【正文】 CPU、存儲(chǔ)資源等。 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。還有， Checkpoint、 IBM、 McAfee、 Symantec和 TrendMicro等安全巨頭已經(jīng)推出了基于 VMSafe API的產(chǎn)品，通過這些產(chǎn)品能為虛擬機(jī)提供較物理機(jī)或其他虛擬化解決方案更優(yōu)的保護(hù)。 5. 虛擬機(jī)部署：通過 Wizard，上傳 vApp和虛擬磁盤等方式部署虛擬機(jī)。 第 17 頁 共 31 頁 VMware vCenter VMware vCenter是用于 VMware vSphere環(huán)境的管理程序，它作為管理節(jié)點(diǎn)來控制和整合屬于其域的 vSphere主機(jī)，其既可以安裝物理機(jī)的操作系統(tǒng)上，也可以安裝在虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)（官方推薦）。 2. 增強(qiáng)型的 Infrastructure Service：除了基本的 Infrastructure Service之外， ESX 4還提供一些增強(qiáng)型的功能，以更好為虛擬化服務(wù)，比如， VMDirectPath能增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ) I/O性能， vStorage的 Thin Provisioning和 Linked Clone這兩個(gè)技術(shù)可減少存儲(chǔ)空間達(dá) 50%左右。下面是 vSphere的架構(gòu) 圖： 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。 2 Hypervisor(Host OS) 層 (也可認(rèn)為是FullVirtual層 )：此層的虛擬化技術(shù)的性能較差 。 硬件輔助虛擬化 ：最具代表性莫過于 Intel的 VTd， AMD的 IOMMU和 PCISIG的 IOV（ I/O Virtulization） 這三個(gè)技術(shù)。 半虛擬化： 頁表寫入法，當(dāng) Guest OS創(chuàng)建一個(gè)新的頁表時(shí)，其 會(huì)向 VMM注 冊(cè)該頁表，之后在 Guest運(yùn)行的時(shí)候， VMM將不斷地管理和維護(hù)這個(gè)表，使 Guest上面的程序能直接 訪問到合適的地址。通 過這種方式能讓 VMM截 獲一部分在 Guest上 執(zhí)行的特權(quán)指令，并對(duì)其進(jìn)行虛擬化。 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。例如 AIX AIX OS 未 來： 適用面較窄，在 IBM P小型機(jī) AIX os的某些應(yīng)用領(lǐng)域適用，例如在一臺(tái) IBM P小型機(jī)上安裝一個(gè) AIX ，然后虛擬化出來多個(gè) WPAR來安裝不同版本的 ORACLE 數(shù)據(jù)庫。 缺點(diǎn)： 現(xiàn)有的硬件實(shí)現(xiàn)不夠優(yōu)化，還有進(jìn)一步提高的空間。 半虛擬化（ Parairtulization） 簡介： 它與完全虛擬化有一些類似，它也利用 Hypervisor來實(shí)現(xiàn)對(duì)底層硬件的共享訪問，但是由于在 Hypervisor 上面 運(yùn)行的 Guest OS已 經(jīng)集成與半虛擬化有關(guān)的代碼，使得 Guest OS能 夠非常好地配合 Hyperivosr來實(shí)現(xiàn)虛擬化。 缺點(diǎn)： 速度非常慢，有時(shí)速度比物理情況慢 100倍以上。當(dāng)然 Xen 還是免費(fèi)和開源的，僅僅 Citrix 在 Xen基礎(chǔ)上形成的 XenServer和 XenApp 系統(tǒng)的高級(jí)版本是收費(fèi)， XenServer和 XenApp 系統(tǒng)的基本版本是免費(fèi)的。 ? 自動(dòng)化管理，通過使用類似 DRS（ Distributed Resource Scheduling，分布式 資源調(diào)度）， Live Migration（ 動(dòng)態(tài)遷移）， DPM（ Distributed Power Management， 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。 這一章節(jié)的內(nèi)容主要闡述服務(wù)器的虛擬化，特別是 x86架構(gòu)服務(wù)器的虛擬化技術(shù)及其選型。 虛擬化技術(shù)介紹 R 2020 年 12 月 13 日 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。 服務(wù)器虛擬化 通過使用虛擬化管理器（ Virtual Machine Monitor， 簡稱 VMM）是在一臺(tái)物理機(jī)上 虛擬和運(yùn)行一臺(tái)或多臺(tái)虛擬機(jī)（ Virtual Machine， 簡稱 VM）。 第 6 頁 共 31 頁 分布式 電源管理）和 HA（ High Availability，高可用性） 等高 級(jí)虛擬化管理技術(shù)，能極大地提高整個(gè)數(shù)據(jù)中心的自動(dòng)化管理程度。并且 Citrix 對(duì) Xen提供相應(yīng)有償?shù)氖召M(fèi)支持。 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。通過這種方法將無需重新編譯或捕獲特權(quán)指令，使其性能非常接近物理機(jī)，其最經(jīng)典的產(chǎn)品就是 Xen，而且因 為微軟的 HyperV所采用技 術(shù)和 Xen類似，所以也可以把 HyperV歸屬于半虛擬化。 技術(shù)水平和層次低于 Power芯片，原因在于 IA架構(gòu)的 x86芯片在設(shè)計(jì)的起初就沒有考慮硬件芯片級(jí)別的虛擬化，而 Power芯片的設(shè)計(jì)的起初就完全考慮融入硬件芯片級(jí)別的虛擬化。 