云計算與虛擬化概述學(xué)習(xí)云計算的知識了解虛擬化的基礎(chǔ)概念教學(xué)目標(biāo)目錄云計算基礎(chǔ)概述虛擬化的認(rèn)識云計算基礎(chǔ)概述中國云計算的發(fā)展階段競爭階段中國云計算巨頭在競爭中取得發(fā)展，比如阿里與騰訊的競爭，阿里云AWS的競爭等等。攻堅與并起階段2012年攻堅階段主要出現(xiàn)了像大規(guī)模算力無法調(diào)度的問題，但是2013年阿里首次也突破了5K的算力瓶頸，國內(nèi)很多廠商都進(jìn)軍云計算，比如金山云、青云等等，中國云計算市場走向繁榮。萌發(fā)階段阿里云飛天系統(tǒng)發(fā)布，引起了國內(nèi)其他IT廠商的關(guān)注，華為正式公布云計算戰(zhàn)略等等。加速階段這是云計算發(fā)展最快的一年阿里、騰訊、華為、深信服、金山云等等廠商加速發(fā)展，華為也是這一時期成立了華為云業(yè)務(wù)部門。初生階段網(wǎng)購的蓬勃發(fā)展導(dǎo)致了龐大的數(shù)據(jù)處理，傳統(tǒng)的架構(gòu)容易出現(xiàn)性能瓶頸促進(jìn)云計算業(yè)務(wù)的發(fā)展。成熟階段資本助力云計算的發(fā)展，阿里、騰訊、華為在中國市場逐漸成長，并且向海外探索，行成了后來者居上的態(tài)勢。中國云計算發(fā)展階段20082009201020122013201520172018質(zhì)疑階段關(guān)于云計算有很多話題，比如“云計算只是新瓶裝舊酒”、“云計算是比較技術(shù)型的內(nèi)容”、“比較超前的概念”等等。云計算基礎(chǔ)概述云計算的優(yōu)勢無處不在的網(wǎng)絡(luò)接入通過互聯(lián)網(wǎng)獲取各種能力,并可以通過標(biāo)準(zhǔn)方式訪問按需自助服務(wù)使用者可以按需部署處理能力與位置無關(guān)的資源池供應(yīng)商的計算資源被集中，根據(jù)客戶需求動態(tài)分配資源池按使用付費能力的收費是基于計量的一次一付，或基于廣告的收費模式，以促進(jìn)資源的優(yōu)化利用快速彈性伸縮可以迅速、彈性地提供能力，對客戶來說，可以租用的資源看起來似乎是無限的，并且可在任何時間購買任何數(shù)量的資源。企業(yè)計算模式演進(jìn)趨勢服務(wù)運維應(yīng)用軟件中間件系統(tǒng)軟件服務(wù)器存儲網(wǎng)絡(luò)IBMDECSUN大型機、小型機1955－19801980－2010PC+服務(wù)器MSOffice,SAP,…EDS,Anderson,…Oracle,IBM,…Linux,UNIX,Win…IBM,HP,DELL,…EMC,NetApp,…Cisco,Huawei,……合分MSOffice,SAP,SalesforceAccenture,Infosys,HPOracle,IBM,Linux,UNIX,Win2010以后云IBM,Cisco,Oracle,EMC,合云計算基礎(chǔ)概述云計算基礎(chǔ)概述云計算的定義美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）定義：云計算是一種模型，它可以實現(xiàn)隨時隨地、便捷地、隨需應(yīng)變地從可配置計算資源共享池中獲取所需的資源（例如，網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用、及服務(wù)），資源能夠快速供應(yīng)并釋放，使管理資源的工作量和與服務(wù)提供商的交互減小到最低限度。Cloudcomputingisamodelforenablingubiquitous,convenient,on-demandnetworkaccesstoasharedpoolofconfigurablecomputingresources(e.g.,networks,servers,storage,applications,andservices)thatcanberapidlyprovisionedandreleasedwithminimalmanagementeffortorserviceproviderinteraction.按需自助服務(wù)（On-demandSelf-service）廣泛網(wǎng)絡(luò)接入（BroadNetworkAccess）資源池化（ResourcePooling）快速彈性伸縮（RapidElasticity）可計量服務(wù)（MeasuredService）云計算特點云計算基礎(chǔ)概述云計算基礎(chǔ)概述怎么去理解云計算？云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源或信息資源可以按需的提供給計算機或其它設(shè)備。云計算依賴資源的共享以達(dá)成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，類似基礎(chǔ)設(shè)施。通俗來說，云計算是一種可以讓我們使用計算機資源（計算服務(wù)、存儲服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)…）像使用水、電資源一樣按照使用量付費的模式，這種模式可以讓我們便捷、快速的使用這些資源，只投入少量管理工作或與服務(wù)進(jìn)行很少的交互。云計算基礎(chǔ)概述云計算的典型應(yīng)用01020304云存儲通過虛擬化技術(shù)整合網(wǎng)絡(luò)中多種存儲設(shè)備對外提供云存儲服務(wù)云桌面用戶無需任何硬件或主機，僅在終端登錄，按需付費行業(yè)云與政務(wù)云由行業(yè)內(nèi)或者區(qū)域內(nèi)的組織建立和維護(hù)云資源，向公眾提供有償或者無償?shù)脑品?wù)。政務(wù)云是行業(yè)云的一種。