虚拟化培训介绍集成培训ppt课件.pptx
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1、,服务器虚拟化方案介绍,传统数据中心架构,新一代数据中心架构,各种虚拟技术介绍,典型案例分享,目录,服务器虚拟化实现方法,传统数据中心架构,满足高峰应用,100单位计算资源,满足高峰应用,100单位计算资源,满足高峰应用,100单位计算资源,一共需要300单位,服务器配置选型,传统数据中心架构,无法控制的成本增加,Exchange,Operating System,VPN,Operating System,File/Print,Operating System,CRM,Operating System,硬件投资成本大资源利用率低服务器功耗大新应用上线时间长业务连续性差,传统数据中心架构,服务器
2、的百分比,主时间,高峰时间,20%,40%,60%,80%,0%,0-10%,20-30%,40-50%,60-70%,80-90%,CPU 利用率,当前服务器利用率很低,而且技术进步会使它继续降低时钟速度不断增加超线程双核心系统/四核心系统,为未使用的计算资源买单,x86服务器采购量/年,需要管理的服务器数量不断增长,服务器部署:20%,杂项 30%,安全:10%,支持:20%,备份和监视:15%,在低价值的任务上花费了太多的时间,例如采购和调配数据中心管理效率低,系统管理员如何使用他们的时间,低价值任务,硬件采购:5%,除了硬件的成本,服务器对空间的不断侵占还带来了管理成本的增长,2000
3、,2002,2004,2006,2008,费用(以十亿美元为单位),管理和管制成本,服务器费用,50,100,150,0,200,管理成本占TCO的大部分,100%,X86服务器应用现状,传统数据中心架构,新一代数据中心架构,各种虚拟技术介绍,典型案例分享,目录,服务器虚拟化实现方法,新一代数据中心架构,服务器整合,满足各应用错位高峰叠加值,100单位计算资源,100单位计算资源,一共需要200单位,错位叠加后对资源的消耗,新一代数据中心架构,资源池化,共享,Operating System,Exchange,Operating System,Operating System,VPN,Oper
4、ating System,Operating System,File/Print,Operating System,Operating System,CRM,Operating System,连接部件池,CPU池,内存池,存储池,传统数据中心视图,虚拟架构视图,新一代数据中心架构,9,资源池化,共享,传统数据中心架构,新一代数据中心架构,各种虚拟技术介绍,典型案例分享,目录,服务器虚拟化实现方法,虚拟化技术介绍,11,什么是虚拟化,虚拟化是资源的逻辑表示 ,它不受物理限制的约束IBM虚拟化与云计算虚拟化包含了三层含义虚拟化的对象是各种各样的资源虚拟化后对用户屏蔽了不必要的细节虚拟化后实现了真实
5、环境的大部分甚至全部功能,虚拟化技术介绍,12,虚拟化的形式,“一变多”将一台设备虚拟化变成更多的设备。如即将要讲到的服务器虚拟化“多变一”将多个设备耦合、虚拟化为一个逻辑设备。如高性能计算,集群,网格计算,虚拟化技术介绍,13,各种各样的虚拟化,服务器虚拟化:在一台服务器上运行多个相对独立的操作系统网络虚拟化:通过软、硬件结合向用户提供虚拟网络连接存储虚拟化:通过统一的逻辑接口访问和管理各种各样的存储资源桌面虚拟化:可通过任何设备,在任何地点、任何时间安全地访问个人桌面环境应用虚拟化:无需安装即可将应用安全地交付到各种各样的设备上,虚拟化技术介绍,14,各种各样的虚拟化,IBM大型机z/VM
6、Unix平台IBM:PowerVMHP:VSEOracle (Solaris):Oracle VM Server for SPARCx86平台VMware:vSphere (ESXi/ESX Server)Microsoft:Hyper-VCitrix:Xen ServerRedhat:KVMOracle: VM Server for x86,虚拟化技术介绍,15,服务器虚拟技术由来,虚拟化技术介绍,16,服务器虚拟化起源发展,历史上第一个虚拟机是1965年左右IBM公司开发的System/360 Model 40VM计算资源昂贵,为了充分利用计算资源,虚拟化技术介绍,17,服务器虚拟化起源发
