1、第1章 虚拟化技术基础知识虚拟化是当今热门技术云计算的核心技术之一，它可以实现IT资源弹性分配，使IT资源分配更加灵活，能更弹性地满足多样化的应用需求。本章将为读者介绍虚拟化技术的基础知识。虚拟化技术应用与实践1虚拟化定义2服务器虚拟化和桌面虚拟化技术概述3虚拟化的发展前景4虚拟化厂家及产品教学重点5云计算概述及其与虚拟化的关系1.1 虚拟化定义虚拟化（Virtualization）可将信息系统的各种物理资源（如服务器、网络、存储等）进行抽象、转换后呈现出来，打破现实结构件的不可切割的障碍，使用户可以更好地应用这些资源。这些新虚拟出来的资源不受现有资源的架设方式、地域或物理配置所限制。虚拟化技
2、术是一种调配计算资源的方法，它将不同层面的硬件、软件、数据、网络、储存一一隔离开来，使改动更易被实施，其带来的结果是简化了管理，用户能更有效地利用IT资源。虚拟化技术实现了软硬件的分离，系统和软件在运行时，与后台的物理平台无关。1.2 虚拟化目的虚拟化的主要目的是对IT基础设施进行简化，以及对资源进行访问。虚拟化使用软件的方法重新定义及划分IT资源，可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享，提高IT资源利用率，使IT资源能够真正成为社会基础设施，服务于各行各业。1.2 虚拟化目的与传统IT资源分配的应用方式相比，虚拟化具有以下优势。（1）虚拟化技术可以大大提高资源的利用率，提供相互隔离、
3、安全、高效的应用环境。（2）虚拟化系统能够方便地管理和升级资源。虚拟化技术等的发展促进了云计算技术的飞速发展，也可以说虚拟化是云计算的基础，没有虚拟化就没有云计算。1.3 虚拟化分类虚拟化分类可以根据实现机制分类和应用分类。71.3.1 根据实现机制分类020103也是原始虚拟化技术，指虚拟操作系统与底层硬件完全隔离，由中间的虚拟机管理程序（Hypervisor）层转换虚拟客户操作系统对底层硬件的调用代码，虚拟机监视器（VMM）用于客户操作系统和裸硬件之间的工作协调。全虚拟化（Full Virtualization）：是在虚拟客户操作系统中加入特定的虚拟化指令，通过这些指令可以直接通过Hype
4、rvisor层调用硬件资源，免除Hypervisor层转换指令的性能开销。半虚拟化（Para Virtualization）：是由硬件厂商提供的功能，主要配合全虚拟化和半虚拟化使用。它在CPU中加入了新的指令集和处理器运行模式，以完成虚拟操作系统对硬件资源的直接调用。典型技术是Intel VT、AMD-V。硬件辅助虚拟化（Hardware-assisted Virtualization）：81.3.2 根据应用分类根据虚拟化的应用可以分为3个类别：应用虚拟化、桌面虚拟化和系统虚拟化。其中，系统虚拟化在业界被称为服务器虚拟化。各虚拟化层次的典型代表如下。桌面虚拟化：微软的MED-V、VDI；Ci
5、trix的Xen Desktop；VMware的 VMware view；IBM的Virtual Infrastructure Access；等等。应用虚拟化：微软的APP-V、Citrix的Xen APP等。系统虚拟化：VMware的vSphere、Workstation；微软的Windows Server with Hyper-v、Virtual PC；IBM的Power VM、zVM；Citrix的Xen。1.4 服务虚拟化概述服务器虚拟化是指将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件
6、变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力。1.4 服务虚拟化概述通过服务器虚拟化技术，用户可以动态启用虚拟服务器（又叫虚拟机）。服务器可以让操作系统（以及在上面运行的任何应用程序）误以为虚拟机就是实际硬件。运行多个虚拟机还可以充分发挥物理服务器的计算潜能，迅速应对数据中心不断变化的需求。在数据中心部署虚拟化技术可以减少物理服务器的购买成本。1.5 桌面虚拟化技术概论桌面虚拟化技术概论主要讲述以下几个方面：桌面虚拟化技术的发展、客户端/服务器（C/S）模式、虚拟桌面架构（VDI）和桌面虚拟化的业务价值。121.5.1 桌面虚拟
