虚拟机基础---读书笔记
“云计算”、“虚拟化”、“亚马逊”相信大家都不陌生，我也是因为一个心血来潮认识了云计算。那么是什么让"云"成为“无限”资源池呢，虚拟技术可谓功不可没。那么什么是虚拟化技术呢，我花了一点时间对它有了一个粗浅的认识。
一、什么是虚拟化？
计算机的服务层级一般是下图所示，从最底层的硬件，到操作系统、软件运行框架、应用程序以及运用程序提供的服务，最后是最上层的用户，各个层级是紧紧依赖的。操作系统是硬件与上层的沟通；底层框架是软件运行的支撑；软件呈现出来的功能称为服务。没有软件服务就无法提供给用户；没有Framework软件就无法运行；没有操作系统就无法安装Framework和软件；而没有硬件的话就什么都没有了。因此，虚拟化被定义为“虚拟化，就是不断抽离依赖的过程”。虚拟化的前提是硬件的利用率不佳。
计算机的服务层级
二、虚拟化种类
平台虚拟化就是“OSes in a OS”，虚拟机管理员（VMM）或者Hypervisor为各OS分配资源，Hypervisor是虚拟机产品差异的体现。从Hypervisor的观点看虚拟化的不同种类。
2.1 以是否存在宿主操作系统看，虚拟机的Hypervisor主要分为原生和寄居两种。
2.1.1 寄居类产品必须在安装操作系统后运行，操作系统将其作为一个软件看待。优点是具有良好的硬件兼容性，只要硬件支持操作系统，这类产品就能使用。缺点是当操作系统出现任何问题时，VM的操作系统将无法运行。有名的有VMware Workstation, Virtual PC/Server。
2.1.2 原生架构由Hypervisor直接管理硬件。优点是微内核，仅负责和上层VM操作系统沟通和资源协调，其上层的任何一个操作系统出现蓝屏都不会影响其他操作系统，适合企业使用。缺点是硬件兼容性不好。主流产品有 VMware vSphere。
2.2 以虚拟化程度看
1）完全虚拟化（主流） 2）硬件辅助虚拟化 3）部分虚拟化 4）半虚拟化 5）操作系统级虚拟化：虚拟同类OS，Virtuozzo 6）寄居环境：Linux下的User Mode，在一个Linux下以软件形式运行其他Linux。
三、虚拟化热点
3.1 企业虚拟化两大热点：服务器合并和虚拟桌面架构，云计算随着两大热点应运而生。
3.2 虚拟化的热点：IaaS,PaaS
3.3 虚拟机与云计算结合：1）虚拟机定义最小的量化单位；2）快捷生成或消灭资源；3）在线配置软件 on-demand
四、认识主流产品 VMWare vSphere
VMWare vSphere的基本还是原生架构的ESX/ESXi，以云端系统为基础，以Hypervisor为工具，发展出各式各样的功能。下图是VMWare vSphere整体架构。
VMWare vSphere架构
4.1 vSphere将其底端硬件（包括IaaS和PaaS）成为云端，分为内部云端和外部云端。内部云端是由各种硬件资源所组成；外部云端是第三方厂家提供的各种IaaS和PaaS。
4.2 vSphere的底层：架构服务（Infrastructure Service），相当于vSphere的Hypervisor，集成资源并向上提供一个虚拟的硬件资源给VM使用，分为运算部分vCompute、存储部分vStorage和网络部分vNetwork。
4.2.1 vCompute
vCompute包括ESX\ESXi以及DRS。
ESX和ESXi就是安装在物理服务器上的Hypervisor，将CPU资源累加后分配以及规划存储空间；ESX同时也是一个操作系统，它本身就是完整的Red Hat Linux改良版；ESXi是规约版的ESX，能够制作成USB可引导ESXi，这是ESX没有的功能，只要服务器是是在VMWare ESX/ESXi的HCL支持范围，就可以引导使用虚拟机的HypervCentersor。
分布式资源调度（Distributed Resource Scheduler，DRS）主要负责让VM自己“找”最合适的物理服务器。
4.2.2 vStorage包括VM硬盘的文件系统VMFS以及动态分配大小的Thin Provisioning。
4.2.3 vNetwork，VM的网络非常复杂。一台物理服务器上可能有很多个VM，每个VM都可以和物理服务器处于同一网段，也可以使用NAT或是VLAN。这么复杂的网络可以只通过一个物理的网卡实现。
4.3 vSphere的底层：Application Service
应用软件服务是针对VM的，可以让多台虚拟机排列组合，达成企业应用的目的。企业使用vSphere主要是以其的功能为主。
