虚拟化技术的体系结构
常用的虚拟化体系结构
常用的虚拟化体系结构1. 完全虚拟化（Full Virtualization）完全虚拟化是一种将整个操作系统以及其运行的应用程序都虚拟化的方法。
在完全虚拟化中，虚拟机（Virtual Machine，VM）在物理硬件上运行，并模拟出一个完整的计算环境，包括处理器、内存、存储和网络等资源。
常用的完全虚拟化软件包括VMware和VirtualBox等。
2. 半虚拟化（Para-virtualization）半虚拟化是一种相对于完全虚拟化更轻量级的虚拟化方法。
在半虚拟化中，虚拟机需要对应用程序进行修改以与虚拟化层进行通信。
这种方式减少了虚拟化层和硬件之间的开销，提高了性能。
常用的半虚拟化软件包括Xen和KVM等。
3. 化虚拟化（Containerization）化虚拟化是一种将应用程序及其依赖项隔离在独立的中的虚拟化方法。
与完全虚拟化和半虚拟化不同，化虚拟化不需要模拟整个操作系统，而是共享宿主操作系统的内核，因此更加轻量级。
常用的化虚拟化技术包括Docker和Kubernetes等。
4. 硬件辅助虚拟化（Hardware-assisted Virtualization）硬件辅助虚拟化是一种利用处理器提供的虚拟化扩展指令集来加速虚拟化性能的技术。
这些指令集可以提供更低的虚拟化开销和更高的性能。
常用的硬件辅助虚拟化技术包括Intel的VT-x和AMD的AMD-V等。
虚拟化技术在云计算、服务器虚拟化和化等领域有着广泛的应用。
选择适合的虚拟化体系结构可以根据需求和目标来确定，以提高资源利用率、简化管理和提升性能效果。
以上是常用的虚拟化体系结构的简要介绍。
在实际应用中，可根据具体情况选择适合的虚拟化技术和体系结构。
简述虚拟化体系结构
简述虚拟化体系结构虚拟化技术是一种将物理资源通过软件隔离、抽象和重组，实现多个虚拟环境共享物理资源的技术。
虚拟化技术可以提高硬件资源的利用率，降低硬件成本，并且可以方便地部署和管理多个应用、操作系统和服务。
虚拟化体系结构是实现虚拟化技术的软件架构，它由多个层次组成，每个层次都有不同的功能和作用。
下面将详细介绍虚拟化体系结构的各个层次。
硬件层虚拟化技术的基础是硬件资源，包括处理器、内存、存储和网络等。
虚拟化技术需要通过硬件层来隔离和抽象物理资源，并为虚拟机提供虚拟的硬件环境。
在硬件层，虚拟化技术通过使用处理器的虚拟化扩展（如Intel VT 和AMD-V）来实现虚拟机的隔离和管理。
虚拟化技术还需要对内存、存储和网络进行虚拟化，以提供虚拟机所需的资源。
虚拟机监视器虚拟机监视器（VMM），也称为虚拟机管理程序（VMP），是虚拟化技术的核心组件，它负责管理和控制虚拟机。
虚拟机监视器在硬件层之上，通过使用处理器的虚拟化扩展来创建和管理虚拟机。
虚拟机监视器有两种实现方式，一种是基于裸机的实现方式，如VMware ESXi和Microsoft Hyper-V。
另一种是基于操作系统的实现方式，如KVM和Xen。
基于裸机的实现方式通常具有更好的性能和安全性，但需要更高的硬件支持。
虚拟机虚拟机是虚拟化技术的核心概念，它是通过虚拟化技术创建的一个软件环境，可以在其中运行一个或多个操作系统和应用程序。
虚拟机在虚拟机监视器的控制下，可以对物理资源进行隔离、抽象和重组。
虚拟机可以分为全虚拟化和半虚拟化两种类型。
全虚拟化是指虚拟机可以完全模拟物理硬件环境，不需要对应用程序进行修改，如VMware Workstation和VirtualBox。
半虚拟化是指虚拟机需要对应用程序进行修改，以适应虚拟化环境，如Xen和KVM。
虚拟设备虚拟设备是虚拟机的关键组成部分，它们是虚拟机对物理设备的一种抽象。
虚拟设备包括虚拟处理器、虚拟内存、虚拟存储和虚拟网络等。
VMware虚拟化介绍PPT课件
安全性保障措施
01
虚拟机隔离
通过虚拟化技术实现虚拟机之间的完全隔离，防止虚拟机之间的攻击和
数据泄露。
02
访问控制
采用访问控制列表（ACL）等安全策略，限制虚拟机对网络资源的访问
权限，防止未经授权的访问。
03
数据加密
对虚拟机磁盘文件和传输的数据进行加密处理，确保数据在传输和存储
过程中的安全性。同时支持vMotion加密，保证虚拟机在迁移过程中的
02
通过实验操作，熟练掌握了VMware虚拟化产品的安装、配置
