虛擬化：

虛擬化，是指通過虛擬化技術(shù)將一臺計(jì)算機(jī)虛擬為多臺邏輯計(jì)算機(jī)。在一臺計(jì)算機(jī)上同時運(yùn)行多個邏輯計(jì)算機(jī)，每個邏輯計(jì)算機(jī)可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。

虛擬化使用軟件的方法重新定義劃分IT資源，可以實(shí)現(xiàn)IT資源的動態(tài)分配、靈活調(diào)度、跨域共享，提高IT資源利用率，使IT資源能夠真正成為社會基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)于各行各業(yè)中靈活多變的應(yīng)用需求。

虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPu模擬多CPU并行，允許一個平臺運(yùn)行多個操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率

虛擬化使用軟件的方法重新定義劃分IT資源，可以實(shí)現(xiàn)IT資源的動態(tài)分配、靈活調(diào)度、跨域共享，提高IT資源利用率，使IT資源能夠真正成為社會基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)于各行各業(yè)中靈活多變的應(yīng)用需求。

虛擬化：將應(yīng)用程序和系統(tǒng)內(nèi)核資源進(jìn)行解耦，以操作系統(tǒng)級別進(jìn)行隔離，目的是提高資源利用率。

以我的理解，虛擬化技術(shù)就是把真實(shí)存在的XXX以軟件等形式，在原有XXX的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多個虛擬XXX，或者把真實(shí)存在的多個XXX以某種方式使其透明地成為整個虛擬的XXX。比如你可以在你的主機(jī)上開多個虛擬機(jī)；又如把存儲設(shè)備統(tǒng)一管理，對外是一整個存儲設(shè)備。

用維基百科來講：在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，虛擬化（技術(shù)）或虛擬技術(shù)（英語：Virtualization）是一種資源管理技術(shù)，是將計(jì)算機(jī)的各種實(shí)體資源（CPU、內(nèi)存、磁盤空間、網(wǎng)絡(luò)適配器等），予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來并可供分割、組合為一個或多個電腦配置環(huán)境。由此，打破實(shí)體結(jié)構(gòu)間的不可切割的障礙，使用戶可以比原本的配置更好的方式來應(yīng)用這些電腦硬件資源。這些資源的新虛擬部分是不受現(xiàn)有資源的架設(shè)方式，地域或物理配置所限制。一般所指的虛擬化資源包括計(jì)算能力和資料存儲。

IBM描述：虛擬化是讓物理主機(jī)硬件資源得到更充分應(yīng)用的過程，也是云計(jì)算的基礎(chǔ)。虛擬化通過軟件在計(jì)算機(jī)硬件之上構(gòu)建一層抽象層，允許硬件的處理器、內(nèi)存、存儲硬盤等被劃分成多個虛擬計(jì)算機(jī)，也就是俗稱的Virtual Machine（VM），每個VM運(yùn)行各自的操作系統(tǒng)，即便他們實(shí)際都是運(yùn)行在底層計(jì)算機(jī)硬件上的一部分，各個VM也表現(xiàn)為互相獨(dú)立的計(jì)算機(jī)。由此可見，虛擬化能夠更有效地利用計(jì)算機(jī)物理硬件資源，能夠?yàn)橐粋€機(jī)構(gòu)在硬件上的投資帶來更大的回報。如今，虛擬化是企業(yè)在IT架構(gòu)上的標(biāo)準(zhǔn)做法，同時也是云計(jì)算的主要驅(qū)動技術(shù)。虛擬化使得云提供商能夠基于他們現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)物理硬件，為用戶提供更好的服務(wù)；云用戶也能夠按需購買所需的計(jì)算資源，并在工作負(fù)載增加時經(jīng)濟(jì)而高效的拓展計(jì)算資源。

Red Hat描述：虛擬化是一種技術(shù)，可以利用以往局限于硬件的資源來創(chuàng)建有用的 IT 服務(wù)。它讓您能夠?qū)⑽锢碛?jì)算機(jī)的工作能力分配給多個用戶或環(huán)境，從而充分利用計(jì)算機(jī)的所有能力。

舉一個實(shí)際例子，假設(shè)您有 3 臺物理服務(wù)器，分別用于不同的特定用途。 其中一臺是郵件服務(wù)器，一臺是 Web 服務(wù)器，最后一臺則用于運(yùn)行企業(yè)內(nèi)部的傳統(tǒng)應(yīng)用。 每臺服務(wù)器只使用了大約 30% 的計(jì)算容量，這僅是運(yùn)行潛能的一小部分。但是，由于傳統(tǒng)應(yīng)用對內(nèi)部運(yùn)營非常重要，您必須將其連同所運(yùn)行的第三臺服務(wù)器予以保留，對嗎？

過去確實(shí)如此。相對簡單和可靠的做法是在單獨(dú)的服務(wù)器上運(yùn)行單獨(dú)的任務(wù)：1 臺服務(wù)器， 1 個運(yùn)行操作系統(tǒng)，1 個處理任務(wù)。我們很難讓 1 臺服務(wù)器有多個大腦。但是，借助虛擬化技術(shù)，您可以將郵件服務(wù)器分為 2 個能夠處理獨(dú)立任務(wù)的特殊服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)應(yīng)用的遷移。您仍然使用相同的硬件，但可以更加高效地利用這些資源。

考慮到安全問題，您可以再次劃分第一臺服務(wù)器，從而可以處理另一項(xiàng)任務(wù)，將其使用率從 30% 提高到 60%，甚至提高到 90%。這樣，現(xiàn)在空閑的服務(wù)器可以用于其他任務(wù)或停用，以降低散熱和維護(hù)成本。

VMware描述：像大多數(shù)組織一樣，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展和增長，你可能正面臨新的IT挑戰(zhàn)。在一個動態(tài)的環(huán)境中，你需要提高敏捷性以跟上快速變化的業(yè)務(wù)需求。你的員工、客戶和業(yè)務(wù)伙伴都要求更多的響應(yīng)服務(wù)和更復(fù)雜的應(yīng)用程序。當(dāng)你試圖跟上新的要求和不斷增長的需求時，你的IT基礎(chǔ)設(shè)施正變得越來越大，越來越復(fù)雜，給你的IT設(shè)施帶來了更大的壓力。

虛擬化有助于解決你最緊迫的技術(shù)挑戰(zhàn)：基礎(chǔ)設(shè)施的無序擴(kuò)張迫使IT部門將70%的預(yù)算用在維護(hù)上，并消耗了用于業(yè)務(wù)建設(shè)創(chuàng)新的資源。困難源于當(dāng)今X86計(jì)算機(jī)的架構(gòu)：它們被設(shè)計(jì)為一次只運(yùn)行一個操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。這意味著，即使是小型的數(shù)據(jù)中心也必須部署許多服務(wù)器–每臺服務(wù)器只能以12%的容量運(yùn)行。虛擬化軟件通過使多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在一臺物理服務(wù)器(host)上運(yùn)行來解決這個問題。

虛擬化前

• 每臺主機(jī)一個操作系統(tǒng)

• 軟件硬件緊密地結(jié)合

• 在同一主機(jī)上運(yùn)行多個應(yīng)用程序通常會遭遇沖突

• 系統(tǒng)的資源利用率低

• 硬件成本高昂而且不夠靈活

虛擬化后

• 打破了操作系統(tǒng)和硬件的互相倚賴

• 通過封裝到到虛擬機(jī)的技術(shù), 管理操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?yàn)閱我坏膫€體

• 強(qiáng)大的安全和故障隔離

• 虛擬機(jī)是獨(dú)立于硬件的, 它們能在任何硬件上運(yùn)行

云計(jì)算和虛擬化的簡單區(qū)別：

云計(jì)算是個概念，而不是具體技術(shù)。 虛擬化是一種具體技術(shù)，指把硬件資源虛擬化，實(shí)現(xiàn)隔離性、可擴(kuò)展性、安全性、資源可充分利用等特點(diǎn)的產(chǎn)品。

Hypervisor：

Hypervisor一種運(yùn)行在基礎(chǔ)物理服務(wù)器和操作系統(tǒng)之間的中間軟件層，可允許多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用共享硬件。也可叫做VMM( virtual machine monitor )，即虛擬機(jī)監(jiān)視器。它不是具體的軟件，而是一類軟件的統(tǒng)稱，負(fù)責(zé)虛擬機(jī)的托管和管理

Hypervisor是一種在虛擬環(huán)境中的“元”操作系統(tǒng)。他們可以訪問服務(wù)器上包括磁盤和內(nèi)存在內(nèi)的所有物理設(shè)備。Hypervisor不但協(xié)調(diào)著這些硬件資源的訪問，也同時在各個虛擬機(jī)之間施加防護(hù)。當(dāng)服務(wù)器啟動并執(zhí)行Hypervisor時，它會加載所有虛擬機(jī)客戶端的操作系統(tǒng)同時會分配給每一臺虛擬機(jī)適量的內(nèi)存，CPU，網(wǎng)絡(luò)和磁盤。

