vSphere虛擬化技術介紹

1、2017年11月整理1、虛擬化技術簡介2、vSphere虛擬化平臺概述3、vSphere功能4、vSphere現(xiàn)場演示1.1、虛擬化技術的概念 虛擬化是一種方法，本質(zhì)上講是指從邏輯角度而不是物理角度來對資源進行配置，是從單一的邏輯角度來看待不同的物理資源的方法。比如說，當前只有一臺計算機，通過虛擬技術，在用戶看來，似乎卻是多臺，每臺都有其各自的CPU、內(nèi)存、硬盤等物理資源。在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統(tǒng)，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。 對于用戶，虛擬化技術實現(xiàn)了軟件跟硬件分離，用戶不需要考慮后臺的具體

2、硬件實現(xiàn)，而只需在虛擬層環(huán)境上運行自己的系統(tǒng)和軟件。 虛擬化使用軟件的方法重新定義劃分IT資源，可以實現(xiàn)IT資源的動態(tài)分配、靈活調(diào)度、跨域共享，提高IT資源利用率，使IT資源能夠真正成為社會基礎設施，服務于各行各業(yè)中靈活多變的應用需求。1.2、虛擬化技術的類型 虛擬化技術之所以會被廣泛的采用，都有其應用背景，當前虛擬化技術大致看來主要有以下幾種類型:拆分、整合、遷移。 （1）拆分。某臺計算機性能較高，而工作負荷小，資源沒有得到充分利用。這種情況適用于拆分虛擬技術，可以將這臺計算機拆分為邏輯上的多臺計算機，同時供多個用戶使用。這樣可以使此服務器的硬件資源得到充分的利用。 （2）整合。當前有大量性

3、能一般的計算機，但在氣象預報、地質(zhì)分析等領域，數(shù)據(jù)計算往往需要性能極高的計算機，此時可應用虛擬整合技術，將大量性能一般的計算機整合為一臺計算機，以滿足用戶對整體性能的要求。 （3）遷移。將一臺邏輯服務器中的閑置的一部分資源動態(tài)的加入到另一臺邏輯服務器中，提高另一方的性能，實現(xiàn)資源共享、跨系統(tǒng)平臺應用等。1.3、服務器虛擬化技術的現(xiàn)實意義 （1）減少服務器的數(shù)量，節(jié)約硬件成本。虛擬化技術可以支持實現(xiàn)物理資源和資源池的動態(tài)共享，可通過動態(tài)資源配置提高服務系統(tǒng)對應用的靈活適應力，滿足不斷變化的應用需求，將極大的提高每臺服務器的利用率，從而降低整個服務器基礎架構的總體擁有成本。 （2）降低管理復雜度，

4、通過服務器虛擬化減少了物理服務器的數(shù)量，也就減少了相應的物理資源管理；隱藏物理資源的部分復雜性；簡化了服務器部署、管理和維護工作，降低了管理費用。通過實現(xiàn)自動化、獲得更好的信息和實現(xiàn)中央管理來簡化公共管理任務；實現(xiàn)負載管理自動化。 （3）提高數(shù)據(jù)備份的可靠性，支持快速轉移和復制虛擬服務器，提供一種簡單便捷的災難恢復解決方案，虛擬化技術可以實現(xiàn)較簡單的共享機制無法實現(xiàn)的隔離和劃分，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)和服務進行可控和安全的訪問，帶來具有透明負載均衡、動態(tài)遷移、故障自動隔離、系統(tǒng)自動重構的高可靠服務器應用環(huán)境。1.4、企業(yè)級虛擬化解決方案 企業(yè)級虛擬化解決方案，如VMware vSphere、Micros

5、oft Hyper-V、RedHat KVM等（1）VMware VMware是最早的X86 平臺上的虛擬化引擎，1994年就發(fā)布了第一款產(chǎn)品，經(jīng)過十幾年的發(fā)展和市場檢驗，產(chǎn)品成熟、穩(wěn)定、兼容性也不錯。VMware的產(chǎn)品線非常全面，不僅有虛擬化的解決方案，在IaaS、SaaS、PaaS層都有自己的產(chǎn)品。并且VMware在網(wǎng)絡、存儲方面都有 相關的解決方案，VMware和網(wǎng)絡存儲廠商在協(xié)議層面也有一些私有協(xié)議，許多主流的廠商都支持VMware一些專用的協(xié)議，和VMware一起形成一個生態(tài)鏈。 VMware目前被EMC控股，虛擬化產(chǎn)品線主要有針對個人使用的VMware Workstation，針對

