基于Vmware的服务器虚拟化管理毕业论文.doc

基于Vmware的服务器虚拟化管理毕业论文目录1 课题的研究背景11.1 课题研究背景11.2 企业信息中心的背景11.3 本论文主要研究的内容和工作成果32 虚拟化技术概述52.1 虚拟化技术概述52.2 VMware vSphere的优势62.3 VMware虚拟化技术的体系结构和功能特点83 信息中心服务器虚拟化103.1 信息中心服务器虚拟化需求分析113.2 服务器虚拟化方案设计113.3 方案拓扑和说明133.4 本章小结154 部署基于VMware的虚拟化架构164.1 系统的虚拟化（原因-效果）164.2 网络的虚拟化（原因-效果）174.3 存储的虚拟化（原因-效果）194.4关键技术225 性能测试以及效果分析265.1 性能测试265.2 虚拟话前后的应用效果对比296 总结与展望30参考文献31致谢32附录33I1 课题的研究背景1.1 课题研究背景虚拟化不是今天才有的新技术，在20世纪60年代，IBM就已经推出了虚拟化的产品，1960年，IBM的CP-40就完全展现了“完全虚拟化”的实力。1966年IBM的CP-67对后来的任何虚拟化产品都算是启蒙的始祖。但是鉴于当时的软硬件还没有很发达，虚拟化渐渐被人所淡忘，至到近代的X86服务器的发展，2000年前X86架构上并没有什么虚拟化的产品，只是在1999年vmware推出了X86上的第一款虚拟化商用软件VMware Workstation。这款Worksation可以让当时的Windows 2000 上运行多个Windows系统，至今workstation已经成为我们平时使用的应用软件，而vmware推出了适用于企业的原生架构虚拟化的产品VMware vSphere。虚拟化的起因很简单，就是因为硬件资源的浪费，主要针对的问题就是硬件资源效率的低落。在计算机CPU和内存的效能和数量以穆尔定律倍数成长的同时，CPU和内存在操作系统中的使用效率低落的情况反而加重。所谓的效率低落，就是无法完全发挥CPU的完整性能。虽然软件和操作系统的专家不断改良效率，但速度远远比不上CPU和内存发展的速度，因此让单个硬件平台运行多个操作系统的观念，成为解决这个问题的最好答案。当前大部分服务器的CPU使用率常在5%一下，内存更在30%一下，因此把多个操作系统放在一台机器中，多少可以让CPU的利用率高一些。1.2 企业信息中心的背景1.2.1 企业信息中心信息化的发展以Internet为代表的信息化发展日益加快，信息技术的应用越来越普及，应用层次正在深入，应用领域从传统的、小型业务系统逐渐向大型、关键业务系统扩展，典型的如行政部门业务系统、金融业务系统、企业商务系统等。伴随着业务系统的普及、扩展，随之产生的安全问题也越来越受到重视。考虑到业务系统将直接关系到日常的业务，和民众的利益息息相关，其重要性有目共睹。因此业务系统的安全性、稳定性、可靠性成为系统信息化建设的首要考虑因素。随着信息中心信息化应用建设进一步发展，内部关键业务（会计核算、web内部网站、web外部网站、统发工资等）的信息化业务实时性要求越来越高、数据交换越来越频繁，核心数据量逐渐积累增多。各项业务（关键业务、非关键业务、辅助业务）如何合理有效的进行资源管理和资源复用，提升信息化业务面对灾害发生时（磁盘故障、服务器硬件故障、服务器软件故障、机房故障等）业务系统快速修复、尽量避免业务系统宕机风险和数据丢失风险，为业务提供更为强大的主机支撑保障平台成为信息中心下一步信息化建设的主要内容。1.2.2 服务器虚拟化以前遇到的问题信息中心现有信息化建设较早，大部分应用分布在不同的物理服务器上，由于服务器建设周期不等，导致现有服务器数量较多、部分老旧服务器硬件故障率较高。同时服务器目前基本上属于单主机环境运行，并且没有集中的数据备份和管理，一旦业务系统出现故障无法实现快速的系统恢复和数据恢复。近几年随着信息化应用的加速推广，要求新业务系统快速上线，同时业务系统的实时性要求和业务系统数据安全性越来越高，结合业务应用现状，需要建设新的业务系统主机保障系统和灾后恢复系统。