云计算入门+虚拟化技术

前言

云计算入门：了解万物互联下的云计算世界

文献
参自2013年 华为 / 阿里 云计算认证
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一、概念

1.万物互联下的云计算时代

​ Cloud computing is a style of computing in which dynamically scalable and often virtualized resources are provided as a service over the Internet. —— Wikipedia

​ 云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化资源的计算模式，简单来说，通过互联网服务，可以租购一台虚拟的硬件设备资源，而这种资源是弹性化的，例如在热点时间我希望有一台超强性能的服务器，而平常时间节点流量不高的情况下我又可以将性能缩减，减少我的成本支出。

2.需求的诞生

​ 传统IT架构的痛点

1. 运维效率低：每台硬件靠人力进行维护，人力运营成本占比高；
2. 耗能高：大量服务器堆积机房，需要组件专门散热系统，能源利用率低，电费也高；
3. 可靠性低：节点故障的情况下无法自主恢复，也是变相说明运维效率低；
4. 金钱成本高、扩展性差：单物理硬件成本高，单服务器下CPU、内存等扩展性困难存在瓶颈

3.云计算关键特征

• 按需自助服务 —— 无需人工干预，可自行去各个云服务提供商进行购买
• 无处不在的网路接入 —— 网络可达的情况下，无论在何处都可以接入云服务；
• 与位置无关的资源池 —— 数据中心机房遍布各地，使用者可根据地域情况选择距离最近的数据中心进行购买；
• 快速弹性 —— 性能可快速扩展及瘦身，操作简便；
• 按需使用付费 —— 根据购买的云产品时间、性能等情况计费；

4.部署模式

• 公有云

  中心资源由运营商提供，面向普通用户公共付费使用；

• 私有云

  由组织个体自身运营及使用的中心资源；

• 混合云

  由上述两者的结合，一般的需求场景为：在平日用户并发量不大的情况下使用私有云运营自身业务，面对热点节日下的高并发流量则租用公有云资源撑起现有业务。

5.商业模式

6.思维的变化

曾经的设施资源，网吧机。

云时代下的设施资源，如同汪洋大海，取之不尽用之不竭的海水资源，海里的深度我们并不关注，我们仅关注一览无余的美丽海景。

7.云下黑科技

热迁移技术

• 虚拟机热迁移

  在不中断业务的情况下（短暂中断，用户无感知），将正在运行中的虚拟机从一台物理机移动到另外一台物理机上。

• 存储热迁移

  将正在使用的存储资源迁移到另外一台存储设备上，何为热存储，即正不间断的进行IO操作中的存储设备。

上述的两种迁移模式其实也是变相的是内存与磁盘数据的一种软迁移。

内存复用技术

• 内存共享

  读操作：虚拟机之间共享同一片物理内存空间。

  写操作：修改映射，将写数据写入新开辟的内存空间。

• 内存置换

  长时间未被访问的内存空间将被置换进存储并建立映射，由热点数据先占据内存，当虚拟机需要重新访问该内存时再通过映射从存储拉取进内存中。

• 内存气泡

  虚拟化层将对虚拟机实时监控，对内存占用率较低的虚拟机将其内存暂时释放，将闲置内存分配给目前内存占用率较高的虚拟机。

QoS管控

QoS，即服务质量管控，根据用户的业务等级及用户的重要性，在有限的资源池下进行比例分配。

链接克隆技术

类似于我们复制出一台虚拟机使用，但是这里不同之处在于

1. 多个链接克隆产生的虚拟机共享一个母盘镜像
2. 每个链接克隆虚拟机仅保存母盘镜像差异化的部分
3. 存储占用低，克隆速度远超完整克隆

该技术一般用于同质化场景较高的地方，例如机房教室、运营商客服运营中心等。

备份快照技术

​ 支持虚拟机的冷热状态下的快照，即使在运行中也能完整保存虚拟机的所有信息（即包括该时间节点下的内存数据），并可以通过快照恢复至该时间节点下的虚拟机状态。

首先从快照的大小分为三种

1. 全量快照

   

2. 增量快照

   

3. 差量快照

   

