做企业网站设计价格是多少,邗江区城乡建设局网站,网站开发名片怎么做,如何在网络上推广产品文章目录 虚拟化技术简介数据中心虚拟化 服务器虚拟化服务器虚拟化层次寄居虚拟化裸机虚拟化VMM无法直接捕获特权指令解决方案 服务器虚拟化底层实现CPU虚拟化内存虚拟化I/O设备虚拟化 虚拟机迁移虚拟机动态迁移迁移内容#xff1a;内存迁移迁移内容#xff1a;网络资源迁移迁… 文章目录 虚拟化技术简介数据中心虚拟化 服务器虚拟化服务器虚拟化层次寄居虚拟化裸机虚拟化VMM无法直接捕获特权指令解决方案 服务器虚拟化底层实现CPU虚拟化内存虚拟化I/O设备虚拟化 虚拟机迁移虚拟机动态迁移迁移内容内存迁移迁移内容网络资源迁移迁移内容存储设备迁移 隔离技术内存隔离网络隔离 虚拟化技术简介
虚拟化技术伴随着计算机的出现而产生和发展起来虚拟化技术可以用来对数据中心的各种资源进行虚拟化和管理可以实现服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化和桌面虚拟化。虚拟化技术已经成为构建云计算环境的一项关键技术。虚拟化技术将数据中心的物理资源进行抽象整合。数据中心虚拟化可以实现资源的动态分配和调度提高现有资源的利用率和服务可靠性提供自动化的服务开通能力降低运维成本具有有效的安全机制和可靠性机制满足公众客户和企业客户的安全需求同时也可以方便系统升级、迁移和改造。
数据中心虚拟化
服务器虚拟化将一个或多个物理服务器虚拟成多个逻辑上的服务器存储虚拟化把分布的异构存储设备统一为一个或几个大的存储池网路虚拟化在底层物理网络和网络用户之间增加一个抽象层
服务器虚拟化
服务器虚拟化层次
寄居虚拟化
寄居虚拟化的虚拟化层一般称为虚拟机监控器VMM。系统损耗比较大操作系统层的虚拟化没有独立的Hypervisor层使用操作系统层虚拟化所有虚拟服务器必须运行同一操作系统
裸机虚拟化
架构中的VMM也可以认为是一个操作系统一般称为HypervisorHypervisor实现从虚拟资源到物理资源的映射Hypervisor实现不同虚拟机的运行上下文保护与切换保证了各个客户虚拟系统的有效隔离
VMM无法直接捕获特权指令解决方案 完全虚拟化具有较好兼容性在服务器虚拟化中应用广泛半虚拟化技术降低由于虚拟化而引入的系统性能损失
服务器虚拟化底层实现
CPU虚拟化
虚拟CPU的正确运行要保证虚拟机指令正确运行现有的实现技术包括模拟执行和监控执行调度问题是指VMM决定当前哪个虚拟CPU在物理CPU上运行要保证隔离性、公平性和性能。 内存虚拟化
内存虚拟化技术物理内存统一管理包装成多个虚拟的物理内存提供给若干虚拟机使用每个虚拟机拥有各自独立的内存空间。虚拟内存的管理包括3种地址机器地址、物理地址、虚拟地址 虚拟地址Virtual Address 由应用程序生成的地址。虚拟地址空间独立于物理内存因此每个进程认为自己拥有一个连续且独立的地址空间。虚拟地址通过内存管理单元MMU进行映射转换为物理地址。 物理地址Physical Address 实际存在于内存中的地址。物理内存是真实硬件提供的存储空间。操作系统和硬件联合负责将虚拟地址翻译成物理地址以便进行实际的存储操作。 机器地址Machine Address 机器地址有时也指物理地址两者在大多数上下文中是同义的。在某些特定的硬件架构或文档中机器地址可能特指硬件层面的一些特殊地址然而普遍理解是物理地址。
I/O设备虚拟化
I/O设备虚拟化技术把真实的设备统一管理起来包装成多个虚拟设备给若干个虚拟机使用响应每个虚拟机的设备访问请求和I/O请求I/O设备虚拟化同样是由VMM进行管理主要有全虚拟化、半虚拟化和软件模拟三种思路。 全虚拟化Full Virtualization 在全虚拟化中VMM模拟真实的硬件设备使得虚拟机中的操作系统和应用程序可以完全不知道自己运行在虚拟化环境中。优点是兼容性好不需要修改客户操作系统。然而由于需要模拟硬件可能会导致性能下降。 半虚拟化Paravirtualization 半虚拟化通过修改客户操作系统使其意识到自己运行在虚拟化环境中并提供特殊的API来优化I/O操作。这种方法可以显著提高I/O性能但需要对客户操作系统进行修改这可能会限制其应用范围。 软件模拟Software Emulation 软件模拟是通过软件完全模拟硬件设备的行为。这种方法可以在任何硬件上运行任何操作系统但通常性能较低。软件模拟常用于测试和开发环境或者在需要支持多种不同操作系统的场景中。
虚拟机迁移