和管理技能。
拓展了视野和思路
03
通过课程中的案例分析和讨论，拓展了视野和思路，对虚拟化
在企业级应用有了更深入的认识。
THANKS
感谢观看Leabharlann VMware在虚拟化领域地位
市场占有率
生态系统
VMware是全球领先的虚拟化解决方 案提供商，在服务器虚拟化市场占有 率超过80%，处于绝对领先地位。
VMware建立了完善的生态系统，与 全球众多合作伙伴共同推动虚拟化技 术的应用和发展，形成了强大的产业 链和生态圈。
技术创新
VMware不断推动虚拟化技术的发展 和创新，如推出vSphere、vSAN、 NSX等系列产品，为用户提供全面的 虚拟化解决方案。
网络设备接入与配置方法
01
02
03
虚拟交换机
创建虚拟交换机，为虚拟 机提供网络连接，支持 VLAN划分和端口安全配 置。
网络负载均衡
通过VMware NSX等网络 虚拟化解决方案，实现网 络负载均衡，提高网络性 能和可用性。
虚拟机网络配置
为虚拟机配置网络适配器 、IP地址、网关等网络参 数，确保虚拟机能够正常 访问网络资源。
云计算VMware vSphere虚拟化技术的架构分析
２ Ｖ Ｍｗ ｒ Ｓ ｈ ｒ ａｅｖ ｐ ｅｅ的基 本 架 构
ＶＭｗａｅｖ ｐ ｅｅ主 要 通过 虚拟 化 技 术 将 数 据 中 心转 ｒ Ｓ ｈ ｒ 变 为 云 计 算 基 础 架 构 ， 过 虚 拟 化 提 供 自助 部署 和调 配 的 通
摘 要 ： 随着高校信 息化 建设 的发展与 深入 ，－ － 计算平 台的搭建对 于高校数据 中心 的建设是一种趋 势。探 讨 了服务 Ｋ
器 虚拟 化 对 云 平 台 的 意 义 ， 目前 最 为 成 熟 而 且 应 用 最 广 的 Ｖ ｗ ｒ Ｓ ｈ ｒ 虚 拟 化 技 术 架构 进 行 了分 析 。 就 Ｍ ａ ｅ ｐ ｅｅ ｖ
物 理 服 务 器 中 内存 、 Ｐ 存 储 及 网 络 各 种 硬 件 资 源 ， Ｃ Ｕ、 运 行 在 物 理 服 务 器 上 的 一 个 虚 拟层 并 根 据 预 定 好 的 策 略将
拟 化 技 术 ， 现 从 目前 的 数 据 中 心 向 云计 算 环 境 转 变 方 面 实
的架 构分 析 。
１ ＶＭｗ ｒ Ｓ ｈ ｒ ａ ｅ ｐ ｅｅ简 介 ｖ
ＶＭｗａ ｅｖ ｐ ｅｅ 在 原 来 的 ＶＩ ｒ Ｓ ｈ ｒ 是 ３基 础 上 推 出 的 系 统， 被成 为业 界 首 款 云 计 算 操 作 系 统 。ｖ ｐ ｅｅ将 应 用 程 Ｓｈｒ
获 益 ， 速 了现 有 数 据 中 心 云 计 算 的 转 移 ， 公 共 云 基 础 加 与 兼 容 ， 平 了 向混 合 云 模 式 前 进 的 道 路 ， 为 云 计 算 的新 铺 成
里程碑 。
功 能 ， Ｉ 基 础 架 构作 为服 务 来 交 付 使 用 。ｖ ｐ ｅｅ是 一 将 Ｔ Ｓｈｒ 个 整 体 架 构 而 非 单 个 产 品 ， 本 架 构 如 图 １ 基 。
Xen-VMware-ESXi-Hyper-V和KVM等虚拟化技术的原理解析
Xen，VMware ESXi，Hyper-V和KVM等虚拟化技术的原理解析XEN 与 VMware ESXi，Hyper-V 以及 KVM 特点比较：XEN 有简化虚拟模式，不需要设备驱动，能够保证每个虚拟用户系统相互独立，依赖于 service domains 来完成一些功能；Vmware ESXI 与 XEN 比较类似，包含设备驱动以及管理栈等基本要素，硬件支持依赖于 VMware 创建的驱动；Hyper-V 是基于 XEN 管理栈的修改；KVM 与XEN 方式不同，KVM 是以Linux 内核作为管理工具得。
虚拟机的体系结构XEN 体系结构图 3. XEN 体系结构图一个XEN 虚拟机环境主要由以下几部分组成：XEN Hypervisor；Domain 0 —— Domain Management and Control(XEN DM&C)；Domain U Guest(Dom U)下图4 显示除了各部分之间的关系：图 4. Xen 三部分组成之间关系图XEN Hypervisor ：XEN Hypervisor 是介于操作系统和硬件之间的一个软件描述层。
它负责在各个虚拟机之间进行CPU 调度和内存分配。