漫談虛擬化技術(shù) 虛擬化的三大特征 在 1974年 Popek和 Goldberg發(fā)表的虛擬化名篇《 Formal Requirements for Virtualizable Third Generation Architectures》中定 義了虛擬機(jī)（ VM）可以被 認(rèn)為是物理機(jī)的一種高效隔離的復(fù)制，并指出虛擬機(jī)應(yīng)具有的三大特征： ? 一致性， 一 個(gè)運(yùn)行于虛擬機(jī)上的程序，其行為應(yīng)與直接運(yùn)行于物理機(jī)上的同程序的行為基本一致，只允許有細(xì)微的差異，比如在系統(tǒng)時(shí)間方面。 第 11 頁 共 31 頁 為什么 X86 架構(gòu)很 難被虛擬 化？ 雖然 X86架構(gòu)在 PC市 場(chǎng)占據(jù)絕對(duì)的壟斷地位，但是由于其在初始設(shè)計(jì)時(shí)，并沒有考慮到虛擬化需求，所以它對(duì)虛擬化的支持不夠，特別是它沒有滿足上面四個(gè)條件里面的第三個(gè)，其因?yàn)槭荴86的 ISA有 17條敏感指令（比如 LGDT等）不 屬于特權(quán)指令。但是有一些對(duì)虛擬化不友好的指令則需要二進(jìn)制代碼翻譯來處理，它通過掃描并修改 Guest的二進(jìn)制代碼來將那些難以虛擬化的指令轉(zhuǎn)化為支持虛擬化的指令。 硬件輔助虛擬化： EPT（ Extended Page Table， 擴(kuò)展頁表）， EPT通 過使用硬件技術(shù)，使其能在原有的頁表的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè) EPT頁表，通過這個(gè)頁表能夠?qū)?Guest的物理地址直接翻 譯為主機(jī)的物理地址，從而減低整個(gè)內(nèi)存虛擬化所需的 Cost。在這里介紹一下 VTd，其核心思想就是 讓虛擬機(jī)能直接使用物理設(shè)備，但是這會(huì)牽涉到 I/O地址 訪問和 DMA的 問題，而 VTd通 過采用 DMA重映射（ Remapping）和 I/O頁表來解決這兩個(gè)問題，從而讓虛擬機(jī)能直接訪問物理設(shè)備。 ? Application Container 層： 這層是操作系統(tǒng)提供的虛擬化技術(shù)。 第 15 頁 共 31 頁 VMware ESX 4 介紹 VMware ESX 4是 屬于 Hyperviosr形式的 VMM，是直接安 裝硬件（ Bare Metal)上面，也稱為“ Type 1” 。 3. Application Service：主要作用是提供一個(gè) VMware vCenter Agent，來將本機(jī)的管理和性能信息上傳給 VMware vCenter，同時(shí)還能根據(jù) VMware vCenter 發(fā)來的指示來協(xié)助執(zhí)行諸如 vMotion和 HA這類高級(jí)功能。在實(shí)現(xiàn)上面，它是基于 Java技術(shù)的，后臺(tái)連接自帶的微軟 SQL Server Express，也可以使用 Oracle的數(shù)據(jù)庫，并可以使用其 “ 鏈接模式 ” 來集群多個(gè) vCenter來支持大量用戶的訪問。 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。其二是 VMware Shield Zones，它主要起到防火墻的作用，可監(jiān)視、記錄和阻止 vSphere主機(jī)內(nèi)部或集群中主機(jī)之間和虛擬機(jī)之間流量，從而保證了網(wǎng)絡(luò)的安全。 第 19 頁 共 31 頁 XEN 簡介 xen是目前流行的一種虛擬機(jī)解決方案，它最初由劍橋大學(xué)的研究人員研制開發(fā)。 紅箭頭所指的 Xen hypervisor 層是直接運(yùn)行在硬件上的一層軟件，并且運(yùn)用了 Intel VT/AMDV這種 硬件虛擬化技術(shù) 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。 相應(yīng)的演示如下圖所示： ? 正常時(shí)： ? 當(dāng)左邊的服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，此服務(wù)器的 VM系統(tǒng)將被其它服務(wù)器上 Standby 的 VM接管 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。 在 KVM模型中 , 每一個(gè) 虛擬機(jī)都是一個(gè)由 Linux調(diào)度程序管理的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程 . 一個(gè)普通的Linux進(jìn)程有兩種運(yùn)行模式 : 內(nèi)核和用戶 . KVM增加了第三種模式 : 客戶模式 (有自己的內(nèi)核和用戶模式 .)。 VMWare、 XEN 功能 和性能 比較 此表格描述了虛擬化技術(shù)方面主要的一些功能比較， 由于 VMWare ESX和 Xen都在不斷進(jìn)步，所以 可能會(huì)有所偏漏 。相應(yīng)具備的硬件虛擬化技術(shù)列表如下所示（ Intel芯片例子 ） 最好 包含 32 CORE CPU， 128G內(nèi)存 . IBM x3950M2 這個(gè)型號(hào)的服務(wù)器 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。 第 31 頁 共 31 頁 內(nèi)存 購買多臺(tái)。 第 28 頁 共 31 頁 Machine Max Memory per Host 1TB 1TB HotAdd CPU in Linux Virtual Machines 不支持 支持 Virtualization 方式 仿真和二進(jìn)制譯碼這種全虛擬化技術(shù) 半虛擬化技 術(shù) ，也支持全虛擬化技術(shù) Special Hardware Requirement IntelVT 或者 AMDV 這種芯片級(jí)別的硬件虛擬化