虚拟化技术入门实战

近些年来，随着Internet和智能设备的广泛应用、大型数据中心的快速增长，虚拟化技术得到飞速发展。虚拟化是一种计算机资源管理技术，能将计算机的各种实体资源，如CPU、内存、存储、网络等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的障碍，使用户更好地应用这些资源。这些资源的新虚拟部分不受现有资源的架设方式、地域或物理组态所限制。利用虚拟化技术，一方面能有效提高资源利用率，节省巨大成本；另一方面，还提供了新的应用程序部署模式，使组织能更快速地提供新服务，从而获得更高可靠性、自动负载均衡、无须停机的可伸缩性、自愈、自助服务配置等好处。
本书作者Matthew Portnoy是一位从业30余年的IT技术专家，涉猎过计算机学科的几乎所有门类，经验极其丰富。作为一本入门级虚拟化技术书籍，本书既适用于对虚拟化知识涉猎较少的读者，也适用于具有一定基础、需要更深入地理解虚拟化知识的人员。本书深入浅出地介绍虚拟化的概念和虚拟化管理工具，虚拟机的构成及其创建方式，如何在虚拟机中安装操作系统，虚拟机中各类资源的管理方式，虚拟化的可用性实现方法和虚拟机中应用程序的部署方式等知识。书中列举大量操作实例，每章后提供了练习题，以方便读者实践。

作者简介
　　Matthew Portnoy是一位拥有30年从业经验的资深
IT专家。他是VMWare高级系统工程师，同时兼任Wake
技术社区大学的教授，从2007年至今在该校讲授CIS课
程。Matthew曾在虚拟化峰会VMworld以及其他多个行
业重要会议(包括VMWare用户组大会)做专题演讲。

第1章 深入理解虚拟化 1

1.1 虚拟化概述 1

1.1.1 Microsoft Windows驱动的服务器增长 3

1.1.2 摩尔定律 5

1.2 理解虚拟化的重要性 7

1.2.1 当前的趋势 9

1.2.2 虚拟化和云计算 11

1.3 理解虚拟化软件的运作原理 11

1.3.1 服务器虚拟化 11

1.3.2 桌面虚拟化 12

1.3.3 应用程序虚拟化 13

1.4 本章总结及练习题 14

第2章 深入理解Hypervisor 17

2.1 Hypervisor概述 17

2.1.1 探索Hypervisor的历史 18

2.1.2 理解Type 1 Hypervisor 19

2.1.3 理解Type 2 Hypervisor 20

2.2 理解Hypervisor的作用 21

2.2.1 全息甲板和交通警察 21

2.2.2 资源分配 22

2.3 当前的Hypervisor对比 23

2.3.1 VMware ESX 23

2.3.2 Citrix Xen 25

2.3.3 微软Hyper-V 26

2.3.4 其他解决方案 27

2.4 本章总结及练习题 28

第3章 深入理解虚拟机 29

3.1 虚拟机概述 29



3.1.1 查看虚拟机中的CPU 31
3.1.2 查看虚拟机中的内存 31
3.1.3 查看虚拟机中的网络资源 32
3.1.4 查看虚拟机中的存储资源 33
3.2 了解虚拟机的工作原理 35
3.3 使用虚拟机 36
3.3.1 理解虚拟机克隆 37
3.3.2 理解模板 38
3.3.3 理解快照 39
3.3.4 理解OVF 39
3.3.5 理解容器 40
3.4 本章总结及练习题 41
第4章创建虚拟机 43

4.1 进行P2V转换 43
4.1.1 解析物理-虚拟转换过程 44
4.1.2 热克隆和冷克隆 44
4.2 安装虚拟化环境 45
4.2.1 安装 VMware Workstation Player46
4.2.2 探索VMware Workstation Player50
4.2.3 安装VirtualBox 52
4.3 创建一个新虚拟机 56
4.3.1 考虑VM配置 57
4.3.2 创建首个虚拟机 57
4.4 本章总结及练习题 61
第5章在虚拟机中安装Windows63

5.1 在虚拟机中安装Windows 63
5.1.1 安装Windows 10 63
5.1.2 安装VMware Tools 71
5.2 理解配置选项 73
5.3 优化新虚拟机 78
5.4 本章总结及练习题 79
第6章在虚拟机中安装Linux81

