【云计算】云主机的亲和性策略（三）：云主机 & 宿主机_云 亲和

《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

😊 如果您觉得这篇文章有用 ✔️ 的话，请给博主一个一键三连 🚀🚀🚀 吧 （点赞 🧡、关注 💛、收藏 💚）！！！您的支持 💖💖💖 将激励 🔥 博主输出更多优质内容！！！

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

#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp {font-family:\"trebuchet ms\",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp svg{font-family:\"trebuchet ms\",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .label{font-family:\"trebuchet ms\",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .label text,#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .node rect,#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .node circle,#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .node ellipse,#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .node polygon,#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .node .label{text-align:center;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:#e8e8e8;fill:#e8e8e8;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:\"trebuchet ms\",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-fn3WjznAbnsVJomp :root{--mermaid-font-family:\"trebuchet ms\",verdana,arial,sans-serif;} 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 $100\%$ 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 $<5\%$，网络/存储 $<10\%$），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。