《云計算基礎》教案

1云計算概念和價值

1.1教學目的和要求

本章介紹云計算的相關概念。

1.2重點與難點

重點：云計算的商業(yè)模式和部署模式；

難點：云計算的關鍵特征。

1.3教學設計

1.3.1引入

通過例舉互聯(lián)網(wǎng)上常見的云產(chǎn)品〔云存儲、云閱讀、云輸入法、云操作系統(tǒng)……），比

照傳統(tǒng)產(chǎn)品，引出云計算何時消滅、在什么狀況下消滅、有哪些特征，然后給出云計算的概念,

講解云計算的進展歷程。

1.3.2講解

1.對于云計算的概念生疏，要從技術和商業(yè)兩方面來看，把握住云計算的關鍵特征，

可以通過對互聯(lián)網(wǎng)上所供給的效勞應用來推斷其是否屬于云計算的范疇。

云計算概念：云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資

源和信息可以按需求供給應計算機和其他設備。云計算依靠資源的共享以達成規(guī)模

經(jīng)濟，它的運營模式和電廠很相像。

2.云計算的產(chǎn)生是進展的必定，要看到技術與需求相互的推動作用，以及商業(yè)模式轉(zhuǎn)變

使得人們對云計算的認可；

3.云計算的部署模式和商業(yè)模式都是基于需求來劃分的，部署模式主要是考慮不同的

安全性、本錢、便利性，商業(yè)模式主要考慮用戶業(yè)務方面的需求；

云計算部署模式：私有云計算、公有云計算、混合云計算

a）私有云計算：一般由一個組織來使用，同時由這個組織來運營。華為數(shù)據(jù)中心屬

于這種模式，華為自己是運營者，也是它的使用者，也就是說使用者和運營者是

一體，這就是私有云。

b）公有云計算：就如共用的交換機一樣，電信運營商去運營這個交換機，但是它的

用戶可能是一般的群眾，這就是公有云。云的使用者是寬闊互聯(lián)網(wǎng)用戶，是面對

公眾的。

c）混合云計算：它強調(diào)根底設施是由二種或更多的云來組成的，但對外呈現(xiàn)的是一

個完整的實體。企業(yè)正常運營時，把重要數(shù)據(jù)保存在自己的私有云里面（比方：

財務數(shù)據(jù)），把不重要的信息放到公有云里，兩種云組合形成一個整體，就是

混合云。比方說電子商務網(wǎng)站，尋常業(yè)務量比較穩(wěn)定，自己購置效勞器搭建私有

云運營，但到了圣誕節(jié)促銷的時候，業(yè)務量格外大，就從運營商的公有

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云租用效勞器，來分擔節(jié)日的高負荷；但是可以統(tǒng)一的調(diào)度這些資源，這樣就構

成了一個混合云。

d)混合云，既包含私有云又包含公有云。從客戶的角度來說，有時候，重要的數(shù)

據(jù)可以放在私有云，而相對不重要的數(shù)據(jù)放在公有云，兩種云組成一個整體，

這種就是混合云。從云供給商的角度來看，自己業(yè)務的運營，可以使用私有云，供給

應用戶使用的局部是公有云，他的運營模式也是混合云。

e)laaS(Infrastructureasaservice)：根底設施即效勞，指的是把根底設施以效勞

形式供給應最終用戶使用。包括計算、存儲、網(wǎng)絡和其它的計算資源，用戶能

夠部署和運行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應用程序。例如：虛擬機出租、網(wǎng)盤等。

f)PaaS(Platformasaservice)：平臺即效勞，指的是把二次開發(fā)的平臺以效勞形

式供給應最終用戶使用，客戶不需要治理或掌握底層的云計算根底設施，但能掌

握部署的應用程序開發(fā)平臺。例如：微軟的VisualStudio開發(fā)平臺。

g)SaaS(Softwareasaservice)：軟件即效勞，供給應消費者的效勞是運行在云計

算根底設施上的應用程序。例如：企業(yè)辦公系統(tǒng)。

4.云計算的價值要從它自身的特點來分析，結合用戶不同的需求，能給云計算參與的各

方帶來哪些方面的好處(本錢、敏捷、安全、便利、高效……)。

5.云計算當前的應用狀況，通過華為云計算解決方案產(chǎn)品介紹，使學員對云計算整體上

有比較形象的生疏。

1.3.3總結

云計算是在傳統(tǒng)技術和商業(yè)模式下進展而來的，關鍵在于生疏到基于哪些傳統(tǒng)技術和商業(yè)

