虛擬化與網絡存儲技術

顧軍林
1982年9月生，淮安信息職業技術學院學科帶頭人，研究方向：雲計算與虛擬化、大數據開發。近年來發表中文核心論文2篇，主持和參與省級科研項目2項，市級項目2項，校級項目多項；發明專利1項，實用專利2項，軟件著作權多項。2017、2018連續2年獲得全國職業技能大賽優秀指導教師，指導的學生連續2年獲得江蘇省賽及全國職業技能大賽國賽一等獎。指導多名學生在全國藍橋杯軟件大賽中獲獎。

第1章虛擬化技術1 
1.1虛擬化技術分類1 
1.1.1 CPU虛擬化2 
1.1.2服務器虛擬化3 
1.1.3存儲虛擬化5 
1.1.4網絡虛擬化6 
1.1.5應用虛擬化7 
1.2 Xen虛擬化技術簡介7 
1.2.1 Xen的歷史7 
1.2.2 Xen功能概覽8 
1.2.3 Xen虛擬化技術的優點9 
1.2.4 Xen虛擬化技術的缺點9 
1.3 KVM虛擬化技術簡介9 
1.3.1 KVM的歷史9 
1.3.2 KVM功能概覽10 
1.3.3 KVM的優勢11 
1.3.4 KVM虛擬化技術的未來11 
1.4 Red Hat RHEV虛擬化系統簡介12 
1.4.1 RHEV簡介12 
1.4.2 RHEV支持的功能12 
1.4.3 RHEV與KVM的區別12 
1.4.4 RHEV的組成13 
1.4.5 RHEV架構14 
1.4.6 RHEV中的資源15 
1.4.7 RHEV虛擬化技術的優點16 
1.4.8 RHEV虛擬化技術的缺點16 
1.5其他虛擬化技術介紹16 
1.5.1 VMware 16
1.5.2 VirtualBox 17 
1.5.3 Hyper-V 17 
1.6本章小結18 

第２章Qemu-KVM 19 
2.1 KVM原理簡介19 
2.1.1 KVM工作流程19 
2.1.2 KVM架構19 
2.1.3 KVM模塊21 
2.2 Qemu原理介紹22 
2.2.1 Qemu架構22 
2.2.2 Qemu模塊22 
2.2.3 Qemu的3種運行模式23 
2.2.4 Qemu的特點23 
2.3 KVM和Qemu的關係24 
2.4 Qemu工具介紹25 
2.4.1 Qemu-img 25 
2.4.2 Qemu-KVM 28 
2.4.3 Qemu-GA 31 
2.4.4 Qemu-IO 31 
2.4.5 Qemu-NBD 31 
2.5 Qemu支持的硬盤格式介紹32 
【實驗1】 Qemu-KVM虛擬化環境搭建33 
【實驗2】 Qemu-img生產虛擬機硬盤41 
【實驗3】 Qemu-KVM命令創建虛擬機41 
2.6本章小結45 

第3章Libvirt 46 
3.1 Libvirt簡介46 
3.2 Libvirt簡單架構原理介紹47
3.2.1 Libvirt架構47 
3.2.2 Libvirt運行原理48 
3.3 Libvirt API介紹49 
3.3.1 Libvirt API簡介49 
3.3.2與Hypervisor建立連接51 
3.4 Libvirt工具集介紹54 
3.4.1 Libvirt安裝54 
3.4.2 Libvirt的配置56 
3.4.3 Libvirtd的使用58 
3.4.4 Virsh 59 
3.5 Libvirt XML配置文件介紹62 
3.5.1客戶機XML配置文件格式示例62 
3.5.2 CPU、內存、啟動順序等基本配置65 
3.5.3網絡的配置67 
3.5.4存儲的配置69 
3.5.5其他配置簡介70 
【實驗4】使用virsh創建虛擬機72 
【實驗5】 virsh命令行工具虛擬機的管理78 
【實驗6】 virsh命令行工具網絡的管理81 
【實驗7】 virsh命令行工具存儲池的管理88 
【實驗8】 virsh命令行工具存儲捲的管理92 
3.6本章小結95 

第4章Virt-Manager 96 
4.1 Virt-Manager簡介96 
4.2 Virt-Manager安裝97 
4.2.1環境準備97
4.2.2檢查Qemu-KVM、Libvirt服務97 
4.2.3檢查VNC服務的運行97 
4.2.4安裝Virt-Manager 98 
4.3 Virt-Manager使用介紹98 
4.3.1打開Virt-Manager 98 
4.3.2連接至遠程Virt -Manager 99 
4.4 WebVirtMgr介紹101 
4.4.1 WebVirtMgr管理平臺介紹101 
4.4.2 WebVirtMgr的主要功能101 
【實驗9】使用Virt-Install安裝虛擬機並使用Virt-Viewer連接桌面102 
【實驗10】使用Virt-Manager創建虛擬機（在KVM上安裝CentOS 7虛擬機） 105 
【實驗11】使用Virt-Manager管理存儲和網絡109 
【實驗12】 WebVirtMgr安裝123 
【實驗13】 WebVirtMgr使用123 
4.5本章小節124 