7、化技术的发展桌面虚拟化技术的发展并非是一蹴而就的，而是经历了几个阶段的过程演进：桌面虚拟化的演进131.5.2 客户端/服务器（C/S）模式自20世纪90年代开始，特别是随着Windows操作系统和以太网网络通信的流行，PC开始普及，越来越多的企业选用PC作为用户的终端设备，并使用客户端/服务器（C/S）模式的架构来搭建用户的应用系统。在此期间，微软发布了Windows NT Server 4.0 TSE操作系统产品（Terminal Server Edition，终端服务版本的服务器操作系统），并提出了多用户（Multi-User）的概念，首次将图形化终端服务技术集成到服务器版本的Windo
8、ws操作系统之中。同时，数以千计的应用程序被用于满足百万用户的业务需求，数据仓库的构建使C/S模式更壮大。客户端/服务器（C/S）模式141.5.2 客户端/服务器（C/S）模式2000年，随着微软Windows 2000操作系统的推出，其内置的终端服务技术得到了很多IT技术人员的关注。微软公司在之后发布的所有服务器中及桌面操作系统中均内置了终端服务技术。在Windows桌面操作系统中，此功能被称为远程桌面，在Windows 2008及之后的服务器操作系统中，微软将终端服务组件改名为远程桌面服务组件（Remote Desktop Server，RDS），这奠定了今天盛行的桌面虚拟化技术的基础。
9、远程桌面服务151.5.3 虚拟桌面架构（VDI）2006年，虚拟化软件公司VMware首次提出了虚拟桌面架构（Virtual Desktop Infrastructure，VDI）的概念，如下图所示。桌面虚拟化这个新生市场也由此拉开了序幕。虚拟桌面架构161.5.3 虚拟桌面架构（VDI）桌面虚拟化技术在经历了多年的快速发展之后，已经成为一种主流的企事业单位桌面计算模式。越来越多的实用型客户使用桌面虚拟化技术。这也表示桌面虚拟化已经不再只是技术狂热者和尝鲜者的选择，普通大众型客户也同样会考虑使用桌面虚拟化技术来满足业务需求。桌面虚拟化不同于传统的PC工作方式。在PC上，数据和应用都存放在本地
10、，而桌面虚拟化将操作系统的计算、存储均放在数据中心端，如下图所示。它将用户桌面环境放置在远程服务器端，终端用户接入代理网关服务，使用远程会话协议连接到与之关联的桌面。桌面虚拟化原理171.5.3 虚拟桌面架构（VDI）对于用户而言，这意味着可以在任何地点接入桌面环境，不被客户端地理环境限制。对管理员来说，这意味着一个更加集中化、高效的客户端环境，可以快速高效地管理和响应用户及业务的需求变化。终端用户访问远程虚拟桌面与虚拟应用的客户端界面如右图所示。终端用户远程访问多个虚拟桌面和虚拟应用的客户端界面181.5.3 虚拟桌面架构（VDI）桌面虚拟化是一个综合性的IT技术，它集成了服务器虚拟化、虚拟
11、桌面、虚拟应用、打包应用、桌面虚拟化通信协议等多种IT技术。而常说的“虚拟桌面”其实只是桌面虚拟化的一个子集。191.5.4 桌面虚拟化的业务价值1集中化管理桌面虚拟化的管理是集中化的，它通过统一控制中心管理成千上万的虚拟桌面，所有的更新、打补丁只需要更新“基础镜像”即可实现。桌面虚拟化的业务价值主要体现在以下几个方面。2安全性高桌面虚拟化将所有的数据和运算集中在服务器端进行，客户端只显示变化的影像，所以不用担心客户端非法窃取资料，尤其是避免了通过USB设备复制、硬件盗用、硬件设备丢失等问题。3绿色环保传统的个人计算机存在功耗过大的问题，通常，一台普通PC的功耗在200W左右，即使处于空闲状态
12、，PC的耗电也在100W左右。按照每天工作10个小时，每年240天的工作计算，初步统计每台计算机桌面的耗电量为480度/年。201.5.4 桌面虚拟化的业务价值4减少总拥有成本IT资产的成本包括很多方面，如购买成本、生命周期管理成本、维护修理成本、能量消耗成本、硬件更新成本等。桌面虚拟化相比于传统桌面，在整个生命周期的管理、维护、能量消耗等方面可以极大地降低成本。桌面虚拟化将用户的桌面环境与其使用的终端设备解耦。服务器上存放的是每个用户的完整桌面环境。用户可以使用具有足够处理功能和显示功能的不同终端设备，通过网络访问该桌面环境，如图所示。1.6 虚拟化技术发展历史p 最早实现虚拟化的商业系统是
