Buffer和Cache的区别

Buffer和Cache的区别
缓存(cache)是把读取过的数据保存起来,重新读取时若命中(找到需要的数据)就不要去读硬盘了,若没有命中就读硬盘。其中的数据会根据读取频率进行组织,把最频繁读取的内容放在最容易找到的位置,把不再读的内容不断往后排,直至从中删除。
缓存(cache)实际并不是缓冲文件的,而是缓冲块的,块是磁盘I/O操作的最小单元(在Linux中,它们通常是1KB)。这样,目录、超级块、其它文件系统的薄记数据以及非文件系统的磁盘数据都可以被缓冲了。
如果缓存有固定的大小,那么缓存太大了也不好,因为这会使得空闲的内存太小而导致进行交换操作(这同样是慢的)。为了最有效地使用实际内存,Linux自动地使用所有空闲的内存作为高速缓冲,当程序需要更多的内存时,它也会自动地减小缓冲的大小。
缓冲(buffer)是根据磁盘的读写设计的,把分散的写操作集中进行,减少磁盘碎片和硬盘的反复寻道,从而提高系统性能。linux有一个守护进程定期清空缓冲内容(即写磁盘),也可以通过sync命令手动清空缓冲。举个例子吧:我这里有一个ext2的U盘,我往里面cp一个3M的 MP3,但U盘的灯没有跳动,过了一会儿(或者手动输入sync)U盘的灯就跳动起来了。卸载设备时会清空缓冲,所以有些时候卸载一个设备时要等上几秒钟。
两者都是RAM中的数据。简单来说,buffer是即将要被写入磁盘的,而cache是被从磁盘中读出来的。
buffer是由各种进程分配的,由进程和系统一起管理.被用在如输入队列等方面,一个简单的例子如某个进程要求有多个字段读入,在所有字段被读入完整之前,进程把先前读入的字段放在buffer中保存。
cache经常被用在磁盘的I/O请求上,如果有多个进程都要访问某个文件,于是该文件便被做成cache以方便下次被访问,这样可提供系统性能。
综上所述可以理解为cache系统管理,buffer由进程和系统一起管理。

Netperf 工作原理

netperf 是围绕着基本的客户‐服务器模式设计的。主要有两个可执行部分:客户端程序netperf 和服务器端程序netserver.。netserver 可单独在一台机器上运行,也可与客户端程序netperf 在同一机器上运行。测试时,netperf 首先建立和远程系统的控制连接。该操作通过调用establish‐control(host‐name,test‐port)为测试打开一个使用相应协 议的端口.然后,根据测试者指定的测试类型,调用相应的函数(如测试TCP 流性能,则调用send‐tcp‐stream(hostname)函数)进行处理,并等待测试结果,当测试完成时显示测试结果,关闭连接,退出该次测 试。
服务器端运行的 netserver 是一个系统守护程序,它在一个指定的监听端口循环等待测试请求,当有测试请求时,进行初始化,读取测试的类型,调用相应的模块进行处理,并读取发送方和接 收方的套接字和消息大小以及此次测试所用的时间,计算出网络的吞吐量返回计算结果,然后继续等待下一轮测试。

