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內容簡介: |
本书系统和全面地反映了网络虚拟化的精髓、核心内容、基础知识、技术原理、系统构建、体系架构、设计思路、实现方法、部署策略、模式模型、典型案例、主要协议、管理平台、研究现状和**发展方向。详细论述了虚拟机的监控、热备份、动态迁移和自动部署;存储器件的动态分区和整合;资源的提供、发现、监控、选择、调度和部署;对链路聚合、虚拟接口切分、硬件分割和隔离、设备逻辑组合、虚拟集群及虚拟映射等关键技术。主要涉及网络虚拟化基础、虚拟机、服务器虚拟化、桌面虚拟化、存储虚拟化、链路虚拟化、路由器虚拟化,以及虚拟交换机、云计算及资源虚拟化等内容。
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關於作者: |
敖志刚,江西新余人, 1982年7月和1987年7月先后在西北电讯工程学院和国防科技大学获学士和硕士学位,2002年以来为解放军理工大学教授。发表学术论文100余篇;出版专著和图书15部;获全国电子信息类优秀教材一等奖1次;获出版社优秀畅销图书荣誉多次;多次指导学生在国际和全国竞赛中获一等奖和二等奖;获军队和省部级科技进步奖9项;获国家授权专利4项;获中国科技人才荣誉称号1次;获军队育才奖和军队优秀专业技术人才岗位津贴各1次。研究方向为网络前沿技术和网络虚拟化技术。
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目錄:
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第1章 虚拟化基础知识1
1.1 虚拟化的概念与优缺点1
1.1.1 虚拟化的含义1
1.1.2 虚拟化的优势和存在的问题3
1.2 虚拟化技术的发展与应用展望5
1.2.1 虚拟化发展历程5
1.2.2 虚拟化技术的应用12
1.2.3 虚拟化技术的发展趋势与
展望14
1.3 虚拟化分类17
1.3.1 从实现层次分类17
1.3.2 按应用领域分类19
1.3.3 按照可虚拟化的资源不同
分类22
1.3.4 按系统虚拟机采用的技术
不同分类24
1.3.5 按抽象对象的不同进行分类28
1.4 虚拟化的设计与实现30
1.4.1 虚拟化评估和设计流程30
1.4.2 虚拟化构建方法35
1.4.3 虚拟化技术的实现原理37
1.4.4 虚拟化实现模式38
1.4.5 创建虚拟化解决方案42
1.4.6 著名的虚拟化软件48
1.5 虚拟化体系架构49
1.5.1 虚拟化实现的抽象层次架构49
1.5.2 虚拟化群集的层次架构52
1.5.3 Microsoft的Hyper-V虚拟化
架构54
1.5.4 IBM Power虚拟化体系架构56
第2章 网络虚拟化技术基础60
2.1 网络虚拟化概况60
2.1.1 网络虚拟化的技术背景60
2.1.2 网络虚拟化的基本概念61
2.1.3 网络虚拟化的基本特征63
2.1.4 网络虚拟化的需求和
应用前景67
2.1.5 国外在网络虚拟化方面的
研究现状69
2.1.6 网络虚拟化研究面临的主要
挑战74
2.1.7 网络虚拟化的关键研究问题76
2.2 网络虚拟化模型78
2.2.1 虚拟网络的运营主体模型78
2.2.2 网络虚拟化分层模型79
2.2.3 虚拟网络的结构模型802.3 网络虚拟化的设备逻辑组合技术83
2.3.1 N:1虚拟化设备组合技术84
2.3.2 1:N虚拟化设备组合技术86
2.3.3 N:1:M虚拟化设备组合技术89
2.4 网络虚拟化的横向和纵向架构90
2.4.1 网络虚拟化智能弹性(横向)
架构90
2.4.2 网络虚拟化纵向架构97
第3章 虚拟机105
3.1 虚拟机的概念与原理105
3.1.1 虚拟机的概念105
3.1.2 虚拟机的主要特点和优势107
3.1.3 虚拟机技术的应用领域
与场景109
3.1.4 虚拟机分类112
3.1.5 虚拟机的组件和构件118
3.1.6 虚拟机监控器119
3.1.7 虚拟机的模型和模式120
3.1.8 主流虚拟机软件产品介绍124
3.2 虚拟机的主要技术128
3.2.1 虚拟机的技术要求128
3.2.2 多核虚拟机监控技术131
3.2.3 虚拟机双机热备份技术133
3.3 虚拟机的迁移原理与方法135
3.3.1 虚拟机迁移简介135
3.3.2 虚拟机动态迁移的特点、
策略、要求与应用138
3.3.3 虚拟机动态迁移的系统架构140
3.3.4 Xen动态迁移的模块组成及
流程141
3.3.5 共享存储的动态迁移143
3.3.6 本地存储的动态迁移145
3.3.7 虚拟机动态迁移方法146
3.4 虚拟机部署152
3.4.1 需求分析152
3.4.2 虚拟机的执行步骤和生命
周期153
3.4.3 多虚拟机的原理与配置156
3.4.4 虚拟机部署体系结构和
功能分析162
3.4.5 虚拟机部署的工作流程165
3.4.6 虚拟机部署策略166
3.5 Java虚拟机168
3.5.1 Java语言与Java虚拟机168
3.5.2 Java虚拟机的数据类型171