13、IBM公司在1965年发布的IBM7044。它允许用户在一台主机上运行多个操作系统，让用户尽可能充分地利用昂贵的大型机资源。p 1999年，VMware在x86平台上推出了可以流畅运行的商业虚拟化软件。p 2003年收购Connectix获得虚拟化技术并很快推出Virtual Server免费版。p 2008年以后，云计算技术的发展推动了虚拟化技术，成为研究热点。p 2013年至今，以Docker公司为代表发展了容器技术，容器技术可以按需构建，为系统管理员提供极大的灵活性。1.7 虚拟化未来的发展前景在技术发展层面，虚拟化技术正面临着平台开放化、连接协议标准化、客户端硬件化及公有云私有化四大趋
14、势。u 平台开放化是指将封闭架构的基础平台，通过虚拟化管理使多家厂家的虚拟机在开放平台下共存，不同厂商可以在平台上实现丰富的应用；u 连接协议标准化旨在解决目前多种连接协议（VMWare PCoIP，Citrix的ICA、HDX等）在公有桌面云的情况下出现的终端兼容性复杂化问题，从而解决终端和云平台之间的兼容性问题，优化产业链结构；u 客户终端硬件化是针对桌面虚拟化和应用虚拟化技术的客户多媒体体验缺少硬件支持的情况，逐渐完善终端芯片技术，将虚拟化技术落地于移动终端上；u 公有云私有化的发展趋势是通过技术将企业的IT架构变成叠加在公有云基础上的“私有云”，在不牺牲公有云便利性的基础上，保证私有云
15、对企业数据安全性的支持。在硬件层面，主要从以下几个方面看虚拟化的发展趋势。u 首先，IT市场有竞争力的虚拟化解决方案正逐步趋于成熟，使得仍没有采用虚拟化技术的企业有了切实的选择；u 其次，可供选择的解决方案提供商逐渐增多，因此更多的企业在考虑成本和潜在锁定问题时开始采取“第二供货源”的策略，异构虚拟化管理正逐渐成为企业虚拟化管理的兴趣所在；u 再次，市场需求使得定价模式不断变化，从原先的完全基于处理器物理性能来定价，逐渐转变为给予虚拟资源更多关注，定价模式从另一个角度体现出了虚拟化的发展趋势。1.7 虚拟化未来的发展前景在虚拟化技术不断革新的大趋势下，考虑到不同的垂直应用行业，许多虚拟化解决方
16、案提供商已经提出了不同的针对行业的解决方案：u 一是面向运营商、高等院校、能源电力和石油化工的服务器虚拟化，主要以提高资源利用率，简化系统管理，实现服务器整合为目的；u 二是桌面虚拟化，主要面向金融及保险行业、工业制造和行政机构，帮助客户在无须安装操作系统和应用软件的基础上，就能在虚拟系统中完成各种应用工作；u 三是应用虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化的全面整合，面向一些涉及工业制造和绘图设计的行业用户，益处在于，许多场景下，用户只需一两个应用软件，而不用虚拟化整个桌面。1.7 虚拟化未来的发展前景1.8 四大虚拟化架构及产品四大虚拟化架构主要介绍以下几种架构的产品：ESX的虚拟化架构、Hype
17、r-V的虚拟化架构、Xen的虚拟化架构和KVM的虚拟化架构。261.8.1 ESX的虚拟化架构ESX是VMware的企业级虚拟化产品，2001年开始发布ESX 1.0，2011年2月发布ESX 4.1 Update 1。如图所示。ESX虚拟化架构271.8.1 ESX的虚拟化架构ESX服务器启动时，首先启动Linux Kernel，通过这个操作系统加载虚拟化组件，最重要的是ESX的Hypervisor组件，称为VMkernel。VMkernel会从Linux Kernel完全接管对硬件的控制权，而该Linux Kernel作为VMkernel的首个虚拟机，用于承载ESX的Service Con
18、sole，实现本地的一些管理功能。VMkernel负责为所承载的虚拟机调度所有的硬件资源，但不同类型的硬件会有所区别。虚拟机对于CPU和内存资源是通过VMkernel直接访问的，最大限度地减少了开销，CPU的直接访问得益于CPU硬件辅助虚拟化（Intel VT-x和AMD AMD-V，第一代虚拟化技术），内存的直接访问得益于MMU（内存管理单元，属于CPU中的一项特征）硬件辅助虚拟化（Intel EPT和AMD RVI/NPT，第二代虚拟化技术）。5G281.8.2 Hyper-V的虚拟化架构Hyper-V是微软的一款虚拟化产品，是微软第一个采用类似VMware和Citrix开源Xen一样的基