關(guān)鍵概念：

1，虛擬化類型：

虛擬化類型，比如完全虛擬化、準(zhǔn)虛擬化等指的是設(shè)計(jì)層面的實(shí)現(xiàn)虛擬化的方案和思想，而不涉及具體的虛擬化技術(shù)。

2，虛擬化技術(shù)：

虛擬化技術(shù)指的是軟件層面的實(shí)現(xiàn)虛擬化的技術(shù)，整體上分為開源虛擬化和商業(yè)虛擬化兩大陣營。部分商業(yè)虛擬化的技術(shù)也是在開源技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的。

3，虛擬機(jī)軟件：

基于虛擬化技術(shù)的單機(jī)版虛擬機(jī)管理軟件，如：

• KVM： Linux的虛擬機(jī)基于KVM虛擬技術(shù)的單機(jī)版虛擬機(jī)管理軟件。

• VirtualBox：oracle公司的直接基于Intel VT及AMD-V的虛擬機(jī)管理軟件。

• VMware Workstation：Wmware公司的基于Wmware虛擬技術(shù)的虛擬機(jī)管理軟件。

4，云計(jì)算：

云計(jì)算中的虛擬化指的是IaaS層虛擬化解決方案，而不是虛擬機(jī)技術(shù)。IaaS層虛擬化解決方案，要符合IaaS層的基礎(chǔ)特點(diǎn)，除了最基礎(chǔ)的虛擬化軟件之外，還包括，共享存儲服務(wù)，鏡像服務(wù)，身份認(rèn)證服務(wù)，統(tǒng)一監(jiān)控服務(wù)，以及收費(fèi)管理等其他配套的服務(wù)。當(dāng)然，既然是IaaS服務(wù)，必須支持對外API接口開放，支持定制開發(fā)。一般來說不是一個軟件，而是一組軟件組成的整理解決方案。

VMware vSphere是基于VMware虛擬化技術(shù)的虛擬化管理軟件，目前在行業(yè)內(nèi)來說算是最成熟，生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)用度最廣的IaaS層虛擬化技術(shù)的解決方案。目前對整個集群的虛擬機(jī)監(jiān)控管理也是最好的。(vSphere本身收費(fèi)，而且監(jiān)控軟件還需要單獨(dú)收費(fèi))。

Openstack是基于linux的IaaS層解決方案(支持多種虛擬化技術(shù)，比如KVM)，是目前用戶最多，影響最大的開源解決方案，得到了HP，IBM等知名廠商的大力支持，國內(nèi)的虛擬化解決方案也大部分是基于Openstack開發(fā)定制。主要運(yùn)行在cent os和ubuntu server操作系統(tǒng)上。

CloudStack是使用 java開發(fā)的基于linux的IaaS層解決方案(支持多種虛擬化技術(shù)，比如KVM)，目前發(fā)展?jié)摿Ψ浅２诲e，也得到了很多知名廠商的認(rèn)可，不過相對起步比較晚，在國內(nèi)的推廣度也不如Openstack。

虛擬化分類：

1.完全虛擬化

最流行的虛擬化方法，使用Hypervisor這種中間層軟件，在虛擬服務(wù)器和底層硬件之間建立一個抽象層。

Hypervisor可以捕獲CPU指令，為指令訪問硬件控制器和外設(shè)充當(dāng)中介。因而，完全虛擬化技術(shù)幾乎能讓任何一款操作系統(tǒng)不用改動就能安裝到虛擬服務(wù)器上，而它們不知道自己運(yùn)行在虛擬化環(huán)境下。主要缺點(diǎn)是，性能方面不如裸機(jī)，因?yàn)镠ypervisor需要占用一些資源，給處理器帶來開銷。

在完全虛擬化的環(huán)境下，Hypervisor運(yùn)行在裸硬件上，充當(dāng)主機(jī)操作系統(tǒng)，而由Hypervisor管理的虛擬服務(wù)器運(yùn)行客戶端操作系統(tǒng)(Guest OS)。

完全虛擬化技術(shù)又叫硬件輔助虛擬化技術(shù)，最初所使用的虛擬化技術(shù)就是全虛擬化（Full Virtualization)技術(shù)，它在虛擬機(jī)（VM）和硬件之間加了一個軟件層–Hypervisor，或者叫做虛擬機(jī)監(jiān)控器（VMM），可以理解成翻譯者

• hypervisor 直接運(yùn)行在物理硬件之上 - KVM

• hypervisor 運(yùn)行在另一個操作系統(tǒng)中 - QEMU 和 WINE

2.準(zhǔn)虛擬化

完全虛擬化是處理器密集型技術(shù)，因?yàn)樗驢ypervisor管理各個虛擬服務(wù)器，并讓它們彼此獨(dú)立。減輕這種負(fù)擔(dān)的一種方法就是，改動客戶操作系統(tǒng)，讓它以為自己運(yùn)行在虛擬環(huán)境下，能夠與Hypervisor協(xié)同工作，這種方法就叫準(zhǔn)虛擬化。

準(zhǔn)虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是性能高。經(jīng)過準(zhǔn)虛擬化處理的服務(wù)器可與Hypervisor協(xié)同工作，其響應(yīng)能力幾乎不亞于未經(jīng)過虛擬化處理的服務(wù)器。它的客戶操作系統(tǒng)(Guest OS)集成了虛擬化方面的代碼。該方法無需重新編譯或引起陷阱，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)自身能夠與虛擬進(jìn)程進(jìn)行很好的協(xié)作。

半虛擬化技術(shù)，也叫做準(zhǔn)虛擬化技術(shù)。它就是在全虛擬化的基礎(chǔ)上，把客戶操作系統(tǒng)進(jìn)行了修改，增加了一個專門的API，這個API可以將客戶操作系統(tǒng)發(fā)出的指令進(jìn)行最優(yōu)化，即不需要Hypervisor耗費(fèi)一定的資源進(jìn)行翻譯操作，因此Hypervisor的工作負(fù)擔(dān)變得非常的小，因此整體的性能也有很大的提高。但這屬于內(nèi)核級別的開發(fā)，負(fù)擔(dān)太大

3.操作系統(tǒng)層虛擬化

實(shí)現(xiàn)虛擬化還有一個方法，那就是在操作系統(tǒng)層面增添虛擬服務(wù)器功能。就操作系統(tǒng)層的虛擬化而言，沒有獨(dú)立的Hypervisor層。相反主機(jī)操作系統(tǒng)本身就負(fù)責(zé)在多個虛擬服務(wù)器之間分配硬件資源，并且讓這些服務(wù)器彼此獨(dú)立。一個明顯的區(qū)別是，如果使用操作系統(tǒng)層虛擬化，所有虛擬服務(wù)器必須運(yùn)行同一操作系統(tǒng)。

雖然操作系統(tǒng)層虛擬化的靈活性比較差，但本機(jī)速度性能比較高。此外，由于架構(gòu)在所有虛擬服務(wù)器上使用單一、標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)，管理起來比異構(gòu)環(huán)境要容易。

4.桌面虛擬

服務(wù)器虛擬化主要針對服務(wù)器而言，而虛擬化最接近用戶的還是要算的上桌面虛擬化了，桌面虛擬化主要功能是將分散的桌面環(huán)境集中保存并管理起來，包括桌面環(huán)境的集中下發(fā)，集中更新，集中管理。桌面虛擬化使得桌面管理變得簡單，不用每臺終端單獨(dú)進(jìn)行維護(hù)，每臺終端進(jìn)行更新。終端數(shù)據(jù)可以集中存儲在中心機(jī)房里，安全性相對傳統(tǒng)桌面應(yīng)用要高很多。桌面虛擬化可以使得一個人擁有多個桌面環(huán)境，也可以把一個桌面環(huán)境供多人使用，節(jié)省了license。另外，桌面虛擬化依托于服務(wù)器虛擬化。沒有服務(wù)器虛擬化，這個桌面虛擬化的優(yōu)勢將完全沒有了。不僅如此，還浪費(fèi)了許多管理資本。

5.硬件虛擬化

英特爾虛擬化技術(shù)(IVT，Intel Virtualization Technology)是由英特爾開發(fā)的一種虛擬化技術(shù)，利用IVT可以對在系統(tǒng)上的客操作系統(tǒng)，通過虛擬機(jī)查看器(VMM，Virtual Machine Monitor)來虛擬一套硬件設(shè)備，以供客操作系統(tǒng)使用。這些技術(shù)以往在VMware與Virtual PC上都通過軟件實(shí)現(xiàn)，而通過IVT的硬件支持可以加速此類軟件的進(jìn)行。