6.1 在虚拟机中安装Linux 81

6.1.1 探索Oracle VM VirtualBox 82

6.1.2 在虚拟机中安装Linux 84

6.1.3 安装VirtualBox Guest Additions 92

6.2 理解配置选项 94

6.3 优化新Linux虚拟机 96

6.4 本章总结及练习题 97

第7章 管理虚拟机的CPU 99

7.1 理解CPU虚拟化99

7.2 配置VM的CPU选项 102

7.3 虚拟机CPU调优实践103

7.3.1 选择多vCPU还是单vCPU 103

7.3.2 超线程 104

7.3.3 使用Intel和AMD服务器 105

7.4 本章总结及练习题 106

第8章 管理虚拟机的内存 107

8.1 理解内存虚拟化 107

8.2 配置虚拟机内存选项 109

8.3 虚拟机内存调优实践 110

8.3.1 计算内存开销 110

8.3.2 内存优化 111

8.4 本章总结及练习题 115

第9章 管理虚拟机的存储 117

9.1 理解存储虚拟化 117

9.2 配置虚拟机存储选项 121

9.3 虚拟机存储调优实践 126

9.4 本章总结及练习题 130

第10章 管理虚拟机的网络 133

10.1 理解网络虚拟化 133

10.2 配置虚拟机网络选项 140

10.3 虚拟机网络调优实践 144

10.4 本章总结及练习题 146



第11章复制虚拟机147

11.1 克隆虚拟机 147

11.2 使用模板 153

11.3 保存虚拟机状态 156

11.3.1 创建快照 158

11.3.2 合并快照 161

11.4 本章总结及练习题 162

第12章管理虚拟机中的附加设备165

12.1 使用虚拟机工具 165

12.2 理解虚拟设备 167

12.3 配置CD/DVD设备167

12.4 配置软驱设备 168

12.5 配置声卡 170

12.6 配置USB设备171

12.7 配置图形显示器 173

12.8 配置其他设备 174

12.9 本章总结及练习题 176

第13章深入理解可用性 179

13.1 不断提高可用性 179

13.2 保护单个虚拟机 181

13.3 保护多个虚拟机 184

13.4 保护数据中心 187

13.5 本章总结及练习题 189

第14章深入理解虚拟机中的应用程序 191

14.1 了解虚拟化基础架构性能相关能力 191

14.2 在虚拟化环境中部署应用程序 194

14.3 理解虚拟Appliance设备和vApp200

14.4 Open Stack和容器201

14.5 本章总结及练习题 202

附录A 附加练习答案205

附录B 术语表 213

我们生活在一个激动人心的时代。信息时代在我们身边爆炸式地发展，让我们在令人
目不暇接的大量数据可用的第一时间，就能够访问它们。智能手机和平板电脑提供无与伦
比的体验，向全球的每一个角落提供流式视频、音频和其他格式媒体服务。即使没有计算
机背景的人，也能够使用Facebook获知朋友和家人的近况，使用Google查询一个新开的餐
厅，并打印到达那里的路线指南，或者在尝试过菜品之后，在推特上发布评论。新兴的物
联网只会进一步催化这种数据爆炸。用于支持这些服务的基础设施也呈指数级增长，促进
这一快速增长的技术就是虚拟化。

一方面，虚拟化只不过是一种可在短时间内节约巨大成本的、更高效地使用现有资
源的方式。另一方面，虚拟化还为组织提供了新的应用程序部署模式，这些模式能够提供
满足用户期望的更长正常运行时间，仅需数分钟而不是几周即可提供新服务的模块化软件
包，以及种种高级特性，这些特性带来了自动负载均衡、无须停机的可伸缩性、自愈、自
助服务配置和其他许多用于支持关键业务应用程序(这些应用程序是基于传统架构的改进)
的功能。大型企业已经使用了这种技术10至15年，而中小型企业现在才刚刚开始接触它
们。其中一些企业可能会错过这一步，直接跳转到云计算(应用程序部署方式的下一次进
化)。虚拟化也是云计算的基础。

世界的这一巨变重演了近代历史上的类似趋势——电力和电话扩展蔓延，此后改变
了我们的日常生活。在那些时代中，整个行业横空出世，为具备抓住历史转折点的远见与
勇气的人提供了就业和机遇。而今天，因为虚拟化领域正在我们眼前被定义和创造，有了
同样的活力和机遇。从该领域中受益的除了虚拟化供应商，还有提供服务器的硬件合作伙
伴，提供网络连接的网络供应商，提供数据存储的存储合作伙伴，以及其他所有服务提供
者。软件供应商正在为这些新架构专门设计和部署新的应用程序。第三方正在开发监控和
管理这些应用程序和基础设施领域的工具。随着云计算逐渐成为开发、部署和维护应用服
务的事实标准模式，这一领域将进一步扩大。

第一代虚拟化专家的知识来自于工作需要：他们是需要理解在其数据中心部署的新
基础设施的服务器管理员。在此过程中，他们获得了用于管理虚拟网络的网络知识、用于
连接到存储阵列的存储技术知识，以及便于更好地与应用程序团队沟通交流的应用程序信
息。很少有人能够涉猎所有这些领域。无论你是对虚拟化已有所了解，还是从未接触，本
书都将为你介绍理解虚拟化内涵，以及为何它能成为当今和未来信息技术基础设施的关键部
分的基础知识，让你有机会探索和体验当今技术中最为激动人心、发展最快的领域之一。