总结下来

	空间占比	备份速度	恢复速度
全量快照	大	最慢	最快
增量快照	中	中等	中等
差量快照	小	最快	较慢

高可用技术（High Availability）

虚拟化平台对虚拟服务器健康状态实时监测：

​ 当虚拟服务器发生故障的 x 秒内，迅速迁移至健康状态下的虚拟服务器上，达到故障中快速恢复业务的目的，前置要求是需要该业务可容忍短时间的终端。

负载均衡

​ 在虚拟化平台下，每台虚拟服务器上都承载着不同数量的虚拟机及业务，通过厂商自研的负载均衡技术，可以平衡每台虚拟服务器中的虚拟主机，达到性能效率最优化。

精简存储

根据存储配置的分配情况，分为如下三种类型

• 普通置备

  实际分了多少存储，那这块盘就是多少存储

• 精简置备

  我分了200G的存储，但是刚开始时不会立刻把200G空间占满，而是根据我目前的磁盘使用情况满满膨胀直至实际分配存储。

• 厚置备延迟置零

  我分了200G的存储，但是会提前将50G占满，剩下的空间根据我目前的磁盘使用情况逐步膨胀。

通过表格对比一下三种存储配置的区别

存储分配类型	空间占用	磁盘IO性能
普通置备	开始时最大	最优
精简置备	开始时最小	最差
厚置备延迟置零	适中	适中

8.国内的云服务提供商

文章目录
(10 封私信 / 70 条消息) 国内比较好的云服务提供商有哪些？ - 知乎 (zhihu.com)

二、虚拟化技术

​ 云计算的灵魂核心，没有虚拟化就没有云计算，通过虚拟化技术，将硬件设施资源进行抽象重组，屏蔽底层硬件设施资源，对外暴露抽象的资源池。

1.什么是虚拟化

在使用了虚拟化后，可以通过虚拟化产出的虚拟机之上构建操作系统及应用。

2.架构模式

3.计算虚拟化

在计算虚拟化下，可以分为三个维度

1. CPU虚拟化
2. 内存虚拟化
3. IO虚拟化

下面来看看

3.1 CPU虚拟化

​ 利用与原始操作系统类似的机制—通过定时器中断，在中断触发时陷入VMM（虚拟机监视器），从而根据调度机制进行调度。但是在x86架构下存在虚拟化漏洞。

文章目录
x86硬件辅助虚拟化技术解析 | 微型计算机官方网站 MCPlive.cn

3.2 内存虚拟化

​ 将物理机内存交由虚拟化平台统一管理，将此内存划分成多个区域给不同的虚拟机使用，在Windows主机上使用VMware时就会很直接的理解。

3.3 IO虚拟化

在虚拟化的系统中，虚拟机器有多台，但是IO设备只有一台，此时就需要虚拟化IO以提供给多台虚拟化设备服务，然而在VMM中可以通过模拟/透传的方式实现IO的虚拟化。

文章目录
虚拟化技术 - I/O虚拟化一
虚拟化技术 - I/O虚拟化二

4.存储虚拟化

概念

通过在基础设施存储设备之上加入虚拟化逻辑层管理，通过该逻辑层访问底层存储资源

实现方式

• 裸设备+逻辑卷（SAN、本地磁盘等）

  例如我们平时买回来的普通台式机，我们是不是需要去新建逻辑卷？这其实就是存储虚拟化的一种实现方式，将完整的磁盘通过逻辑分区，划分为不同的磁盘。

  

• 存储设备虚拟化

  存储设备自身有接口创建和管理存储单元的能力，而管理主机即可通过该接口所实现的存储单元来划分实现相应业务。

• 主机存储虚拟化+文件系统

  通过在存储设备之上构建文件系统，将虚拟机磁盘以文件形式存放在该文件系统之上。

5.网络虚拟化

在目前的设备组网之下，大部分PC设备都是通过接入交换机进行vlan划分，通过vlan进行网络区域隔离。

但是如果在虚拟化的环境下，我们如何进行针对虚拟化环境下的网络隔离呢？那就是利用网络虚拟化，通过虚拟网络交换机，实现逻辑上的网络环境隔离。

上面是通过阿里云去创建一个专有网络，也是网络虚拟化技术的一种体现。

总结

提示：这里对文章进行总结：
例如：以上就是今天要讲的内容。
大概就是这样，了解一下入个门。