AMD虛擬化(AMD Virtualization)，縮寫為“AMD-V”，是AMD為64位的x86架構(gòu)提供的虛擬化擴(kuò)展的名稱，但有時仍然會用“Pacifica”(AMD開發(fā)這項(xiàng)擴(kuò)展時的內(nèi)部項(xiàng)目代碼)來指代它。

虛擬化方案：

從兩個角度來答：架構(gòu)角度和企業(yè)側(cè)角度。

架構(gòu)角度

從實(shí)現(xiàn)架構(gòu)上將虛擬化方案分類，也就是從虛擬化技術(shù)本身出發(fā)?，F(xiàn)在網(wǎng)上資料眾說紛紜，我在這里加上自己的理解做一個整合，起一個通識的作用：

全虛擬化（Full Virtualization）：

全虛擬化是最早出現(xiàn)的虛擬化技術(shù)。顧名思義，全虛擬化中VM從頭到腳都是虛擬化的，VM操作系統(tǒng)所發(fā)出的一切可能指令都由虛擬化層（即VM Manager, VMM或者Hyperviser）處理。

全虛擬化最先完全由軟件實(shí)現(xiàn)，典型的實(shí)現(xiàn)是將客戶VM的二進(jìn)制代碼進(jìn)行翻譯。后來出現(xiàn)了硬件輔助的全虛擬化，典型的如Intel-VT和AMD-V。

相對來說更加簡單和易于實(shí)現(xiàn)，但由于有兩層OS，管理開銷更大，性能損耗大。

很多個人或者小型的組織使用的VMware Workstation和VirtualBox就屬于這種軟件輔助的全虛擬化，還有KVM等

半虛擬化（Para Virtualization）：

半虛擬化中客戶VM知道其運(yùn)行在虛擬平臺上，并需要主動適應(yīng)，這樣的虛擬平臺需要對所運(yùn)行的客戶機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行或多或少的修改使之適應(yīng)虛擬環(huán)境。虛擬化層是直接安裝在硬件設(shè)備上的，會接管虛機(jī)的指令。

這種技術(shù)不依賴于操作系統(tǒng)，但需要對虛擬層的內(nèi)核進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)難度更大。

VMware ESX、Xen、華為的FusionSphere都是這種模式。

混合虛擬化：

無需開發(fā)內(nèi)核，可支持多種操作系統(tǒng)，但需要底層硬件的虛擬化支持。

KVM就是這種模式

操作系統(tǒng)級別虛擬化（Operating system–level virtualization）：

常說的容器化就是一種OS級別虛擬化，也有人不把容器算作虛擬化方式的，目的是與VM方式區(qū)分開。

操作系統(tǒng)層上的虛擬化是指操作系統(tǒng)的內(nèi)核可以提供多個互相隔離的用戶態(tài)實(shí)例。這些用戶態(tài)實(shí)例（經(jīng)常被稱為容器）對于它的用戶來說就像是一臺真實(shí)的計(jì)算機(jī)，有自己獨(dú)立的文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)設(shè)置和庫函數(shù)等。

由于是OS提供的，這種方式往往非常高效，最核心的優(yōu)點(diǎn)，也是Docker最鼓吹的——占用資源更少、啟動更快，因?yàn)槿萜鞑恍枰裉摍C(jī)一樣運(yùn)行客戶端OS，容器底層是主機(jī)OS，其上只需運(yùn)行需要的應(yīng)用，同樣做到了相互隔離，這種啟動速度也使得容器可以不需要時關(guān)閉，釋放主機(jī)資源。此外模塊化程度更高，體積小，應(yīng)用可以通過微服務(wù)技術(shù)部署在多個容器。劣勢來說，首先容器是基于Host OS的，不同系統(tǒng)OS的區(qū)別也就使得容器不能在各種系統(tǒng)環(huán)境混用；安全性相對更差，因?yàn)槿萜餍枰c底層操作系統(tǒng)或者其他容器通信。

容器化的應(yīng)用場景更多是在應(yīng)用程序上，而不是隔離操作系統(tǒng)，可能這也是很多資料將其與其他虛擬化技術(shù)分隔開的原因。

企業(yè)側(cè)角度

整體上分為開源虛擬化和商業(yè)虛擬化兩大陣營。典型的代表有：Xen，KVM，WMware，Hyper-V、Docker容器等。

Xen和KVM，是開源免費(fèi)的虛擬化軟件;WMware是付費(fèi)的虛擬化軟件;Hyper-V微軟的收費(fèi)虛擬化技術(shù);Docker是一種容器技術(shù)，屬于一種輕量級虛擬化技術(shù)。

虛擬化軟件產(chǎn)品有很多，無論是開源還是商業(yè)的，上面只是列舉了很少的幾款，每款軟件產(chǎn)品有其優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用場景，需要根據(jù)業(yè)務(wù)場景選擇，我們主要講這幾個主流方案：KVM、Hyper-V、VMware sPhere、Xen

1.KVM：KVM全稱Kernel-based Virtual Machine，可將Linux內(nèi)核轉(zhuǎn)化為一個虛擬機(jī)監(jiān)視器。需要硬件的支持，比如Intel-VT和AMD-V。屬于全虛擬化技術(shù)。（即不與軟硬件綁定，可以部署在我自己的服務(wù)器上的。）

應(yīng)用場景：用于支持虛擬化技術(shù)（Intel V或AMD-V）的x86架構(gòu)硬件，的Linux的全虛擬化。

優(yōu)勢：

• 首先從現(xiàn)有形勢來看，國內(nèi)的阿里云，華為云，國外的AWS 之類的云服務(wù)提供商從幾年前開始就均將技術(shù)路線向KVM進(jìn)行切換，性能和穩(wěn)定性經(jīng)歷了考研。

• 開源。不僅開源性能還比vmware、xen等老牌虛擬化服務(wù)好，費(fèi)用基本可以無視，高度可定制。

• 已寫入Linux內(nèi)核，可以利用內(nèi)核的優(yōu)化和改進(jìn)，是Linux的一部分，Linux活著可以不用太擔(dān)心KVM死掉。且KVM本身是內(nèi)核模塊，結(jié)構(gòu)更精簡，無需對內(nèi)核進(jìn)行修改。

• 充分支持現(xiàn)有的硬件虛擬化功能，支持SR-IOV，

劣勢：

• 需要支持虛擬化的處理器，如果CPU比較舊或者不支持虛擬化，KVM也就不能用了，因?yàn)镵VM本身并不執(zhí)行硬件模擬。

2.Hyper-V：微軟家的，舊稱Windows Server Virtualization?？梢詺w屬到半虛擬化

應(yīng)用場景：更適合小型的組織和企業(yè)

優(yōu)勢：

• Hyper-V建立在微內(nèi)核化設(shè)計(jì)之上，因此設(shè)備驅(qū)動程序在控制層中獨(dú)立運(yùn)行和操作，可以保持最少的設(shè)備驅(qū)動程序管理；

• 初始化時間更短

劣勢：

• 使用Hyper-V之前必須安裝主OS，且由于架構(gòu)問題，父OS的崩潰會使得所有的VM崩潰。

3.VMware vSphere：

應(yīng)用場景：更適合大型組織或企業(yè)。

優(yōu)勢：獨(dú)立，無需像Hyper-V一樣使用一個主OS控制所有的的虛擬化組件。

劣勢：

• 需要硬件的支持。

• 由于設(shè)備驅(qū)動程序在體系結(jié)構(gòu)的管理程序?qū)又谐跏蓟?，因此需要更多的初始化時間。該層中的任何損壞代碼都可能導(dǎo)致初始化速度變慢，甚至導(dǎo)致服務(wù)器掛起或崩潰。

• 貴。

4.Xen：Xen是開放源代碼虛擬機(jī)監(jiān)視器，由XenProject開發(fā)，能夠在單個計(jì)算機(jī)運(yùn)行多達(dá)128個有完全功能的操作系統(tǒng)。支持半虛擬化和全虛擬化。

優(yōu)勢：無需特殊硬件支持，就能達(dá)到高性能的虛擬化。即支持更廣泛的CPU架構(gòu)。

劣勢：版本更新需要對內(nèi)核重新打補(bǔ)丁，重新編譯整個內(nèi)核。

虛擬化工作原理：

虛擬化類型：

1、全虛擬化（50%）

2、半虛擬化（軟硬件結(jié)合）

3、直通（以全硬件的方式，實(shí)現(xiàn)虛擬化功能）

虛擬化功能

1、在一個操作系統(tǒng)內(nèi)，模擬多個操作系統(tǒng)

2、以軟件的方式模擬物理設(shè)備的功能

虛擬機(jī)管理器功能：調(diào)用資源

兩大核心組件：QEMU、KVM

QEMU：

QEMU是I/O控制的模塊，可以理解為隊(duì)列，核心目的是調(diào)用資源內(nèi)核中的資源，需要把KVM邏輯分割出來的資源運(yùn)輸給QEMU，再給虛擬機(jī)。 QEMU它并不是直接調(diào)用，而是用I/O方式調(diào)用，QEMU把資源調(diào)用來的過程借用ioctl，QEMU借助libvirt這個工具調(diào)用ioctl，再通過接口，給虛擬機(jī)應(yīng)用程序。

