《云主機的親和性策略》系列，共包含以下文章：

• 1?? 云主機的親和性策略（一）：快樂旅行團
• 2?? 云主機的親和性策略（二）：集群節點組
• 3?? 云主機的親和性策略（三）：云主機 & 宿主機
• 4?? 云主機的親和性策略（四）：云主機組

😊 如果您覺得這篇文章有用 ?? 的話，請給博主一個一鍵三連 🚀🚀🚀 吧 （點贊 🧡、關注 💛、收藏 💚）！！！您的支持 💖💖💖 將激勵 🔥 博主輸出更多優質內容！！！

理解云主機（虛擬機）和宿主機（物理服務器）的關系，是掌握云計算基礎架構的核心。它們之間的關系可以類比為 “公寓與大樓” 或 “租戶與房東”。

1. 核心關系：虛擬化層隔離

• 宿主機（Host Machine）
  • 物理存在的服務器，部署在數據中心。
  • 擁有真實硬件資源：CPU、內存、磁盤、網卡等。
  • 例如：一臺戴爾 PowerEdge R750 服務器（2 × Intel Xeon CPU + 512GB 內存 + 10TB SSD）。
• 云主機（Guest Machine / VM）
  • 通過 虛擬化技術（如 KVM、Xen、Hyper-V）在宿主機上創建的 虛擬計算實例。
  • 從宿主機 “切割” 資源（如分配 4 核 CPU + 16GB 內存 + 200GB 磁盤）。
  • 關鍵特點：
    • 用戶感知為一臺獨立服務器（可遠程登錄、安裝操作系統）。
    • 實際資源由宿主機底層硬件支撐。

2. 技術原理：資源如何映射？

2.1 虛擬化層（Hypervisor）

• 作用：在宿主機操作系統（Host OS）或裸機上運行，管理硬件資源并分配給云主機。
• 類型：
  • 裸機虛擬化：直接運行在硬件上（如 ESXi、Xen）。
  • 宿主機虛擬化：運行在操作系統上（如 VirtualBox，公有云極少用）。
• 核心功能：
  • 資源隔離：確保多個云主機互不干擾（如 A 云主機崩潰不影響 B）。
  • 資源調度：按需分配 CPU 時間片、內存、I/O 帶寬。

2.2 資源分配方式

資源類型	宿主機 → 云主機映射關系
CPU	虛擬 CPU（vCPU）綁定到物理 CPU 核心或線程。
內存	通過內存分頁技術（如 Ballooning）動態分配物理內存。
磁盤	虛擬磁盤文件（如 qcow2 格式）存儲在宿主機的 SSD / HDD。
網絡	虛擬網卡（vNIC）映射到宿主機的物理網卡（通過 OVS 等）。

• 用戶視角：云主機看到的是虛擬化后的 “模擬硬件”（如 Intel E5-2680 vCPU）。
• 實際物理資源：由宿主機統一管理，對用戶透明。

3.公有云中的多層調度關系

調度流程示例（用戶創建云主機時）：

• 用戶選擇云主機規格（如：4核16GB）。
• 云平臺調度器篩選滿足條件的宿主機（需有足夠資源）。
• 在目標宿主機上啟動虛擬化進程，創建云主機實例。
• 用戶通過 IP / 密鑰登錄云主機，完全無需感知宿主機存在。

4.關鍵特性與挑戰

4.1 優勢

特性	說明
資源超賣	宿主機可分配超過 $100\%$ 的資源（如總內存 512GB，賣出 10 × 64GB = 640GB）。
快速彈性	秒級創建/銷毀云主機（無需采購物理機）。
硬件故障隔離	單臺宿主機宕機時，云平臺自動遷移其上的云主機到其他宿主機（Live Migration）。

4.2 風險與限制

• “吵鬧鄰居” 問題：
  • 若某云主機過度占用宿主機資源（如瘋狂讀寫磁盤），同宿主機上的其他云主機性能將下降。
  • → 解決方案：云平臺通過 QoS（服務質量策略）限制單 VM 的資源搶占。
• 宿主機故障影響范圍：
  • 單臺宿主機宕機可能導致其承載的 所有云主機同時中斷（除非提前分散部署）。
  • → 反親和性策略 可規避此風險。
• 性能損耗：
  • 虛擬化層引入額外開銷（通常 CPU $<5\%$，網絡/存儲 $<10\%$），但對大多數應用可忽略。

5.公有云的實際運作模式

• 用戶視角：
  • 購買的是 “云主機”（如 AWS EC2、阿里云 ECS），只需關注規格和操作系統。
  • 無法選擇或感知底層宿主機（廠商隱藏細節）。
• 云廠商視角：
  • 運維數萬臺宿主機組成的資源池。
  • 通過調度算法最大化資源利用率（如混合部署 CPU / 內存密集型負載）。
  • 硬件故障時自動遷移云主機（用戶通常無感知）。

6.類比總結

概念	類比	說明
宿主機	公寓大樓	提供土地、鋼筋水泥等物理結構。
云主機	大樓中的獨立套房	租戶擁有獨立空間，但共享水電管道。
Hypervisor	物業管理公司	分配房間、維護設施、隔離租戶干擾。
反親和性	禁止同公司租戶住同一層	避免單樓層火災導致整個團隊癱瘓。

7.擴展思考

• 容器 vs 云主機：
  • 容器（如 Docker）是更輕量的虛擬化，直接共享宿主機內核，資源隔離性弱于 VM，但啟動更快。
• 裸金屬服務器：
  • 用戶獨占整臺物理機（無虛擬化層），適合高性能計算，但喪失彈性優勢。

🚀 掌握宿主機與云主機的關系，能更深入理解云平臺的調度邏輯、故障影響邊界及優化策略（如反親和性部署）。這是設計高可用云架構的基礎認知。