模式又產(chǎn)生了哪些的概念，以及這些的概念產(chǎn)生的必要性。

1.4作業(yè)與思考題

1.云計算的部署模式和商業(yè)模式分別有哪幾種？

2.云計算能夠給企業(yè)IT系統(tǒng)帶來哪些價值？

1.5主要參考資料

《云計算工程》

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2虛擬化技術根底

2.1教學目的和要求

本章通過對華為云計算解決方案的講解，使學員能描述什么是虛擬化技術，虛擬化技術包

含哪些方面。

2.2重點與難點

重點：把握虛擬化技術的概念，特點；

難點：把握計算虛擬化，存儲虛擬化，網(wǎng)絡虛擬化。

2.3教學設計

2.3.1弓|入

云計算的核心關鍵技術是虛擬化技術，虛擬化技術不是技術，早在上個世紀就已經(jīng)消滅，

主要用于大型機，然后講虛擬化的特性，進而講到虛擬化里面包含的計算虛擬化、存儲虛擬化、

網(wǎng)絡虛擬化。

講解

1.什么是虛擬化技術：

a）虛擬化技術是一種資源治理技術，它的實現(xiàn)是在系統(tǒng)中參加一個虛擬化層，將下

層的資源抽象成另一種形式的資源，供給應上層應用

b）虛擬化技術的本質(zhì)：分區(qū)、隔離、封裝、相對于硬件獨立

c）虛擬化的類型：借居虛擬化、裸虛擬化、操作系統(tǒng)虛擬化

2.計算虛擬化技術：

a）CPU虛擬化：半虛擬化，全虛擬化，硬件關心虛擬化。

b）內(nèi)存虛擬化：需要解決的問題：內(nèi)存都是從物理地址0開頭的；內(nèi)存都是連

續(xù)的

c）IO虛擬化著重介紹前后端驅(qū)動模型

d）簡潔介紹Intel硬件虛擬化技術

3.存儲虛擬化的實現(xiàn)方式

a）裸設備+規(guī)律卷

b）存儲設備虛擬化

c）主機存儲虛擬化+文件系統(tǒng)

存儲的10是通過Domain。來實現(xiàn)的，全部的存儲設備都是通過前后端驅(qū)動模

型由Domain。治理和配置的。主機內(nèi)核空間就是Domain。。

4.網(wǎng)絡虛擬化

a）介紹大二層網(wǎng)絡的應用場景

b）虛擬交換技術：Vswitch就是一般的open-vswitch,數(shù)據(jù)交換由CPU完成；

eswitch是enhancedvswitch.數(shù)據(jù)交換由網(wǎng)卡完成。

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VxLAN：一種L201P技術，可以使二層數(shù)據(jù)包跨三層進展傳輸，實現(xiàn)虛擬機

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的跨數(shù)據(jù)中心進展遷移。

TRILL和SPB是大二層網(wǎng)絡的兩種網(wǎng)絡協(xié)議。SPB不能兼容現(xiàn)有的客戶二層

網(wǎng)絡，但是支持16M個VLAN,TRILL可以兼容客戶現(xiàn)有的二層網(wǎng)絡，目前

只支持4K個VLAN,后續(xù)會支持16M個VLAN?

5.簡潔介紹如何在華為虛擬化平臺上創(chuàng)立虛擬機。

2.3.2總結

對虛擬化技術進展總結：虛擬化的定義，虛擬化的本質(zhì)有哪些，主要應用在什么場景。

然后對計算虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化的工作原理進展總結。

作業(yè)與思考題

1.虛擬化技術能給客戶帶來什么利益？；

2.虛擬化分為哪幾方面的虛擬化？他們的原理是什么

2.4主要參考資料

《云計算工程》

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3云計算解決方案介紹

3.1教學目的和要求

把握華為云計算解決方案FusionSphere>FusionCube和FusionAccess的功能和特性，以

及應用場景。

3.2重點與難點

重點：FusionSphere解決方案包含哪些組件，以及各個組件的功能。理解云計算整體解決

方案中的“水平融合”戰(zhàn)略。

難點：清楚把握云計算體系構造。

3.3教學設計

3.3.1弓I入

學習了虛擬化技術之后，學員對虛擬化技術有肯定程度上的生疏，接下來介紹華為云計算

產(chǎn)品是什么樣子的，包含哪些組件，他們的功能和特性是什么，應用在什么場景。

3.3.2講解

1.華為FusionSphere虛擬化解決方案

FusionSphere整體架構

a)UltraVR:容災治理軟件，實現(xiàn)系統(tǒng)整體的同城或異地容災力量

b)HyperDP:備份治理模塊，實現(xiàn)虛擬機級別的備份治理力量

c)FusionCompute:計算虛擬化，實現(xiàn)CPU,內(nèi)存，磁盤，外設等根本要素的

虛擬化，虛擬機由FusionCompute實現(xiàn)

d)FusionStorage:存儲虛擬化。將通用效勞器的本地磁盤整合起來，供給分布

式的SERVERSAN力量

e)FusionNetwrok:網(wǎng)絡虛擬化。實現(xiàn)SDN掌握器、虛擬化VXLAN網(wǎng)關、虛

擬防火墻，虛擬DHCP效勞器，虛擬路由器等功能

f)FusionManager:云平臺治理。為FusonCompute,FusionStorage,FusionNetwork,

HyperDP以及效勞器、存儲、交換機、防火墻等供給統(tǒng)一整合的治理平臺

g)OpenStack:華為Openstack發(fā)行版，對外供給標準的Openstack治理與接口

力量

2.FusionSphere架構特點高效、安全、融合和開放

a)模板化、自動化業(yè)務部署

b)資源彈性伸縮、SLA資源池

c)故障快速檢測和自動恢復

d)精細化故障預防系統(tǒng)