19、于Hypervisor的技术。Hyper-V虚拟化架构如图所示。Hyper-V虚拟化架构其实Hypervisor仅实现了CPU的调度和内存的分配，而父分区控制着I/O设备，它通过物理驱动直接访问网卡、存储等。子分区要访问I/O设备需要通过子分区操作系统内的VSC（虚拟化服务客户端），对于VSC的请求，由VMBUS（虚拟机总线）传递到父分区操作系统内的VSP（虚拟化服务提供者），再由VSP重定向到父分区内的物理驱动。291.8.3 Xen的虚拟化架构Xen虚拟化架构如图所示。Xen的Hypervisor是服务器经过BIOS启动之后载入的首个程序，随后启动一个具有特定权限的虚拟机，称为Domain
20、0（简称Dom0）。Dom0的操作系统可以是Linux或UNIX，Domain0实现对Hypervisor控制和管理的功能。在所承载的虚拟机中，Dom0是唯一可以直接访问物理硬件（如存储器和网卡）的虚拟机，它通过本身加载的物理驱动，为其他虚拟机（DomainU，简称DomU）提供访问存储器和网卡的桥梁。Xen支持两种类型的虚拟机，一类是半虚拟化（Para Virtualization，PV），另一类是全虚拟化（Xen称其为HVM，Hardware Virtual Machine）。Xen虚拟化架构301.8.4 KVM的虚拟化架构作为Linux领域的代表厂商，Red Hat于2008年收购Qu
21、mranet公司获得KVM。KVM是与Xen类似的一个开源项目。KVM虚拟化架构如图所示。KVM虚拟化架构KVM充分利用了CPU的硬件辅助虚拟化功能，并重用了Linux内核的诸多功能，使得KVM本身非常小。从严格意义来说，KVM本身并不是 Hypervisor，它仅是Linux内核中的一个可装载模块，其功能是将Linux内核转换成一个裸金属的Hypervisor。这相对于其他裸金属架构来说是非常特别的，有些类似于宿主架构，业界甚至有人称其为半裸金属架构。311.8.4 KVM的虚拟化架构通过KVM模块的加载将Linux内核转变成Hypervisor，KVM在Linux内核的用户（User）模式
22、和内核（Kernel）模式基础上增加了客户（Guest）模式。Linux本身运行于内核模式，主机进程运行于用户模式，虚拟机则运行于客户模式，使得转变后的Linux内核可以将主机进程和虚拟机进行统一的管理和调度，这也是KVM名称的由来。从架构上来看，各种虚拟化技术没有明显的性能差距，稳定性也基本一致。因此，在进行虚拟化技术选型时，不应局限于某一种虚拟化技术，而应该有一套综合管理平台来实现对各种虚拟化技术的兼容并蓄，实现不同技术架构的统一管理及跨技术架构的资源调度，最终达到云计算可运营的目的。1.9 典型虚拟化厂家及产品典型虚拟化厂家及产品主要介绍以下几种架构的产品：华为FusionCompute
23、、H3C CAS、深信服服务器、中兴iECS和ZStack。33312站点恢复。站点恢复功能为虚拟环境提供站点到站点的灾难恢复规划和服务。高可用性。如果虚拟机发生故障，FusionCompute可以自动重启虚拟机。动态负载均衡。无论是首次部署还是长期运营，FusionCompute都可以通过自动均衡资源池中的虚拟机来提高系统的利用率和应用的性能。1.9.1 华为FusionComputeFusionCompute是华为公司推出的企业级开放式服务器虚拟化解决方案。FusionCompute基于Xen开源设计。FusionCompute具有以下特点。4内存优化。FusionCompute允许主机服
24、务器上的虚拟机共享未使用的闲置服务器内存，以降低成本，改进应用性能和保护功能。341.9.1 华为FusionCompute5主机功率管理。FusionCompute充分利用嵌入的硬件特性，对虚拟机进行动态重新分配，并根据对工作负荷的需求波动让主机开机和关机。6虚拟机实时热迁移。允许将运行的虚拟机迁移到新主机上，而不需要中断应用运行或停机，因此可消除计划内停机。7iCache。FusionCompute使用服务器内存来存储启动镜像和非持续或临时的热点数据，以降低启动虚拟机时启动风暴的影响。35H3C CAS基于KVM技术，采用高性能的虚拟化内核，具有计算、网络、存储等的融合功能，是面向企业和行