Netperf网络测试工具

在构建或管理一个网络系统时,我们更多的是关心网络的可用性,即网络是否连通,而对于其整体的性能往往考虑不多,或者即使考虑到性能的问题,但是却发现没有合适的手段去测试网络的性能。
当开发出一个网络应用程序后,我们会发现,在实际的网络环境使用中,网络应用程序的使用效果不是很理想,问题可能出现在程序的开发上面,也有可能由于实际的网络环境中存在着瓶颈。面对这种问题,程序员一般会一筹莫展,原因就在于不掌握一些网络性能测量的工具。
在本文中,首先介绍网络性能测量的一些基本概念和方法,然后结合 netperf 工具的使用,具体的讨论如何测试不同情况下的网络性能。
网络性能测试概述
网络性能测量的五项指标
测量网络性能的五项指标是:
•可用性(availability)
•响应时间(response time)
•网络利用率(network utilization)
•网络吞吐量(network throughput)
•网络带宽容量(network bandwidth capacity)
1. 可用性
测试网络性能的第一步是确定网络是否正常工作,最简单的方法是使用 ping 命令。通过向远端的机器发送 icmp echo request,并等待接收 icmp echo reply 来判断远端的机器是否连通,网络是否正常工作。
Ping 命令有非常丰富的命令选项,比如 -c 可以指定发送 echo request 的个数,-s 可以指定每次发送的 ping 包大小。
网络设备内部一般有多个缓冲池,不同的缓冲池使用不同的缓冲区大小,分别用来处理不同大小的分组(packet)。例如交换机中通常具有三种类型的 包缓冲:一类针对小的分组,一类针对中等大小的分组,还有一类针对大的分组。为了测试这样的网络设备,测试工具必须要具有发送不同大小分组的能力。 Ping 命令的 -s 就可以使用在这种场合。
2. 响应时间
Ping 命令的 echo request/reply 一次往返所花费时间就是响应时间。有很多因素会影响到响应时间,如网段的负荷,网络主机的负荷,广播风暴,工作不正常的网络设备等等。
在网络工作正常时,记录下正常的响应时间。当用户抱怨网络的反应时间慢时,就可以将现在的响应时间与正常的响应时间对比,如果两者差值的波动很大,就能说明网络设备存在故障。
3. 网络利用率
网络利用率是指网络被使用的时间占总时间(即被使用的时间+空闲的时间)的比例。比如,Ethernet 虽然是共享的,但同时却只能有一个报文在传输。因此在任一时刻,Ethernet 或者是 100% 的利用率,或者是 0% 的利用率。
计算一个网段的网络利用率相对比较容易,但是确定一个网络的利用率就比较复杂。因此,网络测试工具一般使用网络吞吐量和网络带宽容量来确定网络中两个节点之间的性能。
4. 网络吞吐量
网络吞吐量是指在某个时刻,在网络中的两个节点之间,提供给网络应用的剩余带宽。
网络吞吐量可以帮组寻找网络路径中的瓶颈。比如,即使 client 和 server 都被分别连接到各自的 100M Ethernet 上,但是如果这两个 100M 的Ethernet 被 10M 的 Ethernet 连接起来,那么 10M 的 Ethernet 就是网络的瓶颈。
网络吞吐量非常依赖于当前的网络负载情况。因此,为了得到正确的网络吞吐量,最好在不同时间(一天中的不同时刻,或者一周中不同的天)分别进行测试,只有这样才能得到对网络吞吐量的全面认识。
有些网络应用程序在开发过程的测试中能够正常运行,但是到实际的网络环境中却无法正常工作(由于没有足够的网络吞吐量)。这是因为测试只是在空闲的网络环境中,没有考虑到实际的网络环境中还存在着其它的各种网络流量。所以,网络吞吐量定义为剩余带宽是有实际意义的。
5. 网络带宽容量
与网络吞吐量不同,网络带宽容量指的是在网络的两个节点之间的最大可用带宽。这是由组成网络的设备的能力所决定的。
测试网络带宽容量有两个困难之处:在网络存在其它网络流量的时候,如何得知网络的最大可用带宽;在测试过程中,如何对现有的网络流量不造成影响。网络测试工具一般采用 packet pairs 和 packet trains 技术来克服这样的困难。
收集网络性能数据的方式
当确定了网络性能的测试指标以后,就需要使用网络测试工具收集相应的性能数据,分别有三种从网络获取数据的方式:
1. 通过snmp协议直接到网络设备中获取,如net-snmp工具
2. 侦听相关的网络性能数据,典型的工具是tcpdump
3. 自行产生相应的测试数据,如本文中使用的netperf工具
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Netperf
Netperf是一种网络性能的测量工具,主要针对基于TCP或UDP的传输。Netperf根据应用的不同,可以进行不同模式的网络性能测试,即 批量数据传输(bulk data transfer)模式和请求/应答(request/reponse)模式。Netperf测试结果所反映的是一个系统能够以多快的速度向另外一个系统 发送数据,以及另外一个系统能够以多块的速度接收数据。
Netperf工具以client/server方式工作。server端是netserver,用来侦听来自client端的连接,client 端是netperf,用来向server发起网络测试。在client与server之间,首先建立一个控制连接,传递有关测试配置的信息,以及测试的结 果;在控制连接建立并传递了测试配置信息以后,client与server之间会再建立一个测试连接,用来来回传递着特殊的流量模式,以测试网络的性能。
TCP网络性能
由于TCP协议能够提供端到端的可靠传输,因此被大量的网络应用程序使用。但是,可靠性的建立是要付出代价的。TCP协议保证可靠性的措施,如建立并维护连接、控制数据有序的传递等都会消耗一定的网络带宽。
Netperf可以模拟三种不同的TCP流量模式:
1) 单个TCP连接,批量(bulk)传输大量数据
2) 单个TCP连接,client请求/server应答的交易(transaction)方式
3) 多个TCP连接,每个连接中一对请求/应答的交易方式
UDP网络性能
UDP没有建立连接的负担,但是UDP不能保证传输的可靠性,所以使用UDP的应用程序需要自行跟踪每个发出的分组,并重发丢失的分组。
Netperf可以模拟两种UDP的流量模式:
1) 从client到server的单向批量传输
2) 请求/应答的交易方式
由于UDP传输的不可靠性,在使用netperf时要确保发送的缓冲区大小不大于接收缓冲区大小,否则数据会丢失,netperf将给出错误的结果。因此,对于接收到分组的统计不一定准确,需要结合发送分组的统计综合得出结论。
Netperf的命令行参数
在unix系统中,可以直接运行可执行程序来启动netserver,也可以让inetd或xinetd来自动启动netserver。
当netserver在server端启动以后,就可以在client端运行netperf来测试网络的性能。netperf通过命令行参数来控制 测试的类型和具体的测试选项。根据作用范围的不同,netperf的命令行参数可以分为两大类:全局命令行参数、测试相关的局部参数,两者之间使用–分 隔:
netperf [global options]– [test-specific options]
这里我们只解释那些常用的命令行参数,其它的参数读者可以查询netperf的man手册。
-H host :指定远端运行netserver的server IP地址。
-l testlen:指定测试的时间长度(秒)
-t testname:指定进行的测试类型,包括TCP_STREAM,UDP_STREAM,TCP_RR,TCP_CRR,UDP_RR,在下文中分别对它们说明。
在后面的测试中,netserver运行在192.168.0.28,server与client通过局域网连接(100M Hub)。
Netperf测试网络性能
测试批量(bulk)网络流量的性能
批量数据传输典型的例子有ftp和其它类似的网络应用(即一次传输整个文件)。根据使用传输协议的不同,批量数据传输又分为TCP批量传输和UDP批量传输。
1. TCP_STREAM
Netperf缺省情况下进行TCP批量传输,即-t TCP_STREAM。测试过程中,netperf向netserver发送批量的TCP数据分组,以确定数据传输过程中的吞吐量:
./netperf -H 192.168.0.28 -l 60
TCP STREAM TEST to 192.168.0.28
Recv Send Send
Socket Socket Message Elapsed
Size Size Size Time Throughput
bytes bytes bytes secs. 10^6bits/sec
87380 16384 16384 60.00 88.00 |
从netperf的结果输出中,我们可以知道以下的一些信息:
1) 远端系统(即server)使用大小为87380字节的socket接收缓冲
2) 本地系统(即client)使用大小为16384字节的socket发送缓冲
3) 向远端系统发送的测试分组大小为16384字节
4) 测试经历的时间为60秒
5) 吞吐量的测试结果为88Mbits/秒