3.5.3 Java虚拟机的系统结构174
3.5.4 Java虚拟机的实现过程181
第4章 服务器虚拟化技术187
4.1 服务器虚拟化概述187
4.1.1 产生原因187
4.1.2 基本概念188
4.1.3 服务器虚拟化的分类189
4.1.4 服务器虚拟化的优势与不足191
4.2 服务器虚拟化的分区技术194
4.2.1 服务器虚拟化为何要分区194
4.2.2 硬件分区技术195
4.2.3 逻辑分区技术198
4.2.4 IBM pSeries的逻辑分区205
4.2.5 资源分区技术212
4.2.6 动态分区迁移技术213
4.2.7 不同厂商的分区技术比较220
4.3 虚拟服务器整合技术223
4.3.1 服务器整合与刀片服务器223
4.3.2 服务器整合的有效途径226
4.3.3 服务器整合的基本流程228
4.3.4 虚拟化整合的体系架构228
4.3.5 虚拟服务器整合的典型案例233
4.4 CPU 虚拟化2384.4.1 CPU 虚拟化简介238
4.4.2 基于软件和硬件的CPU
虚拟化240
4.4.3 CPU虚拟化要解决的主要
问题242
4.5 内存虚拟化242
4.5.1 虚拟内存和内存虚拟化242
4.5.2 使用映射关系和页表243
4.5.3 内核虚拟机(KVM)内存
虚拟化246
4.6 IO虚拟化251
4.6.1 基本概念和研究的问题251
4.6.2 服务器IO的虚拟共享和
物理专用254
4.6.3 IO虚拟化的过程256
4.6.4 虚拟机中的IO模型258
4.6.5 IO虚拟化的实现方式259
4.6.6 单-源IO虚拟化266
第5章 桌面虚拟化技术273
5.1 桌面虚拟化概况273
5.1.1 各种类型的桌面273
5.1.2 桌面虚拟化技术的前身276
5.1.3 虚拟桌面和桌面虚拟化277
5.1.4 桌面虚拟化与服务器虚
拟化的区别280
5.1.5 虚拟化桌面的分类281
5.1.6 桌面虚拟化提供的功能
特性和优势283
5.2 桌面虚拟化的技术与模式286
5.2.1 桌面虚拟化的相关技术286
5.2.2 桌面虚拟化的技术元素289
5.2.3 桌面虚拟化的模式291
5.2.4 一种典型的技术方案设计294
5.3 桌面虚拟化的主要协议297
5.3.1 远程显示协议——RDP297
5.3.2 独立计算架构——ICA协议302
5.3.3 基于IP的PC——PCoIP
协议306
5.3.4 独立计算环境简单协
议——SPICE309
5.3.5 桌面传输和显示协议的比较312
5.4 虚拟桌面基础架构314
5.4.1 什么是VDI虚拟桌面基础
架构314
5.4.2 VDI 部署方式314
5.4.3 VDI的组件架构315
5.4.4 Citrix和VMware的VDI
组件架构317
5.4.5 VMware公司的桌面虚拟化
产品VDI318
5.4.6 VDI和SBC两大技术方案322
5.5 桌面虚拟化的体系结构324
5.5.1 桌面虚拟化的层次结构324
5.5.2 面向云计算的虚拟化桌面系
统结构328
5.6 虚拟桌面管理平台技术与设计330
5.6.1 虚拟桌面管理平台的特点及
关键问题330
5.6.2 虚拟桌面管理平台的拓扑
结构331
5.6.3 虚拟平台开发框架和流程332
5.6.4 管理平台功能模块的构建333
5.6.5 桌面池管理333
5.6.6 用户管理335
5.6.7 用户组管理336
5.6.8 桌面分配337
5.7 桌面虚拟化的典型解决方案338
5.7.1 用于某企业的虚拟桌面解决
方案3385.7.2 VMware View经典桌面
虚拟化解决方案342
第6章 存储虚拟化350
6.1 存储虚拟化基础350
6.1.1 存储虚拟化的概念350
6.1.2 存储虚拟化的优缺点353
6.1.3 存储资源和存储管理的
虚拟化355
6.1.4 虚拟存储和存储虚拟化的
应用357
6.2 存储虚拟化的主要技术359
6.2.1 虚拟磁盘技术359
6.2.2 一般性虚拟存储系统的模型363
6.2.3 存储虚拟化的存储空间划分363
6.2.4 虚拟存储抽象技术364
6.2.5 存储虚拟化网络的重要技术365
6.3 存储虚拟化的实现方法和方式369
6.3.1 存储虚拟化实现的对象370
6.3.2 存储虚拟化的实现方式373
6.3.3 存储虚拟化实现的机制378
6.4 远程虚拟磁盘设计380
6.4.1 远程虚拟磁盘的概念与拓扑380
6.4.2 系统总体架构与流程380
6.4.3 系统模块设计382
第7章 链路虚拟化388
7.1 链路虚拟化技术介绍388
7.1.1 概念、分类与作用388
7.1.2 链路虚拟化的相关技术390
7.1.3 链路虚拟化中的硬件设备和
虚拟机392
7.1.4 支持链路虚拟化的网络模型393
7.1.5 虚拟链路快速转发表及其处
理流程394
7.1.6 链路虚拟化中转发表的映射
方式395
7.1.7 链路虚拟化逻辑功能结构396
7.2 链路聚合技术398
7.2.1 基本概念398
7.2.2 聚合链路的主要功能402
7.2.3 链路聚合的模式403