25、业数据中心推出的一款全融合虚拟化软件。H3C CAS虚拟化平台能够有效地整合数据中心的IT基础设施资源、精简数据中心服务器的数量、简化IT操作，达到提高物理资源利用率和降低整体拥有成本的效果。通过高可用（HA）、动态资源调度（DRS）、动态资源扩展（DRX）、零存储（vStor）等特性功能，H3C CAS虚拟化平台可持续为用户提供一个稳定高效的虚拟化运行环境。1.9.2 H3C CAS36深信服服务器虚拟化（Server Virtualization）技术基于KVM技术，将服务器的物理（硬件）资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理硬件上的界限，而
26、是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而实现服务器整合，提高资源利用率，简化系统管理，提高系统安全性，让IT对业务的变化更具适应力，保障业务连续快速运行。深信服服务器虚拟化aSV依托于超融合基础架构，以虚拟存储为虚拟机存储介质，用虚拟网络打通虚拟机之间以及跟物理网络之间的连接，实现了客户业务系统在虚拟机中快速可靠地运行。1.9.3 深信服服务器5G371.9.4 中兴iECS中兴虚拟化软件平台ZXCLOUD iECS以Xen虚拟化技术作为虚拟化引擎（最新版本支持RHEL 6.2内核），集成ZTE电信级服务器操作系统NewStart CGSL、ZTE虚拟化管理套件（
27、ZXVManager）、工具套件，为云计算解决方案提供全面的虚拟化能力支持。ZXCLOUD iECS支持主流操作系统Linux、Windows XP、BSD、Solaris等Guest OS；支持x86、ARM、PowerPC等多种架构的CPU；支持Intel VT和AMD-V等硬件虚拟化技术；可提供高可用集群、在线迁移、动态负载均衡、动态资源调整及节能管理等功能。ZXCLOUD iECS包含资源虚拟化模块、系统安全模块、资源监控模块、负载均衡模块、能耗管理模块、虚拟机模块、虚拟机调度模块及资源统计模块等。381.9.5 ZStackZStack是一款开源IaaS产品，提供社区版与商业版，这也
28、是很多开源社区提供服务的主要形式。除了基本的虚拟化外，ZStack也提供了私有云的相关功能，包括多租户、VPC（Virtual Private Cloud，虚拟私有云）、计费、负载均衡等。ZStack在为用户提供所需功能的同时，由于其轻量与高效的架构，因而具备非常高的并发性能及可扩展性，能够达到数万物理节点的管控。ZStack与阿里云合作，共同提供混合云，能够在包括灾备、迁移、服务等场景中实现管控层面、数据层面完全打通的模式，可以为用户提供更灵活的IT基础设施方案。1.10 云计算概述2006年8月9日，Google首席执行官埃里克施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大会（SES Sa
29、n Jose 2006）上首次提出“云计算”（Cloud Computing）的概念。本书笔者对云计算的理解：云计算是通过互联网将某一计算任务分布到大量的计算机上，并可配置共享计算的资源池，且共享软件资源和信息可以按需提供给用户和设备的一种技术。401.10.1 云计算的特点云计算主要有以下5个特点。1基于互联网络云计算把一台一台的服务器用网络连接起来，使它们相互之间可以进行数据传输。3资源池化资源池（或池）是一种配置机制，是将所使用的各种资源（如网络资源、存储资源等）统一进行配置。5资源可控云计算提出的初衷，是让人们能够像使用水电一样便捷地使用云计算服务，极大地方便人们获取计算服务资源，并有
