，可以在一个操作系统内核上运行多个容器，每个容器拥有独立的文件系统和网络空间，但共享操作系统内核。
4. 应用程序级别虚拟化技术应用程序级别虚拟化技术是一种基于应用程序进行虚拟化的技术，如Java虚拟机（JVM）、Docker等，可以在应用层面上实现虚拟化，提高应用程序的可移植性和安全性。
第四章虚拟化技术在云计算中的应用虚拟化技术在云计算中的应用主要集中在以下几个方面：1. 资源共享虚拟化技术可以将多个物理机的硬件资源虚拟化成为一个“超级计算机”，实现资源的共享和池化，提高资源利用率和灵活性。
虚拟化与云计算教案综述
虚拟化与云计算教案综述第一章：虚拟化技术基础1.1 虚拟化概念与分类1.2 虚拟化技术的发展历程1.3 虚拟化技术的应用场景1.4 虚拟化核心技术介绍1.5 虚拟化技术的优缺点分析第二章：虚拟化硬件与软件2.1 虚拟化硬件技术2.2 虚拟化软件技术2.3 虚拟化硬件与软件的选择2.4 虚拟化硬件与软件的部署与维护第三章：虚拟化网络技术3.1 虚拟化网络概述3.2 虚拟化网络技术原理3.3 虚拟化网络的实现方式3.4 虚拟化网络的优缺点分析3.5 虚拟化网络在云计算中的应用第四章：虚拟化存储技术4.1 虚拟化存储概述4.2 虚拟化存储技术原理4.3 虚拟化存储的实现方式4.4 虚拟化存储的优缺点分析4.5 虚拟化存储在云计算中的应用第五章：虚拟化安全技术5.1 虚拟化安全概述5.2 虚拟化安全技术原理5.3 虚拟化安全威胁与防护措施5.4 虚拟化安全在云计算中的应用5.5 虚拟化安全的发展趋势第六章：云计算基础6.1 云计算概念与架构6.2 云计算服务模型6.3 云计算部署模型6.4 云计算的关键技术6.5 云计算的应用场景第七章：私有云与公有云7.1 私有云的概念与特点7.2 公有云的概念与特点7.3 混合云的概念与架构7.4 私有云与公有云的比较7.5 私有云与公有云的部署与运维第八章：虚拟化与云计算的集成8.1 虚拟化与云计算的关系8.2 虚拟化技术在云计算中的作用8.3 云计算平台的选择与部署8.4 虚拟化与云计算的优化策略8.5 虚拟化与云计算的案例分析第九章：虚拟化与云计算在企业中的应用9.1 企业级虚拟化与云计算的需求9.2 企业级虚拟化与云计算的架构设计9.3 企业级虚拟化与云计算的部署与运维9.4 企业级虚拟化与云计算的案例分析9.5 企业级虚拟化与云计算的未来发展趋势第十章：虚拟化与云计算的挑战与展望10.1 虚拟化与云计算的技术挑战10.2 虚拟化与云计算的安全挑战10.3 虚拟化与云计算的法规与政策挑战10.4 虚拟化与云计算的发展趋势10.5 虚拟化与云计算的未来展望重点和难点解析重点环节一：虚拟化技术的基础知识虚拟化技术是云计算的基础，理解虚拟化技术对于理解云计算至关重要。
云计算导论第二章
2.2 .2平台即服务
云计算服务模型
2.2 .2平台即服务 部署开发环境简单
云计算服务模型
服务丰富
代码实时托管
维护方便
著名的PaaS云服务包括Google App Engine、Microsoft Azure和Saleforce Platform。
2.2 .3软件即服务
云计算服务模型
2.2 .3软件即服务
云计算系统架构参考模型
2.1.1 NIST云计算参考架构
云 计 算 参 考 架 构
云计算系统架构参考模型
2.1.1 NIST云计算参考架构
角色
云消费者 云审核员 云提供商 云代理商 云承载者
职责
与云提供商保持业务关系，并使用云提供商提供的云计算服 务的个人或组织
能够对云计算服务、信息系统操作、性能和安全性进行独立 评估的中立机构
云计算服务模型
2.2 云计算服务模型
云计算是一种通过出售服务盈利的商业模式，具有一套完整 的业务交付系统，即云计算服务模型。
基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS） 平台即服务（Platform as a Service，PaaS） 软件即服务（Software as a Service，SaaS）
资 源 层 资源层即基础设施经过虚拟化后形成的IT资源池。
平 台 层 平台层是链接应用层和资源层的中间层。
应用层
应用层直接面向客户的需求，通常采用友好的交互界面，以向云消 费者提供高度集成化的软件云服务。
2.1.2”四层两域“模型
云计算系统架构参考模型
服务域 管理域
服务域由基础设施层、资源层、平台层和应用层共同构成，它主 要是面向云计算系统的用户提供资源服务、平台资源调用服务和应用 服务等。