7、展,虚拟化真正成熟是在15年后的IBM VM/370系统中,以VM/370为代表的虚拟机和系统虚拟化技术完整地实现了虚拟机的思想表现:用户能够运行当时流行的任何一种OS在 20 世纪 80 年代和 90 年代,由于个人计算机计算能力低下,虚拟化技术陷入低谷20世纪90年代后期开始,由于硬件水平的提高,RISC 服务器与小型机成为了虚拟化技术第二波受益者1997年,斯坦福大学开发的Disco系统,探索了在共享内存的大规模多处理器系统上运行普通的桌面操作系统1998年,基于Disco系统的研究,VMware公司诞生。通过运行在NT上的VMware来启动Windows 95的做法让人们惊叹不已199
8、9年,IBM 公司利用逻辑分区(LPAR)技术,令单台服务器工作起来如同 12 个独立的服务器2002 年,IBM 更进一步,利用动态逻辑分区(DLPAR)技术,允许在无需重启系统的情况下,将包括处理器、内存和其它组件在内的系统资源分配给独立的分区,虚拟化技术介绍,18,x86服务器虚拟化,x86架构源于个人电脑,早期定位于桌面应用(单任务、单用户,而不是多任务、多用户系统),再加上性能不佳。所以早期x86 CPU并不适合虚拟化但随着x86平台CPU以摩尔定律快速地发展。从原来的单插槽、单核心到现在的多插槽、多核心。从原来的CPU没有虚拟化指令集到目前的CPU加入虚拟化指令集。x86服务器的虚
9、拟化得到了快速的发展,虚拟化技术介绍,19,x86处理器特权等级,Kernel工作在最高优先级,即Ring 0问题: Guest OS不能运行于Ring 0,因为 OS 需要运行的某些 Ring 0 特权指令将互相干扰,虚拟化技术介绍,20,服务器虚拟化起源发展,针对x86 CPU的缺陷而采用不同的方法,分为以下三类全虚拟化,不需要修改Guest OS内核半虚拟化,需要修改Guest OS内核硬件辅助虚拟化,CPU加入虚拟化指令集,虚拟化技术介绍,21,虚拟化的分类,全虚拟化 向虚拟机模拟出和真实硬件完全相同的硬件环境优点:不用修改Guest OS内核缺点: hypervisor给处理器带来开
10、销代表产品: VMware;Virtual PC,虚拟化技术介绍,22,虚拟化的分类,半虚拟化需要修改操作系统才能完成对x86特权指令的虚拟化优点:性能好,能达到原始系统相近的性能缺点:需要修改Guest OS内核代表产品: Xen;Hyper-V,虚拟化技术介绍,23,虚拟化的分类,硬件辅助虚拟化需要修硬件的辅助才能完成对硬件资源的虚拟化优点:不需要修改Guest OS内核,性能也好缺点:需要硬件支持代表产品: Intel-VT;AMD-V,虚拟化技术介绍,24,x86服务器虚拟技术发展及应用推力,虚拟化技术介绍,25,服务器虚拟技术,虚拟化前,虚拟化后,VMware 服务器虚拟化将硬件、操
11、作系统和应用程序一同装入一个可迁移的虚拟机档案文件中,软件必须与硬件相结合每台机器上只有单一的操作系统镜像每个操作系统只有一个应用程序负载,每台机器上有多个负载软件相对于硬件独立,未更改过的应用,未更改过的OS,虚拟硬件,虚拟化技术介绍,26,整合提高硬件使用率,虚拟化之前,虚拟化之后,虚拟化使得低利用率的服务器负载整合到一台服务器,安全可靠地达到很高的硬件利用率,虚拟化技术介绍,快速统一部署服务器,部署挑战:依赖硬件可用性易发生人为错误标准化困难审核困难需要数天,甚至数周,虚拟化技术介绍,降低TCO(降低服务器投资成本),将不同应用负载虚拟化使得用户可以大大减少服务器的数量典型的平均整合比率
12、在8:1到15:1,整合前,整合后,硬件投资减少50%,虚拟化技术介绍,节能降耗(降低服务器服务器电源开销),整合前,整合后,电力消耗是按照服务器平稳运行状态下进行计算的。但是还有其它节省:变压设备、不间 断电源(UPS)、电源线、风扇、空调、加湿器、照明等等。以2U服务器为单位计算。,电量消耗减少50%,虚拟化技术介绍,节能降耗(制冷系统),制冷系统需要按照空气流动要求进行配置 计算中的交流电消耗被完全转化为热量。因此,1千瓦电力消耗=1千瓦热量的产 生。从耗电量计算如下: 在采用虚拟化之前所消耗的电量=6千瓦在采用虚拟化之后所消耗的电量=3千瓦其它重要假设冷却设备每处理1瓦的热量自身需要消
13、耗0.8瓦电力(HP实验室的经验值) 通常需要25%冗余空气流动能力额外增加25%冷却系统开销,如维持湿度等服务器整合前:十台服务器以及网络、存储设备需要在机房中配置4匹空调服务器整合后:五台服务器以及网络、存储设备只需要在机房中配置2匹空调,每年机房可减少空调耗电量:2*0.735kW*24*365=12877.2kW,虚拟化技术介绍,提高了系统的可用性,物理主机被虚拟化后,计算资源均被池化。当资源池里一个节点发生故障时,运行在其上的虚拟机将自动迁移到健康的物理主机上。,虚拟化技术介绍,常见成熟的市场化虚拟化产品,VMWARE,Hyper-V,Xen,KVM,虚拟化技术介绍,常见虚拟化产品技
