vSphere虛擬化技術(shù)介紹

VMwarevSphere虛擬化技術(shù)平臺(tái)~2017年11月整理2021/6/271目錄1、虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介2、vSphere虛擬化平臺(tái)概述3、vSphere功能4、vSphere現(xiàn)場(chǎng)演示2021/6/2721、虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介1.1、虛擬化技術(shù)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(lái)對(duì)資源進(jìn)行配置，是從單一的邏輯角度來(lái)看待不同的物理資源的方法。比如說(shuō)，當(dāng)前只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過(guò)虛擬技術(shù)，在用戶看來(lái)，似乎卻是多臺(tái)，每臺(tái)都有其各自的CPU、內(nèi)存、硬盤等物理資源。在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)邏輯計(jì)算機(jī)，每個(gè)邏輯計(jì)算機(jī)可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。對(duì)于用戶，虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了軟件跟硬件分離，用戶不需要考慮后臺(tái)的具體硬件實(shí)現(xiàn)，而只需在虛擬層環(huán)境上運(yùn)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(shí)現(xiàn)IT資源的動(dòng)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(huì)基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)于各行各業(yè)中靈活多變的應(yīng)用需求。2021/6/2731、虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介1.2、虛擬化技術(shù)的類型虛擬化技術(shù)之所以會(huì)被廣泛的采用，都有其應(yīng)用背景，當(dāng)前虛擬化技術(shù)大致看來(lái)主要有以下幾種類型:拆分、整合、遷移。（1）拆分。某臺(tái)計(jì)算機(jī)性能較高，而工作負(fù)荷小，資源沒(méi)有得到充分利用。這種情況適用于拆分虛擬技術(shù)，可以將這臺(tái)計(jì)算機(jī)拆分為邏輯上的多臺(tái)計(jì)算機(jī)，同時(shí)供多個(gè)用戶使用。這樣可以使此服務(wù)器的硬件資源得到充分的利用。（2）整合。當(dāng)前有大量性能一般的計(jì)算機(jī)，但在氣象預(yù)報(bào)、地質(zhì)分析等領(lǐng)域，數(shù)據(jù)計(jì)算往往需要性能極高的計(jì)算機(jī)，此時(shí)可應(yīng)用虛擬整合技術(shù)，將大量性能一般的計(jì)算機(jī)整合為一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以滿足用戶對(duì)整體性能的要求。（3）遷移。將一臺(tái)邏輯服務(wù)器中的閑置的一部分資源動(dòng)態(tài)的加入到另一臺(tái)邏輯服務(wù)器中，提高另一方的性能，實(shí)現(xiàn)資源共享、跨系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用等。2021/6/2741、虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介1.3、服務(wù)器虛擬化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義（1）減少服務(wù)器的數(shù)量，節(jié)約硬件成本。虛擬化技術(shù)可以支持實(shí)現(xiàn)物理資源和資源池的動(dòng)態(tài)共享，可通過(guò)動(dòng)態(tài)資源配置提高服務(wù)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用的靈活適應(yīng)力，滿足不斷變化的應(yīng)用需求，將極大的提高每臺(tái)服務(wù)器的利用率，從而降低整個(gè)服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)的總體擁有成本。（2）降低管理復(fù)雜度，通過(guò)服務(wù)器虛擬化減少了物理服務(wù)器的數(shù)量，也就減少了相應(yīng)的物理資源管理；隱藏物理資源的部分復(fù)雜性；簡(jiǎn)化了服務(wù)器部署、管理和維護(hù)工作，降低了管理費(fèi)用。通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、獲得更好的信息和實(shí)現(xiàn)中央管理來(lái)簡(jiǎn)化公共管理任務(wù)；實(shí)現(xiàn)負(fù)載管理自動(dòng)化。（3）提高數(shù)據(jù)備份的可靠性，支持快速轉(zhuǎn)移和復(fù)制虛擬服務(wù)器，提供一種簡(jiǎn)單便捷的災(zāi)難恢復(fù)解決方案，虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的共享機(jī)制無(wú)法實(shí)現(xiàn)的隔離和劃分，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和服務(wù)進(jìn)行可控和安全的訪問(wèn)，帶來(lái)具有透明負(fù)載均衡、動(dòng)態(tài)遷移、故障自動(dòng)隔離、系統(tǒng)自動(dòng)重構(gòu)的高可靠服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境。2021/6/2751、虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介1.4、企業(yè)級(jí)虛擬化解決方案企業(yè)級(jí)虛擬化解決方案，如VMwarevSphere、MicrosoftHyper-V、RedHatKVM等（1）VMwareVMware是最早的X86平臺(tái)上的虛擬化引擎，1994年就發(fā)布了第一款產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展和市場(chǎng)檢驗(yàn)，產(chǎn)品成熟、穩(wěn)定、兼容性也不錯(cuò)。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(luò)、存儲(chǔ)方面都有相關(guān)的解決方案，VMware和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)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(gè)生態(tài)鏈。VMware目前被EMC控股，虛擬化產(chǎn)品線主要有針對(duì)個(gè)人使用的VMwareWorkstation，針對(duì)蘋果用戶的VMwareFusion,針對(duì)企業(yè)級(jí)用戶的VMwareESXi服務(wù)器。管理工具主要是VMwarevSphere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(fèi)產(chǎn)品，一般在傳統(tǒng)關(guān)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(diǎn)。（2）HyperVHyperV是微軟的虛擬化產(chǎn)品，最近幾年發(fā)展非常迅速，在WindowsServer2012R2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(jī)。