XEN Hypervisor 不仅抽象出虚拟机的硬件，同时还控制着各个虚拟机的执行。
XEN Hypervisor 不会处理网络、存储设备、视频以及其他I/O. Domain 0：Domain 0 是一个修改过的Linux kernel，是唯一运行在Xen Hypervisor 之上的虚拟机，它拥有访问物理I/O 资源的权限，同时和系统上运行的其他虚拟机进行交互。
Domain 0 需要在其它Domain 启动之前启动。
Domain U：运行在Xen Hypervisor 上的所有半虚拟化（paravirtualized）虚拟机被称为“Domain U PV Guests”，其上运行着被修改过内核的操作系统，如Linux、Solaris、FreeBSD 等其它UNIX 操作系统。
虚拟化技术ppt课件
网络上在线迁移，容错 安全：隔离，访问审计，法规遵从，防病毒，入
侵防范，数据备份，远程容灾
14/10
服务器虚拟化软件
VMware：vSphere ESXi，vCenter，Server， Workstation
远程桌面、无盘站、还原卡、影子系统、瘦客户机
16/10
虚拟桌面拓扑图
17/10
桌面虚拟化软件
Microsoft：远程桌面(RDP)，Hyper-V VMware：View(ICA)，vSphere ESXi Citrix：XenDesktop(PCoIP)，XenServer
18/10
4、存储虚拟化
一块物理网卡虚拟出多块虚拟网卡(VFA网卡，每端口1-4 个 vNIC)
26/10
谢谢！
27/10
6/10
2、服务器虚拟化
硬件体系结构
（hypervisor）虚拟化层 硬件体系结构
7/10
服务器虚拟化－资源共享
虚拟化层
8/10
服务器虚拟化
将单台物理服务器虚拟出多台相互隔离虚拟服务 器
将多台物理服务器资源进行整合，提供资源动态 调配
对所有物理资源进虚拟资源进行统一、集中管理 提供统一的高可用、系统安全、数据备份解决方
2/10
什么是“虚拟化技术”
屏蔽同一类物理设备的专有特性 将处理后相同特性的物理设备进行资源整合 将整合的资源虚拟出多个类似的虚拟设备 对物理设备、虚拟设备进行统一管理
3/10
现有的虚拟化技术－磁盘阵列存储
多块相同特性的物理硬盘 通过RAID技术变成一块RAID盘 硬盘整合，提高容量、性能，提供数据保护 一个RAID盘划分成一个逻辑盘分配给一台主机 一个RAID盘划分成多个逻辑盘分配给多台主机使用 对存储空间、连接主机进行集中管理
常用的虚拟化体系结构
常用的虚拟化体系结构1. 概述虚拟化技术在计算机领域中扮演着重要的角色，它通过将物理资源抽象为虚拟的形式，为应用程序提供更高效的运行环境。
常用的虚拟化体系结构包括硬件虚拟化、操作系统虚拟化和应用程序虚拟化等。
本文将详细介绍这些常用的虚拟化体系结构。
2. 硬件虚拟化硬件虚拟化是一种将物理计算资源（如CPU、内存、磁盘和网络等）进行抽象，使其看起来像多个独立的虚拟机实例的技术。
常用的硬件虚拟化方案有基于全虚拟化和半虚拟化的方法。
- 基于全虚拟化的硬件虚拟化：这种虚拟化方式通过在物理计算机上安装虚拟化管理程序（如VMware ESXi、Xen等），实现将物理资源虚拟化为多个虚拟机实例。
虚拟机实例可以运行不同的操作系统，彼此之间互不干扰。
全虚拟化提供了更高的隔离性和安全性，但由于需要模拟硬件设备，因此性能较差。
- 基于半虚拟化的硬件虚拟化：半虚拟化是一种改善全虚拟化性能的方法，它通过修改操作系统内核，使其能够与虚拟化管理程序直接通信，达到更高的性能。
半虚拟化的缺点是需要对操作系统进行修改，限制了可虚拟化的操作系统的选择。
3. 操作系统虚拟化操作系统虚拟化是在单个操作系统内核之上运行多个相互隔离的虚拟操作系统实例的技术。
它可以将物理计算资源划分为多个虚拟机实例，每个实例都拥有独立的操作系统环境。
常用的操作系统虚拟化方案有虚拟化和硬件辅助虚拟化等。
- 虚拟化：虚拟化是一种轻量级虚拟化技术，它利用操作系统内核的功能来实现资源的隔离和管理。
虚拟化可以在同一主机上运行多个实例，每个实例都有自己的文件系统、进程空间和网络栈等。
虚拟化相比硬件虚拟化具有更低的开销和更高的性能，但隔离性相对较弱。
- 硬件辅助虚拟化：硬件辅助虚拟化是一种借助CPU和硬件虚拟化扩展指令集实现虚拟化的技术。
