前言
1、云计算的定义
云计算的定义
用户可以在任何时间、地点通过网络获取所需要的计算资源、网络资源、存储资源并且按量计费、弹性伸缩
云计算就是一个大的租赁渠首
云计算这个大的资源池中的各种资源(以租赁的形式)
云计算所汇聚的这部分资源(通过云平台的方式汇聚这些资源)
而云平台比如:阿里云、华为云
这些云平台使用到的底层平台技术为OpenStack而OpenStack 利用了什么技术将资源可以划分给不同的用户使用呢（虚拟化技术+物理资源集成的方式)
2、云计算定义(最重要的:汇聚资源，并以资源池的方式提供,②以云平台,例openstack做为底座平台提供的，openstack使用虚拟化+物理资源的方式将这些计算、存储、网络等资源租赁给用户)
虚拟化
1、虚拟化产生背景
美国环境保护’EPA报告中曾经统计过一组统计数据:EPA研究服务器和数据中心得能源效率时发现，实际上服务器只有53得时间时在工作的，
其他时间一直处于休民状态
软件资源是没有硬件资源性能高（稳定和效率)的（相同功能)
虚拟化技术：
通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机，在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，
同时每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互相不影响，从而提高计算机的工作效率。
2、虚拟化可以实现的：
- 在一个操作系统中(win10）模拟多个操作系统(centos、win10、5use)，同时每个操作系统可以跑不同的服务〈nginx+tomcat ) ，从而实现一台宿主机搭建一个集群（从整体)
- 通过软件/应用程序的方式，来实现物理硬件的功能cnsp
以软件形式实现物理设备的功能（二层交换机、路由器、三层交换机等)
3、虚拟化技术发展
雏形：
①1961年，IBM709机器实现了分时系统，将cPu占川切分为多个极短的时间片(1/100sec)每一个时间片执行不同的工作，通过对这些时间片进行轮询 - 逻辑分片的方式将一个CPU的单位时间1s划分为10份，每—份0.1s我可以使用分时系统将多个任务轮询分配给1个cpu的10个时间片让1个CPU模拟多个CPU
从而将一个cPu伪装成多个CPU - 前期:
CPU同—时刻点一个CPU处理一个任务，想要同时处理多个任务(比如10)多个CPU
以人为感知，1s 内完成了10个甚至更多的任务，人为感知可能会认为是不是有多个cpu同时工作
当61年的时候，IMB分时系统可以将CPU的单位时间进行分片，以轮询的方式将多个任务(1Q)分配给1个CPU处理，假设10个任务(每个任务CPU只需要0.1s就能完成)，也做到了1s处理了10个任务
资源的利用
使用分时系统的技术处理了10个任务，使用了1个CPU资源
不使用虚拟化处理10个任务，需要多个CPU同时工作
小结:使用分时系统对CPU单位时间进行分片这种方式，更为充分的利用了CPU的资源
②1972年，IBM止式将system370机的分时系统命名为虚拟机
③1990年，IBM推出的system39o机支持逻辑分区（将一个cPu分为多份，相互独立，也就是逻辑分割)
④Xan 200.3年问世，是一个外部的hypcrvi aor/Vw程序《虚拟机管理程序），能够控制宿主机和给多个客户机分配资源
⑤KVM:2007年问世,现已内置在kernel内核中的
⑥xen支持的虚拟化技术:全虚拟化,半虚拟化.
