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什么是虚拟化:

 

虚拟化是一种资源管理技术, 是将计算机的各种物理资源, 如服务器、网络、内存及存储等,予以抽象、转换后呈现出来,打破物理设备结构间的不可切割的障碍,使用户可以比原本的架构更好的方式来应用这些资源。这些资源的虚拟部分是不受现有资源的架构方式、地域或物理设备所限制。

 

虚拟化创建了一层隔离层,把硬件和上层应用分离开来,允许在一个硬件资源上运行多个逻辑应用。

 

虚拟化有:服务器虚拟化、应用程序虚拟化、展现层虚拟化、桌面虚拟化。

常见的虚拟化:

 

    内存虚拟化

    磁盘虚拟化

    网络虚拟化

 

VMware实现的是x86服务器的虚拟化,更确切地说,包含以下三个方面

 

    计算能力:CPU/Memory的虚拟化

    存储:VMFS文件系统

    网络:虚拟交换机

 

服务器虚拟化的方式:

 

服务器虚拟化有两种常见的类型

 

   1. 寄居架构(Hosted Architecture)

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    作为应用安装在OS之上

 

    基于现有操作系统

 

    兼容性好

 

    性能较差

 

    功能单一

 

   2. 裸金属架构(Bare Metal Architecture)


 

    直接安装在硬件之上,本身就是OS

 

    基于裸机(Bare Metal)

 

    硬件兼容性要求高

 

    性能好

 

    有许多功能。

 

为什么要使用虚拟机:

 

物理架构存在的问题:

 

    难以复制和移动

    受制于一定的硬件组件

    生命周期短

    物理服务器的资源利用率低

 

服务器虚拟化

 

    将一台物理服务器虚拟成多台虚拟服务器。虚拟服务器由一系列的文件组成

 

虚拟机与物理机相比

 

    更大化利用物理机的资源,节省能耗

 

    更方便地获取计算资源

 

    硬件无关。虚机都是文件,方便迁移、保护

 

    生命周期更长,不会随着硬件变化而变化

 

    根据需求的变化,非常容易更改资源的分配

 

    更多功能

 

    在线的数据、虚拟机迁移

 

    高可用

 

    自动资源调配

 

    云计算

 

    减少整体拥有成本,包括管理、维护等

 

vSphere基本架构:

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图:vSphere 基本架构

 

虚拟化环境中的资源共享:

 

物理机的资源被多个虚拟机共享:CPU、内存、网络、存储等。

CPU虚拟化:

 

    LCPU

 

    逻辑运算单元

 

    可供使用的物理资源

 

    超线程对LCPU的影响

 

    vCPU

 

    虚拟化的CPU

 

    vmkernel

 

    负责CPU资源调度

 

    分时

 

内存虚拟化:

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图:内存虚拟化示意图

 

由vmkernel控制

 

    vmkernel控制物理内存

    每个虚拟机拥有独立的连续可寻址的虚拟内存空间

    采用多种技术优化内存的使用

    物理内存不足时可以使用磁盘存储作为交换空间

 

网络虚拟化:

 


图:网络虚拟化示意图

 

    通过虚拟网络交换机实现

 

    连接虚拟机、vmkernel与外部物理网络,工作在第二层

 

    虚拟网卡

 

    虚拟机中运行的网卡

 

    虚拟机对外进行网络通讯

 

    vmkernel口-vmkernel对外进行网络通讯

 

    物理网卡-上连物理网络,工作在次

 

存储虚拟化:

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图:存储虚拟化

 

通过虚拟磁盘vmdk文件的封装实现

 

    多个ESXi主机访问共享存储

    虚机的虚拟磁盘以vmdk文件格式存放在存储中

    每个虚拟机由一组文件组成

    每个虚拟机有各自的目录

    虚拟机的文件系统对ESXi主机不可见

 

vSphere与云计算:

 

    虚拟化是云计算的基础

 

    虚拟机在虚拟基础架构上运行

 

    动态的计算资源池作为云计算的基础

 

    支持各种云计算平台

 

    VMware vRealize

 

    OpenStack

 

    支持多种云环境

 

    私有云

 

    公有云

 

    混合云

 

ESXi基本结构

ESXi介绍:

 

VMware ESXi是最核心的组件

VMware ESXi是我们常说的ESXi主机,虚拟化层

组件的作用:ESXi用于协调物理计算机的资源,同时通过ESXi管理其上的虚拟机,如部署、迁移等操作。同时还可以通过ESXi对物理计算机上的网络存储资源仅从管理,ESXi通过配置虚拟交换机上的vSwitch管理配置网络资源,通过VMfs和nfs管理虚拟存储资源。

 

核心Hypervisor - VMkernel

 

    基于裸机的虚拟化

    虚拟CPU/内存

    VMFS存储支持

    虚拟交换机支持

 

ESXi的安装方式

 

    可以安装在本地硬盘,存储网络盘, USB/SD卡,或者内存中

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