4.3.1 可用性（Avalability），所谓可用性即企业的服务永远不会中断，vSphere在这方面提供的功能主要有：
- vMotion，VM动态转移，从一台物理服务器转移到另一台上。
- Storage vMotion，VM磁盘动态转移，可以把VM磁盘从一个存储设备转移到另一台。
- HA（高可用性），VM在一台服务器蓝屏后转移到另一台上，服务永远不会中断。
- Fault Tolerance，随时有一台动态的服务器待命，当有一台服务器蓝屏时，无需HA或VMotion就立即接手。
- Data Recovery，服务器或VM蓝屏后数据回退功能。
4.3.2 安全性（Security），包括vSheilds Zones和VMSafe两种。让物理机直接连上虚拟机，甚至是不同物理机上的虚拟机，而无需通过外接的防火墙或是路由器获取监控。
4.3.3 可扩展性（Scalability），包括DRS和Hot Add。Hot Add可以让VM在不关机的情况下直接添加vCPU或内存。
4.4 vSphere的神经中枢：VMWare vCenter
4.4.1 VMWare vCenter Client是Windows端的实用程序，用来直接控制单台的ESX/ESXi。在vSphere中，所有的VM管理、创建、运行、维护都靠vCenter Client。
4.4.2 VMWare vCenter Server管理多台ESX，但是仍用Client端登录。
4.5 最重要部件：虚拟机，虚拟机是真正运行功能的地方，一个VM可以视为一台物理机，拥有自身的资源。在vSphere中一台虚拟机通常由配置文件VMX以及虚拟硬盘VMDK组成。
五、vSphere的硬件
利用HCL遍历硬件兼容性。
5.1 为解决内部存储设备的限制，采用外部“硬盘”。这个硬盘拥有自身的电源系统，不需要依赖一个“完整”的操作系统才能运作，更可以有多种文件格式、能容纳多种异构的硬盘，且本身有防灾机制。
*拥有自身生态系统
*多种硬盘界面
*多种防护机制
*多种副本机制
*多种联机方式
*多种文件系统
*多种访问方式
*弹性化的容量管理
5.2 选择服务器要诀
1）尺寸——塔式、机架式或刀片
2）功能——芯片组（北桥及南桥）
3）IO速度——外置界面卡（PCI、PCI-E、PCI-X）
4）IO扩展性——PCI信道数及插槽数
5）内存——主板内存的规格
6）引导弹性——引导设备种类
7）CPU扩展槽——CPU插槽数
5.3 常用的外置存储设备（DAS,NAS,SAN）直接连接存储设备、网络连接存储设备、存储局域网（Storage Area Network）
DAS只要能被操作系统或Hypervisor认出即可使用，NAS是以文件传输为基础的传输方式，要访问NAS的机器上必须安装好操作系统。SAN综合二者有点，不但可以将本地的操作系统安装在SAN上，也可以用网络连接的方式来访问其上的文件。
5.4 vSphere最佳性价比伙伴：iSCSI，internet Small Computer System Interface,是IP通信协议和SCSI存储设备的组合。SCSI是一个命令集，用来连接设备的接口。
六、vSphere软件
6.1 RAID Reundant Arrays of Inexpensive Disks:低成本高可用的硬盘空间管理，意即使用一般商业产品的动态硬盘达到高可用性或是提高性能的目的。
6.2 RAID原理：利用XOR的计算方式来推算丢失的数据
6.3 只要是能使硬盘组合的实践都可以叫做RAID
6.4 独立存储设备
在NAS和SAN的底层是RAID的磁盘数组。管理动辄上千TB的容量需要引入“分区”的概念，VG（Volume Group）是逻辑卷宗组的简称，主要目的就是用来管理多个物理磁盘的观念。VG最大的特点就是由不同的物理存储设备组成一个庞大的空间，系统将这个大空间视为一个大的虚拟硬盘。VG是完全透明的：管理时等同一般物理磁盘。
VG架构
- 物理卷与物理分区最大的区别，就是在SAN/NAS下，只有被给定成物理卷的分区才能供VG使用。
- VG是整个SAN架构中最底层的硬盘空间。
- LUN（Logical Unit Number）就是VG上的分区。
- LE（Logical Extent）逻辑存储单位是VG系统中可被寻址的最小单位。
6.4.1 使用VG优点
1）分区能有更大弹性；2）管理上的方便；3）可动态调整分区大小；4）不需要关机操作——热切换，热插拔；
6.4.2 VG在SAN/NAS下的使用时机
1）需要管理动态存储设备；2）子盘空间快捷使用；3）vSphere的HA环境
VMWare Workstation安装Ubuntu体验将在下一篇呈现。
