云计算——ACA学习 虚拟化技术产品介绍

• 作者简介：一名云计算网络运维人员、每天分享网络与运维的技术与干货。?

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写在前面

??????? 本系列将会持续更新云计算阿里云ACA的学习，了解云计算及网络安全相关从业的基础知识，以及阿里云产品的使用部署。提升个人对云计算产品技术的理解。

??????? 阿里云云计算助理工程师认证（ACA - Alibaba Cloud Certification Associate）是面向使用阿里云基础产品的专业技术认证，主要涉及阿里云的计算、存储、网络、云数据库、安全类的核心产品，是对学员掌握阿里云主要产品技术技能水平的全面检验和能力认证， 主要面向学生群体及开发者，也可以做为运维人员的入门证书。

?前期回顾

云计算——ACA学习 数据中心概述

云计算——ACA学习 云计算概述

云计算——ACA学习 云计算核心技术

云计算——ACA学习 云计算分类

云计算——ACA学习 云计算架构

云计算——ACA学习 阿里云云计算服务概述

云计算——ACA学习 虚拟化技术概述

?本期简介?

虚拟化解决方案除了KVM之外，还有很多成熟的解决方案，包括XEN,VM，hyperV等。

本期讲解通过KVM虚拟化解决方案以及其他虚拟化解决方案，了解虚拟化产品相关概念，掌握虚拟化产品的基本概念与内容。

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一. KVM虚拟化解决方案

? 1.KVM概述

KVM全称 Kernel-based Virtual Machine,基于内核的虚拟机，KVM是采用硬件虚拟化技术的全虚拟化解决方案。

• 由Quramnet开发，2008年被Red Hat 收购。
• 支持X86 s390 powerpc 等CPU
• 从Linux2.6起就作为一模块包含在Linux内核中。
• 需要支持虚拟化扩展的CPU
• 完全开源

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2.KVM发展大事记

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?二.KVM功能概述

kvm诞生就定位于基于硬件虚拟化支持的全虚拟化实现，它以内核的形式加载之后，就将Linux内核变成一个Hypervisor，但硬件管理等还是通过Linux Kernel来完成的。所有他是一个典型的Type 2 Hypervisor。

• 一个KVM客户机对应一个进程
• 每个vCPU对应进程下的线程
• 硬件设备由QEMU模拟
• QEMU截取操作并转为实际的物理设备驱动操作完成

?KVM的功能特性

• 内存管理：Linux内存管理的机制，如：大页，KSM，NUMA,通过mmap的进程间共享内存，可以应用到客户机内存管理上。
• 存储和客户机镜像格式：KVM能够使用Linux支持的任何存储来存储虚拟机镜像，具有IDE,SCSI,SATA的本地磁盘，网络附加存储，支持iscsi和光线通道的SAN。
• 实时迁移：KVM支持实时迁移，在宿主机之间转移真在运行的客户机不需要中断服务。
• 性能：KVM在CPU,内存网络等虚拟化性能上出色大多在原生系统的95%以上。?

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三.KVM发展现状及未来趋势

KVM已经成为openstack用户主流的Hypervisor选择

KVM经过10年的不断发展和演变，已经非常成熟，他的下一步发展如下

• 大规模部署挑战（高并发）
• 实时性方面受到挑战
• 安全性有进一步加强空间
• 性能调优

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四.其他虚拟化解决方案

除了KVM之外，还有其他的比较成熟的虚拟化解决方案，如下

1.XEN

xen的出现要早于KVM，可以追溯到20世纪90年代

?Xen是英国剑桥大学计算机实验室开发的一个开源新项目。它是可以直接运行在计算机硬件上而不是操作系统里的软件层，还可以在计算机硬件上同时运行多个客户操作系统（GuestOS)。在开源社区获得了非常大的推广。

Xen支持x86、x86-64、安腾、Power PC和ARM处理器，因而它能够在很多计算设备中运行。现阶段Xen支持Linux、NetBSD、FreeBSD、Solaris、Windows等常见操作系统。Xen在架构上是一个典型的Type 1 Hypervisor,与KVM不同。没有宿主机的概念，而是由Xen Hypervisor（VMM)管理硬件

