《虚拟化与云计算》笔记(一)
发布日期:2021-05-24 23:15:54 浏览次数:25 分类:精选文章

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数据中心的构建与管理

数据中心通常按照可用性的不同级别分为四个等级(即Tier级别):

  • 基础级(Basic Site Infrastructure):该级数据中心没有冗余设备,所有设备均为一整套线路系统(包括电力和网络)相联通。该级别的设计特点是最为基础,适用于对数据中心可用性的要求较低的场景。

  • 具冗余设备级(Redundant Capacity Components Site Infrastructure):该级数据中心具备冗余设备,但所有设备依然由一条线路系统相联通。相比基础级,具冗余设备级在设备层面具有一定的容错能力。

  • 可并行维护级(Concurrently Maintainable Site Infrastructure):该级数据中心的所有计算机设备均配备双电源,有多套线路系统。在维护时,设备间可以并行运行,减少停机时间。

  • 容错级(Fault Tolerant Site Infrastructure):该级数据中心具备多重、独立且物理上相隔的冗余设备,以及动态分布的多套线路系统。其容错能力最为强,适用于高可用性和高可靠性的场景。

  • 数据中心服务器的性能设计需要综合考虑CPU频率、内存大小、磁盘容量、I/O性能、网络带宽以及电源供给能力等多个方面,确保各项资源达到均衡与协调。

    服务器能耗主要包括两部分:

  • CPU的能耗,这部分与CPU的利用率直接相关。
  • 主板、内存、网络等其他部件的能耗,这部分为固定值。
  • 第二章

    服务器虚拟化技术开发与应用

    随着技术的发展,从操作系统的虚拟内存到Java语言的虚拟机,再到现代基于x86体系结构的服务器虚拟化,虚拟化技术取得了长足进步。虚拟内存技术通过屏蔽程序所需内存空间的存储位置和访问方式等细节,为程序提供了一致的地址空间,这充分体现了虚拟化的核心理念。

    虚拟化是一种对物理资源的逻辑表示,它不再受物理资源的限制。服务器虚拟化技术主要包括以下几类:

  • 基础设施虚拟化

    • 网络虚拟化:通过 VLAN、VPN等技术实现虚拟网络接口,使物理网络资源与虚拟网络资源无缝整合。
    • 存储虚拟化:通过RAID、NAS、SAN等技术,将物理存储资源抽象为一致的逻辑视图,便于用户管理和访问。
  • 系统虚拟化: 在一台物理服务器上创建多个虚拟服务器,将提升整体利用率。

  • 软件虚拟化

    • 应用虚拟化:为应用程序提供一个虚拟运行环境,便于程序开发和测试。
    • 高级语言虚拟化:针对Java等高级语言解决程序在不同计算机体系结构间迁移问题。
  • 现代服务器虚拟化技术主要采用以下实现方式:

  • 宿主虚拟化:将虚拟机监视器作为宿主操作系统的应用程序运行,利用宿主功能实现硬件资源抽象。这种方式实施相对简单,但性能较差。

  • 原生虚拟化:虚拟化平台直接运行在硬件之上,提升了性能,但实现复杂度较高。

  • 服务器虚拟化需要对硬件资源进行全面虚拟化,尤其包括CPU、内存和I/O设备的虚拟化:

  • CPU虚拟化:通过抽象物理CPU为虚拟CPU,单个物理CPU同时服务多个虚拟CPU。在处理敏感指令时,可采用动态二进制代码翻译技术或超级调用技术。

  • 内存虚拟化:通过影子页表法或页表写入法实现物理内存与虚拟内存的一致性映射。

  • 设备与I/O虚拟化:虚拟化平台将物理设备抽象为一系列标准化虚拟设备,便于虚拟机的跨平台迁移。网络虚拟化尤为重要,其中包括虚拟交换机的构建。

  • 实时迁移技术:支持无停机将虚拟机迁移到另一台物理机上,确保系统连续性运行。

  • 以上技术集成与实践,是现代高效服务器管理的重要手段。

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