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e）端到端的系統(tǒng)安全優(yōu)化

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f）基于云操作系統(tǒng)的主機復制容災

g）虛擬化防病毒

h）資源統(tǒng)一治理

i）多數(shù)據(jù)中心治理

j）混合云治理

k）供給開放API接口

1）FusionSphere版本介紹

□試用版

□標準版

□高級版

□的金版

3.FusionCube融合一體機解決方案

a）融是指FusionCube供給了計算、存儲、網(wǎng)絡、虛擬平臺、數(shù)據(jù)庫、應用軟

件等融合力量，實現(xiàn)一站式解決方案

b）簡是指FusionCube供給了資源完全共享，無縫平滑擴容，一站式應用平臺

c）優(yōu)主要是指FusionCube通過供給創(chuàng)的存儲架構（FusionStorage）,分布式的

軟件定義存儲，供給高性能存儲力量

4.FusionAccess桌面云解決方案

a）桌面云產(chǎn)生的背景

b）華為FusionCloud桌面云解決方案的特點

□保障用戶辦公體驗

□保障用戶辦公體驗

□友好的登錄界面

□完善的GPU支撐方案

三種GPU方案，支撐云圖形工作站，現(xiàn)在主流的是GPU硬件虛擬化方

案

GPU共享高性能圖形方案：支持帶有GPU共享特性的虛擬桌面，擁有

OpenGL2.1和DirectX9圖形力量，可以運行常見的制圖軟件與玩耍GPU

硬件虛擬化：支持帶有GPU硬件虛擬化特性的虛擬桌面，擁有OpenGL

4.4和DirectX9/10/11圖形力量，可以運行簡單的制圖軟件與玩耍

GPU直通高性能圖形方案：支持帶有GPU直通的虛擬桌面，擁有物理顯

卡的全部功能，可以運行物理顯卡支持的全部制圖或玩耍軟件。支持符合最

DirectX、OpenGL標準的3D應用

c）公用桌面最正確方案：全內(nèi)存桌面

□內(nèi)存去重壓縮和復用技術，桌面VM的系統(tǒng)盤放到內(nèi)存中，重啟復

原初始狀態(tài)

□全內(nèi)存VDI存儲。突破內(nèi)存介質(zhì)專用的實時在線重刪技術、在線壓

縮技術；供給高速IO力量和高速克隆力量，供給超過300IOPS每桌

面

□VM磁盤讀寫操作，轉(zhuǎn)化為內(nèi)存操作，批量創(chuàng)立分發(fā)等治理效率大幅

提升

d）全面敏捷的E2E安全防護設計

e）完善的業(yè)務容災力量

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f）系列工具，簡化治理與故障診斷

g）全方位牢靠性保障機制

h）完善的分支機構部署力量

i）桌面云典型應用場景

□VLAN技術，首先明確為什么需要劃分VLAN,有哪些好處；然后

是VLAN的劃分方法（基于MAC地址、基于端口、基于協(xié)議、基

于子網(wǎng)）；重點是VLAN的端口類型（Access、Trunk,Hybrid）；理

解一樣VLAN跨交換機的通信和不同VLAN通過路由進展通信；最

終通過FusionSphere中分布式交換機的VLAN配置來加深對VLAN

的理解和運用。

□IPQoS技術，首先明確它的目的是解決哪些問題〔丟包、延時、抖

動、帶寬限制），然后通過什么樣的方式來解決（三種效勞模型：

Best-Effort、IntServ、DiffServ）,這些不同的模型中分別承受了哪些

技術來應對哪方面的問題，最終總結下IPQoS的整體流程。

□集群和堆疊，這里要區(qū)分級聯(lián)、堆疊、集群的區(qū)分和聯(lián)系，級聯(lián)和堆

疊都是物理上的連接，到達擴展的目的，但級聯(lián)中每個物理設備還是獨

立治理的，而堆疊則使這些設備在規(guī)律上成為一個整體，統(tǒng)一治理。集群

是軟件層面實現(xiàn)的，建立在物理設備級聯(lián)或堆疊的根底之上。

3.3.3總結

本章對華為云計算解決方案產(chǎn)品FusionSphere進展了全方位介紹，著重介紹了

FusionCube一體機解決方案的三大特點，融簡優(yōu)；FusionAccess解決方案的特性，比方GPU

虛擬化，全內(nèi)存虛擬機，鏈接克隆虛擬機等一系列特性。

3.4作業(yè)與思考題

1.華為FusionSphere云計算解決方案產(chǎn)品架構是什么樣子的？

2.FusionCube一體機有什么特點?

3.FusionAccess全內(nèi)存虛擬機應用在什么場景？

4.FusionSphere、FusionAccess、FusionCube三者之間的內(nèi)在聯(lián)系是什么？

3.5主要參考資料

《云計算工程》

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4云計算硬件系統(tǒng)介紹

4.1教學目的和要求

把握承載華為云計算平臺的硬件有哪些；把握華為效勞器、存儲設備、交換設備以及終端

TC設備的根底學問。

4.2重點與難點

重點：把握E9000效勞器的組成架構；OceanStor5600/5800V3存儲設備的硬件架構

的特點；S5700系列交換機的規(guī)格。

難點：E9000效勞器的組網(wǎng)。

4.3教學設計

4.3.1弓|入

FusionSphere是華為云計算的靈魂，那么承載靈魂的就是硬件，這節(jié)課一起學習華為云

計算解決方案中用到的硬件平臺。

4.3.2講解

1.華為云計算硬件概覽：硬件包含效勞器、存儲設備、交換機和登錄虛擬機的終端設備。

2.效勞器介紹

a)E9000

□E9000特點：計算密度高存儲容量大組網(wǎng)敏捷

□E9000的治理模塊：MM910主備部署，對E9000硬件進展監(jiān)控和治理

□E9000的計算節(jié)點：CH121CH222CH242CH240刀片的亮點

□E9000的交換模塊：CX310CX311CX611的亮點

□E9000的MEZZ扣卡〔PCIE可插拔網(wǎng)卡)：MZ510MZ512,以及對應的

安裝槽位

3.RH2288H效勞器

了解RH2288H效勞器的規(guī)格參數(shù)。

4.存儲設備介紹OceanStor5600/5800V3

a)OceanStor5600/5800V3整體架構特性介紹：高性能，高擴展，高牢靠，綠色

節(jié)能

b)掌握框介紹：生疏模塊，了解模塊的功能及規(guī)格參數(shù)；端口種類和規(guī)格參數(shù)。

c)4U3.5寸高密硬盤框：最高可以安裝75塊硬盤。

5.S5700系列千兆交換機：了解S5700系列交換機型號及其端口參數(shù)；了解交換機

堆疊參數(shù)規(guī)格。

6.TC(ThinClient)：常用的機框TC設備

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TC有定制的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，有l(wèi)inux和windows兩種系統(tǒng)類型。依據(jù)CPU