KVM：

用來邏輯分割物理資源，抽象化為虛擬化資源，根據(jù)VMM里的配置，會邏輯分割出多少G，給應(yīng)用程序，去進(jìn)行虛擬化。 只接受來自QEMU的請求指令。對于應(yīng)用程序直接過來的敏感指令會攔截，然后通過接口發(fā)給QEMU，讓QEMU判斷是否需要執(zhí)行，可以的話，再下來，不可以的話，打回去，不執(zhí)行該敏感指令。 對于workstation而言——》硬件輔助虛擬化，表現(xiàn)形式在處理器里面有一個虛擬化引擎，可以勾取硬件輔助虛擬化，看到虛擬接口/dev/kvm，可以加強(qiáng)輔助調(diào)用，在應(yīng)用程序需要頻繁調(diào)用的時候，需要開啟。比如openstack。

虛擬化類型：

• 全虛擬化：將物理硬件資源全部通過軟件的方式抽象化，最后進(jìn)行調(diào)用

• 半虛擬化：需要修改操作系統(tǒng)

• 直通:直接使用物理硬件資源（需要支持，還不完善)

全虛擬化：KVM——》產(chǎn)品vmware—ce

半虛擬化：EXSI——》workststion vsphere

虛擬化功能：

在一個操作系統(tǒng)內(nèi)，模擬多個操作系統(tǒng) 以軟件的方式模擬物理設(shè)備的功能

容器化：

容器是云原生概念的重要組成部分，一種計(jì)算單元，容器比虛擬化技術(shù)更輕量化、更小開銷的方式運(yùn)行，作為應(yīng)用的包裝形式，容器賦予應(yīng)用獨(dú)立和便攜的能力。

容器就是一個視圖隔離、資源隔離、獨(dú)立文件系統(tǒng)的進(jìn)程集合。容器就是一個進(jìn)程集合，它將系統(tǒng)的其他資源隔離開來，具有自己獨(dú)立的資源視圖。

容器具有一個獨(dú)立的文件系統(tǒng)，因?yàn)槭褂玫氖窍到y(tǒng)的資源，所以在獨(dú)立的文件系統(tǒng)內(nèi)不需要具備內(nèi)核相關(guān)的代碼或者工具，我們只需要提供容器所需的二進(jìn)制文件、配置文件以及依賴即可。只要容器運(yùn)行時所需的文件集合都能夠具備，那么這個容器就能夠運(yùn)行起來

容器的目的就是為進(jìn)程集合提供一個獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境。

容器化解決了部署中的一些大問題。容器也提供了超越部署的好處，包括標(biāo)準(zhǔn)化和自動化的巨大能力，使跨語言和技術(shù)工作成為可能。

• 高性能—容器使應(yīng)用程序更接近硬件，提供更少的抽象，并允許在整個系統(tǒng)中更好地分配資源。

• 標(biāo)準(zhǔn)化—保持一致性意味著容器可以持續(xù)開發(fā)、測試和集成，而無需擔(dān)心這些環(huán)境中的變化。

• 自動化—由于容器是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此可以更輕松地在開發(fā)管道中實(shí)現(xiàn)流程自動化，從而加快開發(fā)流程。

• 技術(shù)不可知論—容器與技術(shù)和語言無關(guān)，這意味著無論底層操作系統(tǒng)和物理服務(wù)器配置如何，它們都可以工作。

實(shí)現(xiàn)類似集裝箱的封裝技術(shù)，實(shí)際依賴兩種技術(shù)：

1、文件系統(tǒng)隔離

每個容器都具有獨(dú)立的文件系統(tǒng)，單個容器內(nèi)對文件系統(tǒng)進(jìn)行增刪改查不會影響到其他容器

參考 Linux 下的 chroot 命令，可以將子目錄變?yōu)楦夸?/p>

2、資源隔離

利用 namespace 隔離進(jìn)程之間的相互可見及通信

使用 Cgroup 限制資源使用率，設(shè)置其能夠使用的 CPU 以及內(nèi)存量的大小

什么是鏡像？

綜上所述，我們將這些容器運(yùn)行時所需要的所有的文件集合稱之為容器鏡像。

那么，一般都是通過什么樣的方式來構(gòu)建鏡像的呢？

通常情況下，我們會采用 Dockerfile 來構(gòu)建鏡像，這是因?yàn)?Dockerfile 提供了非常便利的語法糖，能夠幫助我們很好地描述構(gòu)建的每個步驟。當(dāng)然，每個構(gòu)建步驟都會對已有的文件系統(tǒng)進(jìn)行操作，這樣就會帶來文件系統(tǒng)內(nèi)容的變化，我們將這些變化稱之為 changeset。當(dāng)我們把構(gòu)建步驟所產(chǎn)生的變化依次作用到一個空文件夾上，就能夠得到一個完整的鏡像。

和虛擬化區(qū)別：

虛擬化技術(shù)已經(jīng)非常強(qiáng)大，為什么還需要容器化技術(shù)？

如今的虛擬機(jī)可以非常方便的擴(kuò)展出應(yīng)用需要的資源。但是仍存在兩個問題：

• 應(yīng)用擴(kuò)展問題。拿雙十一舉例，應(yīng)用在平常只需要20臺機(jī)器，但是在雙十一那天至少需要準(zhǔn)備100臺機(jī)器，就需要在非常短的時間快速完成的部署應(yīng)用

• 環(huán)境遷移問題。 應(yīng)用開發(fā)過程是包含了開發(fā)-測試-預(yù)發(fā)布-線上，整個流程中設(shè)計(jì)到多套環(huán)境的發(fā)布，開發(fā)人員維護(hù)開發(fā)環(huán)境、測試人員維護(hù)測試環(huán)境、運(yùn)維負(fù)責(zé)著預(yù)發(fā)布和線上環(huán)境，如何確保每套環(huán)境的一致性，這會經(jīng)常出現(xiàn)因環(huán)境差異導(dǎo)致的問題

在云計(jì)算的時代，通常通過自動化腳本的方式去解決上面的問題，但是環(huán)境差異，導(dǎo)致腳本維護(hù)要投入額外的人力。亦或有的團(tuán)隊(duì)使用虛擬化鏡像，但是鏡像大且啟動慢，沒法滿足時效性的要求。于是，人們考慮是否存在一種更加輕量化的虛擬化技術(shù)，更容易遷移和擴(kuò)展應(yīng)用層業(yè)務(wù)。就這樣，正式借鑒了集裝箱的解決方案，就有人提出了類似集裝箱的方式封裝應(yīng)用以及它的運(yùn)行環(huán)境，將應(yīng)用和環(huán)境打包成一個輕量化、可移植、自包含的容器。

容器的特點(diǎn)：其實(shí)我們拿跟它跟硬件抽象層虛擬化hypervisor技術(shù)對比就清楚了，我們之前也提到過，傳統(tǒng)的虛擬化（虛擬機(jī)）技術(shù)，創(chuàng)建環(huán)境和部署應(yīng)用都很麻煩，而且應(yīng)用的移植性也很繁瑣，比如你要把vmware里的虛擬機(jī)遷移到KVM里就很繁瑣（需要做鏡像格式的轉(zhuǎn)換）。那么有了容器技術(shù)就簡單了，總結(jié)下容器技術(shù)主要有三個特點(diǎn)：

極其輕量：只打包了必要的bin/Lib

秒級部署：根據(jù)鏡像的不同，容器的部署大概在毫秒與秒之間（比虛擬機(jī)強(qiáng)很多）

便于移植：一次構(gòu)建，隨處部署

Kubernetes、Swam、Mesos這類開源、方便、好使的容器管理平臺有著非常強(qiáng)大的彈性管理能力。

容器和 VM 之間的差異：

VM 利用 Hypervisor 虛擬化技術(shù)來模擬 CPU、內(nèi)存等硬件資源，這樣就可以在宿主機(jī)上建立一個 Guest OS，這是常說的安裝一個虛擬機(jī)。

每一個 Guest OS 都有一個獨(dú)立的內(nèi)核，比如 Ubuntu、CentOS 甚至是 Windows 等，在這樣的 Guest OS 之下，每個應(yīng)用都是相互獨(dú)立的，VM 可以提供一個更好的隔離效果。但這樣的隔離效果需要付出一定的代價，因?yàn)樾枰岩徊糠值挠?jì)算資源交給虛擬化，這樣就很難充分利用現(xiàn)有的計(jì)算資源，并且每個 Guest OS 都需要占用大量的磁盤空間，比如 Windows 操作系統(tǒng)的安裝需要 10~30G 的磁盤空間，Ubuntu 也需要 5~6G，同時這樣的方式啟動很慢。正是因?yàn)樘摂M機(jī)技術(shù)的缺點(diǎn)，催生出了容器技術(shù)。