第5章網絡虛擬化125 
5.1網絡虛擬化的驅動力與關鍵需求125 
5.1.1網絡虛擬化的驅動力125 
5.1.2網絡虛擬化的關鍵需求126 
5.1.3軟件定義網絡SDN 127 
5.2軟件Overlay SDN網絡，L2/L3網絡128 
5.2.1 Open vSwitch 128
5.2.2 Overlay L2/L3數據流129 
5.3硬件Underlay SDN網絡130 
5.4軟件化L4～L7網絡功能131 
5.4.1 L4～L7網絡功能131 
5.4.2 OpenStack Neutron的L4～L7控制面132 
5.5網絡虛擬化端到端解決方案132 
5.5.1端到端關鍵需求132 
5.5.2端到端解決方案133 
【實驗14】 Open vSwitch安裝部署133 
【實驗15】 Net Namespace綜合實驗138 
【實驗16】 OVS創建VLAN虛擬二層環境141 
【實驗17】 OVS創建GRE隧道網絡146 
【實驗18】 Brctl搭建Linux網橋150 
5.6本章小結151 

第6章傳統的存儲技術152 
6.1傳統存儲技術的分類152 
6.1.1概述152 
6.1. 2存儲區域網絡152 
6.2硬盤結構及接口介紹155 
6.2.1硬盤結構155 
6.2.2硬盤的讀寫156 
6.2.3硬盤接口157 
6.3 RAID技術介紹160 
6.3.1 RAID基礎知識160 
6.3.2 RAID的實現方案161 
6.3.3 RAID技術術語161
6.4 RAID技術的特點163 
【實驗19】 mdadm工具創建軟件RAID 170 
6.5硬盤與分區178 
6.5.1硬盤分區概述178 
6.5.2 Linux的分區規定178 
6.5.3 Linux文件系統類型簡介180 
【實驗20】硬盤的分區及格式化181 
6.6邏輯捲技術介紹186 
【實驗21】邏輯捲組及邏輯捲的管理187 
【實驗22】搭建NFS服務器193 
【實驗23】搭建ISCSI環境194 
6.7本章小結195 

第7章常見的分佈式存儲196 
7.1分佈式系統介紹196 
7.2 HDFS分佈式存儲197 
7.2.1 HDFS架構197 
7.2.2 HDFS如何讀數據199 
7.2.3 HDFS如何寫數據200 
【實驗24】 HDFS搭建和使用201 
7.3 GlusterFS分佈式存儲209 
7.3.1 GlusterFS系統概述209 
7.3.2 GlusterFS架構210 
【實驗25】 GlusterFS搭建和使用212 
7.4 Lustre分佈式存儲217 
7.4.1 Lustre架構217 
7.4.2 Lustre I/O特點218
7.4.3 Lustre讀寫數據219 
【實驗26】 Lustre搭建和使用220 
7.5 MooseFS分佈式存儲225 
7.5.1 MooseFS架構225 
7.5.2 MooseFS讀寫數據226 
【實驗27】 MooseFS搭建和使用227 
7.6 Ceph分佈式存儲228 
7.6.1 Ceph架構228 
7.6.2 Ceph讀寫數據229 
7.6.3 Ceph客戶端230 
【實驗28】 Ceph搭建和使用230 
7.7本章小結231 

第8章Docker技術232 
8.1 Docker的基本原理232 
8.1. 1 Docker的起源232 
8.1.2 Docker引擎232 
8.1.3 Docker的核心概念233 
【實驗29】 Docker安裝部署235 
【實驗30】 Docker命令行操作239 
8.2 Dockerfile 247 
8.2.1 Dockerfile簡介247 
8.2.2 Dockerfile指令詳解247 
【實驗31】 Dockerfile創建PHP鏡像250 
8.3 Docker Registry 257 
8.3.1 Docker倉庫簡介257 
8.3.2私有倉庫257
【實驗32】 Docker Registry的搭建和使用258 
8.4 Kubernetes容器雲263 
8.4.1 Kubernetes簡介263 
8.4.2 Kubernetes的核心概念264 
8.4.3 Kubernetes架構264 
【實驗33】 Kubernetes搭建和使用265 
8.5本章小結266