【正文】 權(quán)轉(zhuǎn)移到 VMM，該技術(shù)因 VMM 項(xiàng)目而廣為人知。該派內(nèi)部之實(shí)現(xiàn)又有些差別，其中以 VMWare 為代表的基于二進(jìn)制翻譯 (BT) 的全虛擬化為代表, 其主要思想是在執(zhí)行時(shí)將 VM 上執(zhí)行的 Guest OS 指令，翻譯成 x86 指令集的一個(gè)子集，其中的敏感指令被替換成陷入指令。因?yàn)?X86 指令集中有若干條指令是需要被 VMM 捕獲的敏感指令，但是卻不是特權(quán)指令（稱為臨界指令），因此“特權(quán)解除”并不能導(dǎo)致他們發(fā)生陷入模擬，執(zhí)行它們不會發(fā)生自動的“陷入”而被 VMM 捕獲，從而阻礙了指令的虛擬化，這也稱之為X86 的虛擬化漏洞。解除了 GuestOS 的特權(quán)級后，Guest OS 的大部分指令仍可以在硬件上直接運(yùn)行，只有執(zhí)行到特權(quán)指令時(shí)，才會陷入到 VMM 模擬執(zhí)行（陷入模擬）。如果執(zhí)行特權(quán)指令時(shí)處理器的狀態(tài)不在內(nèi)核態(tài)，通常會引發(fā)一個(gè)異常而交由系統(tǒng)軟件來處理這個(gè)非法訪問（陷入）。經(jīng)典的虛擬化方法： 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)一般至少有兩個(gè)特權(quán)級（即用戶態(tài)和核心態(tài)，x86 有四個(gè)特權(quán)級Ring0~ Ring3）用來分隔系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 直接支持NUMA技術(shù)（提高擴(kuò)展性）216。 代碼級資源調(diào)用（提高性能）216。同時(shí)，aSV采用KVM優(yōu)勢有：216。在kvm模型中，每一個(gè)虛擬機(jī)都是由linux調(diào)度程序管理的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程。如下圖：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使用了QEMU的一部分，并稍加改造，就成了可控制KVM的用戶空間工具了。因?yàn)橛脩魺o法直接控制內(nèi)核去做事情，還必須有一個(gè)運(yùn)行在用戶空間的工具才行。加載了該模塊后，才能進(jìn)一步通過工具創(chuàng)建虛擬機(jī)。QEMUXKVM是基于硬件虛擬化擴(kuò)展（IntelKVM(Kenerlbased Virtual Machine)是基于linux內(nèi)核虛擬化技術(shù)。Server等。Virtual主機(jī)虛擬化技術(shù)代表是VMwareTypeII 型（宿主型）指 VMM 之下還有一層宿主操作系統(tǒng)，由于 Guest OS 對硬件的訪問必須經(jīng)過宿主操作系統(tǒng)，因而帶來了額外的性能開銷，但可充分利用宿主操作系統(tǒng)提供的設(shè)備驅(qū)動和底層服務(wù)來進(jìn)行內(nèi)存管理、進(jìn)程調(diào)度和資源管理等。代表是VMware ESX Server、Citrix XenServer和Microsoft HyperV，Linux裸金屬虛擬化中Hypervisor直接管理調(diào)用硬件資源，不需要底層操作系統(tǒng)，也可以理解為Hypervisor被做成了一個(gè)很薄的操作系統(tǒng)。當(dāng)服務(wù)器啟動并執(zhí)行Hypervisor時(shí)，它會給每一臺虛擬機(jī)分配適量的內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡(luò)和磁盤，并加載所有虛擬機(jī)的客戶操作系統(tǒng)。Hypervisor是所有虛擬化技術(shù)的核心。對于維護(hù)人員來講，虛擬機(jī)復(fù)用了硬件，這樣硬件更少加上云平臺的自動維護(hù)能力，這樣整個(gè)IT系統(tǒng)的成本顯著降低。