云文檔云文檔是可以直接在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行編輯和預(yù)覽的Office辦公軟件云計算基礎(chǔ)概述云計算的部署模型公有云私有云云計算基礎(chǔ)概述云計算的服務(wù)模式應(yīng)用程序數(shù)據(jù)運行環(huán)境中間件操作系統(tǒng)虛擬化計算資源存儲資源網(wǎng)絡(luò)資源InfrastructurePlatformSoftware應(yīng)用程序數(shù)據(jù)運行環(huán)境中間件操作系統(tǒng)虛擬化計算資源存儲資源網(wǎng)絡(luò)資源傳統(tǒng)模式自營應(yīng)用程序數(shù)據(jù)運行環(huán)境中間件操作系統(tǒng)虛擬化計算資源存儲資源網(wǎng)絡(luò)資源IaaS自營應(yīng)用程序數(shù)據(jù)運行環(huán)境中間件操作系統(tǒng)虛擬化計算資源存儲資源網(wǎng)絡(luò)資源PaaS自營應(yīng)用程序數(shù)據(jù)運行環(huán)境中間件操作系統(tǒng)虛擬化計算資源存儲資源網(wǎng)絡(luò)資源SaaS云服務(wù)商提供云服務(wù)商提供云服務(wù)商提供分層云計算服務(wù)模式云計算基礎(chǔ)概述云計算安全云計算作為新興的計算服務(wù)模式，以共享的方式有效的提高了設(shè)備的使用率，大量的數(shù)據(jù)信息在在整個云計算系統(tǒng)中互相交叉。因此，云計算安全是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。賬戶、服務(wù)和通信劫持云計算系統(tǒng)中，一旦身份驗證機制薄弱，很有可能導(dǎo)致云計算系統(tǒng)受到入侵威脅數(shù)據(jù)丟失云計算系統(tǒng)中，用戶權(quán)限設(shè)置不當(dāng)、數(shù)據(jù)存儲或者管理不嚴(yán)格，都會造成云計算系統(tǒng)中數(shù)據(jù)安全性控制力度不夠網(wǎng)絡(luò)病毒與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，云計算系統(tǒng)中，用戶、數(shù)據(jù)更加集中，更容易成為黑客攻擊的目標(biāo)不安全的應(yīng)用程序接口租戶在云計算系統(tǒng)上部署自己開發(fā)的應(yīng)用程序，并提供對外提供訪問入口，若租戶或者企業(yè)在接口審核過程中不嚴(yán)格，將會造成云計算系統(tǒng)的風(fēng)險云計算安全問題目錄云計算基礎(chǔ)概述虛擬化的認(rèn)識虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)虛擬化技術(shù)的定義從廣義上理解，虛擬化技術(shù)是一種IT資源管理、優(yōu)化技術(shù)，將計算機上的各種資源（如：CPU、內(nèi)存、存儲空間、網(wǎng)絡(luò)適配器等）進(jìn)行抽象、轉(zhuǎn)換，分配給一個或者多個虛擬計算環(huán)境去使用，實現(xiàn)IT資源的動態(tài)分配、靈活調(diào)度和跨域共享，從而提高IT資源利用率。從狹義上理解，虛擬化技術(shù)是將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機，在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機都是獨立的，它們的工作互不影響，從而提高計算機的工作效率。虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)虛擬化技術(shù)的作用虛擬化將軟硬件解耦，將內(nèi)存、CPU、網(wǎng)卡等計算資源，通過軟件抽象后提供給虛擬機使用，極大的提升了資源利用率以及靈活度。虛擬化前OSAPP將軟件和硬件解耦合邏輯抽象出硬件資源、可靈活調(diào)配軟件必須與硬件結(jié)合資源利用率低、靈活性受限于物理硬件虛擬化后OSAPPAPPOSHypervisor虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)使用虛擬化技術(shù)，將多臺服務(wù)器的應(yīng)用整合到一臺服務(wù)器上的多個虛擬機上運行計算虛擬化提高了服務(wù)器資源的利用率，安全可靠地降低了數(shù)據(jù)中心TCO一臺服務(wù)器虛擬化整合五個應(yīng)用的CPU利用率System5System4System3System2System1SystemOSApp1虛擬化技術(shù)OSApp2OSApp3OSApp4OSApp5OSApp1OSApp2OSApp3OSApp4虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)虛擬化技術(shù)的好處提高資源利用率靈活性和可擴(kuò)展性可靠性和安全性運維管理效率虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)虛擬化的技術(shù)發(fā)展20世紀(jì)60年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代19992014-2015VMware推出了針對X86系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)，旨在解決傳統(tǒng)IT架構(gòu)的難題Windows和Linux的廣泛使用奠定了X86服務(wù)器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的地位，但是X86服務(wù)器和桌面部署的增長帶來了新的IT基礎(chǔ)架構(gòu)和運作難題

