云盘算与大数据课程笔记（八）之假造化技术（上）
本文所有图片来自于刘鹏《云盘算》系列PPT。假造化技术
假造化技术是一种资源管理技术，它通过抽象硬件的物理特性，使用户可以在单个物理硬件上运行多个假造实例，如操作系统、存储设备或网络资源。假造化可以提高资源使用率、降低成本、增加机动性和可扩展性。
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以下是假造化技术的几个重要类型：
服务器假造化——CPU/内存/IO假造化
这就是OS课程中讲的那些传统假造化技术，其他的大多关注于多台设备的集群环境假造化
服务器假造化允许多个假造机（VMs）在单个物理服务器上并行运行。每个假造机都可以运行自己的操作系统和应用步伐，相互完全隔离。这种技术可以显著提高服务器的资源使用率，由于它允许物理服务器的盘算本事在多个假造环境之间共享。
[*]技术实现：通过使用假造机监控器（VMM，也称为Hypervisor）来实现，Hypervisor直接运行在物理硬件上（Type 1）或在宿主操作系统之上（Type 2）。
存储假造化
存储假造化涉及到未来自多个物理存储设备的存储资源汇集在一起，形成一个同一的存储池，而这个存储池可以从网络的任何地方访问。这种方式简化了存储管理，提高了数据的可用性和机动性。
[*]技术实现：可以通过软件定义存储（SDS）来实现，SDS将存储设备的管理抽象化，使得管理员可以通过软件接口来配置和管理存储资源，而不必要直接操作物理存储设备。
网络假造化
网络假造化通过软件将物理网络资源抽象化，形成独立的、隔离的假造网络环境。这使得差别的假造网络可以在同一物理网络基础办法上共存，每个假造网络都有自己的战略和配置，提供了更高的机动性和安全性。
[*]技术实现：常见的实现方式包括假造局域网（VLAN）和网络功能假造化（NFV）。VLAN可以将一个物理网络分割成多个逻辑上分离的网络，而NFV则是将网络服务（如负载均衡、防火墙等）从专用硬件上移至假造环境。
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桌面假造化
桌面假造化技术允许将用户的桌面环境从物理机器抽象化和分离出来（当成文件一样），部署在中心化或云端服务器上。用户可以通过任何设备从任何所在访问自己的假造桌面环境，这不光提高了机动性，也简化了桌面的管理和维护。
[*]技术实现：包括假造桌面基础办法（VDI）和远程桌面服务（RDS）。VDI为每个用户提供了一个独立的假造机，而RDS则允很多个用户共享同一个服务器上的桌面和应用步伐。
假造化技术的这些差别情势在现代IT架构中饰演着紧张脚色，它们通过提高资源使用率、简化管理和提供更高的机动性和可扩展性，支持了各种复杂的盘算需求。
JVM
Java假造机（JVM）是Java平台的核心构成部门，提供了一个可以执行Java步伐的运行时环境。JVM的筹划允许Java步伐实现“一次编写，随处运行”（Write Once, Run Anywhere, WORA）的目的。下面是JVM重要职责的概述：
字节码到物理CPU指令的转换
[*]字节码执行：Java源代码被编译成一种平台无关的二进制格式，称为字节码（.class文件）。JVM负责读取这些字节码文件，然后执行它们。
[*]即时编译器（JIT）：在运行时，JVM内的即时编译器（JIT编译器）可以将热门字节码（执行频率高的代码）编译成特定平台的机器码，以提高步伐执行的服从。这个过程称为即时编译。
[*]解释执行：对于非热门代码，JVM还可以通过解释器逐条解释执行字节码，这样做固然比直接执行机器码慢，但可以减少编译期待时间，对于执行频率不高的代码是一种经济有用的执行方式。
堆内存的管理
[*]内存分配：JVM管理着Java步伐中的内存分配，包括堆内存和方法区。堆内存用于存放对象实例，而方法区用于存放类信息、常量、静态变量等数据。
[*]垃圾接纳（GC）：JVM负责主动管理内存的接纳，即垃圾接纳（GC）。当对象不再被引用时，GC将主动接纳这些对象占用的内存空间，以防止内存泄漏。
跨平台的本事
[*]平台无关性：JVM是Java跨平台特性的关键。差别的操作系统平台（如Windows、Linux、macOS）上有差别的JVM实现，但它们都提供相同的Java API和运行时环境。因此，只要JVM被正确安装，相同的Java步伐（字节码）就可以在差别的平台上运行，无需修改代码。
JVM不光提供了跨平台执行Java步伐的本事，还通过其垃圾接纳和内存管理机制，简化了步伐员在内存管理方面的工作。此外，JVM还支持多种语言（如Kotlin、Scala、Groovy等），这些语言都可以编译成JVM可以执行的字节码。
服务器假造化与Hypervisor
服务器假造化是一种技术，它允许我们在单一的物理服务器上创建多个独立的假造环境，称为假造机（VM）。每个假造机都像是一台独立的服务器，拥有自己的操作系统和应用步伐，但现实上它们共享同一台物理服务器的硬件资源。服务器假造化的一个关键组件是Hypervisor，它负责创建假造机，并管理假造机与物理硬件资源之间的交互。
Hypervisor 简介
Hypervisor，也称为假造机监视器（VMM），是服务器假造化中的核心软件。它允很多个操作系统在同一台物理服务器上并行运行，每个操作系统都在自己的假造机内运行，而且相互隔离。Hypervisor负责分配硬件资源给每个假造机，如CPU时间、内存空间等，并确保假造机之间不会相互干扰。
两种类型的Hypervisor服务器假造化
寄居假造化（Type 2 Hypervisor）
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[*]寄居假造化运行在宿主操作系统之上。首先，你有一台服务器，这台服务器上安装了一个通例的操作系统（如Windows、Linux等），然后在这个操作系统上安装Hypervisor软件。这种类型的Hypervisor相称于是宿主操作系统上的一个应用步伐。
[*]例子：VMware Workstation, Oracle VirtualBox。
[*]特点：部署简单，适合测试环境和开发环境，但由于多了一层宿主操作系统，大概会有性能上的丧失。
裸机假造化（Type 1 Hypervisor）
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[*]裸机假造化直接运行在物理硬件上，没有宿主操作系统。这种Hypervisor直接安装在服务器硬件上，然后直接管理物理硬件和假造机。由于减少了操作系统层，性能通常优于寄居假造化。
[*]例子：VMware ESXi, Microsoft Hyper-V（在Windows Server上运行时可视为Type 1）。
[*]特点：提供更高的性能和服从，适合生产环境。
Hypervisor的作用
[*]资源管理：Hypervisor负责管理物理服务器的资源，如CPU、内存、存储和网络，确保这些资源被公平且有用地分配给每个假造机。
[*]隔离环境：Hypervisor在假造机之间提供隔离，确保一个假造机中的应用步伐和操作系统不会影响到其他假造机。
[*]迁移和复制：Hypervisor使得假造机可以轻松地在物理服务器之间迁移，甚至可以在运行时进行迁移，这对于负载均衡和系统维护非常有用。
Hypervisor使服务器假造化成为大概，它提供了一个平台，让多个假造性可以或许共享单个物理服务器的资源，同时保持相互的独立和隔离。这种技术极大地提高了硬件资源的使用率，同时也为系统管理和灾难恢复提供了更多的机动性和选项。
存储假造化
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其实完全可以通过SAN技术架构影象存储假造化。
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