这些难题包括：基础硬件资源利用率太低。在一台典型的X86服务器上部署一个应用程序（为了避免一个应用程序中的损坏影响其他应用，所以一天服务器基本上只部署一个应用程序），每天内存和CPU的使用率仅为总容量的1到15%左右。机房空间、电费等成本日益攀升。因为每个应用程序都需要一台物理服务器，所以随着业务的发展，信息中心会购置大量的服务器，与此同时，将导致电费、空调制冷成本以及其他一些设施成本的增加。维护管理成本的增加。随着服务器的增多，管理服务器的相关人员也是要随之增加的，但是管理人员的增多又将导致信息安全的问题。服务器故障和灾难时的不足。当服务器的一些硬件损坏，或者操作系统的一系列问题（蓝屏）等等造成一些关键业务的停止，影响到很多客户的使用，也同时增大的运维人员的管理压力。1.2.3服务器虚拟化后将解决的问题通过虚拟化技术，将物理服务器上的硬件资源分配给了每一台正在运行的虚拟机，每一台虚拟机都会认为自己是一台独立的服务器，并不影响其他虚拟机的运行，某一天操作系统或者程序上错误不会造成其他操作系统的损坏。在一台物理服务器上运行多个虚拟机，不仅能够降低物理服务器的数量和管理维护的成本，而且还提高了服务器的利用率。当业务发展时，可以通过快速部署新的虚拟机，根据业务应用分配资源大小。除此之外，利用虚拟化的动态迁移技术，IT运维人员就可以在不关机的状态下对系统或服务器进行维护和升级等操作，从而保持了业务的可持续性。总的来说，信息中心利用虚拟化技术可以获得以下几个方面的重要意义：l 快速提高服务器硬件资源的利用率，把我们该有的资源都利用起来，降低了硬件资源的采购的数量，同时也是降低了成本。l 在降低服务器的采购数量的同时，机房空间，空调制冷等一些隐性的成本也会同时下降，效果也是很明显的。l 减少了服务器的应用部署的时间，简化了维护人员的管理，从而也是降低了管理成本。l 可以通过虚拟化技术将原本运行在服务器上的操作系统迁移到虚拟服务器上，将资源得到整合，方便管理，同时使应用得到最简单的灾难恢复方案。l 提高了业务的可用性和可持续性，利用虚拟化的动态迁移、负载均衡、备份等技术，构建了高可靠服务器应用环境。1.3 本论文主要研究的内容和工作成果1.3.1 工作内容从中小型企业的服务器环境的实际情况出发，从服务器虚拟化、网络虚拟化，存储虚拟化的服务器虚拟化技术及产品进行研究，通过在workstation上部署vsphere来模拟虚拟化的状况以及采用openfile来实现共享存储，然后对虚拟化技术进行研究及测试，得出基于VMware的服务器虚拟化管理实施效果、实施条件、对应的影响以及实施建议。1.3.2 工作成果由于没有x86服务器，所以只能通过几台普通PC机上的workstation来模拟物理服务器，openfile来模拟共享存储，在workstation上实现虚拟化，具体实现的功能如下：l 快速部署应用通过服务器虚拟化，可以按业务量，事先购买相应的服务器硬件，然后放入到资源池中，按照业务应用系统要求迅速在现有的资源池中部署一台新的系统，从而缩短了新系统的部署时间。l 节省硬件资源、提高设备使用效率可以在每台ESXI主机运行多台虚拟机，大大提高了物理服务器CPU和内存的使用率，以及网卡的使用效率。l 减少业务应用对服务器硬件资源的依赖应用服务器以虚拟机文件的形式存储在ESXI中，可以在关机或开机（需要共享存储）的状态下，在不同的物理主机上快速而平稳地进行迁移或克隆。从而降低了因为主机的升级、维护或维修对业务产生的影响。l 以较少硬件资源实现高可用性如果是在以往的物理服务器架构中，每一项业务要实现高可用性就必须采用两台高性能的服务器，做双击热备；当新增一项关键业务时，一系列的费用消耗不言而喻。而VMware HA技术采用高可用性ESXI主机群组，监控群组中所有ESXI主机。虚拟机文件放置在由光纤存储或iSCSI存储组成的共享存储上。故障时，虚拟机自动在备用资源上重新启动，实现服务器的高可用。l 简化服务器管理可以通过vCenter同一管理多台物理主机，分级别、分权限对应用虚拟机方便地进行管理、克隆、分配资源、增减配置、备份或监控性能。