6、蘋果用戶的VMware Fusion,針對企業(yè)級用戶的VMware ESXi服務器。管理工具主要是VMware vSphere套件。 VMware的產(chǎn)品基本上都是非開源產(chǎn)品，并且大部分都是收費產(chǎn)品，一般在傳統(tǒng)關鍵行業(yè)使用比較多一些，在中小型企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)使用得比較少一點。（2）HyperV HyperV是微軟的虛擬化產(chǎn)品，最近幾年發(fā)展非常迅速，在Windows Server 2012 R2中的 HyperV支持許多非常新的虛擬化特性。HyperV必須使用64版的Windows產(chǎn)品，HyperV也支持Linux系統(tǒng)的虛擬機。 HyperV也是一款非開源的收費產(chǎn)品，HyperV的集群管理工具SC

7、VMM配置非常復雜，需要配置Windows域、Windows Server集群，然后才能管理多臺宿主機。因為HyperV的成本相對較低，所以最近幾年市場占有率也在提升，主要是一些使用Windows系統(tǒng)的企業(yè)使用比較多。（3）Xen Xen是最早的開源虛擬化引擎，由劍橋大學開發(fā)，版虛擬化的概念也是Xen最早提出的。Xen后來被思杰收購，推出了一套叫作XenServer的管理工具，XenServer于2013年年底宣布免費。Xen因為推出的時間比較長，兼容性、穩(wěn)定性都不錯，目前使用Xen的主要是一些在Xen上面技術積累較多的企業(yè)。（4）KVM KVM比較年輕，所以誕生的時候吸收了許多虛擬化技術的優(yōu)

8、點，一開始就支持硬件虛擬化技術，沒有歷史兼容包袱。所以KVM一推出，性能非常的優(yōu)異。目前，KVM是OpenStack平臺上首選的虛擬化引擎。國內(nèi)新一代的公有云全部采用KVM作為底層的虛擬化引擎。KVM已經(jīng)成為開源解決方案的主流選擇。http:/ SANFC SAN存儲存儲每臺服務器均配置雙HBA卡，通過光纖連接到存儲陣列的雙控制器上，保證了整個硬件平臺的冗余。服務器組服務器組共使用多臺服務器組成群集每臺物理服務器都安裝ESXi6.0在其中一臺ESXi主機上安裝VCSA6.0，作為管理端（Linux）管理訪問管理訪問使用工具包括vSphere Client、Web瀏覽器、終端連接工具（SSH連接

9、）2.2、vSphere組件 vSphere：是vmware一套產(chǎn)品的總稱，vSphere中包含了vCenter和ESXi當然還包含了其他的組件，就類似于OFFICE和WORD的關系一樣。 VMware vSphere 包括下列組件和功能。VMware ESXi 一個在物理服務器上運行的虛擬化層，它將處理器、內(nèi)存、存儲器和資源虛擬化為多個虛擬機。安裝在實體服務器上，其實是個linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)，只有安裝了ESXi以后你才能在上面創(chuàng)建虛擬機。VMware vCenter Server 配置、置備和管理虛擬化 IT 環(huán)境的中央點。它提供基本的數(shù)據(jù)中心服務，如訪問控制、性能監(jiān)控和警報管理功能。

10、例如：監(jiān)控控虛擬運行情況、調(diào)整虛擬機資源、遷移虛擬機等等。 VMware vSphere Client 一個允許用戶從任何 Windows PC 遠程連接到 vCenter Server 或 ESXi 的界面。VMware vSphere Web Client 一個允許用戶從各種 Web 瀏覽器遠程連接到 vCenter Server 的 Web 界面。2.3、管理訪問工具 通過vSphere Client可以直接管理單臺ESXi服務器，但是管理有限，也不能vMotion等操作，因此，通常我們都是使用vSphere Client或者web Client，通過連接vCenter Server服務

