虚拟化与网络存储技术

本书较为全面地介绍了虚拟化技术、Qemu-KVM、Libvirt、Virt-Manager、网络虚拟化、传统的存储技术（RAID、LVM、NFS、ISCSI）、常见的分布式存储（HDFS、GlusterFS、Lustre、MooseFS、Ceph）、Docker技术。除第1章外，每章都配有详细的实验案例，内容设计丰富，便于读者理解和掌握。

顾军林，男，1982年9月生，淮安信息职业技术学院学科带头人，研究方向：云计算与虚拟化、大数据开发。近年来发表中文核心论文2篇，主持和参与省级科研项目2项，市级项目2项，校级项目多项；发明专利1项，实用专利2项，软件著作权多项。2017、2018连续2年获得全国职业技能大赛优秀指导教师，指导的学生连续2年获得江苏省赛及全国职业技能大赛国赛一等奖。指导多名学生在全国蓝桥杯软件大赛中获奖。

第 1章　虚拟化技术　1

1.1　虚拟化技术分类　1

1.1.1　CPU虚拟化　2

1.1.2　服务器虚拟化　3

1.1.3　存储虚拟化　5

1.1.4　网络虚拟化　6

1.1.5　应用虚拟化　7

1.2　Xen虚拟化技术简介　7

1.2.1　Xen的历史　7

1.2.2　Xen功能概览　8

1.2.3　Xen虚拟化技术的优点　9

1.2.4　Xen虚拟化技术的缺点　9

1.3　KVM虚拟化技术简介　9

1.3.1　KVM的历史　9

1.3.2　KVM功能概览　10

1.3.3　KVM的优势　11

1.3.4　KVM虚拟化技术的未来　11

1.4　Red Hat RHEV虚拟化系统简介　12

1.4.1　RHEV简介　12

1.4.2　RHEV支持的功能　12

1.4.3　RHEV与KVM的区别　12

1.4.4　RHEV的组成　13

1.4.5　RHEV架构　14

1.4.6　RHEV中的资源　15

1.4.7　RHEV虚拟化技术的优点　16

1.4.8　RHEV虚拟化技术的缺点　16

1.5　其他虚拟化技术介绍　16

1.5.1　VMware　16

1.5.2　VirtualBox　17

1.5.3　Hyper-V　17

1.6　本章小结　18

第２章　Qemu-KVM　19

2.1　KVM原理简介　19

2.1.1　KVM工作流程　19

2.1.2　KVM架构　19

2.1.3　KVM模块　21

2.2　Qemu原理介绍　22

2.2.1　Qemu架构　22

2.2.2　Qemu模块　22

2.2.3　Qemu的3种运行模式　23

2.2.4　Qemu的特点　23

2.3　KVM和Qemu的关系　24

2.4　Qemu工具介绍　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支持的硬盘格式介绍　32

【实验1】　Qemu-KVM虚拟化环境搭建　33

【实验2】　Qemu-img生产虚拟机硬盘　41

【实验3】　Qemu-KVM命令创建虚拟机　41

2.6　本章小结　45

第3章　Libvirt　46

3.1　Libvirt简介　46

3.2　Libvirt简单架构原理介绍　47

3.2.1　Libvirt架构　47

3.2.2　Libvirt运行原理　48

3.3　Libvirt API介绍　49

3.3.1　Libvirt API简介　49

3.3.2　与Hypervisor建立连接　51

3.4　Libvirt工具集介绍　54

3.4.1　Libvirt安装　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配置文件介绍　62

3.5.1　客户机XML配置文件格式示例　62

3.5.2　CPU、内存、启动顺序等基本配置　65

3.5.3　网络的配置　67

3.5.4　存储的配置　69

3.5.5　其他配置简介　70

【实验4】　使用virsh创建虚拟机　72

【实验5】　virsh命令行工具虚拟机的管理　78

【实验6】　virsh命令行工具网络的管理　81

【实验7】　virsh命令行工具存储池的管理　88

【实验8】　virsh命令行工具存储卷的管理　92

3.6　本章小结　95

第4章　Virt-Manager　96

4.1　Virt-Manager简介　96

4.2　Virt-Manager安装　97

4.2.1　环境准备　97

4.2.2　检查Qemu-KVM、Libvirt服务　97

4.2.3　检查VNC服务的运行　97

4.2.4　安装Virt-Manager　98

4.3　Virt-Manager使用介绍　98

4.3.1　打开Virt-Manager　98

4.3.2　连接至远程Virt-Manager　99

4.4　WebVirtMgr介绍　101

4.4.1　WebVirtMgr管理平台介绍　101

4.4.2　WebVirtMgr的主要功能　101

【实验9】　使用Virt-Install安装虚拟机并使用Virt-Viewer连接桌面　102

【实验10】　使用Virt-Manager创建虚拟机（在KVM上安装CentOS 7虚拟机）　105