由于C/S應(yīng)用程序以及價格低廉的X86服務(wù)器和臺式機成就了分布式計算技術(shù)，虛擬化技術(shù)實際上已被人們棄用

IBM率先實施虛擬化，對大型機進(jìn)行邏輯分區(qū)以形成若干獨立虛擬機全球很多巨頭公司都開始考慮虛擬化。紅帽、思杰、微軟、VMware都在各自的虛擬化層中實現(xiàn)了CPU和內(nèi)存的虛擬化

虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)硬件虛擬化發(fā)展歷史19世紀(jì)60年代1998年VMware公司成立1999年開始銷售VmwareWorkstation2001年Vmware發(fā)行了ESX和GSX

T蘋果公司開發(fā)了VirtualPC，之后賣給了Connectix公司

T1987年InsigniaSolutions公布了軟件模擬器SoftPC1989年InsigniaSolutions發(fā)布了Mac版SoftPC

T美國出現(xiàn)第一個由IBM開發(fā)的CP-40Mainframes系統(tǒng)微軟收購Connectix后推出MicrosoftVirtualPCVMware被EMC收購開源虛擬化Xen項目啟動

T1987-198919971998-20012003虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)操作系統(tǒng)虛擬化發(fā)展歷史1982LXC發(fā)布，即Docker最初使用到的容器核心技術(shù)

OpenVZ在Linux平臺上實現(xiàn)容器技術(shù)

第一個功能完整的操作系統(tǒng)級虛擬化技術(shù)FreeBSDjail出現(xiàn)

直到現(xiàn)在依然使用的系統(tǒng)調(diào)用chroot，作為第一個操作系統(tǒng)級虛擬化技術(shù)出現(xiàn)

Docker發(fā)布，本身基于LXC，同時封裝了一些其他功能

2000200520082013虛擬化的幾個概念GuestOS：

運行在虛擬機之上的操作系統(tǒng)GuestMachine：

虛擬出來的虛擬機Hypervisor（VirtualMachineMonitor):