最終用戶可以在這些虛擬機(jī)上安裝各種軟件，掛載磁盤，調(diào)整配置，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)，就像普通的 x86 服務(wù)器一樣使用它。虛擬機(jī)的定義： 虛擬機(jī) (Virtual Machine) 是由虛擬化層提供的高效、獨(dú)立的虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，每臺虛擬機(jī)都是一個(gè)完整的系統(tǒng)，它具有處理器、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備和BIOS，因此操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在虛擬機(jī)中的運(yùn)行方式與它們在物理服務(wù)器上的運(yùn)行方式?jīng)]有什么區(qū)別。 aSV計(jì)算虛擬化平臺 概述計(jì)算資源虛擬化技術(shù)就是將通用的 x86 服務(wù)器經(jīng)過虛擬化軟件，對最終用戶呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的虛擬機(jī)。 深信服超融合架構(gòu)組成模塊 系統(tǒng)總體架構(gòu)深信服超融合架構(gòu)圖深信服超融合架構(gòu)在基于底層基礎(chǔ)架構(gòu)（標(biāo)準(zhǔn)的X86硬件）上將計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全軟件化，通過這種軟件化的方式，即計(jì)算虛擬化aSV、存儲虛擬化aSAN、網(wǎng)絡(luò)虛擬化aNet，構(gòu)建了數(shù)據(jù)中心里所需的最小資源單元，通過資源池中的最小單元，提供了數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)中所需的全部資源。第四章、分享超融合架構(gòu)在客戶中的實(shí)際應(yīng)用場景，并給出深信服超融合架構(gòu)產(chǎn)品的體驗(yàn)途徑，非常歡迎您來試用。第三章、介紹深信服超融合架構(gòu)涵蓋的產(chǎn)品。 白皮書總覽本書介紹的內(nèi)容大致如下：第一章、在前言部分，給您對云計(jì)算，云平臺有一個(gè)概括性的認(rèn)識，并對本文檔的閱讀給出指導(dǎo)。虛擬機(jī)、虛擬網(wǎng)絡(luò)和存儲設(shè)備能夠以高速自動化的方式分配與重新配置，不會受到非動態(tài)設(shè)置的硬件基礎(chǔ)設(shè)施的限制，在“軟件定義數(shù)據(jù)中心”的模型下，用戶首先考慮的是應(yīng)用，根據(jù)應(yīng)用的模式便可靈活的調(diào)配其所需的IT基礎(chǔ)架構(gòu)資源，也就是通過軟件化的方式實(shí)現(xiàn)硬件資源調(diào)配。 IT 行業(yè)是快魚吃慢魚的行業(yè)，使用云計(jì)算可以提升 IT 設(shè)施供給效率，不使用則會拖慢產(chǎn)品或服務(wù)的擴(kuò)張腳步，一步慢步步慢。IT 業(yè)有一條摩爾定律，芯片速度容量每 18 個(gè)月提升一倍。這個(gè)周期在大型項(xiàng)目中需要以周甚至月來計(jì)算。云計(jì)算其實(shí)并不是一種新的技術(shù)，而是在一個(gè)新理念的驅(qū)動下產(chǎn)生的技術(shù)組合。隨著X86 服務(wù)器性能的提升，通過將 x86 系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成通用的共享硬件基礎(chǔ)架構(gòu)，充分挖掘硬件的潛力，提高硬件的利用效率，有效的降低硬件和運(yùn)營成本，并且簡化運(yùn)維降低管理成本，最終幫助用戶把更多的時(shí)間和成本轉(zhuǎn)移到對業(yè)務(wù)的投入上。