物理机 -> 虚拟机

所谓云计算，其实就是基于虚拟化产生的一种消费方式，可以这样一句话概括：

N个物理区域中，分别运行着M * N个节点的虚拟化节点，由这些节点组成了一个或多个虚拟化集群，在这个集群上运行着N多个虚拟机实例，向互联网上的消费者提供虚拟机实例以供计算，这就是公有云；自建自用，就是私有云；自建了还额花钱买了其他运营商提供的计算虚拟机实例，就是混合云（这里仅仅说的是计算资源，其他存储或网络资源同理）。

当然，如果你可以编排物理机，也是可以成为云计算的。（物理机好比拿地盖房子，虚拟机好比购买公寓）

如果你不知道虚拟化是什么，这样你下一个virtualbox安装体验一下，虚拟化软件就像你去电脑城买笔记本，你可以跟虚拟化软件说，我要几颗CPU，多大内存，多大硬盘，什么网卡（前提你有）。用的时候你一创建，不玩了你点删除，就没了。

生产环境，主流的虚拟化主要是这几种：VMware、Xen、KVM等。

这里说qemu-kvm，从名字上来看，emu就是Emulator(模拟器)，主要模拟CPU、RAM（内存）、网络、硬盘，使得虚拟机感觉自己在使用独立的硬件资源，但真正使用的时候，肯定是要用物理设备的。

例如，多个虚拟机轮流使用物理CPU（这个具体可以google一下），内存是使用虚拟内存映射的方式，最终映射到物理内存上。硬盘简单一些，你笔记本有500GB，新建一个20GB空文件（当然，要根据要求的格式创建），这就是你虚拟机的磁盘。

虚拟化软件是什么？骗子，向上骗虚拟机里面的应用，让他们感觉自己是在用真实的硬件资源，其实自己啥也没有，全部向下从物理机里面取。

虚拟网卡原理

如何将虚拟机网络和物理网络连接呢?

首先，虚拟机要有网卡，对于qemu-kvm来说，是通过TUN/TAP实现的。

虚拟机时物理机上跑的一个软件或进程，这个进程可以像其他程序打开文件一样，打开一个称为TUN/TAP的Char Dev(字符设备文件)。打开了这个字符设备文件之后，在物理机就能看到一张TAP网卡。

虚拟化既然是骗子，会将打开的这个文件，虚拟化成网卡，拿给虚拟机，虚拟机就将网络流量发往这个“网卡”。

虚拟机的网络流量会到骗子这里，骗子将网络包转换成文件流，写入字符设备，就像写文件一样，内核中的TUN/TAP字符设备会收到这个写入的文件流，交给TUN/TAP的虚拟网卡驱动，这个驱动将文件流转换成网络包，交给TCP/IP协议栈，最终从虚拟TAP网卡发出来，变成标准的网络包。

骗来骗去，转来转去，数据从虚拟机发到了虚拟机外面。

虚拟网卡怎么连接呢

有了虚拟TAP网卡。如何接入真实网络呢，这种网络需要注意哪些：

共享：尽管每个虚拟机都会有一个或多个虚拟网卡，但是物理机上可能只有有限的网卡。多个虚拟网卡设备如何共享一个出口呢？
隔离：一个是安全隔离，两个虚拟机可能属于两个用户，怎么保证用户A的数据不被用户B接收到呢；另一个隔离是流量隔离：两个虚拟机，如果一直迅雷下载，会不会影响到邻居虚拟机。
互通：互通也是两个方面，同一宿主机上的两个虚拟机，属于同一个用户的话，如何通信；如果是不同宿主机呢？
灵活：虚拟机和物理机不同，会经常创建、删除、迁移，互通或不同，需要能够灵活的配置。

共享与互通

一台物理机上有多个虚拟机，有多个虚拟网卡，这些虚拟网卡如何连接在一起，互相访问，并且连接外网？

在物理机上，应该有个虚拟交换机，Linux有brctl命令，可以创建虚拟的网桥，

1	brctl addbr br0

创建网桥后，将两个虚拟机的虚拟网卡连接到网桥上：

1	btctl addif br0 tap0

两台虚拟机配置为相同网段就可以互通了。

如何访问外网呢？有两种方式：

一种是桥接，桥接模式下，物理网卡也连接到这个虚拟交换机上。

在数据中心中，采取也是类似的隶属，只不过是Linux，每台机器都创建网桥br0，虚拟机的网卡都连接到br0,物理网卡也连接到br0上，所有的br0都通过物理网卡出来连接到物理交换机上。

这种方式下，不但解决了同一台机器的互通问题，也解决了跨主机通信的问题，因为都是一个二层网络，彼此用相同网段访问就可以了。不过只适合小规模。

二层网络最大的问题是广播，一个数据中心的物理机已经很多了，需要VLAN来解决广播风暴问题，那么就要使用另外一种方式，NAT。在这种方式下，你登录到虚拟机查看ip地址，会发现虚拟机的网络是虚拟机的，物理机的网络是物理机的，虚拟机访问物理机是需要将地址NAT为物理机的地址。

隔离问题

互通问题解决了，如果一台机器上的两个虚拟机不属于同一个用户，当然是选择VLAN，可以设置两个虚拟机的tag。

但是如何跨主机通信并且实现VLAN隔离呢？（brctl的tag是无法在网桥之外起作用的）

vconfig可以基于物理网卡来创建带VLAN的虚拟网卡，

首先为每个用户分配不同的VLAN，基于物理网卡，为每个用户创建带VLAN的网卡，不同的用户使用不同的网桥，带VLAN的虚拟网卡也连接到虚拟网桥上。

当然，网桥的功能相对简单，VLAN数目也是限制，不够灵活，真实生产环境几乎不会用这种方案。