在缺省情况下,netperf向发送的测试分组大小设置为本地系统所使用的socket发送缓冲大小。
TCP_STREAM方式下与测试相关的局部参数如下表所示:
参数 说明
-s size 设置本地系统的socket发送与接收缓冲大小
-S size 设置远端系统的socket发送与接收缓冲大小
-m size 设置本地系统发送测试分组的大小
-M size 设置远端系统接收测试分组的大小
-D 对本地与远端系统的socket设置TCP_NODELAY选项
通过修改以上的参数,并观察结果的变化,我们可以确定是什么因素影响了连接的吞吐量。例如,如果怀疑路由器由于缺乏足够的缓冲区空间,使得转发大的分组时存在问题,就可以增加测试分组(-m)的大小,以观察吞吐量的变化:
./netperf -H 192.168.0.28 -l 60 – -m 2048
TCP STREAM TEST to 192.168.0.28
Recv Send Send
Socket Socket Message Elapsed
Size Size Size Time Throughput
bytes bytes bytes secs. 10^6bits/sec
87380 16384 2048 60.00 87.62 |
在这里,测试分组的大小减少到2048字节,而吞吐量却没有很大的变化(与前面例子中测试分组大小为16K字节相比)。相反,如果吞吐量有了较大的提升,则说明在网络中间的路由器确实存在缓冲区的问题。
2. UDP_STREAM
UDP_STREAM用来测试进行UDP批量传输时的网络性能。需要特别注意的是,此时测试分组的大小不得大于socket的发送与接收缓冲大小,否则netperf会报出错提示:
./netperf -t UDP_STREAM -H 192.168.0.28 -l 60
UDP UNIDIRECTIONAL SEND TEST to 192.168.0.28
udp_send: data send error: Message too long
为了避免这样的情况,可以通过命令行参数限定测试分组的大小,或者增加socket的发送/接收缓冲大小。UDP_STREAM方式使用与TCP_STREAM方式相同的局部命令行参数,因此,这里可以使用-m来修改测试中使用分组的大小:
./netperf -t UDP_STREAM -H 192.168.0.28 – -m 1024
UDP UNIDIRECTIONAL SEND TEST to 192.168.0.28
Socket Message Elapsed Messages
Size Size Time Okay Errors Throughput
bytes bytes secs # # 10^6bits/sec
65535 1024 9.99 114127 0 93.55
65535 9.99 114122 93.54 |
UDP_STREAM方式的结果中有两行测试数据,第一行显示的是本地系统的发送统计,这里的吞吐量表示netperf向本地socket发送分组的能力。但是,我们知道,UDP是不可靠的传输协议,发送出去的分组数量不一定等于接收到的分组数量。
第二行显示的就是远端系统接收的情况,由于client与server直接连接在一起,而且网络中没有其它的流量,所以本地系统发送过去的分组几乎 都被远端系统正确的接收了,远端系统的吞吐量也几乎等于本地系统的发送吞吐量。但是,在实际环境中,一般远端系统的socket缓冲大小不同于本地系统的 socket缓冲区大小,而且由于UDP协议的不可靠性,远端系统的接收吞吐量要远远小于发送出去的吞吐量。
测试请求/应答(request/response)网络流量的性能
另一类常见的网络流量类型是应用在client/server结构中的request/response模式。在每次交易(transaction)中,client向server发出小的查询分组,server接收到请求,经处理后返回大的结果数据。如下图所示:
1. TCP_RR
TCP_RR方式的测试对象是多次TCP request和response的交易过程,但是它们发生在同一个TCP连接中,这种模式常常出现在数据库应用中。数据库的client程序与server程序建立一个TCP连接以后,就在这个连接中传送数据库的多次交易过程。
./netperf -t TCP_RR -H 192.168.0.28
TCP REQUEST/RESPONSE TEST to 192.168.0.28
Local /Remote
Socket Size Request Resp. Elapsed Trans.
Send Recv Size Size Time Rate
bytes Bytes bytes bytes secs. per sec
16384 87380 1 1 10.00 9502.73
16384 87380 |
Netperf输出的结果也是由两行组成。第一行显示本地系统的情况,第二行显示的是远端系统的信息。平均的交易率(transaction rate)为9502.73次/秒。注意到这里每次交易中的request和response分组的大小都为1个字节,不具有很大的实际意义。用户可以通 过测试相关的参数来改变request和response分组的大小,TCP_RR方式下的参数如下表所示:
参数 说明
-r req,resp 设置request和reponse分组的大小
-s size 设置本地系统的socket发送与接收缓冲大小
-S size 设置远端系统的socket发送与接收缓冲大小
-D 对本地与远端系统的socket设置TCP_NODELAY选项
通过使用-r参数,我们可以进行更有实际意义的测试:
./netperf -t TCP_RR -H 192.168.0.28 – -r 32,1024
TCP REQUEST/RESPONSE TEST to 192.168.0.28
Local /Remote
Socket Size Request Resp. Elapsed Trans.
Send Recv Size Size Time Rate
bytes Bytes bytes bytes secs. per sec
16384 87380 32 1024 10.00 4945.97
16384 87380 |
从结果中可以看出,由于request/reponse分组的大小增加了,导致了交易率明显的下降。注:相对于实际的系统,这里交易率的计算没有充分考虑到交易过程中的应用程序处理时延,因此结果往往会高于实际情况。
2. TCP_CRR
与TCP_RR不同,TCP_CRR为每次交易建立一个新的TCP连接。最典型的应用就是HTTP,每次HTTP交易是在一条单独的TCP连接中进行的。因此,由于需要不停地建立新的TCP连接,并且在交易结束后拆除TCP连接,交易率一定会受到很大的影响。
./netperf -t TCP_CRR -H 192.168.0.28
TCP Connect/Request/Response TEST to 192.168.0.28
Local /Remote
Socket Size Request Resp. Elapsed Trans.
Send Recv Size Size Time Rate
bytes Bytes bytes bytes secs. per sec
131070 131070 1 1 9.99 2662.20
16384 87380 |
即使是使用一个字节的request/response分组,交易率也明显的降低了,只有2662.20次/秒。TCP_CRR使用与TCP_RR相同的局部参数。
3. UDP_RR
UDP_RR方式使用UDP分组进行request/response的交易过程。由于没有TCP连接所带来的负担,所以我们推测交易率一定会有相应的提升。
./netperf -t UDP_RR -H 192.168.0.28
UDP REQUEST/RESPONSE TEST to 192.168.0.28
Local /Remote
Socket Size Request Resp. Elapsed Trans.
Send Recv Size Size Time Rate
bytes Bytes bytes bytes secs. per sec
65535 65535 1 1 9.99 10141.16
65535 65535 |
结果证实了我们的推测,交易率为10141.16次/秒,高过TCP_RR的数值。不过,如果出现了相反的结果,即交易率反而降低了,也不需要担心,因为这说明了在网络中,路由器或其它的网络设备对UDP采用了与TCP不同的缓冲区空间和处理技术。
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结束语
除了netperf以外,还有很多其它的网络性能测试工具,如dbs, iperf, pathrate, nettest, netlogger, tcptrace, ntop等。这些工具有其各自的特色和不同的侧重点,我们可以根据具体的应用环境,有选择的使用它们,这样就可以使这些工具发挥出最大的功效。虽然都是开 放源代码的软件,但是这些工具的功能与商业的网络测试工具同样强大,而且也得到了广泛的应用,熟悉这些工具对我们的实际工作一定会有很大的帮助。

