VMware虛擬化技術培訓(1) 虛擬化的基礎知識

1. 瞭解什麼是虛擬化

虛擬化以及因之而起的雲計算毫無疑問是計算機網絡技術發展的一大方向
凡事皆有因果,虛擬化技術的起因很簡單,當初主要是爲了解決服務器硬件資源使用率過低的問題。有些服務器比如DNS服務器、DHCP服務器等,CPU使用率通常都在5%以下,這對於那些花大價錢購買來的服務器,無疑是很大的浪費。如果能夠將這些服務器合併到一起,那就可以有效地提高服務器硬件的使用率。但是如果只是簡單的將所有的服務都安裝在同一個操作系統中也是一個非常不明智的選擇,比如將Web服務器和SQL安裝在同一個操作系統中,此時操作系統、Web、SQL任何一方藍屏都將導致整個系統崩潰。對於大部分的企業服務,都強調一個操作系統中只安裝一個服務。因此,服務器合併必須要基於虛擬化技術,讓每一臺虛擬機運行一個單獨的服務。
採用虛擬化技術最明顯的優點就是可以減少IT成本以及電費等運營支出;另外也使服務器的管理維護變得更爲簡單, 甚至一個管理員就可以管理上千臺服務器;此外在高可用性、冗餘、負載均衡等方面,虛擬化技術也都提供了無與倫比的優勢。

2. 虛擬化的兩種架構

虛擬化主要指的是操作系統平臺的虛擬化,即讓一臺物理計算機能併發運行多個OS(操作系統),並且要讓每個OS都覺得自身好像擁有獨立的機器,而不是跟別的OS分享。
提供這種虛擬化功能的機制就被稱爲VMM(Virtual Machine Monitor),它更常用的名稱是Hypervisor。Hypervisor是虛擬機廠家的最高機密,也是不同虛擬機產品之間的主要差別。
從是否存在宿主操作系統的角度,Hypervisor分爲兩種不同的架構:原生架構和寄居架構。

2.1寄居架構
寄居架構的Hypervisor被看成一個應用軟件或是服務,必須在已經安裝好的操作系統上才能運行,最典型的產品就是我們所熟知的VMware公司的VMware Workstation以及微軟的Virtual PC。
寄居架構的好處是硬件的兼容性,只要宿主操作系統能使用的硬件,虛擬機中的操作系統都能使用到。另外它對物理硬件的要求也很低,基本上所有的PC都可以運行VMware Workstation或Virtual PC。
然而寄居架構的缺點更加明顯,首先最致命的是當宿主操作系統出現任何問題時,虛擬機中的操作系統都將無法使用。比如我們在Win7中安裝的VMware Workstation,如果Win7藍屏了,那VMware Workstation當然也就無法使用了。另外,寄居架構的虛擬機性能和物理主機相去甚遠,因此無法用於高負荷的生產環境。所以這種寄居架構的虛擬化產品只能適用於個人用戶,對於企業用戶是遠遠無法滿足需求的。

2.2 原生架構(裸金屬架構)
原生架構又稱爲裸金屬架構,它將Hypervisor直接安裝在硬件上,將所有的硬件資源接管。由於Hypervisor層極小,而且不管理太複雜的事項,僅負責和上層的虛擬機操作系統溝通及資源協調,因而藍屏的概率很低。而且在其上的任何一個虛擬操作系統藍屏了,都不會影響其它的客戶端。另外,原生架構的虛擬機性能與物理主機基本相當,這是寄居架構的虛擬機所遠遠無法比擬的。
目前,原生架構的典型產品是VMware的VMware vSphere和微軟的Hyper-V。

原生架構的虛擬機產品也有缺點,這就是爲了保持穩定性及微內核,它不可能將所有硬件產品的驅動程序都放入,因此最大的問題就是硬件兼容性。但是大部分的原生架構產品都支持主流服務器及存儲設備,但一般PC所使用的硬件,則很多都無法在原生架構的虛擬機下運行。
在這方面,vSphere和Hyper-V有着很大的區別。
VMware vSphere採用的是胖管理層,也就是把底層物理硬件的驅動程序都整合到Hypervisor管理層中,所以管理層顯得比較胖。很顯然,這種架構的性能比較好,但是對於底層物理硬件的要求比較高,兼容性和安全性的挑戰比較高。
Hyper-V採用的則是瘦管理層,Hypervisor管理層僅用於管理CPU和內存,而不包含底層物理硬件的驅動程序(Hyper-V本來就集成於Windows系統中,可以通過系統直接管理支配硬件設備),所以管理層顯得比較瘦。由於不包含硬件驅動,所以代碼量比較小,Hyper-V僅有300多K,因此安全性和兼容性要更好一些,但是效率和胖管理層相比有所不如。


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