的類型可以分為ARM架構和X86架構。CT3100CT3000等低端TC承受的ARM

架構，CT5000CT6000等高端TC承受的是X86架構?？梢罁?jù)不同場景選配。

7.云計算硬件典型部署形態(tài)

a)虛擬化：E9000(RH2288H)效勞器+S5600V3存儲+S5700交換機

b)標準桌面云：E9000(RH2288H)效勞器+S5600V3存儲+S5700交換機+TC終

端

c)桌面云一體機：E9000(RH2288H)效勞器+S5600V3存儲+S5700交換機+TC終

端

4.3.3總結

這一章講解了華為云計算解決方案部署的硬件平臺〔這些硬件都是華為自研產(chǎn)品)。

需要把握硬件平臺包含計算設備〔效勞器)，存儲設備(SAN存儲)，交換設備(交換

機)，終端設備(ThinClient),以及他們的特性和規(guī)格參數(shù)。最終依據(jù)場景進展硬件組

合搭配。

4.4作業(yè)與思考題

1.華為云計算硬件平臺包含哪幾類硬件產(chǎn)品？

2.計算設備、存儲設備、交換設備、終端設備分別使用哪些型號，并描述他們在云計

算硬件平臺中的功能是什么？

4.5主要參考資料

《云計算工程》

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5FusionCompute架構原理

5.1教學目的和要求

生疏FusionCompute的組織架構和功能特性。

5.2重點與難點

重點：FusionCompute操作配置；

難點：FusionCompute系統(tǒng)架構。

5.3教學設計

5.3.1弓I入

FusionCompute是華為云計算產(chǎn)品FusionSphere中的虛擬化部件，這一章主要是對前一

章虛擬化學問的補充，能更實際形象的理解虛擬化技術。

5.3.2講解

1.FusionCompute在FusionSphere中的作用，主要是硬件資源虛擬化和虛擬資源池的

治理；

硬件資源虛擬化是由FusionComputeCNA完成的，虛擬資源池的治理是由

FusionComputeVRM完成的。這在安裝部署中分得很明確。

2.FusionCompute系統(tǒng)架構，主要是VNA和VRM之間的關系，以及VRM內(nèi)部各

個模塊的功能。

a)VNA:虛擬節(jié)點代理，完成底層虛擬化資源的配置治理。

b)VRM：虛擬資源治理配置中樞，給用戶供給可視化的治理界面。

c)PresentationService供給對外呈現(xiàn)和治理操作接口，如WebUI。

d)BusinessProcess基于BusinessService,供給簡單資源治理和基于策略的分布

式資源治理效勞。

e)RESTAPI接口面對WebUI開放資源治理接口。

f)BusinessService供給根本的資源治理效勞，包括計算、存儲、網(wǎng)絡、節(jié)點、

性能、故障、補丁、日志等功能。

g)DataService供給數(shù)據(jù)訪問效勞。

h)ConnectivityService供給上層治理效勞與下層CNA和數(shù)據(jù)庫的對接效勞。

i)Database〔數(shù)據(jù)庫)用的是華為自研的高斯數(shù)據(jù)庫，用于存放各類治理數(shù)據(jù)，

包括主機/虛機節(jié)點信息、狀態(tài)信息等。

3.FusionCompute功能特性

兼容行業(yè)特別操作系統(tǒng)：FusionCompute(以后簡稱FC)不僅支持常見的操作系

統(tǒng),如Windows2022,Windows2022,Windows?,RedhatLinux,SUSELinux,

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CentosLinux等，還支持特別操作系統(tǒng)，如中標麒麟Linux0在兼容一款OS時,

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必選要開發(fā)對應的PVDriver,華為具備驅(qū)動的開發(fā)力量。

4.敏捷的虛擬機配置調(diào)整

可以依據(jù)業(yè)務需要，敏捷配置虛擬機的資源，并且支持在線添加，離線刪除。

不過vCPU、vRAM在線添加功能不是全部OS都支持。對于不支持熱添加的OS,

FusionCompute支持重啟虛擬機生效。

5.內(nèi)存復用技術

內(nèi)存復用是指在效勞器物理內(nèi)存肯定的狀況下，通過綜合運用內(nèi)存復用單項技

術〔內(nèi)存氣泡、內(nèi)存共享、內(nèi)存交換）對內(nèi)存進展分時復用。分時復用原理是

通過計算節(jié)點上的內(nèi)存復用策略實時調(diào)用相關內(nèi)存復用技術，把空閑內(nèi)存釋放

出來給其他虛擬機使用，同時平衡各虛擬機的內(nèi)存復用狀況，從而到達虛擬機

內(nèi)存規(guī)格總和大于效勞器規(guī)格內(nèi)存，最終提高效勞器中虛擬機密度。

內(nèi)存復用好處：

提高內(nèi)存利用率：內(nèi)存復用技術允許虛擬機治理器（Hypervisor）使用內(nèi)存回

收技術回收負載低的虛擬機的空閑內(nèi)存，轉(zhuǎn)移給負載高的虛擬機使用。

提高整合比率：內(nèi)存復用技術使虛擬機占有較少的主機內(nèi)存，可以在主機上建

立更多的虛擬機，而仍舊能獲得高的性能。

a）內(nèi)存氣泡特點：

通過在虛擬機內(nèi)運行的氣泡驅(qū)動，實時調(diào)整驅(qū)動所占用內(nèi)存量，這局部內(nèi)

存量全部釋放回Hypervisor后給其他虛擬機使用，以到達復用的目的.