容器是針對于進(jìn)程而言的，因此無需 Guest OS，只需要一個獨(dú)立的文件系統(tǒng)提供其所需要文件集合即可。所有的文件隔離都是進(jìn)程級別的，因此啟動時間快于 VM，并且所需的磁盤空間也小于 VM。當(dāng)然了，進(jìn)程級別的隔離并沒有想象中的那么好，隔離效果相比 VM 要差很多。

總體而言，容器和 VM 相比，各有優(yōu)劣，因此容器技術(shù)也在向著強(qiáng)隔離方向發(fā)展。

容器技術(shù)與虛擬機(jī)的區(qū)別：

我們用的虛擬機(jī)如VMware，屬于軟件虛擬化的完全虛擬化，而docker屬于操作系統(tǒng)虛擬化。虛擬機(jī)啟動需要數(shù)分鐘，而Docker容器可以在數(shù)毫秒內(nèi)啟動。由于沒有臃腫的從操作系統(tǒng)，Docker可以節(jié)省大量的磁盤空間以及其他系統(tǒng)資源。

虛擬機(jī)更擅長于徹底隔離整個運(yùn)行環(huán)境，而Docker通常用于隔離不同的應(yīng)用，例如mysql、node 等

從下圖可以分析出容器技術(shù)是如何從效率上完勝虛擬機(jī)

由于沒有了虛擬操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)監(jiān)視器這兩個層次，大幅減少了應(yīng)用程序運(yùn)行帶來的額外消耗。

更準(zhǔn)確的來說，所有在容器中的應(yīng)用程序其實(shí)完全運(yùn)行在了宿主操作系統(tǒng)中，與其他真實(shí)運(yùn)行在其中的應(yīng)用程序在指令運(yùn)行層面是完全沒有任何區(qū)別的。

優(yōu)缺點(diǎn)：

容器化技術(shù)的優(yōu)勢：

• 更高效的系統(tǒng)資源利用率。相比虛擬化技術(shù)，不需要額外的hypervisor層，會有更高的性能和效率。單臺高配物理機(jī)可以跑上白近千個docker容器。

• 啟動非?？?，秒級時間。這是由于直接運(yùn)行于宿主機(jī)內(nèi)核，需要啟動完成的操作系統(tǒng)，因此可以做到秒級、甚至毫秒級的啟動時間

• 一致的運(yùn)行環(huán)境。容器的鏡像封裝應(yīng)用和應(yīng)用依賴的環(huán)境，確保了應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境的一致性，避免了開發(fā)環(huán)境、測試環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境不一致的問題

• 持續(xù)交付和部署。一次創(chuàng)建和配置之后，可以在任意地方運(yùn)行。測試人員可以將容器與持續(xù)集成系統(tǒng)結(jié)合，在pipeline中自動化的完成集成測試，同時運(yùn)維人員可以通過持續(xù)部署系統(tǒng)對應(yīng)用自動完成部署。

• 更易于遷移?？梢暂p松遷移到物理機(jī)、虛擬機(jī)、公有云、私有云中，且不需要擔(dān)心運(yùn)行環(huán)境變化導(dǎo)致應(yīng)用無法運(yùn)行的問題

局限性：

• 容器隔離性問題，也可以是安全性問題，只要是由于共用內(nèi)核和Namespace實(shí)現(xiàn)隔離的限制

• 容器里面不存放數(shù)據(jù)，容器中的數(shù)據(jù)會隨容器消失而消失，特別是對有狀態(tài)的應(yīng)用需要做數(shù)據(jù)的持久化設(shè)置

• 容器的粒度更細(xì)，管理復(fù)雜度更大，在生產(chǎn)環(huán)境管理大量的容器帶來了更大的挑戰(zhàn)，有賴于K8S、Swarm等容器編排

云原生：

簡單理解為：云原生就是換了個開發(fā)環(huán)境，由物理服務(wù)器換到了云服務(wù)器，然后為了適應(yīng)這個云服務(wù)器的環(huán)境做了一些技術(shù)架構(gòu)調(diào)整，這就是云原生。元原生是一種構(gòu)建和運(yùn)行可在公共、私有和混合云上進(jìn)行擴(kuò)展的應(yīng)用程序的方法，利用云功能，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和易于擴(kuò)展。

云原生簡單來說：就是軟件應(yīng)用在云上是為了適應(yīng)云，用好云的一種技術(shù)架構(gòu)。核心還是脫離物理上的限制。

技術(shù)的變革，一定是思想先行，云原生是一種構(gòu)建和運(yùn)行應(yīng)用程序的方法，是一套技術(shù)體系和方法論。云原生（CloudNative）是一個組合詞，Cloud+Native。Cloud表示應(yīng)用程序位于云中，而不是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心；Native表示應(yīng)用程序從設(shè)計(jì)之初即考慮到云的環(huán)境，原生為云而設(shè)計(jì)，在云上以最佳姿勢運(yùn)行，充分利用和發(fā)揮云平臺的彈性+分布式優(yōu)勢。

Pivotal公司的Matt Stine于2013年首次提出云原生（CloudNative）的概念；2015年，云原生剛推廣時，Matt Stine在《遷移到云原生架構(gòu)》一書中定義了符合云原生架構(gòu)的幾個特征：12因素、微服務(wù)、自敏捷架構(gòu)、基于API協(xié)作、扛脆弱性；到了2017年，Matt Stine在接受InfoQ采訪時又改了口風(fēng)，將云原生架構(gòu)歸納為模塊化、可觀察、可部署、可測試、可替換、可處理6特質(zhì)；而Pivotal最新官網(wǎng)對云原生概括為4個要點(diǎn)：DevOps+持續(xù)交付+微服務(wù)+容器。

云原生計(jì)算基金會 (CNCF) 對云原生的定義更加狹隘，專注于應(yīng)用程序容器化——將應(yīng)用程序分解為微服務(wù)并打包在輕量級容器中，以便在各種服務(wù)器上進(jìn)行部署和編排。

用 CNCF 自己的話來說：“云原生技術(shù)使組織能夠在公共、私有和混合云等現(xiàn)代動態(tài)環(huán)境中構(gòu)建和運(yùn)行可擴(kuò)展的應(yīng)用程序?！?/p>

云原生應(yīng)用程序開發(fā)通常包括：微服務(wù)、云平臺、容器、Kubernetes 、不可變基礎(chǔ)設(shè)施、聲明式API 和持續(xù)交付技術(shù)與devops和敏捷方法等技術(shù)相結(jié)合。

云原生拆分為云和原生兩部分：

• 云，指的就是云服務(wù)器。

• 原生，指的是應(yīng)用程序從設(shè)計(jì)之初即考慮到云的環(huán)境，原生為云而設(shè)計(jì)，在云上以最佳姿勢運(yùn)行，要充分利用云上資源的優(yōu)點(diǎn)，從而使我們的的應(yīng)用更強(qiáng)大，更迅速、更穩(wěn)定。

云原生為用戶指定了一條敏捷的、可擴(kuò)展、可復(fù)制的、最大化地利用云的能力、發(fā)揮云的價值的最佳路徑。

云原生是一套指導(dǎo)進(jìn)行軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的思想。按照這樣的思想而設(shè)計(jì)出來的軟件：首先，天然就“生在云上，長在云上”；其次，能夠最大化地發(fā)揮云的能力，使得我們開發(fā)的軟件和“云”能夠天然地集成在一起，發(fā)揮出“云”的最大價值。

云原生的最大價值和愿景，就是認(rèn)為未來的軟件，會從誕生起就生長在云上，并且遵循一種新的軟件開發(fā)、發(fā)布和運(yùn)維模式，從而使得軟件能夠最大化地發(fā)揮云的能力。

2015年云原生計(jì)算基金會（CNCF）成立，CNCF摻和進(jìn)來后，最初把云原生定義為包括：容器化封裝+自動化管理+面向微服務(wù)；到了2018年，CNCF又更新了云原生的定義，把服務(wù)網(wǎng)格(Service Mesh)和聲明式API給加了進(jìn)來。

可見，不同的人和組織對云原生有不同的定義，相同的人和組織在不同時間點(diǎn)對云原生也有不同的定義，真是亂的一匹，搞得鄙人非常暈菜，我的應(yīng)對很簡單，選一個我最容易記住和理解的定義：DevOps+持續(xù)交付+微服務(wù)+容器。

總而言之，符合云原生架構(gòu)的應(yīng)用程序應(yīng)該是：采用開源堆棧（K8S+Docker）進(jìn)行容器化，基于微服務(wù)架構(gòu)提高靈活性和可維護(hù)性，借助敏捷方法、DevOps支持持續(xù)迭代和運(yùn)維自動化，利用云平臺設(shè)施實(shí)現(xiàn)彈性伸縮、動態(tài)調(diào)度、優(yōu)化資源利用率。