HyperV也是一款非開源的收費(fèi)產(chǎn)品，HyperV的集群管理工具SCVMM配置非常復(fù)雜，需要配置Windows域、WindowsServer集群，然后才能管理多臺(tái)宿主機(jī)。因?yàn)镠yperV的成本相對(duì)較低，所以最近幾年市場(chǎng)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）XenXen是最早的開源虛擬化引擎，由劍橋大學(xué)開發(fā)，版虛擬化的概念也是Xen最早提出的。Xen后來(lái)被思杰收購(gòu)，推出了一套叫作XenServer的管理工具，XenServer于2013年年底宣布免費(fèi)。Xen因?yàn)橥瞥龅臅r(shí)間比較長(zhǎng)，兼容性、穩(wěn)定性都不錯(cuò)，目前使用Xen的主要是一些在Xen上面技術(shù)積累較多的企業(yè)。（4）KVMKVM比較年輕，所以誕生的時(shí)候吸收了許多虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，一開始就支持硬件虛擬化技術(shù)，沒(méi)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(tái)上首選的虛擬化引擎。國(guó)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。/article-details-135.html2021/6/2762、vSphere虛擬化平臺(tái)概述2.1、物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用FCSAN存儲(chǔ)每臺(tái)服務(wù)器均配置雙HBA卡，通過(guò)光纖連接到存儲(chǔ)陣列的雙控制器上，保證了整個(gè)硬件平臺(tái)的冗余。服務(wù)器組共使用多臺(tái)服務(wù)器組成群集每臺(tái)物理服務(wù)器都安裝ESXi6.0在其中一臺(tái)ESXi主機(jī)上安裝VCSA6.0，作為管理端（Linux）管理訪問(wèn)使用工具包括vSphereClient、Web瀏覽器、終端連接工具（SSH連接）2021/6/2772.2、vSphere組件

vSphere：是vmware一套產(chǎn)品的總稱，vSphere中包含了vCenter和ESXi當(dāng)然還包含了其他的組件，就類似于OFFICE和WORD的關(guān)系一樣。

VMwarevSphere包括下列組件和功能。VMwareESXi一個(gè)在物理服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬化層，它將處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)器和資源虛擬化為多個(gè)虛擬機(jī)。安裝在實(shí)體服務(wù)器上，其實(shí)是個(gè)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(jī)。VMwarevCenterServer配置、置備和管理虛擬化IT環(huán)境的中央點(diǎn)。它提供基本的數(shù)據(jù)中心服務(wù)，如訪問(wèn)控制、性能監(jiān)控和警報(bào)管理功能。例如：監(jiān)控控虛擬運(yùn)行情況、調(diào)整虛擬機(jī)資源、遷移虛擬機(jī)等等。VMwarevSphereClient一個(gè)允許用戶從任何WindowsPC遠(yuǎn)程連接到vCenterServer或ESXi的界面。VMwarevSphereWebClient一個(gè)允許用戶從各種Web瀏覽器遠(yuǎn)程連接到vCenterServer的Web界面。2、vSphere虛擬化平臺(tái)概述2021/6/2782、vSphere虛擬化平臺(tái)概述2.3、管理訪問(wèn)工具