当系统硬件资源不足时，可以及时的进行动态调整。l 实现P2V，VDP备份通过P2V技术将物理主机上的系统转换成虚拟主机，从而可以将老的业务系统也加入到虚拟化实施中。通过VDP技术，可以实现对虚拟机的备份，实现数据的备份。1.4论文组织本论文共分为六小结，各部分安排如下：1、 引言。介绍论文虚拟化技术的发展背景，以及通过企业信息中心在实施虚拟化前后的对比得出虚拟化技术的意义，并对论文的主要工作和组织进行了说明。2、 虚拟化的概述。介绍了X86 服务器所采用的虚拟化技术，对市场上主要的一些虚拟化技术进行了分析和比较，得出为什么要采用VMware虚拟化技术。3、 企业信息中心服务器虚拟化的分析与设计。针对某某区政府信息中心的服务器需求状况，从而设计了基于VMware的虚拟化解决方案。4、 实现基于VMware的服务器虚拟化架构。根据虚拟化的解决方案，从虚拟化采用的一些技术，以及关键技术的分析和实验得出虚拟化项目整合的具体实现过程。5、 性能测试和应用效果分析。把虚拟化后的服务器进行性能上的测试，从而得出虚拟化整合的应用效果如何。6、 总结与展望。- 33 -2 虚拟化技术概述2.1 虚拟化技术概述2.1.1 虚拟机概念与结构虚拟机VM（Virtual Machine）是运行软件程序的平台，对于客户来说，一个VM就是一台物理服务器，它拥有独立的虚拟硬件资源，虽然这些虚拟硬件资源是通过虚拟化来得到了，但是对于客户来说，客户已经拥有了业务正常运行相应的需求，例如cpu、内存、硬盘等大小。例如图2-1中右边就是通过虚拟化后的OS就是一台虚拟机，这些OS通过虚拟机监视器VMM（Virtual Machine Monitor，更常用的名字为Hypervisor）访问实际的物理资源。在这里通过VMM在整个物理结构中所占位置，可以将VMM分为独立监控模式和宿主模式。原生就是现在政府企业中运用最多的虚拟化技术（例vsphere） ，而宿主架构则是我们使用的个人产品（例workstation），结构如下图2-2所示。2.1.2 主流虚拟化技术介绍根据VMM的在物理架构中的位置，我们将VMM主要分为原生及寄居两种架构。1. 寄居架构寄居架构的特点就是在一个已经正常运行的操作系统运行。这种架构的好处就是对于硬件的兼容性高。只要操作系统可以使用的硬件资源，虚拟机都可以使用到，但是缺点就是当这个操作系统出现问题时，会导致所有的虚拟机奔溃。主流产品：VMware Workstation，VMware Player ，微软的Virtual PC 2007等2. 原生架构原生架构就是将VMM直接安装在硬件上，统一管理所有的硬件资源。由于VMM是linux源代码改编过来，不管理太复杂的事情，仅仅负责和上层的VM操作系统沟通及资源的调用，所以蓝屏的概率很低。在其上的任何一个操作系统蓝屏都不会影响其他虚拟机。主流产品：VMware vSphere ，微软Hyper-V2008 R2，Citrix XenServer 等2.2 VMware vSphere的优势2.2.1 为什么选择VMware vsphere以市场占有率来说说，当前企业虚拟化的主要产品分别Vmware的vSphere、微软的Hyper-R2以及Citrix的XenServer。当然还有其他一些小型厂家，但当前其市场规模可忽略不计。1、VMware vSphere VMware可以说是虚拟世界的老大，更是全世界第三大软件公司，Fortune 100的企业中100%都使用VMware产品，而Fortune 500大企业有98%都使用VMware，可见其影响力。vSphere以原生架构的ESXI Server为基础，让多台ESXI Server能并发负担更多个虚拟机。vSphere不只是一个多台ESXI的群集，还加上了著名的VirtualCenter、配合了主流的数据库软件来管理多台ESXI及虚拟机。vSphere的出现改变了人们对虚拟机的看法，更让企业应用从单纯的服务器合并到取代整个企业基础架构，在越来越强调效率的企业环境中，将重写企业IT的观念。