⑦KVM:支持的虚拟化技术:全虚拟化
虚拟化类型
1、全虚拟化:将物理硬件资源全部通过软件的方式抽象化，最后进行调用
使用的方法:使用hypervisor (VMM）软件，其原理是在底层硬件和服务器之间建立一个抽象层，而基于核心的虚拟机是面向Tinux系统的开源产品hypervisor (VM)可以捕捉cP的指令，
为指令访问硬件控制器和外设允当中介。
2、半虚拟化:需要修改操作系统（以软件形式模拟屋里硬件功能+物理硬件资源强型支持）
目的是趋近于物理硬件设备的性能
3、直通:直接使用物理硬件资源（需要支持，还不完善)
特性
1、优势
- 集中化管理(远程管理、维护)
- 提高硬件利用率（虚拟化特性）（物理资源利用率低-例如峰值，虚拟化解决了"空闲"容量)
- 动态调整机器/资源配置（虚拟化把系统的应用程序和服务硬件分离、提高了灵活性)
- 高可靠（可部署额外的功能和方案，可提高透明负载均衡、辽移、恢复复制等应用环境)
2、劣势 - 前期高额费用(初期的硬件支持)
- 降低硬件利用率（特定场景-例如极度吃资源的应用不一定适合虚拟化)
- 更大的错误影响面（本地物理机down机会导致虚拟机均不可用，同时可能虚拟机中文件全部损坏)
- 实施配置复杂、管理复杂(管理人员运维、排障困难)
- 一定的限制性（虚拟化技术涉及各种限制，必须与支持/兼容虚拟化的服务器、应用程序及供应商结合使用)
- 安全性《虚拟化技术白身的安全隐患)
小结
虚拟化：
是提高资源利用率的解决方案
虚拟化典型特性：
- 在一台操作系统中模拟多个操作系统
- 使用软件形式模拟物理硬件设备
关于KVM虚拟化案例
VMwareworkstation:使用软件达到虚拟多操作系统virtualBox:使用软件虚拟出多物理设备功能
以VMwareworkstation为例
workstation支持intel公司和AMD公司的虚拟化技术[1]硬件辅助虚拟化技术Intel-VT-x AMD一v
Intel Vr-x技术主要包含cPU、内存和r / o三方面的虚拟化技术，同时提供优化处理（早期为弥补xB6架构虚拟化的缺陷)AMD-v是对x86处理器系统架构的一组硬件扩展和硬件辅助虚拟化技术，可以简化纯软件的虚拟化解决方案
改进VMM（虚拟机监视器）的设计，更充分地利用硬件资源，提高服务器和数据中心的虚拟化效率
VMM(虚拟机监视器/管理程序) haperivisor
VMM是一个系统软件，可以维护多个高效、隔离的程序环境(虚拟机)，同时可以管理计算机系统的真实资源、为虚拟机提供接口
注：VMM功能：
1、对物理资源进行逻辑分剖(转化为虚拟资源）
2、调用虚拟资源供与应用程序(虚拟机）
KVM简介
广义KVM:
KVM （Kernel-based Vritual Machine)–基于内核的虚拟机
KVM是基于虚拟化扩展的X86硬件的开源Linux原生的全虚拟化方案（要求cpu支持Intel-VT-x或AMD-V)KVM内嵌于内核模块中，模拟处理器和内存以支持虚拟机运行
虚拟机被实现为常规的Linux进程，由标准Linux调度程序进行调度;
虚拟机的每个虚拟CPU被实现为一个常规的Linux进程。这使得KMV能够使用Linux内核的已有功能
但KWM本身不执行任何模拟。需要客户空间程序（虚拟机）通过/dev/kvm (此虚拟设备需要开起硬件辅助虚拟化才能看到)接口设置一个客户机虚拟服务器的地址空间，
并且由Qemu模拟工/o (ioctl）进行调度资源和维护管理
Libvirt:KM的管理工具，除了可以管理KwM这类VMM，还可以管理Xen，VirtualBox，甚至OpenStack底层Libvirt包含3个组件:后台daemon程序libvirtd、API库、命令行工具virsh
KVM架构及原理
- KVM虚拟化架构/三种模式
1、客户模式(guestos) :VM中的os为suestos
客户机在操作系统中运行的模式，客户机分为内核模式和用户模式，作用如下:
2、用户模式:
为用户提供虚拟机管理的用户空间工具以及代表用户执行I/o，Qemu工作在此模式下(Qemu的主要功能)
3、linux内核模式
模拟CPU、内存，实现客户模式切换，处理从客户模式的推出，KVM即运行在此模式下 - KVM原理
l、Guest:客户机系统，包括cPU0 ( vCPU)、内存、驱动(Console、网卡、I/o设备驱动等），被KVM置于一种受限制的cPU模式下运行。
2、KVM内核模块模拟处理器和内存以支持虚拟机运行
3、Qemu主要处理I/o以及为客户提供一个用户空间/dev/kvm 工具libvirt 来进行虚拟机管理ioctl(定义)专用于设备输入输出操作的系统调用
libvirt: KVM管理工具
以上构成一个完整的虚拟化平台
简单理解:
KVM驱动提供处理器、内存的虚拟化，以及客户机I/o的拦截（拦截敏感指令），guest的I/o被拦截后，交由gemu处理
Qemu利用接口libkvm调用（ioctl）虚拟机设备接口/dev/kvm来分配资源、管理、维护虚拟机
KVM工作流程
用户模式的Qemu利用接口 libkvm 通过 ioctl系统调用进入内核模式。KVM驱动为虚拟机创建虚拟cPU和虚拟内存，然后执行WMLAO·NCH指令进入客户模式，装载Guest 0S并运行。Guest os运行过程中如果发生.异常，则暂停Guest os的运行并保存当前状态同时退出到内核模式来处理这些异常。