通過(guò)vSphereClient可以直接管理單臺(tái)ESXi服務(wù)器，但是管理有限，也不能vMotion等操作，因此，通常我們都是使用vSphereClient或者webClient，通過(guò)連接vCenterServer服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)ESXi服務(wù)器的管理。SecureCRTXmanagerPutty等服務(wù)器連接工具

通過(guò)SecureCRT、Xmanager等服務(wù)器連接工具訪問(wèn)ESXi主機(jī)或者ESXi主機(jī)上部署的虛擬機(jī)，從而執(zhí)行相關(guān)操作。2021/6/2793、vSphere功能3.1、vMotion動(dòng)態(tài)遷移功能

vSpherevMotion支持在物理服務(wù)器之間實(shí)時(shí)遷移運(yùn)行中的虛擬機(jī)，同時(shí)保持零停機(jī)時(shí)間、連續(xù)的服務(wù)可用性和事務(wù)處理完整性。借助虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移技術(shù)，在執(zhí)行硬件維護(hù)時(shí)就無(wú)需安排宕機(jī)和終端業(yè)務(wù)操作。使用

VMotion

在物理服務(wù)器之間實(shí)時(shí)遷移虛擬機(jī)是通過(guò)三項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。首先，虛擬機(jī)的整個(gè)狀況封裝在共享存儲(chǔ)區(qū)（如光纖通道、iSCSI

存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）或網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)（NAS））上的一組文件中。VMware

的群集虛擬機(jī)文件系統(tǒng)（VMFS）允許多個(gè)

ESX

并行訪問(wèn)同一組虛擬機(jī)文件。其次，虛擬機(jī)的內(nèi)存映像和精確的執(zhí)行狀況可通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)在各

ESX

主機(jī)之間迅速傳遞。VMotion

通過(guò)在一個(gè)位圖中保持對(duì)現(xiàn)行內(nèi)存處理過(guò)程的跟蹤，使用戶在傳遞期間察覺(jué)不到性能變化。一旦整個(gè)內(nèi)存和系統(tǒng)狀況被復(fù)制到目標(biāo)

ESX

后，VMotion

就會(huì)中止源虛擬機(jī)的運(yùn)行，將位圖復(fù)制到目標(biāo)

ESX，并在目標(biāo)

ESX

上繼續(xù)運(yùn)行該虛擬機(jī)。整個(gè)過(guò)程在千兆位以太網(wǎng)上只需要不到兩秒鐘的時(shí)間。第三，虛擬機(jī)使用的網(wǎng)絡(luò)也被底層

ESXi

虛擬化，確保即使在遷移之后，虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)身份標(biāo)識(shí)和網(wǎng)絡(luò)連接也能保留下來(lái)。VMotion

會(huì)在此過(guò)程中管理虛擬

MAC

地址。一旦目標(biāo)虛擬機(jī)被激活，VMotion

就會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行虛擬機(jī)遷移可保留精確的執(zhí)行狀況、網(wǎng)絡(luò)身份標(biāo)識(shí)和活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)連接，因此可以實(shí)現(xiàn)零宕機(jī)，不會(huì)對(duì)用戶造成干擾。只有實(shí)現(xiàn)VMotion功能，才能實(shí)現(xiàn)HA、FT等功能。vsphere高級(jí)功能HA、DRS、FT等，都需要有共享存儲(chǔ)環(huán)境，即多臺(tái)esxi主機(jī)同時(shí)連接一個(gè)共享存儲(chǔ)，這樣在新建虛擬機(jī)時(shí)，可以指定把虛擬磁盤保存在共享存儲(chǔ)上，便于虛擬機(jī)在各個(gè)主機(jī)之間“飄移”。2021/6/27103、vSphere功能3.2、DRS分布式資源調(diào)度功能

DistributedResourceScheduler(DRS)