2、微软的Hyper-V R2在X86平台的虚拟化领域，微软是2003年收购一家虚拟化产品软件开发商后，才开始踏入这个领域的，到现在，微软为了配合操作系统的战略，2005年将其旗下所有的虚拟化产品全部免费提高给用户下载。此举也迫使VMware将其VMware Workstation提供免费下载。微软明确指出，虚拟化技术应是操作系统的一部分，它最终将嵌入microsoft windows操作系统，与其捆绑使用。这对多有的虚拟化产品厂商来说，都将产生巨大影响。3、最专业的桌面应用:Citrix Xen在桌面虚拟架构的领域中，最有名的就是Citrix Xen。他最大的优势就是资源占用是所有主流产品中最小的。在一般情况下，Xen的Hypervisor占用的系统资源在2%，最大也只有8%，这和大部分的其他虚拟机产品动辄到20%的占用率比当然好上很多。综合比较：从市场的占有率，从技术的专业度，我们选择了VMware vSphere的产品。2.3 VMware虚拟化技术的体系结构和功能特点图2-3 虚拟基础架构如上图2-3所示为虚拟基础架构，我们可以从网络、虚拟机、资源共享等几个方面来看VMware虚拟化技术的体系结构和功能特点。网络方面：如何通过一张网卡而使每一个虚拟机都获得相对独立的网络呢，答案是VMware通过虚拟交换机的概念来实现的，如下图2-4虚拟网络所示虚拟机：其实每一台虚拟机就相当于一台x86服务器，我们可以从物理服务器和虚拟机的几个方面来比较，物理机的系统文件难以移动或复制；受制于一组特定的硬件组件；如下图2-4所示虚拟机的文件易于移动和复制：系统文件，和硬盘信息都封装在文件中，不依赖与物理硬件；而且虚拟机更易于管理：与其他虚拟机互相隔离，不受硬件变化的影响；能够实现旧版应用程序；可实现服务器整合。图 2-4 系统文件的封装资源共享：虚拟化可以实现对资源的共享，例如CPU、内存等，不会像物理服务器一样，拥有大量的资源但是却不能很好利用，导致了资源的浪费。如下图2-5和2-6所示图2.5 CPU的虚拟机图2.5 CPU的虚拟机总的来说，虚拟化技术颠覆了我们对于传统服务器架构的理解，虽然对于实现的原理我还不清楚，但是对于虚拟化这种结构的认知，我相信还是可以理解的。我们知道他可以每个系统打包成一个文件，可以方便的共享硬件资源，使用户感觉不到这是一台虚拟机，因为他几乎能完成一台物理服务器所能完成的所有任务。3 信息中心服务器虚拟化的分析与设计3.1 信息中心服务器虚拟化需求分析某某区政府信息中心有多台X86服务器，而且都是2008年以前的老服务器，而信息中心同样也有两台性能上比较好的IBMX3850，但是在这两台服务器上运行的业务在服务器上所占用的资源还不到1%，导致资源的浪费，且那几台较老的服务器已经跟不上业务的发展，已经遇到了性能上的瓶颈。总体而言，信息化的快速发展使区政府信息的发展面临以下问题：1) 目前已经超过30台的服务器，并且服务器数量以每年3台以上的速度增加。2) 机房和设备维护人员不能够快速的增加3) 政府信息中心的投入增多l 每个月的机房电费数额惊人l 空调制冷设备投入的成本增加l 网络接口的需求机房空间的不足，新采购的服务器没有合适的安放位置1） 新系统的部署总是占用大量的时间精力2） 巡检发现，大部分服务器的仅有1%-5%的系统资源得以利用3） 当设备出现问题时，或者维护升级时，会导致业务的中断，增大了管理员的压力。除此之外，为了保证业务的高可用性，保证业务不中断，我们可以在两台IBMX3850上做HA，使用该技术可以保证在当一台服务器上出现错误时，虚拟机（业务）可以迅速的迁移到另外一台服务器上，同时在服务器上部署VDP，备份虚拟机。因此，在政府信息中心中应用虚拟化技术已是大势所趋，也是解决这些问题的最佳方法。3.2 服务器虚拟化设计方案3.2.1 选择需要进行虚拟化的业务服务器虚拟化前需对各种区政府业务应用服务器进行长期的性能统计，得出其服务器资源的利用状况，用来确定是否适合虚拟化以及虚拟化后需要多少台物理服务器来运行。