云計(jì)算與大數(shù)據(jù)（第二版）虛擬化技術(shù)

云計(jì)算與大數(shù)據(jù)第2版虛擬化技術(shù)7.1虛擬化技術(shù)簡介7.2虛擬化架構(gòu)7.3虛擬化軟件介紹重點(diǎn)：虛擬化技術(shù)概念虛擬化架構(gòu)實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)：虛擬化概念本章重點(diǎn)及難點(diǎn)7.1虛擬化概念虛擬化技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)，虛擬化技術(shù)最早起源于20世紀(jì)80年代，通常指多個(gè)虛擬機(jī)共享一個(gè)實(shí)際物理PC，通過虛擬機(jī)軟件（如KVM，Vmware及VirtualBox等）在物理PC上抽象虛擬出多個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行各自操作系統(tǒng)的實(shí)例，對(duì)硬件資源（CPU、內(nèi)存、外設(shè)等）或軟件資源在不同層面進(jìn)行虛擬化，從而在多用戶之間共享資源并提高資源利用率和應(yīng)用程序靈活程度。7.1虛擬化概念虛擬化技術(shù)主要分為以下幾類：平臺(tái)虛擬化：主要針對(duì)PC硬件和OS進(jìn)行虛擬化資源虛擬化：是指對(duì)計(jì)算機(jī)中的特定資源，比如網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)，內(nèi)存等進(jìn)行虛擬化應(yīng)用程序虛擬化：主要指仿真技術(shù)和模擬技術(shù)平臺(tái)虛擬化是通過虛擬機(jī)管理軟件，提供一個(gè)抽象、虛擬、統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)使用環(huán)境，該環(huán)境屏蔽了物理硬件的實(shí)際物理特性平臺(tái)虛擬化又可進(jìn)一步分為全虛擬化、超級(jí)虛擬化和硬件輔助虛擬化。7.1虛擬化概念7.2虛擬化技術(shù)架構(gòu)虛擬機(jī)軟件在傳統(tǒng)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)之上引入客戶操作系統(tǒng)，客戶操作系統(tǒng)彼此獨(dú)立，同時(shí)也獨(dú)立于主機(jī)操作系統(tǒng)，所有客戶操作系統(tǒng)與主機(jī)操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行在同一個(gè)硬件上。圖7-1虛擬機(jī)后計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.2虛擬化技術(shù)架構(gòu)7.2虛擬化技術(shù)架構(gòu)虛擬化軟件層（VSL）主要是將一個(gè)實(shí)際主機(jī)的物理硬件抽象虛擬化為各個(gè)虛擬機(jī)共享的虛擬資源，VSL可以在物理主機(jī)的不同層次上插入虛擬化層來創(chuàng)建虛擬機(jī)抽象。通常虛擬化層包括應(yīng)用程序?qū)?、用戶API層、操作系統(tǒng)層、硬件抽象層和指令體系結(jié)構(gòu)層。7.2.1指令體系結(jié)構(gòu)的虛擬化在指令體系結(jié)構(gòu)層，虛擬化軟件通過在已有物理主機(jī)的指令體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上虛擬化一個(gè)特定的不同于自身的指令體系結(jié)構(gòu)，比如，虛擬化軟件可以在64位Inter架構(gòu)的物理主機(jī)上虛擬出一個(gè)386的CPU指令系統(tǒng)，這樣可以在已有指令體系結(jié)構(gòu)主機(jī)上運(yùn)行遺留的，為不同指令體系結(jié)構(gòu)CPU編寫的二進(jìn)制代碼。虛擬化軟件基本的虛擬方式是將虛擬客戶機(jī)的指令系統(tǒng)解釋為主機(jī)的指令系統(tǒng)，這就需要在編譯器層面增加一個(gè)特定的指令翻譯層。7.2虛擬化技術(shù)架構(gòu)7.2.2硬件抽象層虛擬化硬件抽象層虛擬化是通過對(duì)CPU、內(nèi)存、硬盤等硬件計(jì)算資源抽象虛擬化，為虛擬機(jī)產(chǎn)生一個(gè)虛擬硬件環(huán)境。虛擬出來的客戶機(jī)操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序的特權(quán)指令首先陷入到虛擬化軟件中，其用戶模式和內(nèi)核模式切換是由物理硬件來完成的，這就需要引入特殊的運(yùn)行模式和指令，該模式和指令有別于CPU傳統(tǒng)的特權(quán)指令和非特權(quán)指令。對(duì)x86體系的處理器來說，Inter公司提供了VT-x和VT-i技術(shù)來簡化CPU虛擬化并改善性能。7.2虛擬化技術(shù)架構(gòu)7.3虛擬機(jī)軟件介紹7.3.1基于VirtualBox的虛擬化技術(shù)VirtualBox是一款開源虛擬機(jī)軟件。VirtualBox是由德國Innotek公司開發(fā)，由SunMicrosystems公司出品的軟件，使用Qt編寫，在Sun被Oracle收購后正式更名成OracleVMVirtualBox。7.3虛擬機(jī)軟件介紹7.3.2基于VMware的虛擬化技術(shù)VMware是一個(gè)“虛擬PC”軟件公司，提供服務(wù)器、桌面虛擬化的解決方案。使用戶可以在一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)或更多Windows、Dos、Linux系統(tǒng)。7.3虛擬機(jī)軟件介紹7.3.3基于KVM的硬件虛擬化技術(shù)KVM（Kernel-basedVirtualMachine），一個(gè)開源的系統(tǒng)虛擬化模塊，自Linux2.6.20之后集成在Linux的各個(gè)主要發(fā)行版本中。它使用Linux自身的調(diào)度器進(jìn)行管理，所以相對(duì)于Xen，其核心源碼很少。7.3虛擬機(jī)軟件介紹7.3.4基于Xen的虛擬化系統(tǒng)Xen是一個(gè)基于X86架構(gòu)、發(fā)展最快、性能最穩(wěn)定、占用資源最少的開源虛擬化技術(shù)。Xen可以在一套物理硬件上安全地執(zhí)行多個(gè)虛擬機(jī)，與Linux是一個(gè)完美的開源組合。NovellSUSELinuxEnterpriseServer最先采用了Xen虛擬技術(shù)。Xen特別適用于服務(wù)器應(yīng)用整合，可有效節(jié)省運(yùn)營成本，提高設(shè)備利用率，最大化地利用數(shù)據(jù)中心的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。實(shí)驗(yàn)VMware虛擬機(jī)安裝與配置1.實(shí)驗(yàn)簡介本次實(shí)驗(yàn)主要介紹VMware軟件中虛擬機(jī)的創(chuàng)建及系統(tǒng)參數(shù)的配置和CentOS操作系統(tǒng)的安裝，通過實(shí)踐操作讓學(xué)生掌握虛擬機(jī)創(chuàng)建、配置及Linux系統(tǒng)安裝的方法，為后面學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)熟悉并掌握VMware軟件中虛擬機(jī)的創(chuàng)建和配置步驟。(2)