30、效节约技术成本，使计算资源的服务效益最大化。2按需服务“云”的规模可以动态伸缩。计算机服务资源会根据用户的个性化需求增减，或者通过云计算得到更多层次的服务，以满足不同用户的需求。4高可用云计算必须要保证服务的可持续性、安全性、高效性和灵活性，故必须采用各种冗余机制、备份机制、足够完全的安全管理机制、高效的反应机制和保证存取海量数据的灵活机制等，从而保证用户数据和服务的安全可靠。411.10.2 云计算体系架构从技术的角度来看，业界通常认为云计算体系分为3个层次，包括 Infrastructure as a Service，基础设施即服务（IaaS）；Platform as a Service，
31、平台即服务（PaaS）；Software as a Service，软件即服务（SaaS）。对于用户来说，这3层服务是相互独立的，因为每层提供的服务各不相同。但从技术角度来看，3层服务是相互依赖的，但是不相互依存。云计算的体系结构如图所示。421.10.2 云计算体系架构2PaaS（平台即服务）PaaS平台就是指云环境中的应用基础设施服务，也可以说是中间件即服务。3SaaS（软件即服务）SaaS 提供商为用户搭建了信息化所需要的所有网络基础设施，以及软件、硬件运作平台，并负责所有前期的实施、后期的维护等一系列服务。1IaaS（基础设施即服务）这一层的作用是将各个底层存储等资源作为服务提供给用户
32、。用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。用户不能管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、存储空间和部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件的控制。431.10.3 云计算的模式1公有云2私有云3混合云4行业云公有云通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云，或者是企业通过自己的基础设施直接向外部用户提供服务的云。私有云通常是指用户自己开发或者使用云计算产品自己搭建（也可由云提供商进行构建）云计算环境并只为自己提供服务的云计算。对于信息控制、可扩展性、突发需求及故障转移需求来说，只有将公有云和私有云相结合才可满足，这种两者结合起来的云就是混合云。行业云是针对某个行业设
33、计的云，并且仅开放给这个行业内的企业。行业云是由我国著名的商用 IT 解决方案提供商浪潮提出的。云计算的模式种类有很多种，按照云计算的服务模式主要分为4种，分别是公有云、私有云、混合云和行业云。1.11 云计算概述云计算的初期模型诞生的时间较早，但那时候的模型运算能力和现在的云计算相差甚远。云计算是在并行计算、分布式计算、网格计算和效用计算的基础上发展起来，经过无数次的演化和改进才形成我们现在看到的云计算模型。451.11.1 并行计算并行计算中可以调用多个计算资源处理一个庞大的计算任务，这些计算资源可以是多核CPU或者多CPU组成的服务器，也可以是多台服务器组成的网络。这些计算能力可以分解成
34、相互独立却又可以同时运行的部分，每一部分再分解成一串相互独立的命令执行流。任务分解后，每部分的每个命令执行流都可以在同一时间执行。这种并行计算是空间上的并行，还有基于流水线技术的时间并行，以及优化算法的数据并行和任务并行。不管采用何种并行计算方法，都对串行计算的单指令流单数据流（SISD）进行优化，采用多指令流多数据流（MIMD）的并行计算，使得它的处理能力有了大幅度提升。461.11.2 分布式计算分布式计算模式在处理庞大的计算请求时，会将需要解决的问题分解成一个个小的组成部分，然后将这些组成部分给众多的计算机进行处理，处理完成后将结果进行汇总，形成最终结果。并行计算调用的是网内有限的计算机
35、资源，分布式计算则可以汇集成千上万台计算机，甚至几百万、几千万的计算机资源，它的计算能力可想而知。分布式计算能力需要众多的志愿者在互联网上提供其计算机CPU的闲置处理能力，通过资源共享和计算能力的平衡负载来接受分布的计算请求。在欧美，几乎所有的家庭计算机都加入了分布式计算项目，可获取的计算能力非常庞大，因此分布式计算模式广泛应用于复杂的数学问题、密码安全、生物研究科学等大规模计算领域。471.11.3 网格计算网格计算是在分布式计算的基础上发展起来的。网格计算的核心是将所有资源进行整合，这些资源不仅仅局限于硬件，存储资源、通信资源、信息资源、知识资源、外围资源都是它所关注的范畴。利用互联网众多