由于区政府的业务种类繁多，每种业务都运行在不同的物理服务器上，按照统筹规划、分布实施的原则，结合具体需求现状，我们选择15中业务资源服务器进行了将近一个月的性能统计。统计结果如表3-1所示物理服务器CPU使用率内存使用率业务应用IBMx38501%2%外网服务器IBMx38503%10%内网服务器IBMx365010%12%ftp服务器IBMx36501%5%监控服务器DELL285015%25%统发工资DELL285020%23%政府采购HP DL 580G713%10%乡镇公务员卡HP DL 580G724%29%土地出让金DELL28507%14%防病毒服务DELL28502%12%用友A+应有服务器DELL28507%8%盈高桌面服务器DELL28508%13%办公自动化和服务器DELL28503%2%DHCP服务器DELL29502%9%DNS服务器DELL295012%11%票据管理数据库统计结果表明，这15台服务器的硬件利用很低，通过虚拟化，可以让这几台服务器集中到两台服务器上来运行3.2.2 服务器的选择1、VMware VCenter 和 ESXI Server 服务器的硬件最低要求VCenter Server要求2.0 GHZ或以上的Intel或AMD x86 处理器2 GB RAM 或更大100/1000 以太网适配器（建议以千兆为单位）如果计划将VCenter 数据库安装到VCenter所在的同一物理服务器上，那么需要额外增加存储器和处理器容量。2、ESXI Server 要求至少1GB RAM，一个或多个以太网控制器，直接连接或通过网络连接的存储设备。根据VMware VCenter 和ESXi Server 的要求，根据虚拟化前服务器资源现状的统计结果，结合各个业务应用系统的软件选型、功能需求，并发用户数、数据吞吐量、运行容灾的需求来决定虚拟服务器的数量、等级、配置、容错能力，保证虚拟化后服务器的运行能力和数据吞吐量能够满足政府信息中心的各项要求。虚拟机服务器构造成服务器集群，从容灾、管理、存储、网络、负载等多个方面考虑服务器选型方案，实现统一管理等目标。我们统一选用两台配置比较高并且规格型号是相同的IBMX3850作为虚拟化的服务器，用于核心业务。然后再选用IBMx3650作为非核心业务的虚拟化服务器。3.3 方案拓扑和说明VMware Infrastructure 并不是一个虚拟机的产品，而是一个利用虚拟机技术的企业整体解决方案。如果说完全的解决政府信息中遇到的问题，只靠虚拟机是不够的，需要其他的软硬件来支持。一个非常典型的物理架构就是：一个VCenter、多个ESXI和一个共享存储。这种典型的虚拟化结构能够很好的发挥VMware虚拟化的优势，因此一个高效的共享存储也是非常重要的。如图3-2所示，就是典型的虚拟化架构。1、 ESXI服务器说明ESXI服务器是运行了ESXI Server的物理服务器。把多台X86服务器连接到同一网络和存储中，通过Vcenter将资源聚合。在本方案中，我们将核心的业务系统放在两天性能较好的X3850上，把非核心的业务系统放在X3650中。2、 Vcenter管理服务器说明Vcenter提供一个集中管理的界面，无需通过客户端登陆到每一台虚拟主机上，而是直接登陆到vcenter上，通过vcenter的资源集中管理，我们可以使用虚拟化的许多高级功能，例如迁移，模板部署等。如图3-3所示当vcenter出现问题时，他不会影响其他主机的中虚拟机的正常运行。3. 存储设备说明VMware Infrastructure 支持各种应用广泛的存储技术，如ISCSI 阵列、NAS阵列、光纤通道阵列等，根据政府信息中心的现状，我们选用了光纤通道SAN阵列，配置了一台容量将近15T的EMC存储，通过SUN存储区域网络，将存储阵列连接到物理服务器组，其中采用了两台光纤交换机，不仅可以提供啊响应速度，更加可以防止单点故障。4. Client 客户端说明Client是VMware Infrastructure为管理虚拟机和访问虚拟机所提供的接口。