祝你读有所悟，享受愉快的虚拟化之旅！



本书读者对象

本书旨在向此前对虚拟化技术没有或只有很少了解的人提供该技术的基本概念。如果
你是一位正在寻找虚拟化相关信息的IT专业学生，或是一位需要更深入理解虚拟化基础知
识的职业IT经理，那么你可能会对本书感兴趣。如果你是一位专注于某个特定领域(例如
服务器管理、网络或存储)，需要一个对虚拟化或云计算的入门介绍作为企业内部发展敲
门砖的IT专业人员，那么本书也可能对你有价值。

本书预期你已经：

●
具备一定的PC机基本操作经验
●
理解何为操作系统及其功能
●
了解计算资源(CPU、内存、存储和网络)的概念性知识
●
深入理解程序使用资源的方式
如果你已是一位虚拟化专业人员，需要一本指南或参考，那么本书可能不适合你。

软硬件需求

本书中使用的练习和示例均是在一台使用Windows 10 操作系统的计算机上创建的。
虚拟化平台使用VMware Workstation Player 12 ，该软件可在http://downloads.vmware.com/d/
处免费下载。推荐至少具有2GB的内存以运行该软件，当然多一点更好。软件的安装需要
150MB 磁盘空间。此外还使用了Oracle VirtualBox 5 ，它可在http://www.virtualbox.org 处下
载，其推荐最低内存要求为2GB。VirtualBox 自身只需要大约30MB的磁盘空间，但虚拟机
需要占用更多空间。

本书示例演示了两个虚拟机的创建和使用，其中一个运行Windows 10 ，另一个则运行
Ubuntu Linux 。同样，你也需要这两个操作系统的安装介质。每个虚拟机需要大约30GB的
磁盘空间。

章节内容提要

以下是各章内容简介。

第1章：深入理解虚拟化

该章介绍计算机虚拟化的基本概念，从大型机时代开始介绍，接着介绍了催生当前技
术的计算技术发展趋势。

第2章：深入理解Hypervisor

该章聚焦于Hypervisor，提供虚拟化层的软件，并比较当前市场上提供的一些
产品。

第3章：深入理解虚拟机

该章介绍虚拟机的组成部分，解释它如何与支持其运行的Hypervisor交互，并概述虚
拟机资源管理。


IX

前 言

第4章：创建虚拟机

该章首先讨论了转换现存物理服务器到虚拟机的话题，提供安装VMware Workstation
Player和Oracle VirtualBox——本书所使用的两种虚拟化平台——的实操说明， 以及创建一
个虚拟机的实操说明。

第5章：在虚拟机中安装Windows

该章提供了在创建的虚拟机中安装Windows的操作指导，并介绍配置和调优选项。

第6章：在虚拟机中安装Linux

该章提供了在创建的虚拟机中安装Ubuntu Linux的操作指导，并介绍一些配置和优化
选项。

第7章：管理虚拟机的CPU

该章讨论了CPU资源如何被虚拟化，然后介绍了多种调优选项和优化方法。内容包括
超线程技术和Intel与AMD CPU的对比。

第8章：管理虚拟机的内存

该章涵盖虚拟环境中内存如何管理及其可用配置选项等内容，最后还讨论了多种可用
的内存优化技术及其工作原理。

第9章：管理虚拟机的存储

该章介绍虚拟机如何访问存储阵列，以及可使用的不同连接方式。本章还包括虚拟机
的存储选项以及存储优化技术，例如数据去重。

第10章：管理虚拟机的网络

该章首先讨论虚拟网络，以及虚拟机如何使用虚拟交换机彼此之间/对外通信，还讨
论了虚拟网络配置选项和优化实践等内容。

第11章：复制虚拟机

该章首先介绍如何使用克隆和模板等技术对虚拟机进行备份和置备，最后介绍被称为
“快照”的特性(可保存虚拟机状态的强大功能)。

第12章：管理虚拟机中的附加设备

该章首先讨论虚拟机工具——由虚拟化供应商提供，可优化虚拟机性能的应用程序
包，最后分别介绍对其他外设，例如CD/DVD驱动器和USB设备的虚拟化支持。

第13章：深入理解可用性

该章首先说明可用性在虚拟环境中的重要地位，接着介绍多种可保护单个虚拟机、虚
拟化服务器和整个数据中心，降低计划内和计划外的停机时间的可用性技术。

第14章：深入理解虚拟机中的应用程序

该章主要关注在虚拟环境中部署应用程序的方法和实践。具体内容包括应用程序性
能、使用资源池，以及部署虚拟设备。

附录A：附加练习答案

包括所有各章后附加练习题的答案。



附录B：术语表

列出本书中最常用的术语。

作者联系方式

作者热切欢迎对本书及未来写作选题的意见反馈，可发邮件到mportnoyvm@gmail.com
与其联系。

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