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编辑于2022-12-21 14:23:03 北京市云计算
定义
云计算是一种模型,可以实现随时随地、便捷地、按需地从克配置计算资源共享池中获取所需资源,资源能够快速供应并释放,使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减到最低限度
云计算中的云其实是比喻的说法,主要还是指虚拟化技术。简单来说,云计算是由专业的第三方服务运行商搭建计算机存储和计算服务中心,把资源虚拟化为“云”后存储起来,为用户提供服务。
关键技术
虚拟化:一种资源管理技术,是云计算的核心技术,是一种基础技术 云计算极度依赖虚拟化,但虚拟化不是云计算,因为云计算是一种服务
分布式数据存储技术
数据中心联网
并行编程技术:将一个任务抽象成多个任务进行处理
体系结构自动化部署
用户界面
服务目录
管理系统,管理资源
部署工具,按需分配资源
监控
服务器集群
管理平台
OpenStack:是云计算的模型
技术架构
XEN(开源)
KVM(开源)
Vmware
HyperV
阿里Apsara
发展沿革
计算虚拟化—以虚拟化为中心
HyperV
XEN
KVM
软件定义与整合—以资源为中心
OpenStack
Vmware
AWS
云原生与重构业务—以应用为中心, 应用云化,敏捷应用开发与生命周期管理
Docker
CoreOS
Cloud Foundry
服务类型
基础设施即服务IaaS:提供硬件计算资源
平台即服务PaaS:提供可编程、可开发的云环境,用户可以在上面开发部署应用
软件即服务SaaS:提供云环境下的应用程序
部署形式
私有云
社区云/行业云
公有云
混合云
虚拟化
特点
分区
隔离
封装:每台虚拟机可以理解为一个文件夹,可以迁移
与硬件解耦
类型
寄居虚拟化-在原有系统上个构建虚拟化层,双os叠加开销大·
VMware workstation
Vitual Box
裸金属虚拟化-将虚拟化层直接部署到硬件上,内核开发难度大
混合虚拟化,最常用,要求CPU支持虚拟化,需要插入虚拟化模块
虚拟化层架构
全虚拟化
侧重性能,如KVM
半虚拟化
侧重安全性,如Xen
硬件辅助虚拟化
通过CPU实现
镜像
容器 Docker
与虚拟化的不同点
是新型的虚拟化技术:容器里包含APP运行需要的操作系统等一切环境,让APP与操作系统解耦,将应用移植到其他操作系统中;虚拟化更倾向完整系统的虚拟,庞大笨重,容器是更贴近应用的快捷虚拟,小巧玲珑适配性好。
与镜像的关系
是镜像的子系统,容器和镜像的关系: 镜像就是相当于一个可读的文本,镜像是可以读写的文本。 通俗理解就是,镜像就相当于系统盘,镜像盘,只可以读取,但是吧镜像系统盘装机运行起来就成了容器,可以进行操作
本质
包含在镜像里,是一个轻量化的虚拟化技术
主流技术
Docker
三大核心概念
(1) 镜像(Image):相当于停止运行的容器,内部是一个精简的操作系统(OS),同时还包括运行应用所必须的文件和依赖包。
(2) 容器(Countainer):可以理解为运行时的容器,是依据镜像创建出来的。
(3) 仓库(Image Repository):用于存储
应用范围
一次性测试环境,弹性的云服务,根据需求随时开启关闭,组建微服务架构
对比虚拟机技术
一、虚拟机虚拟机主要是为了解决之前一个服务器只能运行一个应用的问题,它实现了操作系统/硬件的抽象。主要是通过在物理服务器上建立多个虚拟主机,分别划分多个不同的计算资源,供给Web应用使用。这样使得多个应用可以稳定安全地运行在同一个服务器,也减少了服务器资源的闲置。缺点则是由于在虚拟机技术中服务器与应用的映射关系从一对一变为了一对多,这样会使得使得不同的虚拟机间会竞争带宽、宿主机端口资源等。在负载较高的情况下,虚拟机的性能则会变得很差,资源利用率大大下降,导致调度分发也缓慢。
Docker简单来说是一种轻量级的虚拟机技术,它与虚拟机最大的区别是容器的运行不会独占操作系统,运行中的容器是共享宿主机的内核的,这样就节约了大量的系统资源,进而降低运维和资金成本。