內(nèi)存氣泡是比較輕量級的內(nèi)存復用技術，通過OS感知的方式占用內(nèi)存，

對性能的影響相對較小。

缺點在于虛擬機用戶能感知該技術〔虛擬機實際內(nèi)存量削減），依靠OS的

空閑內(nèi)存狀況（氣泡實際釋放量與之相關），OS內(nèi)存壓力增大時氣泡不能

主動歸還內(nèi)存。

b）內(nèi)存共享特點：

UVP（華為的Hypervisor）的內(nèi)存共享基于blktap2鏈接克隆，通過識別

虛擬機對同一磁盤塊讀取來進展共享；同時UVP自己實現(xiàn)了一套零頁共

享方式。

內(nèi)存共享的優(yōu)勢在于對于桌面云場景下，同OS類型的虛擬機往往有大量

的一樣內(nèi)存頁，因此通過共享方式能很大程度上削減重復的內(nèi)存頁，相當

于內(nèi)存級別的去重，同時虛擬機不感知。

缺點在于創(chuàng)立共享/解除共享會帶來額外開銷。

c）內(nèi)存交換特點：

通過在Hypervisor外部直接把GuestOS的內(nèi)存頁內(nèi)容交換到磁盤上來釋

放內(nèi)存。

內(nèi)存交換的優(yōu)勢在于虛擬機不感知，同時能夠做到定量復用〔內(nèi)存共享、

Balloon都是不定量的），也即是說交換在內(nèi)存缺乏時有最終的手段確保虛擬

機/物理機正常運行。

內(nèi)存交換的缺點也同樣明顯：由于虛擬機內(nèi)存被交換到磁盤，讀寫內(nèi)存速率

被降低一個數(shù)量級，虛擬機性能將受到較大影響。

6.虛擬機熱遷移技術

a）先拷貝虛擬機的配置文件和設備文件到目標主機

b）然后將內(nèi)存壓縮后拷貝到目標主機內(nèi)存中，然后進展解壓

c）暫停原虛擬機，將原虛擬機最內(nèi)存更內(nèi)容拷貝到目標主機

第頁

d）在目標主機上開啟虛擬機

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e）在原主機上停頓虛擬機

7.虛擬機HA機制

虛擬機HA實現(xiàn)原理：VRM或者集群的Master節(jié)點檢測到某計算節(jié)點故障或

者虛擬機故障，或者設定的預留資源得不到保障時，主動依據(jù)自身記錄的虛擬機

信息，在正常的節(jié)點上重啟動故障虛擬機。同時，存儲層面的鎖機制防止在多個

節(jié)點上啟動虛擬機（即所謂腦裂）。

虛擬機HA有集中集群HA和集群自治HA兩種。

3.1版本支持由VRM掌握和推斷的集中掌握式HA機制，集群內(nèi)全部節(jié)點都

和VRM通過治理面交互心跳信息，由VRM推斷節(jié)點狀態(tài)、虛擬機狀態(tài)，并啟

動HA機制；5.0版本增了集群自治HA機制，即不依靠VRM實現(xiàn)虛擬機

HA功能，而是在集群創(chuàng)立時自動推選出Master節(jié)點，由Master節(jié)點依據(jù)集群

內(nèi)各Slave節(jié)點和Master節(jié)點之間的治理心跳和存儲心跳來推斷是否需要啟動

虛擬機HA機制（治理心跳是心跳包，存儲心跳通過在文件中寫數(shù)據(jù)來實現(xiàn)），依

據(jù)需要由Master節(jié)點啟動HA機制；自治場景下，HA啟動的前提是治理心跳

和存儲心跳都失效。用戶可以設置治理心跳走治理平面還是非治理平面，可以

依據(jù)各網(wǎng)絡平面的負荷來確定。

8.高可用性FT技術

FT與HA的區(qū)分

a）FT通過類似主備的冗余配置，數(shù)據(jù)在主備間實時同步。當主虛機消

滅故障時，秒級可切換到備虛機上。使用于高可用性系統(tǒng)。

b）HA動態(tài)調(diào)度的策略，當檢測到某主機發(fā)生故障或負荷過高時，將虛擬

機遷移到目的主機，保障業(yè)務連續(xù)性。

因此，F(xiàn)T的恢復時間更短、但本錢較高，適用于高可用性要求的關鍵系

統(tǒng)；HA機制恢復時間較長，但更為敏捷、相對本錢更低，適用于可以容忍短時中

斷的系統(tǒng)。

9.動態(tài)資源調(diào)度（DRS）

適用場景：

a）適用于虛擬機的業(yè)務負載具有較明顯的持續(xù)性波峰和波谷變化，用戶

需要獵取更好性能體驗的場景。

b）通過動態(tài)調(diào)度虛擬機，使各主機的資源利用率更加均衡，各主機的計算

力量發(fā)揮更加充分，各虛擬機上的業(yè)務系統(tǒng)運行的效率更高。

DRS特點：

a）DRSDynamicResourceScheduler動態(tài)資源調(diào)度，實現(xiàn)資源的按需取

用和負載均衡，消峰填谷

b）基于策略的智能化、自動化資源調(diào)度

c）支持策略的配置：手動、自動；遷移域值支持5檔：保守、較保守、

中等、較激進、激進

d）負載均衡策略的對象是：規(guī)律集群。

e）華為一個規(guī)律集群128效勞器，VMware是32個，華為有更多的可

選資源進展調(diào)度。

f）集群內(nèi)全部虛擬機的性能負載低于調(diào)度基線時不啟動調(diào)度，即使負載

方差超過用戶選擇的閾值，由于調(diào)度基線是用戶設置的認為虛擬機能穩(wěn)

定運行的性能負載上線，在此基線下運行時虛擬機性能穩(wěn)定，而DRS

調(diào)度的目的是為了虛擬機運行平穩(wěn)，所以在調(diào)度基線以下調(diào)度是沒有

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必要的。

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10.自動綠色節(jié)能(DPM)