与软件虚拟化相比，硬件辅助虚拟化运行在更底层的硬件层，可以提供更高的性能和效率。
常见的硬件辅助虚拟化技术有Intel的VT-x和AMD的AMD-V等。
云计算的体系结构由5部分组成
云计算的体系结构由5部分组成云计算的体系结构由5部分组成，分别为应用层，平台层，资源层，用户访问层和管理层，云计算的本质是通过网络提供服务，所以其体系结构以服务为核心。
如下图：1，资源层资源池层是指基础架构屋面的云计算服务，这些服务可以提供虚拟化的资源，从而隐藏物理资源的复杂性。
物理资源指的是物理设备，如服务器等。
服务器服务指的是操作系统的环境，如linu_集群等。
网络服务指的是提供的网络处理能力，如防火墙，VLAN，负载等。
存储服务为用户提供存储能力。
2，平台层平台层为用户提供对资源层服务的封装，使用户可以构建自己的应用。
数据库服务提供可扩展的数据库处理的能力。
中间件服务为用户提供可扩展的消息中间件或事务处理中间件等服务。
3，应用层应用层提供软件服务企业应用是指面向企业的用户，如财务管理，客户关系管理，商业智能等。
个人应用指面向个人用户的服务，如电子邮件，文本处理，个人信息存储等。
4，用户访问层用户访问层是方便用户使用云计算服务所需的各种支撑服务，针对每个层次的云计算服务都需要提供相应的访问接口。
服务目录是一个服务列表，用户可以从中选择需要使用的云计算服务。
订阅管理是提供给用户的管理功能，用户可以查阅自己订阅的服务，或者终止订阅的服务。
服务访问是针对每种层次的云计算服务提供的访问接口，针对资源层的访问可能是远程桌面或者_windows，针对应用层的访问，提供的接口可能是web。
4，管理层管理层是提供对所有层次云计算服务的管理功能：安全管理提供对服务的授权控制，用户认证，审计，一致性检查等功能。
服务组合提供对自己有云计算服务进行组合的功能，使得新的服务可以基于已有服务创建时间。
服务目录管理服务提供服务目录和服务本身的管理功能，管理员可以增加新的服务，或者从服务目录中除去服务。
服务使用计量对用户的使用情况进行统计，并以此为依据对用户进行计费。
服务质量管理提供对服务的性能，可靠性，可扩展性进行管理。
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- 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)。
系统虚拟化
核心思想：使用虚拟化软件在一台物理机上虚拟出一台或多台虚拟机(VM)
PC/服务器虚拟化：系统虚拟化的最大价值所在。
桌面虚拟化：解决个人电脑的桌面环境（包括应用程序和文件等）与物理机 之间的耦合关系。经过虚拟化的桌面环境被保存在远程的服务器上，当用户 使用具有足够显示能力的兼容设备（比如PC, 智能手机等）在桌面环境上工 作时，所有的程序与数据都运行和最终保存在这个远程的服务器上。
Business Policies On-Demand Service Oriented
计算资源
整合
Centralization and Standardization to Lower Costs, Improve Efficiency and Uptime 计算资源 网络资源 存储资源
网络资源
存储资源
VHCI 虚拟主机控制接口
VPN
虚拟服务器
数据中心现状和趋势 虚拟化的定义 虚拟化的常见类型
服务器虚拟化关键技术
主流的虚拟化软件与虚拟化技术实践
虚拟化的定义
虚拟化本质：将原来运行在真实环境上的计算系统或组件运行在虚 定义 拟出来的环境中。
虚拟化是表示计算机资源的抽象方法，通过虚拟化 可以用与访问抽象前资源一致的方法访问抽象后的 真实计算模式 虚拟计算模式 资源。这种资源的抽象方法并不受实现、地理位置 或底层资源的物理配置的限制 (维基百科 ) APP APP APP APP APP APP
Operating System Operating System Virtual Execution Environment CPU Memory Hard Disk I/O Devices CPU Memory Hard Disk I/O Devices Operating System Virtual Execution Environment