通過(guò)為虛擬機(jī)收集硬件資源，動(dòng)態(tài)分配和平衡計(jì)算容量。DRS與vMotion配合使用，可以在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)中不斷自動(dòng)平衡同一群集中各虛擬機(jī)的工作負(fù)載。在群集中首次啟動(dòng)某個(gè)虛擬機(jī)時(shí)，DRS

會(huì)自動(dòng)找出具有足夠資源的

ESX

主機(jī)來(lái)運(yùn)行該虛擬機(jī)。如果所選主機(jī)的情況發(fā)生變化，例如，其他虛擬機(jī)的活動(dòng)增加，使該虛擬機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)最低資源分配保障，DRS

將會(huì)發(fā)現(xiàn)這一情況，并在群集上搜索能夠滿足該虛擬機(jī)資源分配需求的備用

ESX

主機(jī)。然后，VMware

DRS

會(huì)使用

VMotion

自動(dòng)將虛擬機(jī)遷移到新主機(jī)上，用戶操作和應(yīng)用程序均不會(huì)受到任何影響。這樣，在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)中，所有服務(wù)器工作負(fù)載便可實(shí)現(xiàn)持續(xù)平衡。DRS

通過(guò)

ESX

Local

Scheduler(調(diào)度器)

和

vCenter

Global

Scheduler

來(lái)進(jìn)行操作。

DRS放置虛擬機(jī)以平衡群集中的負(fù)載，并強(qiáng)制執(zhí)行群集范圍內(nèi)的資源分配策略（如預(yù)留、優(yōu)先級(jí)和限制）。動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡和連續(xù)智能優(yōu)化，保證所有應(yīng)用需要的資源2021/6/27113、vSphere功能3.3、HA高可用性功能

HighAvailability(HA)可為虛擬機(jī)提供高可用性的功能。如果服務(wù)器出現(xiàn)故障，受到影響的虛擬機(jī)會(huì)在其他擁有多余容量的可用服務(wù)器上重新啟動(dòng)。在每臺(tái)服務(wù)器上安裝的

VMware

HA

代理會(huì)不斷向資源池中的其他服務(wù)器發(fā)出“心跳”信號(hào)，一旦“心跳”信號(hào)丟失，所有受影響的虛擬機(jī)都會(huì)立即在其他服務(wù)器上重新啟動(dòng)。正是由于

VMFS

群集文件系統(tǒng)允許多個(gè)

ESX

擁有對(duì)相同虛擬機(jī)文件的讀寫權(quán)限，才使虛擬機(jī)的重新啟動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)。VMware

HA

可確保資源池中始終有充足的資源，以便當(dāng)某個(gè)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，能夠在其他物理服務(wù)器上重新啟動(dòng)虛擬機(jī)。只要為群集選擇

VMware

HA

選項(xiàng)，其所有虛擬機(jī)均會(huì)得到保護(hù)，使虛擬機(jī)在主機(jī)發(fā)生故障之后可以自動(dòng)重新啟動(dòng)。VMware

HA

與故障切換群集的不同之處在于，重新啟動(dòng)虛擬機(jī)時(shí)會(huì)有一小段宕機(jī)時(shí)間，但對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序而言，極其短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(fèi)用和復(fù)雜性。2021/6/27123、vSphere功能3.4、FT容錯(cuò)功能