容器属于更轻量级的虚拟化技术,只提供对操作系统的虚拟,而不是对计算机实体资源的虚拟,所以相较于虚拟机技术,它的迁移和扩展性更好。
容器云
容器云指的则是Docker容器技术,它的主要使用场景是实现对于不同的应用进行隔离。
可执行的独立软件包,包括运行环境、代码等
计算虚拟化
主要技术
CPU虚拟化
物理CPU核数大于虚拟CPU,一个线程虚拟一个CPU
CPU QoS
限额
份额
预留资源
内存虚拟化
意义:为每个虚拟机内存提供独立的、连续的内存空间,防止互相影响
主要技术
全虚拟化
半虚拟化
硬件辅助虚拟化
内存复用技术
定义
比如分时复用,具体有3种技术,比如内存气泡,内存交换(把外部存储虚拟成内存给虚拟机用),内存共享 共用只读的部分,如果需要写,就开辟新空间。
QoS
内存预留
内存份额
IO虚拟化
定义
即输入输出虚拟化
分类
全虚拟化
半虚拟化
直通方式虚拟化
硬件辅助虚拟化
常见集群策略
定义:集群是一种计算机系统,通过一组计算机或服务器的软硬件连接起来高度紧密地协作完成计算工作,在客户端看来就只有一台设备,实际是一群提供相同服务的设备
虚拟机HA
高可用性,确保高可靠性,通过预留资源等策略让故障恢复加快,保证服务不中断。
动态资源调度DRS
负载均衡,可以根据承载量,将虚拟机迁移到空闲服务器上。
分布式电源管理DPM
业务较少时,集中到一台主机,减少电力消耗。
存储虚拟化
定义
将多种存储设备组合成一个逻辑大存储,
相关知识:常见存储类型 (也可以理解是磁盘阵列的组成方式)
本地磁盘
将硬件磁盘Raid阵列化给虚拟化平台使用,即插即用,安全性不高,无法跨服务器共享。
DAS
直连式存储,服务器直接连存储设备,存储设备上无系统,系统与存储分离,安装简单,服务器损坏不影响数据,规模有限,传输距离短,用于小公司
NAS
网络附加存储,面向不同操作系统服务器提供集中分类存储,将存储目录部署在存储设备,便于集中管理,传输速率低,成本高,用于大规模网络需求
SAN
存储区域网络,独立于计算机局域网,专门用于存储操作的网络,内部速度极快(因为有光纤接口、以太网接口,现有以太网接口10G、20G ,光纤则更高),将存储目录部署在服务器客户端,常见架构包括,FC SAN、IP SAN 存储利用率、兼容性高,传输距离远(因为有路由器、交换机,所以增加了传输距离)
相关概念
存储资源
指的是实际的物理设备,如NAS、DAS、SAN
存储设备
存储资源中的一些管理单元,如本地磁盘、NAS共享目录
数据存储
虚拟平台中可以管理的存储单元,属于数据层面非实体,是将物理存储转化为数字存储的中间件,一个本地磁盘对应1个数据存储
卷
在数据存储之上,是把数据存储分给多个虚拟机用的切分单位
主要功能
提高硬件资源利用率、增加可靠性
.精简磁盘和空间回收
用户使用多少空间就分多少,用户删除的释放回收
快照、快照链
快照是对某时刻数据的复制品(磁盘内容、虚拟机配置、内存信息),用于数据的恢复,恢复到某个时间点的状态,用户业可以利用快照进行测试,不影响主系统。多次快照间保存差量数据以节省空间。快照链就是一组快照,即连拍,更安全。
链接克隆
为多台虚拟机提供一个源卷,不同虚拟机的操作就是对原卷的差分卷操作,减少占用空间。目的是为不同的任务,轻松地批量生产独立的虚拟机。
虚拟磁盘文件迁移
即可以把虚拟机的存储转移到另一台物理设备。
网络虚拟化 即对通信设备的虚拟化
实现方法
用软件,提供逻辑上的路由器交换机(L2-L3)、负载均衡器、防火墙(L4-L7),为虚拟机提供一个完整的7层网络拓扑。实现物理网络和虚拟网络的解耦合
特点
网络服务抽象化,提供逻辑上的接口、交换机等,和不同安全策略组成任意类型网络,避免与物理层交互,直接在虚拟层交互,网络按需自动化,多租户网络安全隔离
虚拟化中的网络架构
网卡虚拟化
软件网卡虚拟化——虚拟一块网卡有自己的MAC和IP,链接至虚拟交换机,到物理网卡,到物理交换机。硬件网卡虚拟化,不需要通过虚拟化层直接使用网卡资源,使用最多,模拟出多个网卡,每个虚拟机一个,然后直接打通I/O通道使用资源,
交换机虚拟化
