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【云计算】云主机的亲和性策略(三):云主机 宿主机

云主机的亲和性策略》系列,共包含以下文章:

  • 1️⃣ 云主机的亲和性策略(一):快乐旅行团
  • 2️⃣ 云主机的亲和性策略(二):集群节点组
  • 3️⃣ 云主机的亲和性策略(三):云主机 & 宿主机
  • 4️⃣ 云主机的亲和性策略(四):云主机组

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云主机的亲和性策略(三):云主机 & 宿主机

  • 1. 核心关系:虚拟化层隔离
  • 2. 技术原理:资源如何映射?
    • 2.1 虚拟化层(Hypervisor)
    • 2.2 资源分配方式
  • 3.公有云中的多层调度关系
  • 4.关键特性与挑战
    • 4.1 优势
    • 4.2 风险与限制
  • 5.公有云的实际运作模式
  • 6.类比总结
  • 7.扩展思考

理解云主机(虚拟机)和宿主机(物理服务器)的关系,是掌握云计算基础架构的核心。它们之间的关系可以类比为 “公寓与大楼” 或 “租户与房东”。

1. 核心关系:虚拟化层隔离

  • 宿主机(Host Machine)
    • 物理存在的服务器,部署在数据中心。
    • 拥有真实硬件资源:CPU、内存、磁盘、网卡等。
    • 例如:一台戴尔 PowerEdge R750 服务器(2 × Intel Xeon CPU + 512GB 内存 + 10TB SSD)。
  • 云主机(Guest Machine / VM)
    • 通过 虚拟化技术(如 KVM、Xen、Hyper-V)在宿主机上创建的 虚拟计算实例
    • 从宿主机 “切割” 资源(如分配 4 核 CPU + 16GB 内存 + 200GB 磁盘)。
    • 关键特点:
      • 用户感知为一台独立服务器(可远程登录、安装操作系统)。
      • 实际资源由宿主机底层硬件支撑。

2. 技术原理:资源如何映射?

2.1 虚拟化层(Hypervisor)

  • 作用:在宿主机操作系统(Host OS)或裸机上运行,管理硬件资源并分配给云主机
  • 类型:
    • 裸机虚拟化:直接运行在硬件上(如 ESXi、Xen)。
    • 宿主机虚拟化:运行在操作系统上(如 VirtualBox,公有云极少用)。
  • 核心功能:
    • 资源隔离:确保多个云主机互不干扰(如 A 云主机崩溃不影响 B)。
    • 资源调度:按需分配 CPU 时间片、内存、I/O 带宽。

2.2 资源分配方式

资源类型宿主机 → 云主机映射关系
CPU虚拟 CPU(vCPU)绑定到物理 CPU 核心或线程。
内存通过内存分页技术(如 Ballooning)动态分配物理内存。
磁盘虚拟磁盘文件(如 qcow2 格式)存储在宿主机的 SSD / HDD。
网络虚拟网卡(vNIC)映射到宿主机的物理网卡(通过 OVS 等)。
  • 用户视角:云主机看到的是虚拟化后的 “模拟硬件”(如 Intel E5-2680 vCPU)。
  • 实际物理资源:由宿主机统一管理,对用户透明。

3.公有云中的多层调度关系

数据中心
机架Rack
宿主机Host
虚拟化层Hypervisor
云主机VM-1
云主机VM-2
...

调度流程示例(用户创建云主机时):

  • 用户选择云主机规格(如:4核16GB)。
  • 云平台调度器筛选满足条件的宿主机(需有足够资源)。
  • 在目标宿主机上启动虚拟化进程,创建云主机实例。
  • 用户通过 IP / 密钥登录云主机,完全无需感知宿主机存在

4.关键特性与挑战

4.1 优势

特性
说明
资源超卖宿主机可分配超过 100%100\%100% 的资源(如总内存 512GB,卖出 10 × 64GB = 640GB)。
快速弹性秒级创建/销毁云主机(无需采购物理机)。
硬件故障隔离单台宿主机宕机时,云平台自动迁移其上的云主机到其他宿主机(Live Migration)。

4.2 风险与限制

  • “吵闹邻居” 问题
    • 若某云主机过度占用宿主机资源(如疯狂读写磁盘),同宿主机上的其他云主机性能将下降。
    • 解决方案:云平台通过 QoS(服务质量策略)限制单 VM 的资源抢占。
  • 宿主机故障影响范围
    • 单台宿主机宕机可能导致其承载的 所有云主机同时中断(除非提前分散部署)。
    • 反亲和性策略 可规避此风险。
  • 性能损耗
    • 虚拟化层引入额外开销(通常 CPU <5%<5\%<5%,网络/存储 <10%<10\%<10%),但对大多数应用可忽略。

5.公有云的实际运作模式

  • 用户视角
    • 购买的是 “云主机”(如 AWS EC2、阿里云 ECS),只需关注规格和操作系统。
    • 无法选择或感知底层宿主机(厂商隐藏细节)。
  • 云厂商视角
    • 运维数万台宿主机组成的资源池。
    • 通过调度算法最大化资源利用率(如混合部署 CPU / 内存密集型负载)。
    • 硬件故障时自动迁移云主机(用户通常无感知)。

6.类比总结

概念类比说明
宿主机公寓大楼提供土地、钢筋水泥等物理结构。
云主机大楼中的独立套房租户拥有独立空间,但共享水电管道。
Hypervisor物业管理公司分配房间、维护设施、隔离租户干扰。
反亲和性禁止同公司租户住同一层避免单楼层火灾导致整个团队瘫痪。

7.扩展思考

  • 容器 vs 云主机
    • 容器(如 Docker)是更轻量的虚拟化,直接共享宿主机内核,资源隔离性弱于 VM,但启动更快。
  • 裸金属服务器
    • 用户独占整台物理机(无虚拟化层),适合高性能计算,但丧失弹性优势。

🚀 掌握宿主机与云主机的关系,能更深入理解云平台的调度逻辑、故障影响边界及优化策略(如反亲和性部署)。这是设计高可用云架构的基础认知。

http://www.lryc.cn/news/607743.html

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