適用場景：

a)適用于虛擬機的業(yè)務負載具有較明顯的持續(xù)性波峰和波谷變化，用戶需要節(jié)

約能耗的場景

b)在保證業(yè)務系統(tǒng)正常運行的前提下，在業(yè)務負荷波谷階段將虛擬機遷移整合

到局部主機上，將空閑出來的主靈巧能下電，節(jié)約了系統(tǒng)能耗；在業(yè)務負載波

峰階段對下電的主機進展上電，以保證虛擬機的運行效率和業(yè)務體驗

DPM技術特點：

a)DRS策略是DPM策略執(zhí)行的前提和依靠，即集群必需先設置好DRS策

略，才能設置DPM策略，這兩個策略是一體考慮的，DPM策略執(zhí)行時

依靠DRS進展虛擬機遷移。

b)DPM對主機上、下電所參照的主機負載的域值有5檔：保守、較保守、

中等、較激進、激進

□保守：默認不對主機進展下電操作，僅在主機資源平均利用率高于

重載閾值時，對集群內(nèi)的其他未上電主機進展上電操作；

口中等：假設主機資源平均利用率高于重載閾值時，對集群內(nèi)的其他

未上電主機進展上電操作；假設主機資源平均利用率低于輕載閾值時，對主機

進展下電操作；

口激進：默認不對主機進展上電操作，僅在主機資源平均利用率低于

輕載閾值時，對主機進展下電操作；

從“保守”到“激進”，不同閾值表示不同激進程度的“節(jié)能”策略，可依據(jù)

具體場景進展閾值自定義設置。

11.QoS精細化資源管控，保障VIP業(yè)務可用

a)QoSQualityofService效勞質(zhì)量用來衡量一個傳輸系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和效

勞有效性，評估效勞商滿足客戶需求的力量。

b)虛擬機的CPUQoS機制與在線增加CPU功能是兩個概念。CPUQoS機

制是優(yōu)先級機制，由于物理CPU是多個VM共享的，當虛擬機業(yè)務繁忙

時，就會存在物理CPU資源缺乏問題。優(yōu)先級高的VM可以優(yōu)先獲得物

理CPU資源。CPUQOS機制并不會臨時增加虛擬機的CPUo

c)內(nèi)存和網(wǎng)絡的QOS機制類似。

12.基于NUMA架構的親和性調(diào)度

a)NUMAnon-uniformmemoryaccessarchitecture非全都性內(nèi)存訪問。

一臺物理的計算機上有多個處理器，這些處理器用同一條前端總線連接，

且這些處理器及其附帶的多條內(nèi)存就共同構成了一個NUMA系統(tǒng)；一個處

理器與與其互聯(lián)的內(nèi)存就構成了一個node。

b)GuestNUMA原理說明：

為提升CPU訪問內(nèi)存效率，物理效勞器上引入了NUMA概念，依據(jù)訪問

效率將CPU和內(nèi)存分成假設干個Node,CPU訪問同一Node內(nèi)的內(nèi)存性

能較好。目前OS和應用都會有針對NUMA的優(yōu)化，GuestNUMA就是

通過向虛擬機呈現(xiàn)NUMA構造，保證NUMNA構造的透傳，使GuestOS

及其內(nèi)部應用識別NUMA構造，以到達提升應用性能的目的。

c)HostNUMA原理說明：

主要供給CPU負載均衡機制，解決CPU資源安排不平衡引起的VM性能

瓶頸問題，當啟動VM時，HostNUMA依據(jù)當時主機內(nèi)存和CPU負載，

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選擇一個負載較輕的node放置該VM,使VM的CPU和內(nèi)存資源安排在

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同一個node上。另，考慮到VM的CPU負載是動態(tài)變化，在初始放置的

node上node的CPU資源負載也會隨之變化，這會導致某個node的CPU

資源缺乏，而另一個node的CPU資源充分狀況下，HostNUMA會從CPU

資源缺乏的node上選擇VM,把VM的CPU資源安排在CPU資源充分

的node上，從而動態(tài)實現(xiàn)node間的CPU負載均衡。

13.支持GPU硬件虛擬化

技術原理：

GPU虛擬化特性的主要實現(xiàn)原理為：物理GPU可以創(chuàng)立出多個vGPU,

全部vGPU可以分時共享訪問物理GPU的3D圖形引擎和視頻編解碼引

擎，并各自擁有獨立的顯存。物理GPU通過DMA的方式能夠直接獵取

圖形應用下發(fā)給vGPUDriver的3D指令，渲染后將結果放到在各自vGPU

的顯存內(nèi)，虛擬機中的vGPU驅(qū)動可以直接從物理顯存中抓取渲染數(shù)據(jù)。

因此上層應用可以直接獵取物理GPU的硬件力量，對上層應用來說就像

直接使用物理GPU一樣，因而具有強大的圖形性能和良好的程序兼容性。

14.虛擬機遠程掛載光驅(qū)

可以使用VNC登錄的方式，掛載遠程虛擬光驅(qū)到虛擬機。

15.VIMS虛擬集群存儲文件系統(tǒng)

