FusionCompute计算虚拟化产品介绍.pptx

FusionCompute计算虚拟化产品介绍技术创新，变革未来FusionCompute是云操作系统软件，主要负责硬件资源的虚拟化，以及对虚拟资源、业务资源、用户资源的集中管理。它采用虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络等技术，完成计算资源、存储资源、网络资源的虚拟化。同时通过统一的接口，对这些虚拟资源进行集中调度和管理，从而降低业务的运行成本，保证系统的安全性和可靠性，协助运营商和企业构筑安全、绿色、节能的云数据中心能力。学完本课程后，您将能够：描述计算虚拟化实现原理区分三种内存复用技术描述FusionCompute中计算虚拟化功能特性计算虚拟化相关概念及技术计算虚拟化概念CPU虚拟化内存虚拟化I/O虚拟化FusionCompute计算虚拟化介绍计算虚拟化功能特性什么是虚拟化 (1) 虚拟化是一个抽象层，它打破了物理硬件和操作系统之间的硬性连接。虚拟基础结构是一种企业级解决方案，可提供流畅、强大的计算能力，从而最大限度地利用资源和节约成本。虚拟机是虚拟基础结构的重要元素。虚拟化可以让您在同一台物理机上独立、并行运行安装不同操作系统和应用程序的多台虚拟机。使用虚拟化，您可以根据需要动态移动资源和处理能力。什么是虚拟化 (2) 虚拟化前虚拟化后APPAPPAPPAPPAPPAPPAPPAPPAPP虚拟化资源池化虚拟化层虚拟化层虚拟化层IT资源独立。操作系统必须与硬件紧耦合。资源抽像成共享资源池。上层操作系统与硬件解耦，操作系统从资源池中分配资源。虚拟化的本质分区隔离×VMVMVMVM在单一物理服务器上的多个虚拟机之间相互隔离在单一物理服务器上同时运行多个虚拟机封装相对于硬件独立VMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVM整个虚拟机执行环境封装在独立文件中，可以通过移动文件的方式来迁移该虚拟机。虚拟机无需修改，即可在任何服务器上运行计算虚拟化技术的分类分类标准分类步骤详解虚拟化对象CPU虚拟化目标是使虚拟机上的指令能被正常执行，且效率接近物理机内存虚拟化目标是能做好虚拟机内存空间之间的隔离，使每个虚拟机都认为自己拥有了整个内存地址，且效率也能接近物理机。I/O虚拟化目标是不仅让虚拟机访问到他们所需要的 I/O 资源，而且要做好它们之间的隔离工作，更重要的是减轻由于虚拟化所带来的开销。虚拟化过程全虚拟化使用VMM实现CPU、内存、设备 I/O 的虚拟化，而 Guest OS 和计算机系统硬件都不需要进行修改。该方式兼容性好，但会给处理器带来额外开销。半虚拟化使用VMM实现CPU和内存虚拟化，设备 I/O 虚拟化由 Guest OS 实现。需要修改 Guest OS ，使其能够与VMM协同工作。该方式兼容性差，但性能较好。硬件辅助虚拟化借助硬件 (主要是处理器)的支持来实现高效的全虚拟化。改方式不需要修改Guest OS ，兼容性好。该技术将逐渐消除软件虚拟化技术之间的差别，成为未来的发展趋势。计算虚拟化相关概念及技术计算虚拟化概念CPU虚拟化内存虚拟化I/O虚拟化FusionCompute计算虚拟化介绍计算虚拟化功能特性CPU虚拟化原理 - 虚拟化问题CPU虚拟化需要解决两个问题如何模拟CPU指令 (所有敏感指令)敏感指令：可以读写系统关键资源的指令叫做敏感指令。特权指令：决大多数的敏感指令是特权指令，特权指令只能在处理器的最高特权级 (内核态)执行。如何让多个VM共享CPU利用与Native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，从而根据调度机制进行调度。CPU虚拟化 FusionCompute计算虚拟化技术采用的是KVM技术。KVM的CPU虚拟化是基于CPU辅助的全虚拟化方案，它需要CPU虚拟化特性的支持。用户指令用户应用程序Ring 3用户指令用户应用程序用户应用程序Ring 3Ring 3非root模式Ring 2Ring 2Ring 2Ring 1捕获翻译模拟Guest OSGuest OSRing 1Ring 1Ring 0OS (kernel)VMMVMMRing 0root模式Ring 0X86硬件结构X86硬件结构X86硬件结构硬件辅助全虚拟化基于二进制翻译的全虚拟化没有虚拟化虚拟机共享CPU虚拟机VM共享CPU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，从而根据调度机制进行调度。客户虚拟机Guest模式非根模式客户虚拟机VM exitLightweight exitVM entryKVMKernel模式根模式，特权级0I/O操作VCPU创建/初始化VCPU运行/退出处理非I/O操作退出处理ioctl返回ioctl返回Heavyweight exitioctlioctlQemuUser模式根模式，特权级3VCPU创建/初始化VCPU运行/退出处理I/O操作模拟CPU与vCP