?XEN虚拟化类型-全虚拟化

完全虚拟化，又称“硬件虚拟化”（HVM），运行在虚拟环境里的虚拟机总是感觉自己运行在硬件上，并且感知不到在相同硬件环境下运行着其他虚拟机的虚拟技术。

?XEN虚拟机管理程序上运行的完全虚拟化的虚拟机中，操作吸引是标准操作系统。不变更的操作系统版本，提供特殊硬件机器设备。XEN虚拟化的Windows虚拟机必须使用。

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2.VMware的发展进程

VMware是服务器虚拟化的领导者。近些年，其产品系列不断丰富，业务流程飞速发展。
VMware成立身1998年，自最开始服务器计算虚拟化技术处理方案提供商至今，早已培养了三个关键业务：软件定义数据中心、混合与多云计算、终端用户计算。它是云计算领域内的领导者。公司的发展可以分为三个关键节点。

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2.1 VMmare代表性产品

VMware产品线非常全，既有PaaS产品，也有laaS产品；既有运行于Linux平台上的产品，也有Windows和Mac平台上的产品。

VMware Workstation

VMware Workstation是桌面级虚拟化产品，运行在Windows、Linux和Mac操作系统上，是Type 2
Hypervisor.

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VMware ESXi

VMware ESXi是服务器级的虚拟化软件.与Workstation不同，它直接运行在硬件平台上，是Type1 Hypervisor.

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3.Hyper-V

Hyper-V是微软公司的服务器虚拟化商品，微软公司初次采用了虚拟机管理的技术 如VmwareESXi和Citrix Xen。这就意味着微软公司将更直接的和市场先峰VMware市场竞争，但仍然有所不同。

Hyper-V是微软公司明确提出的hypervisor虚拟化技术，能够实现桌面虚拟化。Hyper-V最早开始计划在2008年第一季度与Windows Server 2008与此同时发布。Hyper-V Server 2012已完成RTM版本的发布。

?hyper-V架构

HyperV在架构上与Xen类似，也是Type 1 HypervisorHyper-V采用微内核的架构，兼顾了安全性和
性能的要求。

Hyper-V底层的Hypervisor 运行在最高的特权级别下，微软将其称为ring-1（而Intel 则将其称为
root mode)，而虚拟机的OS内核和驱动运行在ring 0，应用程序运行在ring 3下，这种架构就不需要采用复杂的BT（二进制特权指令翻译）技术，可以进一步提高安全性。

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?4.Container

Container容器严格来说与虚拟化软件并不是一个大类，容器不是某个虚拟化软件，而是某类软件的统称，包括Docker和LXC等。

另外，容器不是硬件平台级的虚拟化技术，而是软件运行环境的虚拟化，是一种操作系统级的虚拟化技术。

Linux Container容器技术的诞生（2008年）就解决了IT世界里“集装箱运输”的问题。Linux Container(简称LXC）它是一种内核轻量级的操作系统层虚拟化技术。Linux Container主要由Namespace和Cgroup两大机制来保证实现。

container技术

Container技术利用了Linux kernel提供的cgroup、namespace等机制，将应用之间隔离起来。

Namespace

Namespace又称为命名空间，它主要做访问隔离。其原理是针对一类资源进行抽象，并将其封装在一起提供给一个容器使用，对于这类资源，因为每个容器都有自己的抽象，而他们彼此之间是不可见的，所以就可以做到访问隔离。

集装箱的作用当然是可以对货物进行打包隔离了，不让A公司的货跟B公司的货混在一起，不然卸货就分不清楚了。那么Namespace也是一样的作用，做隔离

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Cgroup

Cgroup是control group,又称为控制组，它主要是做资源控制。原理是将一组进程放在放在一个控制组里，通过给这个控制组分配指定的可用资源，达到控制这一组进程可用资源的目的。

光有隔离还没用，我们还需要对货物进行资源的管理。同样的，航运码头也有这样的管理机制：货物用什么样规格大小的集装箱，货物用多少个集装箱，货物哪些优先运走，遇到极端天气怎么暂停运输服务怎么改航道等等..通用的，与此对应的Cgroup就负责资源管理控制作用，比如进程组使用CPU/MEM的限制，进程组的优先级控制，进程组的挂起和恢复等等。

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?Container技术特点

与硬件配置抽象层虚拟化hypervisor技术对比，容器的特性非常明显。传统虚拟化（虚拟机）技术不但部署环境与布署应用很麻烦，针对APP运用的可移植性也非常麻烦。例如把vmware中的vm虚拟机迁移到KVM就比较繁琐。但是，拥有容器技术就很简单，容器技术主要有如下的特性：

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