传统数据中心架构面临的挑战
应用相关的架构层
Exchange
关键指标
1 资产利用率
2 < 20%
文件/打印
运营费用
~ $4,000/ 服务器/ 年
Web
CRM
3 高可用 / 容灾计划覆 < 10% 覆盖
盖 力 更
BI
商务应用
4 数据中心扩展的努 5 资源配置 / 移动 / 变
$ - 百万 时间: 数月/ 数年
App1
App2
数周
6 % 花费 ( 维护对创
新)
72% / 28%
App3
App4
通过VMware来进行服务器整合意味着客户能够将这样的环境…
…改造成这样简捷的配 置
没有利用VMware软件 之前是300台服务器
使用VMware软件后，整合 成8台服务器、一个机架
传统“烟囱式” 数据中心的缺陷
LAN WAN MAN
存储 网络 智能化 信息网络 (IIN)
HPC 集群 网格
虚拟化
Management of Resources Independent of Underlying Physical Infrastructure to Increase Utilization, Efficiency and Flexibility
主要内容
数据中心现状和趋势 虚拟化的定义 虚拟化的常见类型
服务器虚拟化关键技术
主流的虚拟化软件
虚拟化常见类型
虚拟化常见类型：基础设施 虚拟化、系统虚拟化、软件虚拟化。 基础设施虚拟化
网络虚拟化：将网络的硬件与软件资源整合，向用户提供虚拟网络连接的虚拟 化技术。分为虚拟局域网（VLAN)虚拟化和虚拟专用网（VPN)。 存储虚拟化：为物理的存储设备提供一个抽象的逻辑视图，用户可以通过这个 视图中的统一逻辑接口来访问被整合的存储资源。分为基于存储设备的存储虚 拟化（如磁盘阵列）和基于网络的存储虚拟化（如NAS, SAN)。
随需应变的数据中心
SCM供应链管理
LAN
ERP企业资源规划 CRM客户关系管理
WAN 互联网
非虚拟环境
技术孤岛 系统管理复杂 资源不共享
HP
架构庞大 难以配置新的工作量 僵化不灵活
SCM
ERP
CRM 虚拟环境
通用技术平台
易于系统管理 资源库共享 架构简单 易于配置新的工作量
• 缺陷3：服务器数量和管理成本与应用数量呈线性关系，IT管理和成本压
力巨大
7
资源利用率低下的原因
为应付少量峰值负载而过度配置服务器
需要的CPU数量
时间
8
“冰山模式”
-- 传统数据中心的成本支出结构
看的见的花费：
30% 预算用于新基础设 施建设和新应用开发
看不见的花费：
70% 预算用于现有设施 维护和人员支出
虚拟化技术概论
1
主要内容
数据中心现状和趋势 虚拟化的定义 虚拟化的常见类型
服务器虚拟化关键技术
主流的虚拟化软件与虚拟化技术实践
传统数据中心的IT资源配置模式
-- “烟囱式”结构
部门A
应用1 应用2 部门B 应用3
部门Z 应用n
服务器1
服务器2
服务器3 。。。。。。。。。。。
服务器n
数据网络和存储网络 机房设施 3
软件虚拟化
高级语言虚拟化：解决的是可执行程序在不同体系结构计算机间迁移 的问题。由高级语言编写的程序将编译为标准的中间指令，这些指令 在解释执行或编译环境中被执行。（如Java虚拟机JVM) 应用程序虚拟化：将 应用程序与操作系统解耦合，为应用程序提供了 一个虚拟的运行环境，其中包括应用程序的可执行文件和它所需的运 行时环境。应用虚拟化服务器可以实时地将用户所需的程序组件推送 到客户端的应用虚拟化运行环境。(如VMWare ThinApp)
100% 80%
处理能力不 足的服务器
大量未能利用 的处理能力
60% 40% 20% 0% 所有服务器
• 缺陷1：据统计数据中心服务器的平均使用率低于 30%，但仍有相当数量
的服务器无法满足其服务水平目标
• 缺陷2：一个新应用的部署需要历经预算、采购、安装测试、上线等过程，
周期长达数周至数月，难以及时响应业务需求
问题：
如何节省运营性支出把预算更多地 用于IT基础设施创新？
9
数据中心的IT基础架构发展路径
三个阶段性步骤
数据 网络 存储 网络 服务器 互连 网络
应用系统
自动化
Dynamic Provisioning and Information Lifecycle Management (ILM) to Enable Business Agility