OVS,开放式虚拟化软件交换机,承上启下的作用,将虚拟网络与物理网络相连,2个重要概念——端口组(如vlan20,是将相同IP网段的虚拟机放在同一个端口)、上行链路(将物理交换机的数据传输给虚拟交换机的链路) 虚拟化中的数据转发路径,1.相同端口组(如vlan20)、不同服务器中的2台虚拟机需要经过物理交换机通信,相同端口组、同一台服务器2台虚拟机直接通过虚拟交换机通信,不同端口组、相同服务器的2台虚拟机,也需要经过物理交换机通信。
虚拟网络
技术
链路虚拟化
虚链路聚合技术
链路聚合:链路聚合是将多个端口捆绑在一起形成一个逻辑端口,限制是只能在同一个设备上对端口进行捆绑,好处是端口1损坏了,还可以用端口2,而且带宽增大
虚拟链路聚合:简称VPC,最常见的二层虚拟化技术,虚链路聚合是可以跨设备的链路聚合,提高带宽和可用性,
隧道协议技术
实现不同协议网络间的互联通信,如将以太网传输到ATM网络或令牌环网,传输多种协议数据帧,将数据帧强制送到特定地址。
典型的隧道协议
GRE
IPsec
虚拟网络
定义
由虚拟链路组成的网络,节点间通过虚拟化链路链接,
典型虚拟网络
层叠网络
层叠网络是在现有网络上搭建另一种网络,允许对没有IP的主机发送数据,优势是利用现有资源,不增加成本,提供更多服务,如基于PSTN网络的ADSL internet。
最重要的技术是VXLAN虚拟扩展局域网,解决了VLAN无法满足大二层网络的需求,原理是建立隧道以便于虚拟机迁移,应用上,是实现虚拟机跨服务器的部署和负载均衡的手段。
VPN
利用公共网络架构传递内联网信息,原理是利用加密的隧道协议,达到保密、终端认证、信息准确性等安全效果,可以在不安全的网络上安全地传递信息,方便分公司和出差的人访问内部网络。
2 VPN的层次划分 VPN的分类方法可以有多种,根据分层模型,VPN可以在第二层建立,也可以在第三层建立,甚至可以在更高层。按层次划分的主流VPN技术有以下几种: (1)第二层隧道协议(数据链路层):这包括点到点隧道协议(PPTP)、第二层转发协议(L2F),第二层隧道协议(L2TP)、多协议标记交换(MPLS)等。 (2)第三层隧道协议(网络层):这包括通用路由封装协议(GRE)、IP安全(IPSec),这是目前最流行的两种三层协议。 (3)会话层隧道协议:Socks处于OSI模型的会话层。Secks4协议,它为TELNET、FTP、HTTP,WAIS和GOPHER等基于TCP协议(不包括UDP)的客户朋睦务器程序提供了一个无需认证的防火墙.建立了一个没有加密认证的VPN隧道。Socks5协议扩展了Socks4,以使其支持UDP、TCP框架规定的安全认证方案、地址解析方案中所规定的IPv4、域名解析和IPv6。 (4)应用层隧道协议:安全套接字层(Secure SocketLayer,SSL)属于应用层隧道协议.它广泛应用于Web浏览程序和Web服务器程序.提供对等的身份认证和应用数据的加密。
二层、三层VPN的比较
第三层隧道与第二层隧道相比,优点在于它的安全性、可扩展性及可靠性。从安全的角度来看,由于第二层隧道一般终止在用户网设备(CPE)上,会对用户网的安全及防火墙技术提出较严竣的挑战。而第三层的隧道一般终止在ISP的网关上,不会对用户网的安全构成威胁。从可扩展性角度来看,第二层IP隧道将整个PPP帧封装在报文内,可能会产生传输效率问题;其次,PPP会话会贯穿整个隧道,并终止在用户网的网关或服务器上。由于用户网内的网关要保存大量的PPP对话状态及信息,这会对系统负荷产生较大的影响,当然也会影响系统的扩展性。除此之外,由于PPP的LCP(数据链路层控制)及NCP(网络层控制)对时间非常敏感,IP隧道的效率会造成PPP会话超时等问题。第三层隧道终止在ISP网内,并且PPP会话终止在RAS处,网点无需管理和维护每个PPP会话状态,从而减轻系统负荷。 第三层隧道技术对于公司网络还有一些其他优点,网络管理者采用第三层隧道技术时,不必在他们的远程为客户原有设备(CPE)安装特殊软件。因为PPP和隧道终点由ISP的设备生成,CPE不用负担这些功能,而仅作为一台路由器。第三层隧道技术可采用任意厂家的CPE予以实现。使用第三层隧道技术的公司网络不需要IP地址,也具有安全性。服务提供商网络能够隐藏私有网络和远端节点地址。
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