11、器來實現(xiàn)對多臺ESXi服務器的管理。SecureCRTXmanagerPutty等服務器連接工具 通過SecureCRT、Xmanager等服務器連接工具訪問ESXi主機或者ESXi主機上部署的虛擬機，從而執(zhí)行相關操作。3.1、vMotion動態(tài)遷移功能 vSphere vMotion支持在物理服務器之間實時遷移運行中的虛擬機，同時保持零停機時間、連續(xù)的服務可用性和事務處理完整性。借助虛擬機實時遷移技術，在執(zhí)行硬件維護時就無需安排宕機和終端業(yè)務操作。 使用 VMotion 在物理服務器之間實時遷移虛擬機是通過三項基礎技術實現(xiàn)的。 首先，虛擬機的整個狀況封裝在共享存儲區(qū)（如光纖通道、iSCSI

12、存儲區(qū)域網(wǎng)絡（SAN）或網(wǎng)絡連接存儲（NAS）上的一組文件中。VMware 的群集虛擬機文件系統(tǒng)（VMFS）允許多個 ESX 并行訪問同一組虛擬機文件。 其次，虛擬機的內(nèi)存映像和精確的執(zhí)行狀況可通過高速網(wǎng)絡在各 ESX 主機之間迅速傳遞。VMotion 通過在一個位圖中保持對現(xiàn)行內(nèi)存處理過程的跟蹤，使用戶在傳遞期間察覺不到性能變化。一旦整個內(nèi)存和系統(tǒng)狀況被復制到目標 ESX 后，VMotion 就會中止源虛擬機的運行，將位圖復制到目標 ESX，并在目標 ESX 上繼續(xù)運行該虛擬機。整個過程在千兆位以太網(wǎng)上只需要不到兩秒鐘的時間。 第三，虛擬機使用的網(wǎng)絡也被底層 ESXi 虛擬化，確保即使在遷移

13、之后，虛擬機的網(wǎng)絡身份標識和網(wǎng)絡連接也能保留下來。VMotion 會在此過程中管理虛擬 MAC 地址。一旦目標虛擬機被激活，VMotion 就會對網(wǎng)絡路由器執(zhí)行 ping 指令，以確保它知道該虛擬 MAC 地址的新物理位置。由于使用 VMotion 進行虛擬機遷移可保留精確的執(zhí)行狀況、網(wǎng)絡身份標識和活動的網(wǎng)絡連接，因此可以實現(xiàn)零宕機，不會對用戶造成干擾。只有實現(xiàn)VMotion功能，才能實現(xiàn)HA、FT等功能。vsphere高級功能HA、DRS、FT等，都需要有共享存儲環(huán)境，即多臺esxi主機同時連接一個共享存儲，這樣在新建虛擬機時，可以指定把虛擬磁盤保存在共享存儲上，便于虛擬機在各個主機之間“飄

14、移”。3.2、DRS分布式資源調(diào)度功能 Distributed Resource Scheduler (DRS) 通過為虛擬機收集硬件資源，動態(tài)分配和平衡計算容量。DRS與vMotion配合使用，可以在虛擬基礎架構中不斷自動平衡同一群集中各虛擬機的工作負載。 在群集中首次啟動某個虛擬機時，DRS 會自動找出具有足夠資源的 ESX 主機來運行該虛擬機。如果所選主機的情況發(fā)生變化，例如，其他虛擬機的活動增加，使該虛擬機無法實現(xiàn)最低資源分配保障，DRS 將會發(fā)現(xiàn)這一情況，并在群集上搜索能夠滿足該虛擬機資源分配需求的備用 ESX 主機。然后，VMware DRS 會使用 VMotion 自動將虛擬機遷

15、移到新主機上，用戶操作和應用程序均不會受到任何影響。這樣，在虛擬基礎架構中，所有服務器工作負載便可實現(xiàn)持續(xù)平衡。 DRS 通過 ESX Local Scheduler(調(diào)度器) 和 vCenter Global Scheduler 來進行操作。 DRS 放置虛擬機以平衡群集中的負載，并強制執(zhí)行群集范圍內(nèi)的資源分配策略（如預留、優(yōu)先級和限制）。動態(tài)負載均衡和連續(xù)智能優(yōu)化，保證所有應用需要的資源3.3、HA高可用性功能 High Availability (HA)可為虛擬機提供高可用性的功能。如果服務器出現(xiàn)故障，受到影響的虛擬機會在其他擁有多余容量的可用服務器上重新啟動。 在每臺服務器上安裝的 V