【实验11】　使用Virt-Manager管理存储和网络　109

【实验12】　WebVirtMgr安装　123

【实验13】　WebVirtMgr使用　123

4.5　本章小节　124

第5章　网络虚拟化　125

5.1　网络虚拟化的驱动力与关键需求　125

5.1.1　网络虚拟化的驱动力　125

5.1.2　网络虚拟化的关键需求　126

5.1.3　软件定义网络SDN　127

5.2　软件Overlay SDN网络，L2/L3网络　128

5.2.1　Open vSwitch　128

5.2.2　Overlay L2/L3数据流　129

5.3　硬件Underlay SDN网络　130

5.4　软件化L4～L7网络功能　131

5.4.1　L4～L7网络功能　131

5.4.2　OpenStack Neutron的L4～L7控制面　132

5.5　网络虚拟化端到端解决方案　132

5.5.1　端到端关键需求　132

5.5.2　端到端解决方案　133

【实验14】　Open vSwitch安装部署　133

【实验15】　Net Namespace综合实验　138

【实验16】　OVS创建VLAN虚拟二层环境　141

【实验17】　OVS创建GRE隧道网络　146

【实验18】　Brctl搭建Linux网桥　150

5.6　本章小结　151

第6章　传统的存储技术　152

6.1　传统存储技术的分类　152

6.1.1　概述　152

6.1.2　存储区域网络　152

6.2　硬盘结构及接口介绍　155

6.2.1　硬盘结构　155

6.2.2　硬盘的读写　156

6.2.3　硬盘接口　157

6.3　RAID技术介绍　160

6.3.1　RAID基础知识　160

6.3.2　RAID的实现方案　161

6.3.3　RAID技术术语　161

6.4　RAID技术的特点　163

【实验19】　mdadm工具创建软件RAID　170

6.5　硬盘与分区　178

6.5.1　硬盘分区概述　178

6.5.2　Linux的分区规定　178

6.5.3　Linux文件系统类型简介　180

【实验20】　硬盘的分区及格式化　181

6.6　逻辑卷技术介绍　186

【实验21】　逻辑卷组及逻辑卷的管理　187

【实验22】　搭建NFS服务器　193

【实验23】　搭建ISCSI环境　194

6.7　本章小结　195

第7章　常见的分布式存储　196

7.1　分布式系统介绍　196

7.2　HDFS分布式存储　197

7.2.1　HDFS架构　197

7.2.2　HDFS如何读数据　199

7.2.3　HDFS如何写数据　200

【实验24】　HDFS搭建和使用　201

7.3　GlusterFS分布式存储　209

7.3.1　GlusterFS系统概述　209

7.3.2　GlusterFS架构　210

【实验25】　GlusterFS搭建和使用　212

7.4　Lustre分布式存储　217

7.4.1　Lustre架构　217

7.4.2　Lustre I/O特点　218

7.4.3　Lustre读写数据　219

【实验26】　Lustre搭建和使用　220

7.5　MooseFS分布式存储　225

7.5.1　MooseFS架构　225

7.5.2　MooseFS读写数据　226

【实验27】　MooseFS搭建和使用　227

7.6　Ceph分布式存储　228

7.6.1　Ceph架构　228

7.6.2　Ceph读写数据　229

7.6.3　Ceph客户端　230

【实验28】　Ceph搭建和使用　230

7.7　本章小结　231

第8章　Docker技术　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

【实验29】　Docker安装部署　235

【实验30】　Docker命令行操作　239

8.2　Dockerfile　247

8.2.1　Dockerfile简介　247

8.2.2　Dockerfile指令详解　247

【实验31】　Dockerfile创建PHP镜像　250

8.3　Docker Registry　257

8.3.1　Docker仓库简介　257

8.3.2　私有仓库　257

【实验32】　Docker Registry的搭建和使用　258

8.4　Kubernetes容器云　263

8.4.1　Kubernetes简介　263

8.4.2　Kubernetes的核心概念　264

8.4.3　Kubernetes架构　264

【实验33】　Kubernetes搭建和使用　265

8.5　本章小结　266

1.力求由浅入深，循序渐进。 2.采用模块化结构。 3.采用“任务驱动”的编写方式，以实际问题引出相关原理和概念。 4.注重内容的更新。本书引入目前*容器docker介绍，包括容器的安装与配置、镜像、容器的制作与管理、dockerfile等知识点。