内核模式处理这些异常时如果不需要工/o则处理完成后重新进入客户模式。如果需要Ⅰ/o则进入到用户模式，则由Qemu来处理I/o，处理完成后进入内核模式，再进入客户模式
虚拟化前后的对比
- 虚拟化前
1、每台主机拥有一个操作系统
2、软硬件紧密结合
3、在同一个主机上运行多个应用程序通常会产生冲突
4、系统资源利用率低（例如:5%)
5、硬件成本高昂并且不够灵活 - 虚拟化后
1、打破了操作系统和硬件的互相依赖
2、通过封装到虚拟机的技术，管理操作系统和应用程序为单一的个体
3、强大的安全和故障隔离
4、虚拟机时独立于硬件的，它们可以在任何硬件上运行 - 封装
KVM虚拟化：将应用封装在操作系统种
容器（docker）：将应用封装在镜像中 - 对比:
1、操作系统方面（虚拟化前):LAMP架构中(以一台主机实现)
2、LINUX + Apache + MySQL + PHP
3、其中Apache 与 MySQL资源是共享的
4、如果架构要求服务间的安全性隔离比较高的话，Apache的页面和MySQL数据库的目录一定是不能互相碰面，如果Apache漏洞暴露出来，攻击者就可以Apache的进程访问到MySQL的数据目录，从而获取MySQL中的数据，这种就是严重的安全隐患
5、而想解决这种潜在危险，可以通过实现内核级别的隔离（(使用虚拟化技术) - 软硬件结合
因为硬件和操作系统不兼容或者不支持，导致有些软、硬件功能无法正常使用（也是最难的问题)使用虚拟化，软硬件之间是会通过虚拟化层驱动进行隔离(调配)的，
只要虚拟化层可以识别软/硬件应用，就可以将软硬件结合使用
在同—个主机上运行多个应用程序通常会产生冲突
Apache和Nginx定位相同(80端口)
只能使用反向代理的方式进行分离，而同时如果在同一台机器使用这种方式，Apache和Nginx中重要的数据文件如果同时被泄露出去…而虚拟化可以隔离服务（操作系统、内核级别隔离）
KVM虚拟化平台部署
一、虚拟机资源配置准备
二、设置实验环境
1、修改主机名
hostnamectl set-hostname kvm
bash
2、将镜像光盘设为自动/永久挂载
vim /etc/fstab
/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0
[root@kvm ~]# mount -a
mount: /dev/sr0 写保护，将以只读方式挂载
[root@kvm ~]# df -hT
3、环境优化
- 设置DNS反向解析
#是否反解 DNS，设置为NO可以让客户端SSH 连接服务器更快
vim /etc/ssh/sshd _config
#取消DNS注释，改为NO
UseDNS no
4、制作本地YUM仓库
[root@kvm ~]# mkdir /abc
[root@kvm ~]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@kvm yum.repos.d]# ls
CentOS-Base.repo CentOS-fasttrack.repo CentOS-Vault.repo
CentOS-CR.repo CentOS-Media.repo epel.repo
CentOS-Debuginfo.repo CentOS-Sources.repo epel-testing.repo
[root@kvm yum.repos.d]# mkdir bak
[root@kvm yum.repos.d]# mv CentOS-* bak
- 配置本地YUM的配置参数
vim local.repo
[local]
name=kvm
baseurl=file:///mount
gpgcheck=0
enabled=1
5、清除缓存
# yum clean all
# yum makecache 把Yum源缓存到本地，加快软件的搜索好安装速度
# yum list 列出了yum包
6、安装kvm模块
#安装GNOME桌面环境，如果装了图形界面可以不需要装
yum groupinstall -y "GNOME Desktop"
#安装kvm模块
yum -y install gemu-kvm
#安装KVM调试工具,可不安装
yum -y inxtall gemu-kvm-tools
#构建虚拟机的命令行工具
yum -y install virt-install
# qemu组件,创建磁盘、启动虚拟机等
yum -y install gemu-img
#网络支持工具
yum -y install bridge-utils
#虚拟机管理工具
yum -y install libvirt
#图形界面管理虚拟机
yum -y install virt-manager
#以下是安装的内容
yum groupinstall -y "GNOME Desktop"
yum -y install gemu-kvm
yum -y install gemu-kvm-tools
yum -y install virt-install
yum -y install qemu-img
yum -y install bridge-utils
yum -y install libvirt
yum -y install virt-manager