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內容試閱:
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1.1 虚拟化的概念与优缺点
虚拟化作为一系列先进的技术和产品,掀起信息科学界又一轮技术的高潮。究竟什么是虚拟化?虚拟化技术类型有哪些?人们往往既清晰又模糊,仿佛看到它就在面前,可是又变幻着这样或那样的模样。
1.1.1虚拟化的含义
顾名思义,“虚”总是相对“实”而言的。所谓的“实”,也就是指看得见和摸得着的服务器、CPU等硬件产品及部分可视化软件等,用虚的软件来代替或者模拟这些实际存在的东西也就是虚拟化。
通俗地说,虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源,以打破物理结构之间的壁垒。虚拟化的对象是各种各样的资源,即将应用程序及其下层组件从支持它们的硬件中抽象出来,将网络的控制管理与数据平面的转发与交换进行有效分离并提供支持资源的逻辑化视图。虚拟化是一种过程,即将原本运行在真实环境上的计算机系统或组件运行在虚拟出来的环境中,并且不受资源的实现、地理位置、物理包装和底层资源的物理配置的限制。它是一个为了简化管理和优化资源的解决方案,经过虚拟化以后所有的资源都透明地运行在各种各样的物理平台上。资源的管理都将按逻辑方式进行,完全实现资源的自动化分配,用户可以在虚拟环境中实现其在真实环境中的部分或者全部功能。
虚拟化指各种实体有效地共享硬件资源,如一台服务器可以虚拟化成多台虚拟机共享硬件资源。例如,一种网络设备可以有很多虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN),多个网络共享一个端口。所有共享的内容均称为“虚拟化”,如输入输出(InputOutput,IO)虚拟化。一个机房中的所有电缆,如电源线、网络线和音频线只有一根线即可。一根线插入,所有设备联通称为“cable虚拟化”,即共享硬件资源。
虚拟化技术通过对硬件和软件的划分或整合,部分或完全地对物理机器进行模拟或仿真,将计算资源合并或切分成一个或多个运行环境。虚拟化技术的绝妙之处在于经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了不必要的细节,终端用户在信息化应用中感觉不到物理设备的差异、物理距离的远近及物理数量的多少,按照自己正常习惯操作执行需要的信息资源调用和交互即可。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行,允许一个平台同时运行多个操作系统。在每一个操作系统中都可以运行多个程序,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响。例如,当前只有一台计算机。通过虚拟技术在用户看来却是多台,每台都有其各自的CPU、内存和硬盘等物理资源。
虚拟化技术与多任务及超线程技术完全不同,多任务指在一个操作系统中多个程序同时并行运行。在虚拟化技术中可以同时运行多个操作系统,而且每一个操作系统中都有多个程序运行,每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上。而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能,这两种模拟的CPU不能分离,只能协同工作。
虚拟化的基础是虚拟机(Virtual Machine,VM),指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能并运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统及软件容器。它可以运行自己的操作系统和应用程序,正如一台物理计算机。虚拟机的运行完全类似一台物理计算机,它包含自己的虚拟(即基于软件实现的)CPU、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)硬盘和网络接口卡(Network Interface Card,NIC)。
现有的虚拟机系统通过在现有平台(裸机或操作系统)上增加一个虚拟层虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor,VMM)来实现,VMM是一个系统软件,可以维护多个高效且隔离的程序环境。它管理计算机系统的真实资源,为虚拟机提供接口。一些VMM安装在已有操作系统(Operating System,OS)之上,原有操作系统为Host OS;在VM中运行的操作系统为Guest OS。VMM必须满足等价性(保真性)、安全性和高效性3个条件。
操作系统、应用程序和网络中的其他计算机无法分辨虚拟机与物理计算机之间的差异,即使是虚拟机本身也认为自己是一台“真正的”计算机。不过虚拟机完全由软件组成,不含任何硬件组件,因此它具备物理硬件所没有的很多独特优势。
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