- 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)。
服务器、桌面虚拟化
？ ？
V V V V V
易受攻击
？
利用率不足
提升的整合率、使用率、和效率 虚拟服务器，虚拟桌面
管理成本不断攀升
V V
V V
V V
V
V
V
V
V V
V
8/18/2014
虚拟化主要解决方案
VMware
2
8/18/2014
XenServer产品家族
Platinum • Provisioning Server for DataCenter Edition
操作系统 Hyper-V ISV / IHV / OEM
父分区
Config Store Worker Processes
子分区
应用程序 应用程序 应用程序
Microsoft / XenSource
WMI Provider
Management Service
User Mode (Ring 3)
Windows Server 2008
虚拟化层
虚拟架构视图
File/Print
Operating System Operating System
虚拟化层
虚拟层
CPU池
内存池
VPN
Operating System Operating System
虚拟化层
CRM
Operating System Operating System
虚拟化层
存储池
4
每个层次的价值
云计算服务 应用软件服务（Software as a Service, SaaS） 办公 应用 信息 化应 用 通讯 应用 互联网 应用 终端用户可以增强业务 性能，降低业务提供成 本，降低终端要求 收益
基于互联网以服务的形式提供软件应用
平台环境服务（Platform as a Service, PaaS） 统一平台架构，开放平 台能力，引入外部开发 创新力量，形成生态系 统
虚拟架构
CPU池
内存池
VPN
Operating System
CRM
Operating System
存储池
连接部件池
服务器虚拟化的 两个方向
• 一变多 • 将一台服务器虚拟化成更多的 多变一
虚拟机 • 大机的虚拟化：IBM的LPAR • UNIX服务器：
• IBM的LPAR • HP的nPAR，vPAR • Sun的Domain、Container
Kernel Mode (Ring 0) (“Ring -1”)
Microsoft hypervisor “Designed for Windows” 服务器硬件
Windows APP-V程序虚拟化解决方案
管理Web Service
管理控制台
/content
数据存储
活动目录
APP-V 管理服务器
Sequencer
VMware ESX 体系结构 • “裸机”安装 • 依赖 Linux 操作系统 （Service Console）来运行 合作伙伴代理和编写脚本
VMware ESXi 体系结构 • “裸机”安装 • 管理任务已从虚拟化管理程序 中移出
• 依赖操作系统进行资源管理
VMware Server Windows 或 Linux 操作系统
服务控制台
VMkernel
VMware ESXi
VMware ESX
VMkernel
2001
2003
2007
ESXi 体系结构独立于通用操作系统运行，从而简化了虚拟化管理程序管理 并提高了安全性。
分散体系
大型主机 客户端服务器和服务器整合 虚拟化
什么是“虚拟化”
虚拟化基础 知识
虚拟技术: 四大特性
分区 隔离
在单一物理服务器上同时运行 多个虚拟机 封装
在同一服务器上的虚拟机之间 相互隔离 相对于硬件独立
整个虚拟机都保存在文件中，而且 可以通过移动和复制这些文件的方 式来移动和复制该虚拟机
Windows Kernel IHV Drivers VSP
Windows® with ICs
Windows Kernel VSC
Hyper-V Enabled Linux
Linux Kernel Linux VSC
OS Kernel
NonHypervisor Aware OS
VMBus
VMBus
Emulation
将多台服务器虚拟化成一台虚拟 机
分布式运算 网格计算（Net Grid） 云计算（Cloud Computing） 高性能运算（HPC）
• Inter架构服务器：
• VMware的VI3
云计算时代：虚拟化技术的发展历程