Linux操作系统防火墙进程查看的实用方法

启动防火墙
1) 重启后生效
开启: chkconfig iptables on
关闭: chkconfig iptables off
2) 即时生效,重启后失效
开启: service iptables start
关闭: service iptables stop
需要说明的是对于Linux下的其它服务都可以用以上命令执行开启和关闭操作。
在开启了防火墙时,做如下设置,开启相关端口。
修改/etc/sysconfig/iptables 文件,添加以下内容:
-A RH-Firewall-1-INPUT -m state –state NEW -m tcp -p tcp –dport 80 -j ACCEPT
-A RH-Firewall-1-INPUT -m state –state NEW -m tcp -p tcp –dport 22 -j ACCEPT
查看所有进程,包括服务,命令里ps -aux是netconfig在redhat里面是字符界面下的网卡配置工具。
chkconfig –list
可以列出sysV和xinet服务在各个runlevel的默认启动状态。
service 服务名 参数
查看状态的参数好像是status 吧。
自启动服务

Hadoop的那些事儿

在说Hadoop之前,作为一个铁杆粉丝先粉一下Google。Google的伟大之处不仅在于它建立了一个强悍的搜索引擎,它还创造了几项革命性的技术:GFS,MapReduce,BigTable,即所谓的Google三驾马车。Google虽然没有公布这几项技术的实现代码,但它发表了详细的设计论文,这给业界带来了新鲜气息,很快就出现了类似于Google三驾马车的开源实现,Hadoop就是其中的一个。

关于MapReduce

Hadoop说起来很简单,一个存储系统(HDFS),一个计算系统(MapReduce)。仅此而已。模型虽然简单,但我觉得它的精妙之处也就在这里。目前,通过提高CPU主频来提升计算性能的时代已经结束了,因此并行计算、分布式计算在业界发展了起来,但是这也往往意味着复杂的设计与实现,如果能找到一种方法,只需要写简单的程序就能实现分布式计算,那就太好了。
我们可以回想下当初做的课堂作业,它可能是一个处理数据的程序,没有多线程,没有进程间通信,数据输入都是来自键盘(stdin),处理完数据之后打印到屏幕(stdout),这时的程序非常简单。后来我们学习了多线程、内存管理、设计模式,写出的程序越来越大,也越来越复杂。但是当学习使用Hadoop时,我们发现又回到了最初,尽管底层是一个巨大的集群,可是我们操作文件时就像在本地一样简单,写MapReduce程序时也只需要在单线程里实现数据处理。
Hadoop就是这样一个东西,简单的文件系统(HDFS),简单的计算模型(MapReduce)。这其中,我觉得HDFS是很自然的东西,如果我们自己实现一个,也很可能是这样的。但是仔细琢磨下MapReduce,会发现它似乎是个新奇事物,不像HDFS的界面那样通俗易懂老少皆宜。MapReduce虽然模型简单,却是一个新的、不广为人所知的概念。比如说,如果说要简化计算,为何要做成Map和Reduce两个阶段,而不是一个函数足矣呢?另外,它也不符合我们耳熟能详的那些设计模式。一句话,MapReduce实在太另类了。
Hadoop的思想来源于Google的几篇论文,Google的那篇MapReduce论文里说:Our abstraction is inspired by the map and reduce primitives present in Lisp and many other functional languages。这句话提到了MapReduce思想的渊源,大致意思是,MapReduce的灵感来源于函数式语言(比如Lisp)中的内置函数map和reduce。函数式语言也算是阳春白雪了,离我们普通开发者总是很远。简单来说,在函数式语言里,map表示对一个列表(List)中的每个元素做计算,reduce表示对一个列表中的每个元素做迭代计算。它们具体的计算是通过传入的函数来实现的,map和reduce提供的是计算的框架。不过从这样的解释到现实中的MapReduce还太远,仍然需要一个跳跃。再仔细看,reduce既然能做迭代计算,那就表示列表中的元素是相关的,比如我想对列表中的所有元素做相加求和,那么列表中至少都应该是数值吧。而map是对列表中每个元素做单独处理的,这表示列表中可以是杂乱无章的数据。这样看来,就有点联系了。在MapReduce里,Map处理的是原始数据,自然是杂乱无章的,每条数据之间互相没有关系;到了Reduce阶段,数据是以key后面跟着若干个value来组织的,这些value有相关性,至少它们都在一个key下面,于是就符合函数式语言里map和reduce的基本思想了。
这样我们就可以把MapReduce理解为,把一堆杂乱无章的数据按照某种特征归纳起来,然后处理并得到最后的结果。Map面对的是杂乱无章的互不相关的数据,它解析每个数据,从中提取出key和value,也就是提取了数据的特征。经过MapReduce的Shuffle阶段之后,在Reduce阶段看到的都是已经归纳好的数据了,在此基础上我们可以做进一步的处理以便得到结果。这就回到了最初,终于知道MapReduce为何要这样设计。

Hadoop, More and More

Hadoop/MapReduce的Job是一个昙花一现的东西,它仅仅是一个计算过程而已,所有数据都是从HDFS来,到HDFS去。当最后一个Reduce完成之后,整个Job就消失了,只在历史日志中还保存着它曾经存在的证据。
Hadoop中的节点是对等的,因此每个节点都是可替代的。也因此,JobTracker可以把任务分配到任何一个节点执行,而不影响最后的产出结果。如果不是这样,就破坏了Hadoop的对等性。对等性可以说是Hadoop扩展能力、容错能力的基础,它意味着计算不再局限于单个节点的能力。当然事情总有两面性,对等性造成的结果是,如果我们想让某些节点做特殊的事情,会发现很困难。
就像很多分布式系统中的文件、对象一样,Hadoop对数据的操作是原子性的,一个Job跑完之后,最终的数据是在一瞬间呈现的,如果Job失败了,则什么都没有,连部分数据也得不到。由于Job中的task都是并行的,因此这里适用于木桶理论,最后一个完成的那个task决定了整个Job完成的时刻。所以如果Hadoop发现某些Task特别慢,会在其它节点运行这些Task的副本,当其中某个副本完成后,Hadoop将Kill掉其余的副本,这也是基于对等性的一个应用,使得那些慢的节点不会拖慢Job。如果某个task在重试若干次之后仍然失败了,那么整个Job宣告失败。
Hadoop包括HDFS、MapReduce,此外还有Hbase、Hive等,普通的应用大概是存储海量的数据,并进行批量的处理、数据挖掘等,不过也有些比较巧妙的实际应用,比如用Hadoop搭建HTTP下载服务器,或FTP服务器等,还有人用Hadoop搭建视频点播服务器。我觉得Hadoop对这些应用的最大价值是可以降低硬件成本,以前也许需要购买昂贵的硬件,现在购买廉价的服务器就可以实现。不过,做这些应用都需要对Hadoop做定制,修改代码啥的,似乎还没有整体的解决方案。
Hadoop是Java写的。可能有不少人会想,如果Hadoop是用C或C++写的,会不会更快些?关于这个问题网上也有不少讨论,简单地说就是,不会更快。而且我觉得需要强调的一点是,当面对Hadoop要面对的问题域时,编程语言不是首先要考虑的问题,或者说,依赖于具体的实现方案。Hadoop要处理的是大批量数据,它强调的是吞吐量,当整个集群跑起来之后,系统的瓶颈往往是在磁盘IO和网络IO,这种情况下,用C/C++实现Hadoop不见得比Java实现性能更高。相反,由于Java语言的严谨、统一和一些高级特性,用Java实现Hadoop对开发者而言会更容易。一般来讲,无论是用C++写还是用Java写,当系统发展较成熟时,都已经经过了相当的优化,这时系统的瓶颈往往不在于软件了,而在于硬件的限制。当然,这并非意味着目前Hadoop已经实现得很好了,Hadoop还有很大的优化空间,它的开发进程依然火爆,很多人在优化Hadoop,还包括用C++来改写Hadoop的部分代码的。另外,对于超大的集群(比如几千台服务器),调度器的优化也很关键,否则它就可能成为整个集群的瓶颈。我想这就是Hadoop虽然已经广泛应用,但是版本号依然还是零点几的原因吧。
虽说Hadoop的模型很简单,但是开发Hadoop的Job并不容易,在业务逻辑与HadoopAPI之间,我们还必须写大量的胶水代码,这无异于在WindowsSDK基础上写一个画图板程序,或者在Linux系统调用基础上写一个支持多用户在线的聊天服务器,这些似乎都不难,但是比较繁琐,需要堆砌大量代码,写完一个之后,你大概不会再写第二个。我把这种情况称为用汇编语言写程序,也就是说,你面对的是业务问题,却必须不遗巨细与机器打交道。
面对上述困境,人们想出了很多解决办法,开发出高级语言来屏蔽底层的细节,让开发过程更加简单,我把这种情况称为用脚本写程序,可以很快的修改&调试。其中Facebook开发了Hive,这是类似于SQL的脚本语言,开发者基本上只要面对自己的业务数据,就能写出Hive脚本,虽然有一定的入门门槛,但是比起用HadoopAPI写程序,可以称得上是巨简单了。另外Yahoo开发了PIG-latin,也是类SQL的脚本语言,Hive和PIG都有很广泛的应用[http://wiki.apache.org/hadoop/Hive/PoweredBy],[http://wiki.apache.org/hadoop/PoweredBy]。
http://www.searchtb.com/2010/11/talk-about-hadoop.html