云原生構(gòu)建應(yīng)用簡便快捷，部署應(yīng)用輕松自如、運(yùn)行應(yīng)用按需伸縮。優(yōu)點(diǎn)不一而足，缺點(diǎn)微乎其微；秒殺傳統(tǒng)Web框架，吊打祖?zhèn)鱅T模式，實(shí)在是保命**、評優(yōu)晉級不可多得的終極絕密武器。

云原生的四要素：

• 微服務(wù)：幾乎每個云原生的定義都包含微服務(wù)，跟微服務(wù)相對的是單體應(yīng)用，微服務(wù)有理論基礎(chǔ)，那就是康威定律，指導(dǎo)服務(wù)怎么切分，很玄乎，凡是能稱為理論定律的都簡單明白不了，不然就忒沒b格，大概意思是組織架構(gòu)決定產(chǎn)品形態(tài)，不知道跟馬克思的生產(chǎn)關(guān)系影響生產(chǎn)力有無關(guān)系。微服務(wù)架構(gòu)的好處就是按function切了之后，服務(wù)解耦，內(nèi)聚更強(qiáng)，變更更易；另一個劃分服務(wù)的技巧據(jù)說是依據(jù)DDD來搞。

• 容器化：Docker是應(yīng)用最為廣泛的容器引擎，在思科、谷歌等公司的基礎(chǔ)設(shè)施中大量使用，是基于LXC技術(shù)搞的，容器化為微服務(wù)提供實(shí)施保障，起到應(yīng)用隔離作用，K8S是容器編排系統(tǒng)，用于容器管理，容器間的負(fù)載均衡，谷歌搞的，Docker和K8S都采用Go編寫，都是好東西。

• DevOps：這是個組合詞，Dev+Ops，就是開發(fā)和運(yùn)維合體，不像開發(fā)和產(chǎn)品，經(jīng)常刀刃相見，實(shí)際上DevOps應(yīng)該還包括測試，DevOps是一個敏捷思維，是一個溝通文化，也是組織形式，為云原生提供持續(xù)交付能力。

• 持續(xù)交付：持續(xù)交付是不誤時開發(fā)，不停機(jī)更新，小步快跑，反傳統(tǒng)瀑布式開發(fā)模型，這要求開發(fā)版本和穩(wěn)定版本并存，其實(shí)需要很多流程和工具支撐。

云原生包括以下4個方面：

1、開發(fā)過程：從瀑布流到敏捷到DevOps的發(fā)展。

2、應(yīng)用程序架構(gòu)：從單塊架構(gòu)到微服務(wù)架構(gòu)。每個服務(wù)都被設(shè)計(jì)成小型的，并能夠適應(yīng)云容器的有限資源。

3、部署和打包：應(yīng)用程序以前通常部署在物理服務(wù)器上。在2000年左右，對于那些對延遲不敏感的應(yīng)用程序，通常會部署在虛擬服務(wù)器上。隨著云原生應(yīng)用程序的出現(xiàn)，它們被打包為Docker鏡像并部署在容器中。

4、應(yīng)用程序基礎(chǔ)架構(gòu)：應(yīng)用程序大規(guī)模部署在云基礎(chǔ)架構(gòu)上，而不是自托管的服務(wù)器上。

以下是一些可能的聯(lián)想：

?敏捷開發(fā)和DevOps?微服務(wù)和容器?自動化部署和可伸縮性?彈性計(jì)算和負(fù)載均衡?云平臺和云服務(wù)

云原生產(chǎn)生背景：

隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)上云已成為趨勢，越來越多的企業(yè)都已將應(yīng)用部署到了云上。但是應(yīng)用上云并不意味著就能充分利用云平臺的優(yōu)勢。目前，大部分云化的應(yīng)用，都是基于傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)來搭建的，然后再移植到云上去運(yùn)行，和云平臺的整合度非常低，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

• 操作系統(tǒng)依賴強(qiáng)：傳統(tǒng)應(yīng)用程序和底層操作系統(tǒng)、硬件、存儲和后備服務(wù)之間存在緊密的依賴關(guān)系，這些依賴關(guān)系使得應(yīng)用程序在跨越云基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行遷移和擴(kuò)展時非常復(fù)雜且有風(fēng)險。

• 系統(tǒng)緊耦合：傳統(tǒng)的企業(yè)應(yīng)用多采用單體架構(gòu)，將許多不同的功能模塊捆綁在一個部署包中，導(dǎo)致功能模塊之間產(chǎn)生不必要的依賴，并導(dǎo)致開發(fā)和部署過程中喪失敏捷性，無法獨(dú)立的部署、發(fā)布更新、重啟。

• 手動化擴(kuò)展：通過手工管理基礎(chǔ)設(shè)施，包括手工編寫管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲的配置腳本。在大規(guī)模復(fù)雜的操作中，操作人員在診斷問題時會很慢，而且無法大規(guī)模地實(shí)施。手工制作的自動化腳本還有可能將人為錯誤硬編碼到基礎(chǔ)設(shè)施中。

• 恢復(fù)緩慢：基于虛擬機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)施相對于基于微服務(wù)的應(yīng)用程序來說，是緩慢而低效的。因?yàn)閱蝹€虛擬機(jī)啟動/關(guān)閉的速度很慢，并且在部署應(yīng)用程序代碼之前就會帶來巨大的開銷。

• 瀑布開發(fā)：傳統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)模式，IT團(tuán)隊(duì)定期發(fā)布軟件，通常間隔幾周或幾個月。盡管發(fā)布的許多組件已經(jīng)提前準(zhǔn)備好了，并且沒有依賴關(guān)系，也必須等待版本中的其他組件?？蛻粝胍墓δ鼙谎舆t，企業(yè)失去贏得客戶和增加收入的機(jī)會。

總體來說，提供方便的基礎(chǔ)設(shè)施，只是對云計(jì)算最初級的利用（提升利用率，按需使用，不夠了隨時擴(kuò)容），無法充分發(fā)揮云計(jì)算的優(yōu)勢，要想充分發(fā)揮云計(jì)算的優(yōu)勢（彈性、高可用性、易擴(kuò)展性），就必須進(jìn)行真正的云化，不僅僅是基礎(chǔ)設(shè)施和平臺的變化，應(yīng)用也需要做出改變，這就需要擯棄傳統(tǒng)的方法，在架構(gòu)設(shè)計(jì)、開發(fā)方式、部署維護(hù)等各個階段和方面都基于云的特點(diǎn)重新設(shè)計(jì)，從而建設(shè)全新的云化的應(yīng)用，也就是云原生的應(yīng)用。

云原生技術(shù)：

云原生技術(shù)有很多，大體可以分為以下5種：容器、服務(wù)網(wǎng)格、聲明書API、不可變基礎(chǔ)設(shè)施、微服務(wù)。

容器(Containers)：容器化終端容器化封裝是指以容器為基礎(chǔ)，應(yīng)用程序封裝在容器之中，在容器里運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)資源的相對隔離與容器鏡像的重復(fù)使用,因?yàn)槭褂玫娜萜骰夹g(shù)應(yīng)用運(yùn)行于容器之中，就不需要考慮底層硬件的差異，這大大簡化了開發(fā)的工作量，同時對于運(yùn)維人員也極為友好，不需要再為環(huán)境問題而苦惱。使用到的技術(shù)包括Docker和k8s。

微服務(wù)(Microservices)：向微服務(wù)，面向微服務(wù)是指把一個大的功能應(yīng)用拆分成一個個功能單一，相對獨(dú)立，相互解耦的微應(yīng)用。微應(yīng)用之間通過接口進(jìn)行通訊，使用的的微服務(wù)技術(shù)比如SpirngCloud

服務(wù)網(wǎng)格(Service Meshes)：服務(wù)網(wǎng)格（Service Mesh）是一個專門處理服務(wù)通訊的基礎(chǔ)設(shè)施層。它的職責(zé)是在由云原生應(yīng)用組成服務(wù)的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下進(jìn)行可靠的請求傳送。在實(shí)踐中，它是一組和應(yīng)用服務(wù)部署在一起的輕量級的網(wǎng)絡(luò)代理，并且對應(yīng)用服務(wù)透明。

不可變基礎(chǔ)設(shè)施(Immutable Infrastructure)：不可變基礎(chǔ)設(shè)施里的“不可變”非常類似于程序設(shè)計(jì)中的“不可變”概念。程序設(shè)計(jì)中不可變變量（Immutable Variable）就是在完成賦值后就不能發(fā)生更改，只能創(chuàng)建新的來整體替換舊的。由于具有這樣的特性這種變量可以在并發(fā)環(huán)境下安全的使用。對于基礎(chǔ)設(shè)施的不可變性，最基本的就是指運(yùn)行服務(wù)的服務(wù)器在完成部署后，就不在進(jìn)行更改。