FaultTolerance（FT）通過(guò)創(chuàng)建和維護(hù)與主虛擬機(jī)相同，并且可在發(fā)生故障切換時(shí)隨時(shí)替換主虛擬機(jī)的輔助虛擬機(jī)，來(lái)確保虛擬機(jī)的連續(xù)可用性，其實(shí)就是為某一個(gè)虛擬機(jī)創(chuàng)建一個(gè)完全相同的副本。vSphereHA通過(guò)在主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)重新啟動(dòng)虛擬機(jī)來(lái)為虛擬機(jī)提供基本級(jí)別的保護(hù)。vSphereFT可提供更高級(jí)別的可用性，允許用戶對(duì)任何虛擬機(jī)運(yùn)行保護(hù)以防止主機(jī)發(fā)生故障時(shí)丟失數(shù)據(jù)、事務(wù)或連接。FT通過(guò)確保主虛擬機(jī)和輔助虛擬機(jī)的狀態(tài)在虛擬機(jī)的指令執(zhí)行的任何時(shí)間點(diǎn)均相同來(lái)提供連續(xù)可用性。使用ESXi平臺(tái)上的VMwarevLockstep技術(shù)來(lái)完成此過(guò)程。vLockstep通過(guò)使主虛擬機(jī)和輔助虛擬機(jī)執(zhí)行相同順序的X86指令來(lái)完成此過(guò)程。主虛擬機(jī)捕獲所有輸入和事件（從處理器到虛擬I/O設(shè)備），并在輔助虛擬機(jī)上進(jìn)行重放。輔助虛擬機(jī)執(zhí)行與主虛擬機(jī)相同的指令序列，而僅單個(gè)虛擬機(jī)映像（主虛擬機(jī)）執(zhí)行工作負(fù)載。如果運(yùn)行主虛擬機(jī)的主機(jī)或運(yùn)行輔助虛擬機(jī)的主機(jī)發(fā)生故障，則會(huì)發(fā)生即時(shí)且透明的故障切換。正常運(yùn)行的ESXi主機(jī)將無(wú)縫變成主虛擬機(jī)的主機(jī)，而不會(huì)斷開網(wǎng)絡(luò)連接或中斷正在處理的事務(wù)。使用透明故障切換，不會(huì)有數(shù)據(jù)損失，并且可以維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接。在進(jìn)行透明故障切換之后，將重新生成新的輔助虛擬機(jī)，并且將重新建立冗余。整個(gè)過(guò)程是透明且全自動(dòng)的，并且即使vCenterServer不可用，也會(huì)發(fā)生。容錯(cuò)虛擬機(jī)及其輔助副本不允許在相同主機(jī)上運(yùn)行。此限制可確保出故障的主機(jī)不會(huì)使兩個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)丟失。FT功能需要HA群集功能支持2021/6/27134、vSphere現(xiàn)場(chǎng)演示4.1、添加主機(jī)主機(jī)就是使用虛擬化軟件運(yùn)行虛擬機(jī)的計(jì)算機(jī)。要將主機(jī)添加到數(shù)據(jù)中心，您必須具有一臺(tái)正在運(yùn)行ESX或ESXi軟件的計(jì)算機(jī)。添加主機(jī)時(shí)，此計(jì)算機(jī)將由vCenterServer管理。添加主機(jī)后，請(qǐng)使用vSphereWebClient來(lái)管理主機(jī)以及運(yùn)行在此主機(jī)上的虛擬機(jī)。2021/6/27144.2、創(chuàng)建虛擬機(jī)可以創(chuàng)建新的空白虛擬機(jī)、導(dǎo)入虛擬設(shè)備、從模板部署或克隆現(xiàn)有虛擬機(jī),也可以將虛擬機(jī)從一臺(tái)主機(jī)移到同一數(shù)據(jù)中心的另一臺(tái)主機(jī)中。創(chuàng)建新虛擬機(jī)時(shí)，可以自定義處理器數(shù)量、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)連接和存儲(chǔ)器等選項(xiàng)?？梢栽谥鳈C(jī)或群集上創(chuàng)建新虛擬機(jī)。虛擬設(shè)備是安裝了操作系統(tǒng)和其他軟件的預(yù)建虛擬機(jī)。導(dǎo)入虛擬設(shè)備后，您將擁有一臺(tái)全功能的虛擬機(jī)。如果已獲得虛擬設(shè)備，則可以從本地硬盤進(jìn)行安裝，或者也可以通過(guò)輸入虛擬設(shè)備所在的Internet位置的URL進(jìn)行安裝。

將虛擬機(jī)克隆為模板時(shí)，將創(chuàng)建一個(gè)與此虛擬機(jī)配置相同的新模板，而清單中的原始虛擬機(jī)仍然可用。同樣，克隆模板時(shí)，也將創(chuàng)建一個(gè)模板副本并保留原始模板。

4、vSphere現(xiàn)場(chǎng)演示2021/6/27154.3、創(chuàng)建群集

群集是一組共享資源和管理接口的主機(jī)。向群集添加主機(jī)時(shí)，主機(jī)的資源會(huì)成為群集資源的一