虚拟机迁移将虚拟机实例从源宿主机迁移到目标宿主机并且在目标宿主机上能够将虚拟机运行状态恢复到其在迁移之前相同的状态以便能够继续完成应用程序的任务。
虚拟机动态迁移
实时迁移LiveMigration保持虚拟机运行的同时把它从一个计算机迁移到另一个计算机并在目的计算机恢复运行的技术。
当云计算中心的物理服务器负载过大时管理员可以将其上面的虚拟机迁移到其他服务器达到负载平衡云计算中心的物理服务器需要定期进行升级维护当升级维护服务器时管理员可以将其上面的虚拟机迁移到其他服务器等升级维护完成之后再把虚拟机迁移回来 预迁移Pre-Migration主机A打算迁移其上的一个虚拟机VM首先选择一个目的计算机。预定资源Reservation主机A向主机B发起迁移请求先确认B是否有必需的资源若有则预定这些资源若没有VM仍在主机A中运行可以继续选择其他计算机作为目的计算机。预复制InterativePre-Copy在这一阶段VM仍然运行主机A以迭代的方式将VM的内存页复制到主机B上。在第一轮迭代中所有的页都要从A传送到B以后的迭代只复制前一轮传送过程中被修改过的页面。停机复制Stop-and-Copy停止主机A上的VM把它的网络连接重定向到B。CPU状态和前一轮传送过程中修改过的页都在这个步骤被传送。最后主机A和主机B上有一致的VM映象。提交Commitment主机B通知A已经成功收到了VM的映像主机A对这个消息进行确认然后主机A可以抛弃或销毁其上的VM。启动Activation启动迁移到B上的VM迁移后使用目的计算机的设备驱动广播新的IP地址。
迁移内容内存迁移
为实现虚拟机的实时迁移完整的内存迁移的过程分为以下三个阶段
第一阶段Push阶段。在VM运行的同时将它的一些内存页面通过网络复制到目的机器上。为了保证内容的一致性被修改过的页需要重传。第二阶段Stop-and-Copy阶段。VM停止工作把剩下的页面复制到目的计算机上然后在目的计算机上启动新的VM。第三阶段Pull阶段。新的虚拟机运行过程中如果访问到未被复制的页面就会出现页错误并从原来的VM处把该页复制过来。 实际上目前大部分的迁移策略只包含其中的一个或者两个阶段。 迁移内容网络资源迁移 虚拟机这种系统级别的封装方式意味着迁移时VM的所有网络设备包括协议状态如TCP连接状态以及IP地址都要随之一起迁移。 在局域网内可以通过发送ARP重定向包将VM的IP地址与目的机器的MAC地址相绑定之后的所有包就可以发送到目的机器上。
迁移内容存储设备迁移
迁移存储设备的最大障碍在于需要占用大量时间和网络带宽通常的解决办法是以共享的方式共享数据和文件系统而非真正迁移。目前大多数集群使用NASNetwork Attached Storage网络连接存储作为存储设备共享数据。 NAS实际上是一个带有瘦服务器的存储设备其作用类似于一个专用的文件服务器。 在局域网环境下NAS已经完全可以实现异构平台之间如NT、UNIX等的数据级共享。基于以上的考虑Xen并没有实现存储设备的迁移实时迁移的对象必须共享文件系统。
隔离技术
虚拟机隔离指虚拟机之间在没有授权许可的情况下互相之间不可通信、不可联系的一种技术。 从软件角度互相隔离的虚拟机之间保持独立如同一个完整的计算机从硬件角度被隔离的虚拟机相当于一台物理机有自己的CPU、内存、硬盘、I/O等它与宿主机之间保持互相独立的状态从网络角度被隔离的虚拟机如同物理机一样既可以对外提供网络服务也可以从外界接受网络服务 虚拟机隔离是确保虚拟机之间安全与可靠性的一种重要手段现有虚拟机隔离机制主要包括网络隔离构建虚拟机安全文件防护网基于访问控制的逻辑隔离机制通过硬件虚拟让每个虚拟机无法突破虚拟机管理器给出的资源限制
内存隔离 MMU(Memory Management Unit 内存管理单元)它是中央处理器CPU中用来管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路负责将虚拟地址映射为物理地址以及提供硬件机制的内存访问授权。 Xen将这层中间地址真正地映射到机器地址上却可以是不连续的这保证所有的物理内存可被任意分配给不同的Guest OS 虚拟机监控器使用分段和分页机制对自身的物理内存进行保护。x86体系结构提供支持分段机制的虚拟内存这能够提供另一种形式的特权级分离。 基址基址虚拟地址线性地址段限决定段中所能访问的线性空间的长度属性位标记是否可读写、可执行、属于代码段还是数据段
网络隔离
网络隔离确保把有害的攻击隔离在可信网络之外和保证可信网络内部信息不外泄的前提下完成网间数据的安全交换。网络隔离关键在于系统对通信数据的控制即通过不可路由的协议来完成网间的数据交换