14、术对比,虚拟化技术介绍,FC存储阵列,iSCSI存储阵列,NAS存储阵列,VirtualCenter管理服务器,VIClient,图形终端,FC交换机,Fabric IP网络,服务器群1,服务器群2,服务器群3,Web浏览器,备份服务器,VMWARE数据中心拓扑图,虚拟化技术介绍,Application Services,Infrastructure Services,Scalability,VMware vSphere 5,Security,Availability,Network,Storage,Compute,vSphere 5.0 最完善的企业云基础架构平台,虚拟化技术介绍,vSphe
15、re 5 组件,核心组件之一:ESXi 5,用于创建、管理和运行虚拟机的虚拟化平台核心组件之二:vCenter Server 5,集中、统一监控和管理虚拟化平台管理客户端:多种界面用于管理虚拟平台和虚拟机vSphere ClientWeb ClientvSphere CLI,虚拟化技术介绍,VMotion是什么?通过VMware VMotion可以实现虚拟机的动态迁移, 而服务不中断客户优势零宕机时间: 进行有计划的服务器维护和升级迁移工作负载,资源利用率最大化服务器的持续可用性, 完整的交易集成支持Fibre Channel和iSCSI SAN环境以及NAS,VMotion迁移虚拟机,SAN
16、、iSCSI或NAS,VMotion,虚拟化技术介绍,虚拟机磁盘存储独立迁移无需虚拟机停机LUN 独立支持光纤通道 SAN,无中断:刷新到新阵列 迁移到不同类别的存储器升级到新文件系统格式虚拟机粒度,LUN 独立,Storage VMotion,虚拟化技术介绍,功能跨资源池动态调整计算资源基于预定义的规则智能分配资源优势使IT和业务优先级对应 动态提高系统管理效率自动化的硬件维护,动态负载均衡和连续智能优化,保证所有应用需要的的资源,资源池Resource Pool,业务需求Business Demand,VMware分布式资源调度(DRS),虚拟化技术介绍,负载分配规则设定一次,永远有效,自
17、动执行易于添加更多的资源避免业务繁忙时段的过载,动态添加硬件,资源池CPU 36GHz, Mem 58GB优先级: 高,资源池CPU 50 GHz, Mem 70GB优先级:高,通过VMware DRS动态获得硬件资源 即插即用的数据中心,虚拟化技术介绍,资源池,业务需求,下电,当整个群集需要资源减少时,整合所有负载到少数几台服务器上将不需要的服务器置于备用模式当负载增加时,DPM自动将处于备用状态的服务器唤醒,在确保服务级别的同时,最大限度降低了数据中心服务器的耗电量虚拟机没有中断或停机,分布式电源管理 (DPM),虚拟化技术介绍,VMotion,VMotion,Update Manager
18、 server,大批量地升级 ESX 并且不影响任何应用的运行,虽然 ESX 会重启,但确保虚拟机永不停机,Update Manager 升级整个 DRS 群集DRS 群集中的每个ESX主机依次进入维护模式虚拟机被 VMotion 到其他ESXESX 升级并重启虚拟机重新 VMotion 回来下一台 ESX 重复以上步骤,利用 Update Manager 和 DRS 无中断地升级 ESX,虚拟化技术介绍,Update Manager,不需手工跟踪补丁版本和更新情况使用标准或自定义的补丁列表,批量更新虚拟机补丁利用快照技术降低应用补丁的风险离线补丁技术可以避免网络上的干扰,还可以对模板应用补丁
19、,对 ESX 和 Microsoft 及 RHEL 虚拟机的自动补丁管理扫描和更新在线和 非在线 的虚拟机,以及在线的 ESX补丁更新前先对虚拟机做快照,允许随时回退到补丁前状态,OFFLINE,VMware Update Manager,虚拟化技术介绍,VMware HA,功能当服务器故障时,自动重新启动虚拟机优势经济有效的适用于所有应用的高可用不需要独占的stand-by 硬件没有集群软件的成本和复杂性,经济有效的适用于所有应用的高可用解决方案,X,虚拟化技术介绍,VMware Fault Tolerance (FT),在不同的主机上同步运行相同的虚拟机出现硬件故障时,所有虚拟机均可实现零
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