Hadoop, Hive和Scribe在运维方面的应用

邵铮(Facebook)
2011-12-07 13:30
永泰大宴会厅B
在云计算和大机群越来越普及的今天,运维的工作越来越多的转化为大规模数据分析的工作。在本议程中,我们会先介绍Hadoop, Hive和Scribe系统所解决的问题,以及这些系统本身在运维方面的挑战;然后我们会介绍如何利用这些系统来解决其自身在运维方面的挑战;最后我们会介绍如何利用这些系统来满足其他系统在监测和运维方面的需求。

邵铮
Facebook
2008年起至今在美国Facebook公司任软件工程师/研发经理,专注于公司内海量数据仓库与实时数据分析系统的建设。2009年起兼任Apache软件基金会Hadoop项目委员会委员。2005年至2008年就职于美国Yahoo公司网络搜索部,参与了超大规模网页数据的分析平台的设计和实现。邵铮曾获得美国斯坦福大学管理学硕士学位,美国伊利诺伊大学计算机硕士学位,和清华大学计算机学士学位。中学时邵铮曾作为中国代表队的一员参加国际计算机奥林匹克竞赛获得金牌。
http://velocity.oreilly.com.cn/2011/index.php?func=session&name=Hadoop%2C+Hive%E5%92%8CScribe%E5%9C%A8%E8%BF%90%E7%BB%B4%E6%96%B9%E9%9D%A2%E7%9A%84%E5%BA%94%E7%94%A8

云计算相关书目

Hadoop:
Hadoop实战
《Hadoop实战》作为云计算所青睐的分布式架构,Hadoop是一个用Java语言实现的软件框架,在由大量计算机组成的集群中运行海量数据的分布式 计算,是谷歌实现云计算的重要基石。《Hadoop实战》分为3个部分,深入浅出地介绍了Hadoop框架、编写和运行Hadoop数据处理程序所需的实 践技能及Hadoop之外更大的生态系统。
《Hadoop实战》适合需要处理大量离线数据的云计算程序员、架构师和项目经理阅读参考。
Hadoop权威指南
本书是您纵情享用数据之美的得力助手。作为处理 海量数据集的理想工具,Apache Hadoop架构是MapReduce算法的一种开源应用,是Google(谷歌)开创其帝国的重要基石。本书内容丰富,展示了如何使用Hadoop构建 可靠、可伸缩的分布式系统,程序员可从中探索如何分析海量数据集,管理员可以了解如何建立与运行Hadoop集群。.
本书完全通过案例学习来展示如何用Hadoop解决特殊问题,它将帮助您:
使用Hadoop分布式文件系统(HDFS)来存储海量数据集,通过MapReduce对这些数据集运行分布式计算..
熟悉Hadoop的数据和I/O构件,用于压缩、数据集成、序列化和持久处理
洞悉编写MapReduce实际应用程序时常见陷阱和高级特性
设计、构建和管理专用的Hadoop集群或在云上运行Hadoop
使用Pig这种高级的查询语言来处理大规模数据
利用HBase这个Hadoop数据库来处理结构化和半结构化数据
学习Zookeeper,这是一个用于构建分布式系统的协作原语工具箱
如果您拥有海量数据,无论是GB级还是PB级,Hadoop都是完美的选择。本书是这方面最全面的参考。
虚拟化:
 
 

云里雾里的云计算 【9】-转载自邓侃博士的博客

【结束语】
什么是云计算?说白了,就是把一堆廉价PCs捆绑在一起,统一管理,使用起来如同一台超级大型机(Mainframe)一样。
与大型机相比,云计算平台不仅价格便宜,稳定性不差,而且便于不断扩张其计算能力和存储空间。
云计算的意义在于,
1. 让社会普遍获得超大规模的数据处理和存储能力。而过去,只有少数机构拥有这些能力。

  譬如,客户可以无限量地在网上存放文章,照片和视频等等。一个普通动画工作室,可以制作好莱坞水准的动画片。
2. 进一步降低了传统行业使用IT技术的门槛,有利于改进其生产和经营方式。
  譬如,小摊贩可以在Amazon平台上开设网络商店。
3. 对于那些已经拥有IT技术的企业来说,或许把数据存储和程序运行外包给云计算平台,以便降低企业的IT开支。
  前提条件是,1. 如果云计算供应商能够保障客户的数据和程序不被偷窥,包括云计算供应商自己,即便想看也看不到客户的数据和程序。2. 网络带宽不会出现拥堵。
  对于一部份IT从业人员和DBA,这个前景不一定是美妙。但是社会分工越来越细,这是大势所趋。
4. 形成一个新的IT价值链。
  从Data-Storage-as-a-Service(dSaaS),到Infrastructure-as-a-Service(IaaS),到 Platform-as-a-Service(PaaS),到Software-as-a-Service(SaaS),处处是商机。
对于应用开发商来说,传统的终端产品,将向“前店后厂”的模式演化,形成有纵深的产品。
新浪的MusicBox,可以视为大纵深产品的一个雏形。它不仅仅是一个单薄的MP3 Player,而且集搜索,编辑,推荐等等功能为一体。这些功能的实现,依托于“后厂”,也就是依托于产品这个表象的背后,那个云计算平台来实现。
“前店后厂”的产品模式,不仅适合于PC和互联网产品,而且适合于手机业务。下一个系列,我们将讨论如何给手机应用做个“前店”。说得专业些,下一个系列的题目叫,“移动互联网时代的手机应用架构设计”。