深圳市深信服電子科技有限公司在編寫本文檔的時(shí)候已盡最大努力保證其內(nèi)容準(zhǔn)確可靠，但深圳市深信服電子科技有限公司不對本文檔中的遺漏、不準(zhǔn)確、或錯(cuò)誤導(dǎo)致的損失和損害承擔(dān)責(zé)任。未經(jīng)深圳市深信服電子科技有限公司書面同意，任何人不得以任何方式或形式對本文檔內(nèi)的任何部分進(jìn)行復(fù)制、摘錄、備份、修改、傳播、翻譯成其他語言、將其全部或部分用于商業(yè)用途。深信服超融合架構(gòu)技術(shù)白皮書深信服科技有限公司2015年10月版權(quán)聲明深圳市深信服電子科技有限公司版權(quán)所有，并保留對本文檔及本聲明的最終解釋權(quán)和修改權(quán)。本文檔中出現(xiàn)的任何文字?jǐn)⑹?、文檔格式、插圖、照片、方法、過程等內(nèi)容，除另有特別注明外，其著作權(quán)或其它相關(guān)權(quán)利均屬于深圳市深信服電子科技有限公司。免責(zé)條款本文檔僅用于為最終用戶提供信息，其內(nèi)容如有更改，恕不另行通知。信息反饋如果您有任何寶貴意見，請反饋至：信箱：廣東省 深圳市 學(xué)苑大道1001號南山智園A1棟 郵編：518055 電 話：075526581949 傳 真：075526581959您也可以訪問深信服科技網(wǎng)站： 獲得最新技術(shù)和產(chǎn)品信息縮寫和約定英文縮寫英文全稱中文解釋HypervisorHypervisor虛擬機(jī)管理器（和VMM同義）VMMVMM Virtual Machine Manager虛擬機(jī)監(jiān)視器HAHighAvailability高可用性vMotionvMotion實(shí)時(shí)遷移DRSDistributed Resource Scheduler分布式資源調(diào)度RAIDRedundant Arrays of Independent Disks磁盤陣列IOPSInput/Output Operations Per Second每秒讀寫（I/O）操作的次數(shù)VMVirtual Machine虛擬機(jī)SDNSoftware Defined Network軟件定義網(wǎng)絡(luò)NFVNetwork Function Virtualization網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化修訂記錄修訂版本號作者日期備注肖先東201510深信服超融合架構(gòu)技術(shù)白皮書目 錄深信服超融合架構(gòu)技術(shù)白皮書1 前言 3 IT時(shí)代的變革 3 白皮書總覽 42 深信服超融合技術(shù)架構(gòu) 5 超融合架構(gòu)概述 5 超融合架構(gòu)的定義 5 深信服超融合架構(gòu)組成模塊 5 系統(tǒng)總體架構(gòu) 5 aSV計(jì)算虛擬化平臺 6 概述 6 aSV技術(shù)原理 7 aSV的技術(shù)特性 19 aSV的特色技術(shù) 24 aSAN存儲虛擬化 27 存儲虛擬化概述 27 aSAN技術(shù)原理 29 aSAN存儲數(shù)據(jù)可靠性保障 41 深信服aSAN功能特性 47 aNet網(wǎng)絡(luò)虛擬化 49 網(wǎng)絡(luò)虛擬化概述 49 aNET網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)原理 50 aNet功能特性 56 深信服aNet的特色技術(shù) 573 深信服超融合架構(gòu)產(chǎn)品介紹 60 產(chǎn)品概述 60 產(chǎn)品定位 604 深信服超融合架構(gòu)帶來的核心價(jià)值 62 可靠性 62 安全性 62 靈活彈性 62 易操作性 625 超融合架構(gòu)最佳實(shí)踐 641 前言 IT時(shí)代的變革20 世紀(jì) 90 年代，隨著 Windows 的廣泛使用及 Linux 服務(wù)器操作系統(tǒng)的出現(xiàn)奠定了 x86服務(wù)器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地位，然而 x86 服務(wù)器部署的增長帶來了新的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)和運(yùn)作難題，包括：基礎(chǔ)架構(gòu)利用率低、物理基礎(chǔ)架構(gòu)成本日益攀升、IT 管理成本不斷提高以及對關(guān)鍵應(yīng)用故障和災(zāi)難保護(hù)不足等問題。