開啟虛擬化功能的數(shù)據(jù)存儲都會使用VIMS文件系統(tǒng)進展格式化。

a）VIMSVirtualImageManagementSystem虛擬鏡像治理系統(tǒng)，其特點如下：

□基于開源的OCFS2進展定制

□以文件形式治理虛擬機鏡像及配置文件

□使用jbd2記錄文件系統(tǒng)日志，在系統(tǒng)發(fā)生故障時保證全都性并快速

恢復

□使用分布式鎖機制確保集群中數(shù)據(jù)讀寫的全都性

□通過磁盤心跳檢測與SAN之間的連接狀態(tài)（存儲斷連場景）

□通過網(wǎng)絡心跳檢測各節(jié)點之間的連接狀態(tài)（網(wǎng)絡分割場景）

b）VIMS文件系統(tǒng)特性：

支持ThinProvisioning瘦安排，快照，存儲遷移，鏈接克隆。

□ThinProvisioning瘦安排：安排空間和實際空間分別，實際使用時才

安排實際的存儲空間，邊使用邊安排。當安排空間全部存滿時，安排空間

=存儲空間；

□快照：虛擬機某個時點的狀態(tài)，包括內(nèi)存、磁盤。用于備份和恢復。

口存儲遷移：供給了虛擬機磁盤的冷遷移和熱遷移，冷遷移是在虛擬機關

機時候，將其磁盤文件從一個存儲移動到另一個存儲；熱遷移可以在不中斷業(yè)

務的前提下，將虛擬機磁盤從一個存儲遷移至另一個存儲。

□鏈接克隆：一樣OS多個客戶虛擬機共享一個母鏡像，可統(tǒng)一升級和

維護；每個虛擬機保存差異局部，從而降低存儲本錢。

16.存儲熱遷移，避開存儲系統(tǒng)維護業(yè)務停機

1.存儲熱遷移（StorageLiveMigration,又叫存儲動態(tài)遷移）：指在不中斷業(yè)

務的前提下，將虛擬機存儲從一個存儲設備遷移到另外一個存儲設備上，

從而實現(xiàn)存儲資源的負載均衡和升級維護。存儲設備是指基于存儲陣列的

共享存儲，存儲熱遷移廣泛的支持各種存儲陣列。

2.實現(xiàn)原理：

a）在目的存儲上創(chuàng)立一個與源一樣的空鏡像文件；

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b）將目的存儲的鏡像文件設置為源鏡像文件的mirror,使虛擬機的10

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寫也能落盤在目的存儲上，保證了臟塊數(shù)據(jù)的同步；

C）通過迭代遷移的技術將源鏡像的數(shù)據(jù)遷移到目的鏡像中，保證了基線

數(shù)據(jù)的同步；

d）在基線數(shù)據(jù)同步完成后，短暫的時間內(nèi)暫停虛擬機的IO懇求，將虛

擬機的存儲文件從源鏡像切換到目的鏡像上，這樣就完成了存儲的遷

移。

17.存儲自動精簡配置，大幅削減存儲投資

e）虛擬機用戶看到的始終是配置容量，但實際物理磁盤占用空間隨使用

空間而動態(tài)調(diào)整

0支持存儲空間回收

g）降低存儲本錢40%（與應用模型有關）

h）相比常規(guī)存儲方式，單個虛擬機的IOPS會有所削減

自動精簡配置的磁盤創(chuàng)立速度比一般磁盤創(chuàng)立要快。在創(chuàng)立的時候只寫磁盤的頭和

完畢塊。

18.鏈接克隆技術，提升治理效率，節(jié)約存儲空間

a）鏈接克隆概念

鏈接克隆是一種通過將鏈接克隆母卷和鏈接克隆差分卷組合映射為一個鏈接

克隆卷，供給應虛擬機使用的技術；其中鏈接克隆母卷為只讀卷，多個鏈接克隆

虛擬機共用一份；鏈接克隆差分卷是讀寫卷，其存儲是精簡配置的，每個鏈接克

隆虛擬機一份，保存了每個虛擬機差異化的數(shù)據(jù)；鏈接克隆技術具有創(chuàng)立速度快、

占用存儲空間小的優(yōu)點，格外適合于同質(zhì)化用戶、桌面高度標準化場景。

b）鏈接克隆特性

母卷、差分卷是必需在同一數(shù)據(jù)存儲上；模板與母卷、差分卷可以不在同一數(shù)據(jù)

存儲上；只能在支持精簡配置〔瘦安排）的數(shù)據(jù)存儲上，才能創(chuàng)立鏈接克隆VM。

假設一個鏈接克隆模板為30G,在數(shù)據(jù)存儲1上創(chuàng)立鏈接克隆VM時，會自動

復制模板，在數(shù)據(jù)存儲1上產(chǎn)生一個A母卷，大小也為30G,再以A母卷為根

底，自動快照為每個VM創(chuàng)立差分卷；當A母卷上創(chuàng)立的差分卷個數(shù)到達128

個時（規(guī)格限制一個母卷最多產(chǎn)生128個差分卷，防止每個母卷所在存儲塊區(qū)

域在VMs都運行的狀況下I/O壓力過高），系統(tǒng)會自動在該數(shù)據(jù)存儲1上產(chǎn)生

一個的B母卷，為其它鏈接克隆VM創(chuàng)立的差分卷，以此類推。

系統(tǒng)為每個VM創(chuàng)立的差分卷，是精簡配置的存儲〔瘦安排），最初大小接近于

0,但差分卷最終要保存數(shù)據(jù)，每個差分卷最小存儲預估大小不能小于3G,最

大不會超過模板大小，一般依據(jù)鏈接克隆的使用場景以及復原頻率，平均預估5G、

10G>12G不等。

19.存儲資源裸設備映射

a）裸設備概念原理

裸設備映射，作為一個整體特性，將LUN映射到虛擬機中，支持虛擬機業(yè)務的

正常運行。真正實現(xiàn)裸設備映射特性完整功能，PVSCSI是其最重要的關鍵技

術。

PVSCSI（準虛擬SCSI）技術，可以分為兩局部。一局部為SCSI前端驅(qū)動，它通

過PVDriver安裝在虛擬機內(nèi)部。另一局部為SCSI后端驅(qū)動，作為Linux內(nèi)