云里雾里的云计算 【8】-转载自邓侃博士的博客

【9】赚钱才是硬道理
本系列开篇时说到,Google开放云计算平台的目的是为了赚钱。接下去我们分析了云计算的功能以及技术实现。
现在终点回到起点,在我们了解了云计算的功能和技术以后,最后的问题是如何借用云计算平台赚钱?
黄 兄推荐了一篇参考文献,题目是“Cloud computing with Linux”(http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-cloud-computing /index.html)。这个题目有点推销Linux的倾向,但是仔细看正文,发现这是一篇好文章。好在三个方面,
1. 它把云计算能够提供的服务分成了4类。各个服务层面针对需求不同的目标客户群。
2. 在这4类服务内,列举了各个参与竞争的公司。战场的形势一目了然。
3. 如果你想参与云计算,从中获利。仔细琢磨这篇文章,你将对自己的产品的定位有一个比较清晰的理解。

云里雾里的云计算 <wbr>【8】

Cloud computing layers
Courtesy http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-cloud-computing/figure4.gif
这篇文章把云计算的目标客户分成四类。从最底层说起,
1. Data-storage-as-a-Service(dSaas),说白了就是把云计算包装成一个巨大的网盘,客户想保存什么文件,不论是什么格式的,统统可以上传到这个网盘里。
云 计算的网盘有一个优势,是PC的硬盘无法媲美的。譬如,你在办公室里写了一个文件,晚上回家想接着写。文件存放在办公室的PC里,想调用这个文件,你先得 设置VPN,才能访问你办公室的PC,比较麻烦。如果你下班前,把文件上传到云计算的网盘里,你回家后想调用这份文件就容易得多。
如果把云计算和房地产开发相比较。盖了一栋空房子,没有装修,也没有通电通水通气,如何赚钱?最简单的办法是把空房子出租,给客户做仓库用。网盘就相当于仓库。
2. Infrastructure-as-a-Service(IaaS),是指提供计算能力,就像提供标准厂房,供电供水供气。
客户租用标准厂房,是为了组装一个生产车间。所以,客户光租了标准厂房还不够,他们还得自己动手,购置机器,雇用工人。
把云计算包装成IaaS,目标客户是动画制作商,数据挖掘商,天气预报局等等。他们编写自己的程序,自己负责运行和分析结果。之所以借助云计算IaaS服务,主要是借重云计算的平行计算的能力。
把云计算IaaS与标准厂房做个逐项类比,云计算的IaaS类似于标准厂房,天气预报局编写的程序就像是客户购置的机器,天气预报分析师就像是车间里的工人。
3. Platform-as-a-Service (PaaS)。类似于开发商盖了一栋商厦,里面分割成很多摊位,把摊位出租给各个小摊贩,卖衣服鞋帽等等。
PaaS针对的客户是各种传统行业的服务提供商,他们想建一个网站,开设网络商店,但是他们不太了解IT技术,他们开设网络商店所需要做的,基本上只是上传内容。
4. Software-as-a-Service (SaaS)。类似于开发商不仅建了房子,而且装修成酒店,聘用了酒店管理人员。
酒店面向是两类客户,1. 最终消费者,他们来酒店吃饭和住宿。2. 服务提供商,譬如婚庆代理公司,他们租用餐厅和客房,为新婚者承办婚宴。又譬如会议承办机构,他们利用酒店的会议室等等设施,代办各种会议。
SaaS也一样,它可以给企业提供ERP之类的服务,也可以给其它网站提供Gadgets,譬如地图指南,或者日历等等。

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Amazon Web Service bandwidth
Courtesy http://aws.typepad.com/photos/uncategorized/2008/05/16/aws_bandwidth.gif
云计算的商务做得最好的,当属Amazon.com。
Amazon发轫于网络书店,后来业务扩展到卖电子产品,甚至服装,玩具,家具以及食品等等。再后来,Amazon不满足于零售业,而是想着开商厦,吸引各色摊贩借用Amazon的平台,营销各自的产品和提供各自的服务,而Amazon坐收摊位费。
尝到甜头后,Amazon干脆进军房地产,构建自己的云计算平台,提供相应的基础服务,犹如供电供水供气。所谓基础服务,严格定义不容易,但是举几个例子反而容易理解。
1. 系统整合类,
Amazon Simple Queue Service (SQS),负责数据信息的交互。
Amazon Mechanical Turk (Mturk),负责工作流程的组织。
Amazon Flexible Payments Service (FPS),小额支付服务。
Amazon DevPay,记账和会计服务。
Amazon AWS,客户身份认证服务。
2. 统计类,
Alexa Web Services,流量分析。
Amazon Historical Pricing,查看历史记录。
AWS Management Console (AWS Console),监控客户租用的计算资源的使用情况。
再来看看Google的情况。
Google 的抱负很大,dSaaS,IaaS,PaaS和SaaS,各个市场层面,它都想参与。但是奇怪的是,最容易做的网盘,即dSaaS业务,Google没有 开展。IaaS不容易找到客户,暂时也无可奈何。针对PaaS,也就是针对想建网站的那一批客户,Google的对策是AppEngine,但是受限于 AppEngine本身的不完善,目前似乎也没有吸引太多客户。Google做得最好的,是SaaS。不仅有Gmail,Google Docs,还有Maps,Picasa,YouTube,Orkut,Reader等等。
最后谈谈Microsoft的情况。
Microsoft的决心也很大。像Amazon,Yahoo,IBM等等企业,都在借用开源项目,如Hadoop,Xen等等,迅速构建自己的云计算平台,尽早占领市场。而Microsoft的战略是不用开源项目,从头构建自己的云计算平台,Azure。
Microsoft把自己的云称作“云端”。这个“端”字很有意思,强调的是Microsoft不仅有网络端的云计算平台,而且这个平台与各种Window OSes,以及Window OSes上各种终端产品紧密结合,形成大纵深的终端产品。
什么叫大纵深的终端产品?