20世纪60年代
V V V V V V
20世纪90年代
20世纪80年代 虚拟化是资源的逻辑表示，这种表示不受物理限制的约束，它的主要目标是 对包括基础设施、系统和软件等IT资源的表示、访问、配置和管理进行简化， 并为这些资源提供标准的接口来接收输入和提供输出。 8/18/2014
• 购置成本低 • 减轻管理负担 • 按需分配容量 • 服务有限
全力做到两全其美
云计算的不同层次
软件即服务(SaaS) 平台即服务(PaaS) 基础架构即服务(IaaS) 虚拟化(Virtualization)
系统/网络 管理员 应用开发 人员
最终用户
操作系统(Host OS)
硬件资源(计算/存储/网络)
APP-V客户机 (Windows 桌面或者终端服务器)
/content
APP-V Virtualization Streaming Server
APP-V客户机 (Windows 桌面或者终端服务器)
APP-V独立客户机
VMware ESXi：虚拟化管理程序体系结构
VMware GSX (VMware Server) • 作为应用程序安装 • 在主机操作系统上运行
无需修改即可在任何服务器上 运行虚拟机
体系架构的关键问题
Virtual Machine
Drivers
Virtual Machine
Drivers
Virtual Machine
Drivers
ESXi
Drivers
Hyper-V / Xen
VMware 的体系架构 • • • • • 真正的瘦hypervisor: 32MB 无通用的 OS 直接驱动模式 = I/O 可伸缩 对优化的VMs驱动 对于驱动的特殊处理
开发与运行 环境
数据库
各类开放 服务能力
基于互联网以服务的形式提供平台运行环境（运行库）
基础设施服务（Infrastructure as a Service，IaaS） 低成本、大规模、高效 率提供IT基础设施
计算服务
存储服务
网络服务
基于网络以服务的形式提供计算、存储等资源能力
云计算运营两大阵营
云计算产品的生态系统
Microsoft/Ctrix的体系架构 • • • • • 2-10GB的硬盘安装空间 需要通用的OS用于管理 直接驱动模式 一般的驱动在管理分区中 I/O 瓶颈
VI价值定位 : 一种新型数据中心架构
传统数据中心视图
Exchange
Operating System Operating System
< 10% 覆盖
Web
CRM
BI
商务应用
4 5 6
数据中心扩展的 努力
资源配置 / 移动 / 变更 % 花费 ( 维护对 创新)
$ - 百万 时间: 数月/ 数年
App1
App2
数周 72% / 28%
App3
App4
不断加快的市场趋势
Intel 架构服 务器 UNIX 服务器 存储 网络
虚拟化
服务器 存储 网络
第1章 云计算与虚拟化
提 纲
云计算和虚拟化的关系 企业虚拟化解决方案
云计算的部署模型
企业
云计算服务提供商
私有云
专为某一组织运营， 一般在防火墙内
• 总体拥有成本低 • 更好地控制安全性、遵从性能 和服务质量 • 更容易集成 • 支持现有应用程序
公共云 混合云
由 2 个或更多互操作云构成， 可实现数据和应用程序的移动性 可以通过 Internet 进行访问， 供公众使用
连接部件池
使用VI的数据中心 : 共享资源
File/PrintVPN Exchange
CRM
Exchange
Operating System
File/Print
Operating System
Operating System Operating System Operating System Operating System
应用层
虚拟桌面 海量数据处理
基础架构及 服务层
商用软件
开源软件
Glance
虚拟化和 基础软件层 基础硬件层
虚拟化软件
存储软件
Swift
网络软件
7
传统数据中心典型应用模式
应用相关的架构层
关键指标 。
Exch 3
资产利用率 运营费用 高可用 / 容灾计划 覆盖
< 20% ~ $4,000/ 服务 器/年
• 动态迁移 • HA • 资源池
Enterprise Edition
• 多服务器管理 • 本地/远程存储
Standard Edition
• 单服务器 • 免费下载
Express Edition
OEM • 内置在硬件中 Edition • 使用License key升级