聲明式API(Deciarative API)：聲明式 API是Kubernetes的技術(shù)點(diǎn)，它的核心原理，就是當(dāng)用戶向 Kubernetes 提交了一個 API 對象的描述之后，Kubernetes 會負(fù)責(zé)為你保證整個集群里各項(xiàng)資源的狀態(tài)，都與你的 API 對象描述的需求相一致。更重要的是，這個保證是一項(xiàng)“無條件的”、“沒有期限”的承諾：對于每個保存在 etcd 里的 API 對象，Kubernetes 都通過啟動一種叫做“控制器模式”（Controller Pattern）的無限循環(huán)，不斷檢查，然后調(diào)諧，最后確保整個集群的狀態(tài)與這個 API 對象的描述一致。簡單理解就是對象的聲明與對象的創(chuàng)建相解耦，在普通程序中創(chuàng)建對象需要向操作系統(tǒng)申請資源，相似的，在容器云平臺上創(chuàng)建對象，需要向k8s申請資源。但k8s更進(jìn)一步的是，你只需要提交一個申請單，然后由k8s系統(tǒng)完成對象的創(chuàng)建。

這些技術(shù)只是云原生組成的一部分，但是，這些技術(shù)，我們自己機(jī)房服務(wù)器，也能使用，換句話來說，如果不是云環(huán)境，就算有了這些技術(shù)，這不是云原生，云原生，一定是基于云服務(wù)器的。

優(yōu)缺點(diǎn)：

云服務(wù)器相對傳統(tǒng)物理服務(wù)器的優(yōu)勢：

云服務(wù)器具體優(yōu)勢如下：

1.靈活性：云服務(wù)器采用虛擬化技術(shù)，整合了大量集群主機(jī)的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)與存儲資源，其CPU、內(nèi)存、硬盤、帶寬等資源都可以彈性擴(kuò)容，按需取用；公司的項(xiàng)目,都有一個特點(diǎn)，就是訪問量不是固定的，在做活動的時候，訪問量會是日常流量的幾倍，為了應(yīng)對這種情況，如果是物理服務(wù)器，公司就必須隨時準(zhǔn)備能應(yīng)對流量最高峰的物理設(shè)備，但在流量高峰過后，這些物理設(shè)備不能像云服務(wù)器那樣釋放，不靈活。

2.安全穩(wěn)定性：基于集群服務(wù)器，云服務(wù)器擁有更強(qiáng)的主機(jī)性能，運(yùn)行更安全、穩(wěn)定；

3.方便性：云服務(wù)器操作及升級更方便，傳統(tǒng)服務(wù)器中的資源都是有限的，如果想要獲得更好的技能，只能升級云服務(wù)器，所謂“云”，就是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的意思，云服務(wù)器就是一種簡單高效、安全可靠、處理能力可彈性伸縮的計(jì)算服務(wù)。其操作起來更加簡便，如果原來使用的配置過低，完全可以在不重裝系統(tǒng)的情況下升級CPU、硬盤、內(nèi)存等，不會影響之前的使用；

4.低成本：云服務(wù)器有更高的性價比，云服務(wù)器是按需付費(fèi)的，與傳統(tǒng)服務(wù)器相比，用多少買多少，而且并不會造成資源浪費(fèi)，而傳統(tǒng)物理服務(wù)器，必須準(zhǔn)備滿足流量高峰的設(shè)備數(shù)量。

云原生的好處：

• 快速云原生架構(gòu)使用敏捷開發(fā)和單位，不但可以讓企業(yè)快速的進(jìn)行開發(fā)，自動化的不做產(chǎn)品，同時還能持續(xù)地更新產(chǎn)品，讓產(chǎn)品跟得上需求，甚至是引導(dǎo)需求，讓企業(yè)立于不敗之地。

• 彈性擴(kuò)展云原生架構(gòu)天生具有云計(jì)算的特點(diǎn)，資源可以按需進(jìn)行伸縮，這樣不單提高資源的利用率，也大大降低了企業(yè)成本。

• 強(qiáng)壯云原生架構(gòu)依托于容器編排工去k8s與微服務(wù)的組合應(yīng)用，就擁有了自動恢復(fù)能力，容錯能力，故障隔離能力，讓應(yīng)用更強(qiáng)。

• 屏蔽底層差異，因?yàn)槭褂玫娜萜骰夹g(shù)應(yīng)用運(yùn)行于容器之中，就不需要考慮底層硬件的差異，這大大簡化了開發(fā)的工作量，同時對于運(yùn)維人員也極為友好，不需要再為環(huán)境問題而苦惱。

云原生與傳統(tǒng)企業(yè)應(yīng)用：

云原生應(yīng)用：

• 可預(yù)測。云原生應(yīng)用符合旨在通過可預(yù)測行為最大限度提高彈性的框架或“合同”。云平臺中使用的高度自動化的容器驅(qū)動的基礎(chǔ)架構(gòu)推動著軟件編寫方式的發(fā)展。第一次作為 12 因素應(yīng)用記錄的 12 個原則就是闡釋此類“合同”的良好示例。

• 操作系統(tǒng)抽象化。云原生應(yīng)用架構(gòu)要求開發(fā)人員使用平臺作為一種方法，從底層基礎(chǔ)架構(gòu)依賴關(guān)系中抽象出來，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的簡單遷移和擴(kuò)展。實(shí)現(xiàn)云原生應(yīng)用架構(gòu)最有效的抽象方法是提供一個形式化的平臺。Tanzu 非常適用于在谷歌云端平臺 、微軟 Azure 或亞馬遜云服務(wù)等基于云的基礎(chǔ)架構(gòu)上運(yùn)行。

• 合適的容量。云原生應(yīng)用平臺可自動進(jìn)行基礎(chǔ)架構(gòu)調(diào)配和配置，根據(jù)應(yīng)用的日常需求在部署時動態(tài)分配和重新分配資源?；谠圃\(yùn)行時的構(gòu)建方式可優(yōu)化應(yīng)用生命周期管理，包括擴(kuò)展以滿足需求、資源利用率、可用資源編排，以及從故障中恢復(fù)，最大程度減少停機(jī)時間。

• 協(xié)作。云原生可協(xié)助 DevOps，從而在開發(fā)和運(yùn)營職能部門之間建立密切協(xié)作，將完成的應(yīng)用代碼快速順暢地轉(zhuǎn)入生產(chǎn)。

• 持續(xù)交付。IT 團(tuán)隊(duì)可以在單個軟件更新準(zhǔn)備就緒后立即將其發(fā)布出去?？焖侔l(fā)布軟件的企業(yè)可獲得更緊密的反饋循環(huán)，并能更有效地響應(yīng)客戶需求。持續(xù)交付最適用于其他相關(guān)方法，包括測試驅(qū)動型開發(fā)和持續(xù)集成。

• 獨(dú)立。微服務(wù)架構(gòu)將應(yīng)用分解成小型松散耦合的獨(dú)立運(yùn)行的服務(wù)。這些服務(wù)映射到更小的獨(dú)立開發(fā)團(tuán)隊(duì)，可以頻繁進(jìn)行獨(dú)立的更新、擴(kuò)展和故障轉(zhuǎn)移/重新啟動操作，而不影響其他服務(wù)。

• 自動化可擴(kuò)展性。大規(guī)?；A(chǔ)架構(gòu)自動化可消除因人為錯誤造成的停機(jī)。計(jì)算機(jī)自動化無需面對此類挑戰(zhàn)，可以在任何規(guī)模的部署中始終如一地應(yīng)用同一組規(guī)則。云原生還超越了基于以虛擬化為導(dǎo)向的傳統(tǒng)編排而構(gòu)建的專用自動化。全面的云原生架構(gòu)包括適用于團(tuán)隊(duì)的自動化和編排，而不要求他們將自動化作為自定義方法來編寫。換句話說，自動化可輕松構(gòu)建和運(yùn)行易于管理的應(yīng)用。

• 快速恢復(fù)。容器運(yùn)行時和編排程序可在虛擬機(jī)上提供動態(tài)的高密度虛擬化覆蓋，與托管微服務(wù)非常匹配。編排可動態(tài)管理容器在虛擬機(jī)群集間的放置，以便在發(fā)生故障時提供彈性擴(kuò)展和恢復(fù)/重新啟動功能。

傳統(tǒng)的企業(yè)應(yīng)用：

• 不可預(yù)測。傳統(tǒng)應(yīng)用的架構(gòu)或開發(fā)方式使其無法實(shí)現(xiàn)在云原生平臺上運(yùn)行的所有優(yōu)勢。此類應(yīng)用通常構(gòu)建時間更長，大批量發(fā)布，只能逐漸擴(kuò)展，并且會發(fā)生更多的單點(diǎn)故障。

