虚拟化技术原理与实现 - (EPUB全文下载)

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书籍内容:

虚拟化技术原理与实现
第一篇 云计算与虚拟化技术
第2章 虚拟化实现技术架构
第二篇 Xen虚拟化技术
第4章 Xen Hypervisor技术实现
第三篇 KVM虚拟化技术
第6章 qemu-kvm原理与分析
第四篇 虚拟化软件开放接口
第8章 libvirt虚拟化控制中间件
参考文献
第一篇 云计算与虚拟化技术
继个人计算机变革和互联网变革之后,信息产业正迎来它的第三次重大变革——云计算变革。
云计算(Cloud Computing)是一种基于互联网的计算方式,通过这种方式,共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。云计算的一个核心思想是在服务器端提供集中的计算资源,同时这些计算资源要独立地服务于不同的用户,也就是在共享计算资源的同时,为每个用户提供隔离、安全、可信的工作环境。
云计算需要支持无数的应用请求,并保证存储和计算的性能。而虚拟化技术可以实现快速存储和计算性能的无缝扩展,是云计算技术的精髓,为云计算提供了很好的底层技术平台。
本篇主要介绍虚拟化技术,包括它的发展历程、基本原理、技术架构和一些主流的虚拟化产品等。
第1章 虚拟化技术基本原理
1.1 云计算与虚拟化技术
1.2 x86和非x86体系结构基础
1.3 操作系统与虚拟化
1.4 VMM技术架构分类
1.5 本章小结
了解一些CPU架构和操作系统的知识对读者认识虚拟化技术是必需的。本章对虚拟化技术的基本原理进行阐述,首先介绍CPU架构、操作系统的一些基本知识,然后介绍VMM的功能、组成和分类。
1.1 云计算与虚拟化技术
2006年,谷歌推出了“Google 101计划”,并正式提出了“云”的概念和理论。随后,亚马逊、微软、IBM等公司都宣布了自已的“云计划”,在全球各大IT巨头的努力推动下,近年来,云计算在全球获得了飞速发展,并日益成为信息化建设领域的一大热点和未来趋势。
云计算作为发展中的概念,到现在为止还没有一个统一的定义,被称为史上最混淆的概念。从狭义上看,云计算指的是厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机,以免费或按需租用的方式向技术开发者或者企业用户提供数据存储、分析以及科学计算等服务,如亚马逊的弹性计算服务。从广义上看,是指厂商通过建立网络服务器集群,向各种类型的客户提供在线软件服务、软件租借、数据存储、计算分析等不同类型的服务。
云计算包含了众多的核心技术,如:虚拟化、并行计算、分布式数据库、分布式存储等,其中虚拟化技术是云计算的基石,是云计算服务得以实现的最关键技术,通过虚拟化技术可以将各种硬件、软件、操作系统、存储、网络以及其他IT资源都进行虚拟化,并纳入云计算管理平台的管理。这样一来,IT能力都可以转变成可管理的逻辑资源,通过互联网像水、电和煤气一样提供给最终用户,实现云计算的最终目标。
虚拟化技术本身涉及的范围也很广,包括:服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、应用程序虚拟化、桌面虚拟化等。本书介绍的虚拟化主要是指服务器虚拟化。
1.2 x86和非x86体系结构基础
Intel的x86体系结构是世界上最流行的处理器架构,从1978年8086/8088处理器问世到现在的Core 2 Duo和Core 2 Quad,以及Xeon 5300和7300系列处理器,Intel x86体系结构已经在CPU领域叱咤30多年。
本节将对x86和非x86的体系结构进行简要介绍,由于篇幅所限,无法对所有的知识都深入讲解,但会尽力将它们的思想阐述清楚。
1.2.1 x86的发展历程
Intel公司是世界上最大的CPU制造厂商,占据了80%以上的CPU市场份额。本节以Intel公司的处理器为例介绍x86的发展历程,如图1-1所示。
图1-1 x86的发展历程
1978年,最早的x86处理器8086初次登场。8086是16位的处理器,这个位数指的是CPU GPR(General-Purpose Register,通用寄存器)的数据宽度为16位。8086处理器拥有16位的寄存器和16位的外部数据总线,使用20位地址寻址(拥有1MB的地址空间)。在20世纪80年代初,IBM选择了8086的衍生产品8088作为IBM PC的处理器。IBM的这一举动给x86带来了巨大的发展机遇,并且帮助它成为行业的标准直到今天。
1982年,Intel公司发布了80286处理器,引入了保护模式的概念。
1985年,Intel公司发布了x86体系结构下的第一款32位处理器80386,并引入了虚拟内存。Intel执行副总裁Patrick Gelsinger认为80386的推出是PC行业的革命性转折点,推动了整个行业的发展。
1989年,80486发布,在80386的基础上,80486采用了5级流水线机制,并且引入了片上一级缓存和能量管理。
由于当时数字不能作为商标,Intel公司改变了产品的命名方法。1993年,第一款奔腾处理器(Pentium)发布,此款处理器在80486的基础上进一步加大一级缓存,并将其分成指令缓存和数据缓存两个部分,进一步加快了处理器对内存的访问速度。同时,奔腾处理器还引入MMX技术,进一步增强了处理器对多媒体处理的支持。
1995年到1999年,Intel公司发布了一系列基于x86体系结构的处理器—奔腾6(简称P6)家族处理器,包括奔腾Pro(Pentium Pro)、奔腾 2(Pentium Ⅱ)、奔腾 2 至强(Pentium Ⅱ Xeon)、赛扬(Celeron)、奔腾 3(Pentium Ⅲ)以及奔腾 3 至强(Pentium Ⅲ Xeon)处理器。P6家族处理器采用了超标量(Superscalar)技术,以乱序执行的方式进一步增强了处理器的处理速度。
2002年到2006年,奔腾 4(Pentium 4)家族处理器占据了主导地位。奔腾 4家族的处理器基于NetBurst微处理器结构,在提升性能的同时,进一步增强了对多媒体处理的支持,并且引入了超线程(Hyper-Threading)的概念,引领单处理器的性 ............

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