虛擬化軟件層/虛擬機監(jiān)控器HostOS：

運行在物理機之上的OSHostMachine：

物理機硬件HostMachine虛擬機監(jiān)控器Hypervisor虛擬機GuestMachine虛擬機GuestMachine操作系統(tǒng)GuestOS操作系統(tǒng)GuestOS物理機虛擬化技術(shù)的分類虛擬化技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)成為一個龐大的技術(shù)家族，其技術(shù)種類繁多，實現(xiàn)的應(yīng)用也自成體系。按虛擬化實現(xiàn)機制分類按虛擬化實現(xiàn)方法分類按虛擬化應(yīng)用領(lǐng)域分類按虛擬化架構(gòu)模型分類虛擬化技術(shù)分類虛擬化技術(shù)的分類按虛擬化實現(xiàn)方法分類分類標(biāo)準(zhǔn)：虛擬化層是通過軟件輔助還是硬件輔助的方式提供對真實物理資源的“訪問攔截并重定向”。軟件輔助的虛擬化硬件支持的虛擬化分類虛擬化技術(shù)的分類軟件輔助虛擬化軟件輔助虛擬化指通過軟件讓客戶機的特權(quán)指令陷入異常，從而觸發(fā)宿主機進(jìn)行虛擬化處理，實現(xiàn)對真實物理資源的截獲與處理。QEMU通過軟件的方式仿真x86平臺處理器的取指、解碼和執(zhí)行VmwareWorkstation一款軟件虛擬機工具，VMM運行在受控范圍內(nèi)，客戶機指令在真實的物理平臺上直接運行；若不在VMM受控范圍內(nèi)，這些客戶機指令將會被替換后運行。常見軟件虛擬化工具虛擬化技術(shù)的分類軟件輔助虛擬化優(yōu)勢與劣勢成本低廉部署方便管理維護(hù)簡單增加額外的開銷客戶操作系統(tǒng)受到虛擬環(huán)境的限制增加了復(fù)雜性ABCDEF優(yōu)勢劣勢虛擬化技術(shù)的分類硬件支持虛擬化概念：通過物理平臺本身提供的特殊指令，實現(xiàn)對真實物理資源的獲取與模擬的硬件支持。Intel的IntelVT-xAMD的AMD-V典型的硬件支持虛擬化技術(shù)虛擬化技術(shù)的分類相比軟件輔助虛擬化來說，硬件支持虛擬化優(yōu)勢也很明顯優(yōu)勢一：性能上的優(yōu)勢在基于CPU的虛擬化解決方案中，虛擬化監(jiān)視器提供了一個全新的虛擬化架構(gòu)，支持虛擬化的操作系統(tǒng)直接在CPU上運行，而不需要進(jìn)行額外的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，減少了相關(guān)的性能開銷。優(yōu)勢二：提供多操作系統(tǒng)的支持在基于CPU等硬件的虛擬化解決方案中，除了能夠支持32位的操作系統(tǒng)之外，還能支持64位操作系統(tǒng)。這使得很多管理員在測試應(yīng)用程序在64位操作系統(tǒng)上的穩(wěn)定性和兼容性時，避免了額外的投資。虛擬化技術(shù)的分類按虛擬化實現(xiàn)機制分類半虛擬化通過對客戶操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行修改，加入特定的虛擬化指令，可以使用這些指令直接通過VMM層調(diào)用硬件資源，免除由VMM層轉(zhuǎn)換指令造成的性能開銷。典型應(yīng)用：Xen全虛擬化客戶機操作系統(tǒng)是不需要做任何修改的，客戶機操作系統(tǒng)與底層硬件完全隔離，由VMM轉(zhuǎn)化成虛擬客戶操作系統(tǒng)對底層硬件的調(diào)用代碼，具備良好的兼容性。典型應(yīng)用：KVM、

VMwareWorkstation、

VMwarevSphere、Xen的3.0以上版本分類虛擬化技術(shù)的分類按虛擬化架構(gòu)模型分類又稱Hypersior型架構(gòu)，硬件資源之上沒有操作系統(tǒng)，直接使用VMM管理硬件。裸機架構(gòu)

混合架構(gòu)是綜合上述兩種架構(gòu)的虛擬化技術(shù)。混合架構(gòu)硬件資源之上有個普通的操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)安裝在裸機上，負(fù)責(zé)硬件設(shè)備的管理。宿主架構(gòu)虛擬化技術(shù)的分類裸機架構(gòu)與宿主架構(gòu)示意圖硬件虛擬機監(jiān)視器（VMM）操作系統(tǒng)應(yīng)用操作系統(tǒng)應(yīng)用裸機架構(gòu)示意圖操作系統(tǒng)虛擬機監(jiān)視器（VMM）操作系統(tǒng)應(yīng)用操作系統(tǒng)應(yīng)用硬件宿主架構(gòu)架構(gòu)示意圖虛擬化技術(shù)的分類按虛擬化應(yīng)用領(lǐng)域分類A服務(wù)器虛擬化B存儲虛擬化C應(yīng)用程序虛擬化F網(wǎng)絡(luò)虛擬化E桌面虛擬化D平臺虛擬化虛擬化技術(shù)的分類理解服務(wù)器虛擬化服務(wù)器虛擬化將一個物理或邏輯服務(wù)器劃分成若干個，通過在硬件和操作系統(tǒng)之間引入虛擬化層（VMM或者Hypervisor）實現(xiàn)硬件與操作系統(tǒng)的解耦，虛擬化層使每個虛擬機得到一套獨立的模擬出的硬件設(shè)備。服務(wù)器虛擬化的兩種架構(gòu)：宿主架構(gòu)和