• 依賴操作系統(tǒng)。傳統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)允許開發(fā)人員在應(yīng)用和底層操作系統(tǒng)、硬件、存儲和支持服務(wù)之間建立緊密的依賴關(guān)系。這些依賴關(guān)系使應(yīng)用在新基礎(chǔ)架構(gòu)間的遷移和擴(kuò)展變得復(fù)雜且充滿風(fēng)險，與云模型相背而馳。

• 過多容量。傳統(tǒng) IT 會為應(yīng)用設(shè)計(jì)專用的自定義基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案，這延遲了應(yīng)用的部署。由于基于最壞情況估算容量，解決方案通常容量過大，同時幾乎沒有能力繼續(xù)擴(kuò)展以滿足需求。

• 孤立。傳統(tǒng) IT 將完成的應(yīng)用代碼從開發(fā)人員“隔墻”交接到運(yùn)營，然后由運(yùn)營人員在生產(chǎn)中運(yùn)行此代碼。企業(yè)的內(nèi)部問題之嚴(yán)重以至于無暇顧及客戶，導(dǎo)致內(nèi)部沖突產(chǎn)生，交付緩慢折中，員工士氣低落。

• 瀑布式開發(fā)。IT 團(tuán)隊(duì)定期發(fā)布軟件，通常間隔幾周或幾個月，事實(shí)上，當(dāng)代碼構(gòu)建至發(fā)布版本時，該版本的許多組件已提前準(zhǔn)備就緒，并且除了人工發(fā)布工具之外沒有依賴關(guān)系。如果客戶需要的功能被延遲發(fā)布，那企業(yè)將會錯失贏得客戶和增加收入的機(jī)會。

• 依賴。一體化架構(gòu)將許多分散的服務(wù)捆綁在一個部署包中，使服務(wù)之間出現(xiàn)不必要的依賴關(guān)系，導(dǎo)致開發(fā)和部署過程喪失敏捷性。

• 手動擴(kuò)展。手動基礎(chǔ)架構(gòu)包括人工運(yùn)營人員，他們負(fù)責(zé)手動構(gòu)建和管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)及存儲配置。由于復(fù)雜程度較高，運(yùn)營人員無法快速地大規(guī)模正確診斷問題，并且很容易執(zhí)行錯誤實(shí)施。手動構(gòu)建的自動化方法可能會將人為錯誤的硬編碼到基礎(chǔ)架構(gòu)中。

• 恢復(fù)緩慢。基于虛擬機(jī)的基礎(chǔ)架構(gòu)對于基于微服務(wù)的應(yīng)用來說是一個緩慢而低效的基礎(chǔ)，因?yàn)閱蝹€虛擬機(jī)啟動或關(guān)閉的速度很慢，甚至在向其部署應(yīng)用代碼之前就存在很大的開銷。

技術(shù)全景圖：

這是CNCF提供的云原生技術(shù)全景圖，云原生的生態(tài)十分繁榮，涉及的技術(shù)棧龐大復(fù)雜，以下收集了和云原生相關(guān)的工具、平臺和項(xiàng)目，并隨著行業(yè)發(fā)展在不斷豐富壯大。

云原生架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，其核心是充分發(fā)揮云基礎(chǔ)設(shè)施帶來的各種資源彈性的優(yōu)勢，通過將計(jì)算和存儲分離，提高數(shù)據(jù)庫資源配置效率，實(shí)現(xiàn)計(jì)算和存儲彈性擴(kuò)展，按需分配，為客戶帶來超高的ROI。

大數(shù)據(jù)：

大數(shù)據(jù)(Big Data)：指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，需要新處理模式才能俱有更強(qiáng)的決策邊、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。

主要解決：海量數(shù)據(jù)的存儲和海數(shù)據(jù)的分析計(jì)算問題。

“大數(shù)據(jù)”是一個體量特別大，數(shù)據(jù)類型特別大的數(shù)據(jù)集，并且這樣的數(shù)據(jù)集無法用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫工具對其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理。

1. “大數(shù)據(jù)”首先是指數(shù)據(jù)體量(volumes)大，指代大型數(shù)據(jù)集，一般在10TB規(guī)模左右，但在實(shí)際應(yīng)用中，很多企業(yè)用戶把多個數(shù)據(jù)集放在一起，已經(jīng)形成了PB級的數(shù)據(jù)量；

2. 其次是指數(shù)據(jù)類別(variety)大，數(shù)據(jù)來自多種數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)種類和格式日漸豐富，已突破了以前所限定的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)范疇，囊括了半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；

3. 接著是數(shù)據(jù)處理速度(velocity)快，在數(shù)據(jù)量非常龐大的情況下，也能夠做到數(shù)據(jù)的實(shí)時處理；

4. 最后一個特點(diǎn)是指數(shù)據(jù)真實(shí)性(veravity)高，隨著社交數(shù)據(jù)、企業(yè)內(nèi)容、交易與應(yīng)用數(shù)據(jù)等新數(shù)據(jù)源的興起，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源的局限被打破，企業(yè)愈發(fā)需要有效的信息之力已確保其真實(shí)性以及安全性。

在周刊上說，“大數(shù)據(jù)”的概念遠(yuǎn)不止大量的數(shù)據(jù)(TB)和處理大量數(shù)據(jù)的技術(shù)，或者所謂的"4個V"之類的簡單概念，而是涵蓋了人們在大規(guī)模數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上可以做的事情，而這些事情在小規(guī)模數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上是無法實(shí)現(xiàn)的。換句話說，大數(shù)據(jù)讓我們以一種前所未有的方式，通過對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得有巨大價值的產(chǎn)品和服務(wù)，或深刻的洞見，最終形成變革之力。

大數(shù)據(jù)特點(diǎn)：

要理解大數(shù)據(jù)這一概念，首先要從“大”人手，“大”是指數(shù)據(jù)規(guī)模，大數(shù)據(jù)一般指在10TB（1TB=1024GB）規(guī)模以上的數(shù)據(jù)量。大數(shù)據(jù)同過去的海量數(shù)據(jù)有所區(qū)別，其基本特征可以用4個V來總結(jié)，即體量大、多樣化、價值密度低、速度快。

1、Volume (大量)：截至目前，人類生產(chǎn)的所有印刷材料的數(shù)據(jù)量是200PB，而歷史上全人類總共說過的話的數(shù)據(jù)量大約是5EB。當(dāng)前，典型個人計(jì)算機(jī)硬盤的容量為TB量級，而一些大企業(yè)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)接近EB量級。

2、Velocity (高速)：這是大數(shù)據(jù)區(qū)分于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘的最顯著特征。根據(jù)IDC的“數(shù)字宇宙”的報告，預(yù)計(jì)到2020年，全球數(shù)據(jù)使用量將達(dá)到35. 2ZB。在如此海量的數(shù)據(jù)面前，處理數(shù)據(jù)的效率就是企業(yè)的生命。

3、Variety (多樣)：這種類型的多樣性也讓數(shù)據(jù)被分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。相對于以往便于存儲的以數(shù)據(jù)庫文本為主的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)越來越多,包括網(wǎng)絡(luò)日志、音頻、視頻、圖片、地理位置信息等，這些多類型的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)的處理能力提出了更高要求。

4、Value (低價值密度)：價值密度的高低與數(shù)據(jù)總量的大小成反比。如何快速對有價值數(shù)據(jù)"提純”成為目前大數(shù)據(jù)背景下待解決的難題。

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指從各種各樣類型的巨量數(shù)據(jù)中，快速獲得有價值信息的技術(shù)。解決大數(shù)據(jù)問題的核心是大數(shù)據(jù)技術(shù)。目前所說的“大數(shù)據(jù)”不僅指數(shù)據(jù)本身的規(guī)模，也包括采集數(shù)據(jù)的工具、平臺和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)研發(fā)目的是發(fā)展大數(shù)據(jù)技術(shù)并將其應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域，通過解決巨量數(shù)據(jù)處理問題促進(jìn)其突破性發(fā)展。因此，大數(shù)據(jù)時代帶來的挑戰(zhàn)不僅體現(xiàn)如何處理巨量數(shù)據(jù)從中獲取有價值的信息，也體現(xiàn)如何加強(qiáng)大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)，搶占時代發(fā)展的前沿。

大數(shù)據(jù)技術(shù)棧：

做大數(shù)據(jù)開發(fā)，無非要干四件事情，采集、存儲、查詢、計(jì)算。此外，一些開發(fā)必備的基礎(chǔ)語言能力是需要的。我按照這幾個維度，對大數(shù)據(jù)常見技術(shù)棧做了下劃分。

1、數(shù)據(jù)采集：ETL工具負(fù)責(zé)將分布式的、異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)如關(guān)系數(shù)據(jù)、平面數(shù)據(jù)文件等抽取到臨時中間層后進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、集成，最后加載到數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)集市中，成為聯(lián)機(jī)分析處理、數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)。

2、數(shù)據(jù)存?。?/strong>關(guān)系數(shù)據(jù)庫、NOSQL、SQL等。