16、Mware HA 代理會不斷向資源池中的其他服務器發(fā)出“心跳”信號，一旦“心跳”信號丟失，所有受影響的虛擬機都會立即在其他服務器上重新啟動。正是由于 VMFS 群集文件系統(tǒng)允許多個 ESX 擁有對相同虛擬機文件的讀寫權限，才使虛擬機的重新啟動得以實現(xiàn)。VMware HA 可確保資源池中始終有充足的資源，以便當某個服務器出現(xiàn)故障時，能夠在其他物理服務器上重新啟動虛擬機。只要為群集選擇 VMware HA 選項，其所有虛擬機均會得到保護，使虛擬機在主機發(fā)生故障之后可以自動重新啟動。VMware HA 與故障切換群集的不同之處在于，重新啟動虛擬機時會有一小段宕機時間，但對于大多數(shù)應用程序而言，極其短

17、暫的中斷是可以接受的；而且 VMware HA 可以避免故障切換群集所引起的費用和復雜性。3.4、FT容錯功能 Fault Tolerance（FT）通過創(chuàng)建和維護與主虛擬機相同，并且可在發(fā)生故障切換時隨時替換主虛擬機的輔助虛擬機，來確保虛擬機的連續(xù)可用性，其實就是為某一個虛擬機創(chuàng)建一個完全相同的副本。 vSphere HA通過在主機出現(xiàn)故障時重新啟動虛擬機來為虛擬機提供基本級別的保護。vSphere FT可提供更高級別的可用性，允許用戶對任何虛擬機運行保護以防止主機發(fā)生故障時丟失數(shù)據(jù)、事務或連接。 FT通過確保主虛擬機和輔助虛擬機的狀態(tài)在虛擬機的指令執(zhí)行的任何時間點均相同來提供連續(xù)可用性。使

18、用ESXi平臺上的VMware vLockstep技術來完成此過程。vLockstep通過使主虛擬機和輔助虛擬機執(zhí)行相同順序的X86指令來完成此過程。主虛擬機捕獲所有輸入和事件（從處理器到虛擬I/O設備），并在輔助虛擬機上進行重放。輔助虛擬機執(zhí)行與主虛擬機相同的指令序列，而僅單個虛擬機映像（主虛擬機）執(zhí)行工作負載。如果運行主虛擬機的主機或運行輔助虛擬機的主機發(fā)生故障，則會發(fā)生即時且透明的故障切換。正常運行的ESXi主機將無縫變成主虛擬機的主機，而不會斷開網(wǎng)絡連接或中斷正在處理的事務。 使用透明故障切換，不會有數(shù)據(jù)損失，并且可以維護網(wǎng)絡連接。在進行透明故障切換之后，將重新生成新的輔助虛擬機，并且

19、將重新建立冗余。整個過程是透明且全自動的，并且即使vCenter Server不可用，也會發(fā)生。容錯虛擬機及其輔助副本不允許在相同主機上運行。此限制可確保出故障的主機不會使兩個虛擬機同時丟失。FT功能需要HA群集功能支持4.1、添加主機 主機就是使用虛擬化軟件運行虛擬機的計算機。 要將主機添加到數(shù)據(jù)中心，您必須具有一臺正在運行 ESX 或 ESXi 軟件的計算機。添加主機時，此計算機將由 vCenter Server 管理。添加主機后，請使用 vSphere Web Client 來管理主機以及運行在此主機上的虛擬機。4.2、創(chuàng)建虛擬機 可以創(chuàng)建新的空白虛擬機、導入虛擬設備、從模板部署或克隆現(xiàn)有虛擬機,也可以將虛擬機從一臺主機移到同一數(shù)據(jù)中心的另一臺主機中。 創(chuàng)建新虛擬機時，可以自定義處理器數(shù)量、內(nèi)存、網(wǎng)絡連接和存儲器等選項?？梢栽谥鳈C或群集上創(chuàng)建新虛擬機。 虛擬設備是安裝了操作系統(tǒng)和其他軟件的預建虛擬機。導入虛擬設備后，您將擁有一臺全功能的虛擬機。如果已獲得虛擬設備，則可以從本地硬盤進行安裝，或者也可以通過輸入虛擬設備所在的 Internet 位置的 URL 進行安裝。 將虛擬機克隆為模板時，將創(chuàng)建一個與此虛擬機配置相同的新模板，而清單中的原始虛擬機仍然可用。同樣，克隆模板時，也將創(chuàng)建一個模板副本