36、的资源，形成一个处理能力巨大的超级计算机，可以完成很多大型机和巨型机难以企及的任务。举个简单的例子，“数学英雄”欧拉计算的梅森素数（素数是只能被1和自身整除的数，其中指数p是指素数，常记为Mp）是M31（即23112147483647，Mp为10位数）的一个素数。之后的数百年，人们演化出几十个梅森素数，并随着p值越来越大。演化的难度也呈现几何级增长。传统的计算能力早已无法计算梅森素数，只能通过强大的网格计算来完成。第47个梅森素数为M43112609，它的Mp位数为12978189，“数学英雄”欧拉计算的梅森素数的Mp位数为10。我们不禁会赞叹网格计算的强大实力。481.11.4 效用计算网格
37、计算将计算、存储、分析能力进行切割，然后将闲置资源发布到网格平台执行，用现有硬件资源获取最大的计算能力，这是典型的随选运算（Computing on Demand）模式。效用计算在这个基础上再次升华，通过实用模型服务最大程度地利用现有资源，并且降低使用成本。这个模型包括计算资源、存储资源、基础设施等众多资源，它的收费方式发生了改变，不仅对速率进行收费，对于租用的服务也需要缴纳一定的费用。效用计算开始引入按需服务的理念，不需要的额外服务不必为其支付任何费用。它的管理模块注重系统的性能，确保数据和资源随时可用，同时建立Automatization（自动化）模块，对服务器进行集群操控，促进服务器之间
38、的自动化管理，保证服务之间可以自行分配。491.11.5 云计算“一切皆服务”是“云”的理念，所有的行为、资源都是以服务的形态出现的，包括基础设施即服务、平台即服务、软件即服务、信息即服务、流程即服务、存储即服务、安全即服务、管理即服务等。公共云服务一般来说包括IaaS、PaaS、SaaS这3类服务。u IaaS是基础设施类的服务，将成为未来互联网和信息产业发展的重要基石。u PaaS服务被誉为未来互联网的“操作系统”，也是当前云计算技术和应用创新最活跃的领域。与IaaS服务相比，PaaS服务对应用开发者来说将形成更强的业务黏性。着重于构建和形成紧密的产业生态。u SaaS服务采用Web 技术
39、和SOA架构，通过互联网向用户提供多租户、可定制的应用能力，大大缩短了软件产业的渠道链条，使软件提供商从软件产品的生产者转变为应用服务的运营者。501.11.5 云计算全球云计算发展特点可以归纳为以下几点。（1）云服务已成为互联网公司的首选。（2）价格与服务成为云计算巨头竞争的重要手段。（3）云计算技术将带动人工智能、物联网、区块链相关技术。（4）容器技术应用将更为普及。（5）全球云计算服务市场呈现寡头垄断趋势。1.12 云计算与虚拟化的关系虚拟化计算的本质是对上层应用或用户隐藏了计算资源的底层属性。它既包括将单一的资源划分成多个虚拟资源，也包括将多个资源整合成一个虚拟资源。云计算技术的本质是
40、构建大规模的分布式计算系统资源库，将系统的计算分布在系统资源地，统筹考虑整体系统的利用情况。其本质是数据共享计算模式与服务共享计算模式的结合体。云计算和虚拟化没有任何必然关系，实现云计算可以不需要虚拟化，但是要提高资源利用率和方便管理，云计算还是需要通过虚拟化来实现的。虚拟化技术只是实现云计算的一种方式而已。本章小结本章首先讲述了虚拟化的基本概念及分类，接着分别讲述了服务器虚拟化技术与桌面虚拟化技术，介绍了虚拟化技术的发展历史，展望了虚拟化的发展前景，罗列了虚拟化的四大家族，最后列举了一些国内典型的虚拟化厂商产品。在虚拟化部分之后，加入了部分云计算技术的知识，讲述了云计算与虚拟化的区别。整章从基础知识入手，并逐步加深，最后落实到实际的技术产品。云计算和虚拟化是两种结合十分紧密的技术，虚拟化的下一步就是云化，但是云又不一定完全依靠虚拟化，为了更好地区分两种技术，增加对云计算技术的概述，并介绍了两者的关系。扩展习题相较于传统服务器技术，企业采用虚拟化技术能带来哪些优势？实现虚拟化技术的方式有哪些？哪种技术的性能最好？简述四大虚拟化技术的特点与优势，以及分别适用于哪类场景。如何给用户解释虚拟化平台与云技术平台的区别？1234学 习 进 步！虚拟化技术应用与实践