核模塊運行在主機系統(tǒng)中。

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當虛擬機部署集群業(yè)務后，一些磁盤掌握類操作需要通過SCSI命令發(fā)送到存

儲側(cè)以及獵取相應處理結果，PVSCSI實現(xiàn)了該通道：當業(yè)務對SCSI磁盤下發(fā)

SCSI命令時，SCSI前端驅(qū)動將SCSI命令交給后端，后端SCSI驅(qū)動再將SCSI

命令透傳給實際的物理存儲設備，并將物理存儲設備的應答返回。

PVSCSI原理流程圖如以下圖所示：

KHBAc?dI

b)應用場景：

應用于集群中一個或多個CNA節(jié)點上運行了集群業(yè)務的虛擬機。

用戶劃分好獨立的LUN,然后配置好帶SCSI磁盤的配置文件，在虛擬機啟動

或者掛載磁盤的過程中，給虛擬機配置SCSI磁盤，讓虛擬機能夠使用SCSI

磁盤。SCSI磁盤僅可以配置成虛擬機數(shù)據(jù)盤使用。

虛擬機內(nèi)部安裝了PVDriver,并且處于運行狀態(tài)，在虛擬機的SCSI磁盤上部

署集群應用，就可以正常使用這些業(yè)務。

20.分布式虛擬交換機

a)DVS使用特性

用戶可配置多個分布式交換機，每個分布式交換機可以掩蓋集群中的多個

CNA節(jié)點；

每個分布式交換機具有多個分布式的虛擬端口VSP(VirtualSwitchPort),每

個VSP具有各自的屬性(VLAN、帶寬、優(yōu)先級、DHCP隔離)，為了治理便利

承受PortGroup組治理一樣屬性的一組端口，一樣端口組的VSP具備一樣的

屬性；

每個分布式交換機可以配置一個上行鏈路組，用于VM對外的通信，上行鏈

路組可以包含多個物理網(wǎng)卡，這些物理網(wǎng)卡可以配置負載均衡策略；

每個VM可以具有多個vNIC接口，vNIC可以和交換機的VSP——對接。

21.支持VXLAN

VXLAN技術是一種大二層的虛擬網(wǎng)絡技術，主要的技術原理就是引入一個

UDP格式的外層隧道，作為數(shù)據(jù)的鏈路層，而原有數(shù)據(jù)報文內(nèi)容作為隧道凈

荷來傳輸。由于外層承受了UDP作為傳輸手段，就可以讓凈荷數(shù)據(jù)輕而易舉

的在二三層網(wǎng)絡中傳送。

a)定義報文格式：VXLAN外層包裝〔隧道)+原始凈值：虛擬網(wǎng)絡標

識由原來的12bit(4096)擴展到24bit[16M),并可以跨二層網(wǎng)絡傳送。

b)引入VTEP〔VXLANTunnelEndPoint)：來完成VXLAN報文的封裝

和解封裝，安排有物理網(wǎng)絡的IP地址，完成與物理網(wǎng)絡鏈接。

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c)定義VXLAN網(wǎng)關：為讓VXLAN虛擬網(wǎng)絡之間以及虛擬網(wǎng)絡與物理

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網(wǎng)絡之間能夠通信。

22.10GE網(wǎng)關支撐關鍵應用和IO密集型場景

網(wǎng)卡虛擬化技術

a)一般虛擬網(wǎng)卡

□完全由hypervisor(domO)實現(xiàn)同主機不同虛機之間或VM對外數(shù)據(jù)

傳送過程中的網(wǎng)絡I/O活動，以及傳送隊列和調(diào)度優(yōu)化。因此，計算量大、

CPU資源開銷高。

b)VMDq直通

□VirtualMachineDeviceQueues虛擬機設備隊列，華為自研智能網(wǎng)卡

iNIC(intelligentnetworkinterfacecard)支持該技術。

□在支持VMDq的網(wǎng)卡上，用硬件實現(xiàn)了一個Layer2分類/排序器，

依據(jù)MAC地址和VLAN信息將數(shù)據(jù)包發(fā)送到指定的網(wǎng)卡隊列中去，這樣虛

擬機收發(fā)包時就不需要DomO的參與，從而降低CPU資源開銷、提高網(wǎng)絡

性能。

c)SR-IOV

□SR-IOV可在物理網(wǎng)卡上虛擬出多個PhysicalFunction,同時在

PhysicalFunction之上虛擬出多個的VirtualFunction?

□基于VirtualFunction的虛擬機直通，即直接安排VirtualFunction給

虛擬機使用，從而到達虛擬機直接使用物理的網(wǎng)卡資源實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，削減傳

統(tǒng)的虛擬交換帶來的CPU消耗，提升性能，削減時延。

□但是，網(wǎng)卡硬件信息(PF、VF等)綁定，不同物理硬件會有所不同，

因此熱遷移、快照等特性無法使用。

23.華為FusionCompute主要參數(shù)參考值

a)虛擬機與物理主機指標

b)治理指標

24.FusionCompute操作配置

一遍講解一遍演示。

5.3.3總結

這一章重點在于云計算組件FusionCompute的講解，目的是讓學員了解實際的云計算產(chǎn)

品，把握云計算里面設計的特性及其原理。

5.4作業(yè)與思考題

1.FusionCompute包含哪兩大局部？

2.FusionCompute中有哪些功能特性？

5.5主要參考資料

《云計算工程》

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6FusionManager架構原理

6.1教學目的和要求

這一章以FusionManager為例，來講解云計算資源治理。需要學員把握FusionManager

所供給的資源治理功能。

6.2重點與難點

重點：FusionManager功能；

難點：F