隨著云計(jì)算和虛擬化技術(shù)向構(gòu)建新一代數(shù)據(jù)中心方向發(fā)展，關(guān)鍵以虛擬化為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)管理以及業(yè)務(wù)的集中，對數(shù)據(jù)中心資源進(jìn)行動態(tài)調(diào)整和分配，重點(diǎn)滿足企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用向X86 系統(tǒng)遷移對于資源高性能、高可靠、安全性和高可適應(yīng)性上的要求，同時(shí)提高基礎(chǔ)架構(gòu)的自動化管理水平，確保滿足基礎(chǔ)設(shè)施快速適應(yīng)業(yè)務(wù)的商業(yè)訴求，支持企業(yè)應(yīng)用云化部署。在云計(jì)算之前，企業(yè)部署一套服務(wù)，需要經(jīng)歷組網(wǎng)規(guī)劃，容量規(guī)劃，設(shè)備選型，下單，付款，發(fā)貨，運(yùn)輸，安裝，部署，調(diào)試的整個(gè)完整過程。在引入云計(jì)算后，這整個(gè)周期縮短到以分鐘來計(jì)算。同時(shí)， IT 行業(yè)還有一條反摩爾定律，所有無法追隨摩爾定律的廠家將被淘汰。我們現(xiàn)在正處于一場幾十年未見的企業(yè)級數(shù)據(jù)中心革命性轉(zhuǎn)變中，究其核心，這一轉(zhuǎn)變是由“軟件”基礎(chǔ)設(shè)施的崛起而驅(qū)動。深信服的超融合架構(gòu)是軟件定義數(shù)據(jù)中心下的一套非常成熟的解決方案，除滿足上面所述的虛擬化，標(biāo)準(zhǔn)化和自動化訴求外，秉承深信服公司產(chǎn)品的優(yōu)秀基因，向您提供簡單易用，安全可靠的產(chǎn)品。第二章、講述超融合架構(gòu)中的主要功能模塊，各個(gè)功能模塊的技術(shù)細(xì)節(jié)介紹。第三章、向您介紹深信服超融合架構(gòu)中的技術(shù)在為客戶帶來的核心價(jià)值。2 深信服超融合技術(shù)架構(gòu) 超融合架構(gòu)概述 超融合架構(gòu)的定義超融合基礎(chǔ)架構(gòu)，是一種將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲等資源作為基本組成元素，根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行選擇和預(yù)定義的一種技術(shù)架構(gòu)，具體實(shí)現(xiàn)方式上一般是指在同一套單元節(jié)點(diǎn)（x86服務(wù)器）中融入軟件虛擬化技術(shù)（包括計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全等虛擬化），而每一套單元節(jié)點(diǎn)可以通過網(wǎng)絡(luò)聚合起來，實(shí)現(xiàn)模塊化的無縫橫向擴(kuò)展（scaleout），構(gòu)建統(tǒng)一的資源池。后續(xù)章節(jié)，會針對超融合架構(gòu)中的三大功能模塊：aSV、aSAN、aNet所涵蓋的產(chǎn)品技術(shù)來做詳細(xì)說明。這些虛擬機(jī)就像同一個(gè)廠家生產(chǎn)的系列化的產(chǎn)品一樣，具備系列化的硬件配置，使用相同的驅(qū)動程序。