云里雾里的云计算 <wbr>【8】

Sina Music Box
Courtesy http://lh4.ggpht.com/_cz82pwdvhmg/SZWnlHyixeI/AAAAAAAAAYw/EusY1wBeFJY/s640/SinaMusicBox.PNG
拿新浪的音乐盒做个例子。它不仅仅是一个简单的MP3播放器,而且用户可以搜索音乐,音乐盒也可以根据用户以前听过的音乐,推荐音乐,用户还可以组建自己的专辑,在播放MP3的时候,音乐盒还搜索相应的歌词,配合着播放的节奏,滚动地显示歌词。
也就是说,用户电脑上显示的是终端播放器,但是提供搜索,推荐,专辑和歌词等等的各项功能,依托的是网络端的云计算平台。
如果Microsoft想大力拓展“云端”服务,或许新浪的音乐盒是一个很好的启发。

KVM架构及其优点

Linux 既有良好的灵活性,在虚拟化方面同样出色。但是最近,随着内核虚拟机(KVM)的出现,Linux 虚拟化的前景发生了变化。KVM 是构成主流 Linux 内核(V2.6.20)一部分的第一个虚拟化解决方案。KVM 支持 Linux 客户操作系统的虚拟化 —— 甚至支持其硬件对虚拟化敏感的 Windows 系统的虚拟化。了解 Linux KVM 的架构并了解它与内核的紧密集成为何会改变您使用 Linux 的方式。
简介
虚拟化 概念很早就已出现。简单来说,虚拟化就是使用某些程序,并使其看起来类似于其他程序的过程。将这个概念应用到计算机系统中可以让不同用户看到不同的单个系 统(例如,一台计算机可以同时运行 Linux 和 Microsoft Windows)。这通常称为全虚拟化(full virtualization)。
虚拟化也可以使用更加复杂的格式,其中单个计算机看上去具有多个架构(对于一个用户 来说,它是一个标准的 x86 平台;对于另外一个用户来说,它是 IBM Power PC 平台)。这种虚拟化形式通常被称为 硬件仿真。
最后,更加简单的一种虚拟化是操作系统虚拟化,其中一台计算机可以运行相同类型的多 个操作系统。这种虚拟化可以将一个操作系统的多个服务器隔离开来(这意味着全都必须使用相同类型和版本的操作系统)。
虚拟化和准虚拟化(para-virtualization)
虚拟化最常使用的两种方法是全虚拟化 和准虚拟化。使用全虚拟化,在虚拟化的操作系统和硬件之间存在一个层,用于决定访问。这个层称为系统管理程序 或虚拟机监视器(VMM)。准虚拟化与之类似,但是系统管理程序会以一种更具协作性的方式进行操作。这是因为每个客户操作系统都了解自己正在虚拟化模式中 运行,因此每个系统都与系统管理程序协作,来实现底层硬件的虚拟化。
全虚拟化的例子包括商业虚拟化解决方案 VMware,以及商业 IBM zSeries 计算机上使用的 IBM System z9 Virtual Machine(z/VM)操作系统。准虚拟化的例子有 Xen 和 User-Mode-Linux (UML)。 KVM 也被认为是一个全虚拟化解决方案,不过我们稍后再介绍这个问题。
虚拟化的工作原理
我们首先简要介绍一下虚拟化技术及其涉及的元素。虚拟化解决方案的底部是要进行虚拟 化的机器。这台机器可能直接支持虚拟化,也可能不会直接支持虚拟化;那 么就需要系统管理程序 层的支持。系统管理程序,或称为 VMM,可以看作是平台硬件和操作系统的抽象化。在某些情况中,这个系统管理程序就是一个操作系统;此时,它就称为主机操作系统,如 图 1 所示。
图 1. 虚拟化的分层抽象
系统管理程序之上是客户机操作系统,也称为虚拟机(VM)。这些 VM 都是一些相互隔离的操作系统,将底层硬件平台视为自己所有。但是实际上,是系统管理程序为它们制造了这种假象。
目前使用虚拟化解决方案的问题是,并非所有硬件都可以很好地支持虚拟化。较老的 x86 处理器根据执行范围对特定指令会产生不同结果。这就产生了一个问题,因为系统管理程序应该只能在一个最受保护的范围中执行。由于这个原因,诸如 VMWare 之类的虚拟化解决方案会提前扫描要执行的代码,从而将这些指令替换为一些陷阱指令(trap instruction),这样系统管理程序就可以正确地处理它们。Xen 可以支持一种协作的虚拟化方法,它不需要任何修改,因为客户机知道自己正在进行虚拟化,并已经进行了修改。KVM 会简单地忽略这个问题,如果您希望进行虚拟化,就强制必须在更新的硬件上运行。
刚开始会觉得这有些不方便,但是考虑到目前上市的较新机器都可以支持虚拟化(例如 Intel VT 和 AMD SVM),用不了多久,这将成为标准方法而不是少数例外情况。
KVM 系统管理程序
考虑到虚拟化技术的发展时间并不长,KVM 实际上还是一种相对来说比较新的技术。目前存在各具功能的开源技术,例如 Xen、Bochs、UML、Linux-VServer 和 coLinux,但是 KVM 目前正在被大量使用。另外,KVM 不再仅仅是一个全虚拟化解决方案,而将成为更大的解决方案的一部分。
KVM 所使用的方法是通过简单地加载内核模块而将 Linux 内核转换为一个系统管理程序。这个内核模块导出了一个名为 /dev/kvm 的设备,它可以启用内核的客户模式(除了传统的内核模式和用户模式)。有了 /dev/kvm 设备,VM 使自己的地址空间独立于内核或运行着的任何其他 VM 的地址空间。设备树(/dev)中的设备对于所有用户空间进程来说都是通用的。但是每个打开 /dev/kvm 的进程看到的是不同的映射(为了支持 VM 间的隔离)。
KVM 然后会简单地将 Linux 内核转换成一个系统管理程序(在安装 kvm 内核模块时)。由于标准 Linux 内核就是一个系统管理程序,因此它会从对标准内核的修改中获益良多(内存支持、调度程序等)。对这些 Linux 组件进行优化(例如 2.6 版本内核中的新 O(1) 调度程序)都可以让系统管理程序(主机操作系统)和 Linux 客户操作系统同时受益。但是 KVM 并不是第一个这样做的程序。UML 很久以前就将 Linux 内核转换成一个系统管理程序了。使用内核作为一个系统管理程序,您就可以启动其他操作系统,例如另一个 Linux 内核或 Windows 系统。
KVM
安装 KVM 之后,您可以在用户空间启动客户操作系统。每个客户操作系统都是主机操作系统(或系统管理程序)的一个单个进程。 图 2 提供了一个使用 KVM 进行虚拟化的视图。底部是能够进行虚拟化的硬件平台(目前指的是 Intel VT 或 AMD-SVM 处理器)。在裸硬件上运行的是系统管理程序(带有 KVM 模块的 Linux 内核)。这个系统管理程序与可以运行其他应用程序的普通 Linux 内核类似。但是这个内核也可以支持通过 kvm 工具加载的客户操作系统。最后,客户操作系统可以支持主机操作系统所支持的相同应用程序。
图 2. 使用 KVM 的虚拟化组件
