腾讯云大学笔记（一）

什么是云服务器？

产生背景

（1）某公司上架一个游戏P
流量爆发：后端服务器无法满足爆发需求
流量低谷：后端服务器限制浪费
流量变化导致对后端需求不一致，之前购置的大量硬件产生资源浪费
后端资源精准预估难度很大

（2）某传统制造业公司转型互联网+企业
投入大量资源，希望尽可能高效利用后端服务器资源，节约基础设施维护成本，快速利用新技术开展新业务模式，但维护基础设施需要专业的团队和运营成本。避免重复成本，将注意力放在主营业务上是需要考虑的问题。

传统后端基础设施有很多痛点，云服务器具有弹性、自动化、高效、专业等特点，可以在一定程度上解决这些痛点。

云服务器的概念

• 云服务器（Cloud Virtual Machine）在云中的虚拟机

• 放置在云中的计算资源

• 可以按需分配给用户

• 可动态调整

• 即时可用

• IaaS最基础的服务
  计算资源被集中的放在一个池子里，称为资源池，有强大调度来调配资源，有用户需要资源时，资源调度系统从池子里调度出资源，分配成一台虚拟机，可动态调整。

• 实例：（Instance）

  • 指具体的云服务器
  • 部分语境下与云服务器互换使用
  • 配置属性包含CPU、内存、网络、存储等
  • 由元数据（Meta-Data）标识属性
  • 镜像（Image）
  • 创建服务器模板

• 相似概念

  • 实例
  • 云虚拟机
  • IaaS提供商采用不同的名称
  • 名称与计算服务有关
  • 与弹性计算有关

云服务器的特性

• 弹性

  • 按需申请
  • 动态调整

• 高效

  • 快速复用
  • 平滑扩（缩）容
  • 付费灵活
  • 混合部署

• 专业 （容灾切换保证高可用）

  • 冷热迁移
  • 高可用
  • 多种容灾方案
  • 网络连接保障
  • 安全保障

• 自动化

  • 提供RESTful API
  • 提供定义资源
  • 集成自动化运维框架
  • 实现DevOPs

• 场景回顾

  • 场景一 适用弹性伸缩
  • 场景二 适用混合云部署

虚拟化

云服务器的关键技术

• 虚拟化
  • 概念
    产生于上世纪60年代，指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，将物理抽象为逻辑
    
  • 分类
    • 按虚拟对象
      • 操作系统虚拟化：将操作系统及系统调用抽象为资源
      • 平台虚拟化：将硬件组件抽象为逻辑资源
    • 按方案
      • 软件虚拟化：截获或模拟物理平台访问
      • 硬件虚拟化：硬件本身提供截获和重定向支持
    • 按方式
      全虚拟化、准虚拟化
  • 虚拟机监控器
    • 即Hypervisor或VMM（Virtual Machine Monitor）
    • 作用
      • 管理虚拟机生命周期
      • 为虚拟机抽象出硬件环境
    • 两种类型
      
      VMM、EMS都属于一型
  • 虚拟机
    • 也成为客户机（Guest System）
    • 物理机同时存在多个虚拟机
    • 在KVM虚拟化中：
      • 运行在模拟的物理机上
      • 表现为进程
      • 保存为文件
        • 配置文件
        • 虚拟磁盘文件
    • 云服务器是放置在云中的虚拟机

KVM和Xen

KVM(Kernel-based Virtual machine)
- 从v2.6.0开始，打包在Linux内核中发行
- 需运行在硬件虚拟化特性的物理机上（Intel-VT/AMD-V）
- 二型虚拟机监控器（形式上）
- 利用QEMU进行设备模拟

• 仅支持全虚拟化
• 支持准虚拟化驱动提升I/O性能
• 充分利用Linux内核
  • 虚拟机为标准Linux进程
  • 利用Linux调度功能
  • 内存管理模块
  • 电源管理等
    
• CPU虚拟
  • 利用Intel-VT？AMD-V辅助
• 内存虚拟
  • 影子页表
  • Intel-EPT/AMD NPT辅助
• IO虚拟
  • 模拟设备保证兼容性
  • 半虚拟化设备保证性能
  • 分配专用设备同时保证兼容性和性能
• 可以支持超大规模主机及客户机
  • 主机：1024 CPU，8TB内存
  • 虚拟机：160 CPU，2TB内存
• 支持快照
• 支持迁移包括热迁移
  • 逐步将内存内容复制到新地址
  • 在最后一部分内容复制完毕前关闭源虚拟机
  • 复制完毕后开启目标虚拟机

Xen

• 采用定制微内核
• 特殊虚拟机Domain 0作为管理平台
• 一型虚拟机监控器
  
• 支持多种虚拟化方式：全虚拟化、准虚拟化等
• 运行准虚拟化虚拟机时
  • 需要更改客户机系统
  • 替换掉复杂的硬件指令
  • 客户机配合虚拟化工作
  • 不模拟客户机环境
    KVM和Xen比较
• 相同点
• 开源且有广泛的应用
• 不同点
  • KVM得到了Linux社区的全力支持
  • KVM更容易使用和维护
  • Xen的产品化历史更悠久
  • Xen对准虚拟化的支持
    

弹性计算

• 概念
  • 弹性
    • 自动化的调整计算资源供应量
    • 尽量贴近当前计算能力需求
  • 意义
    • 最大化提高计算资源效率
    • 为云计算实现奠定重要基础
• 实现基础
  • 虚拟化技术
    • 为软件定义基础架构提供基础
    • 为资源供给自动化提供可能
  • 自动化资源管理与监控
    • 从当前资源情况判断供给量
    • 精确掌握弹性扩缩容时机
  • 高可用与容灾
    • 稳定供给资源
    • 避免资源不可用
• 弹性资源
  • 计算资源
    • 弹性伸缩组云服务器
  • 网络资源
    • 弹性IP
  • 存储资源
    • 弹性云硬盘
      
• 应用弹性伸缩
  • 利用公有云的IaaS服务创建弹性伸缩组
    • 在云服务器负载都大于50%时扩容
    • 在云服务器负载都小于20%时缩容