虛擬機(jī)與物理服務(wù)器相比：虛擬機(jī)不是由真實(shí)的電子元件組成，而是由一組虛擬組件（文件）組成，這些虛擬組件與物理服務(wù)器的硬件配置無關(guān)，關(guān)鍵與物理服務(wù)器相比，虛擬機(jī)具有以下優(yōu)勢:抽象解耦 X86 架構(gòu)的服務(wù)器上運(yùn)行；；分區(qū)隔離；、網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)存儲的安全隔離；封裝移動，通過簡單的文件復(fù)制實(shí)現(xiàn)快速部署、備份及還原；（包括虛擬硬件、操作系統(tǒng)和配置好的應(yīng)用程序）在不同的物理服務(wù)器之間進(jìn)行遷移，甚至可以在虛擬機(jī)正在運(yùn)行的情況下進(jìn)行遷移；深信服的超融合架構(gòu)解決方案中的計(jì)算虛擬化采用aSV虛擬化系統(tǒng)，通過將服務(wù)器資源虛擬化為多臺虛擬機(jī)。計(jì)算虛擬化是超融合的架構(gòu)中必不可少的關(guān)鍵因素，對于最終用戶，虛擬機(jī)比物理機(jī)的優(yōu)勢在于它可以很快速的發(fā)放，很方便的調(diào)整配置和組網(wǎng)。 aSV技術(shù)原理 Hypervisor架構(gòu)Hypervisor是一種運(yùn)行在物理服務(wù)器和操作系統(tǒng)之間的中間軟件層,可允許多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用共享一套基礎(chǔ)物理硬件，因此也可以看作是虛擬環(huán)境中的“元”操作系統(tǒng)，它可以協(xié)調(diào)訪問服務(wù)器上的所有物理設(shè)備和虛擬機(jī)，也叫虛擬機(jī)監(jiān)視器（Virtual Machine Monitor）。非中斷地支持多工作負(fù)載遷移的能力是Hypervisor的基本功能。虛擬化技術(shù)架構(gòu)Hypervisor，常見的 Hypervisor 分兩類：TypeI（裸金屬型）指 VMM 直接運(yùn)作在裸機(jī)上,使用和管理底層的硬件資源，GuestOS 對真實(shí)硬件資源的訪問都要通過 VMM 來完成，作為底層硬件的直接操作者，VMM 擁有硬件的驅(qū)動程序。這種方案的性能處于主機(jī)虛擬化與操作系統(tǒng)虛擬化之間。KVM。主機(jī)虛擬化中VM的應(yīng)用程序調(diào)用硬件資源時(shí)需要經(jīng)過:VM內(nèi)核Hypervisor主機(jī)內(nèi)核，導(dǎo)致性能是三種虛擬化技術(shù)中最差的。Server（GSX）、Workstation和MicrosoftPC、Virtual由于主機(jī)型Hypervisor的效率問題，深信服的aSV采用了裸機(jī)型Hypervisor中的Linux KVM虛擬化，即為TypeI（裸金屬型）。它使用linux自身的調(diào)度器進(jìn)行管理，所以相對于xen，其核心源碼很少。VT）和的修改版，KVM屬于Linux kernel的一個(gè)模塊，可以用命令modprobe去加載KVM模塊。但是僅有KVM模塊是不夠的。這個(gè)用戶空間的工具，我們選擇了已經(jīng)成型的開源虛擬化軟件QEMU，QEMU也是一個(gè)虛擬化軟件，它的特點(diǎn)是可虛擬不同的CPU，比如說在x86的CPU上可虛擬一個(gè)power的CPU，并可利用它編譯出可運(yùn)行在power上的CPU，并可利用它編譯出可運(yùn)行在power上的程序。這就是KVM和QEMU 的關(guān)系。而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）。總體來說，kvm由兩個(gè)部分組成：一個(gè)是管理虛擬硬件的設(shè)備驅(qū)動，該驅(qū)動使用字符設(shè)備/dev/kvm作為管理接口；另一個(gè)是模擬PC硬件的用戶空間組件，這是一個(gè)稍作修改的qemu進(jìn)程。 嵌入到Linux正式Kernel(提高兼容性)216。 虛擬機(jī)就是一個(gè)進(jìn)程（內(nèi)存易于管理）216。 保持開源發(fā)展模式（強(qiáng)大的社區(qū)支持