记住 KVM 只是虚拟化解决方案的一部分。处理器直接提供了虚拟化支持(可以为多个操作系统虚拟化处理器)。内存可以通过 kvm 进行虚拟化(这在下一节中将会讨论)。最后,I/O 通过一个稍加修改的 QEMU 进程(执行每个客户操作系统进程的一个拷贝)进行虚拟化。
KVM 向 Linux 中引入了一种除现有的内核和用户模式之外的新进程模式。这种新模式就称为客户 模式,顾名思义,它用来执行客户操作系统代码(至少是一部分代码)。回想一下内核模式表示代码执行的特权模式,而用户模式则表示非特权模式(用于那些运行 在内核之外的程序)。根据运行内容和目的,执行模式可以针对不同的目的进行定义。客户模式的存在就是为了执行客户操作系统代码,但是只针对那些非 I/O 的代码。在客户模式中有两种标准模式,因此客户操作系统在客户模式中运行可以支持标准的内核,而在用户模式下运行则支持自己的内核和用户空间应用程序。客 户操作系统的用户模式可以用来执行 I/O 操作,这是单独进行管理的。
在客户操作系统上执行 I/O 的功能是由 QEMU 提供的。QEMU 是一个平台虚拟化解决方案,允许对一个完整的 PC 环境进行虚拟化(包括磁盘、图形适配器和网络设备)。客户操作系统所生成的任何 I/O 请求都会被中途截获,并重新发送到 QEMU 进程模拟的用户模式中。
KVM 通过 /dev/kvm 设备提供了内存虚拟化。每个客户操作系统都有自己的地址空间,并且是在实例化客户操作系统时映射的。映射给客户操作系统的物理内存实际上是映射给这个进程 的虚拟内存。为了支持客户物理地址到主机物理地址的转换,系统维护了一组影子页表(shadow page table)。处理器也可以通过在访问未经映射的内存位置时使用系统管理程序(主机内核)来支持内存转换进程。
实例化新客户操作系统
新客户操作系统的实例化是由一个名为 kvm 的工具提供的。这个工具可以与 kvm 模块协同工作,使用 /dev/kvm 来加载客户操作系统,将它与虚拟磁盘(主机操作系统中的一个普通文件)关联起来,然后启动客户操作系统。
通过一组在 /dev/kvm 设备上执行的 ioctls 可以提供控制支持。当第一次打开这个特殊文件时,就会创建一个新的 VM 对象,它与一个虚拟 CPU 关联在一起。您然后可以使用几个 ioctls 来创建一个虚拟 CPU,检查 kvm 版本,创建内存区域,然后启动一个虚拟 CPU。您可以使用 kvm 命令实现这种功能。在接下来的几节中,我们将介绍 kvm 命令,并给出几个受支持的 ioctls 的示例。
使用 KVM
如果硬件支持的话,使用 KVM 实际上非常简单。您需要一个具有虚拟化支持的处理器。通过查看 /proc/cpuinfo 可以知道系统是否支持虚拟化。这个文件指定了是否支持 vmx(Intel)或 svm(AMD)扩展。
接下来,您需要一个启用了 KVM 支持的 Linux 内核。您可以在 Device Drivers > Virtualization 下的内核配置中完成这种配置。还必须启用处理器对环境的支持。另外,还必须具有 kvm 和 qemu 用户空间应用程序。
有了启用了虚拟化支持的引导内核,接下来的一个步骤是为客户操作系统创建一个磁盘映 像。您可以使用 qeumu-img 来完成此操作,如下所示。注意这个映像的大小是 4GB,但是使用 QEMU 的写时复制格式(copy-on-write,qcow)时,整个文件将根据需要增长,而不是完全占据这 4 GB 的空间。 $ qemu-img create -f qcow vm-disk.img 4G
复制代码在创建虚拟磁盘之后,就可以将客户操作系统加载到其上。下面的例子假设客户 操作系统是在 CD-ROM 上。除了使用 CD-ROM ISO 映像来填充虚拟磁盘之外,还必须在结束时启动这个映像。 $ kvm -no-acpi -m 384 -cdrom guestos.iso -hda vm-disk.img -boot d
复制代码Ari Kivity 已经编写了一组测试工具来测试 KVM,而不需要全部的设备模型。下面的代码片断(来自于 kvm-12/user/main.c)从较高的层次上查看了 VM 的启动(请参见 清单 1)。控制特性是由内核中的 ioctls 提供的(具体来说,在 ./linux-2.6.20/drivers/kvm/kvm_main.c 文件中)。
对 kvm_init 的调用会打开 /dev/kvm 设备,检查版本号(由 KVM 内核模块导出),然后分配一个 KVM 上下文对象并填充一些回调函数。kvm_create 函数会建立并映射两个内存区域,然后使用 ioctl(KVM_CREATE_VCPU)创建一个虚拟 CPU(VCPU)。
load_file 函数然后会将映像加载到给定的 VM 的地址空间中,然后调用 kvm_run 执行该 VM(使用 ioctl KVM_RUN)。尽管这个过程非常简单,但是它解释了如何使用 KVM 实例化新客户操作系统。
清单 1. 测试 KVM 系统管理程序的应用程序片断 int main()
{
void *vm_mem;
kvm = kvm_init(&test_callbacks, 0);
if (!kvm) {
fprintf(stderr, “kvm_init failedn”);
return 1;
}
if (kvm_create(kvm, 128 * 1024 * 1024, &vm_mem) < 0) { kvm_finalize(kvm); fprintf(stderr, “kvm_create failedn”); return 1; } if (ac > 1)
if (strcmp(av[1], “-32”) != 0)
load_file(vm_mem + 0xf0000, av[1]);
else
enter_32(kvm);
if (ac > 2)
load_file(vm_mem + 0x100000, av[2]);
kvm_show_regs(kvm, 0);
kvm_run(kvm, 0);
return 0;
}
KVM 是解决虚拟化问题的一个有趣的解决方案,但是由于它是第一个进入内核的虚拟化解决方案,很难想象它会很快用于服务器虚拟化。还有其他一些方法一直在为进入 内核而竞争(例如 UML 和 Xen),但是由于 KVM 需要的修改较少,并且可以将标准内核转换成一个系统管理程序,因此它的优势不言而喻。
KVM 的另外一个优点是它是内核本身的一部分,因此可以利用内核的优化和改进。与其他独立的系统管理程序解决方案相比,这种方法是一种不会过时的技术。KVM 两个最大的缺点是需要较新的能够支持虚拟化的处理器,以及一个用户空间的 QEMU 进程来提供 I/O 虚拟化。但是不论好坏,KVM 位于内核中,这对于现有解决方案来说是一个巨大的飞跃。