我们可以在window下安装Client插件，也可以通过WEB的形式来访问和管理整个虚拟机资源池。如下图3-5所示。图 3-5 客户端登陆方式3.4本章小结本章分析了区政府信息中心的需求，针对区政府信息中心对服务器的需求，设计了信息中心服务器整合方案，并对方案进行了具体的说明。4 部署基于VMware的虚拟化架构我们可以通过服务器、网络和存储对基于VMware Infrastructure 架构的服务器虚拟化实现整合。在X86服务器上安装ESXI，就可以开始部署虚拟机，安装完Vcenter后，就可以集中管理服务器中所有的虚拟机，可以集中管理所有的资源。本节将从系统、网络、存储以及关键技术四个方面来介绍区政府信息中心服务器虚拟化整合实现过程。4.1 系统的虚拟化（原因-效果）4.1.1 虚拟机的创建VMware client 提供一个方便简洁的图形用户界面，我们可以通过新建虚拟机，或者从模板部署来创建虚拟机，或者采用P2V技术（下面会详细介绍）将物理机转换为虚拟机，或者从主机上将虚拟机给迁移过来。如果说只是是典型的创建一台新的虚拟机，一般的创建步骤如下图2-4所示：4.1.2 利用Vcenter部署虚拟机模板随着业务的发展，区政府很快就要部署新的业务了，但是通过传统的方法就要购买一台新的物理机，通过虚拟化后，我们知道可以创建虚拟机，但是我们又有一个疑问，是否可以更简便，答案是有的，通过Vcenter的模板部署就可以加快新业务的部署。当我们再安装完Vcenter时，从模板部署是我们体会到虚拟化便捷的第一个好处我们不用再浪费大量的时间去部署一台全新的操作系统，我们可以预选安装好一台window2003X64的虚拟机，然后把他作为一个模板存放在虚拟机中，等下次需要的时候就可以再几分钟内部署一天全新的操作系统（虚拟机），这样就可以提高的IT维护人员的办事效率，极大的缩短了新业务的创建时间。通过该方式部署的操作系统和典型虚拟机创建流程类似。只是一开始的选择不同而已。一个是创建虚拟机，一个是从模板部署。4.1.3 虚拟机的冷热迁移当区政府需要对服务器做升级是，例如增加网卡，硬件更换维修啊，但是业务不能中断，这是我们就是采用虚拟化的冷热迁移来解决当前的问题。在方案设计时，我们采用的是双机做HA，而HA所用到的功能就是虚拟机的冷热迁移。说的简单一点，迁移就是把本来在A主机上运行的虚拟机迁移到B主机上，如果该虚拟机是正在运行的话，就是热迁移，如果是关机迁移就是冷迁移。当然热迁移不是那么简单的，他需要的是共享存储，只有当这台虚拟机的文件时存放在共享存储上时，我们才可以使用热迁移，在迁移过程中，我们几乎感觉不到网络的中断，我们仍然可以正常的访问业务。4.2 网络的虚拟化（原因-效果）4.2.1 虚拟机网络ESXI上虚拟机其实就是一台台虚拟化的物理机，因此所连接的网络也是采用标准的网络拓扑。任意PC之间的互通都是通过网络的，而在虚拟机之间有了一个虚拟交换机的概念，只是我们看不到一样，但是我们想象有这么一台三层交换机来连接着这些虚拟机。其结构如下图4-3所示。4.2.2 ESXI Server的网络组件l 物理网卡vmnic这张网卡就是我们再服务器上能够看到一张网卡，所有的通信都是通过这些网卡来收发的，它可以作为群集的心跳线，或者是用于连接ISCSI设备。在ESXI默认将第一张网卡名为“vmnic0”，第二张为“vmnic2”，以此类推。l 虚拟交换机vSwith既然是虚拟的交换机，我们当然是看不到的，它是有ESXI的核心VMKenel提供的，是一个虚拟三层交换机，为的是让不同的虚拟机之间可以互相连接。同样，ESXI在默认状况下会新建一个vSwitch0 的虚拟机交换机提供控制台、与虚拟机的连接、迁移等作用。l 通信端口/组在虚拟机交换机有这样一张概念，它拥有不同的通信端口和通信端口组。通信端口/组的目的就是针对不同的功能提供服务。在ESXI中，通信端口/组提供了最重要的三个功能控制台（service console：用于让系统管理员可以使用客户端client登入），ESXI内核（VMKernel：用于ESXI物理机和网络存储设备的接入），虚拟机通信端口组（Virtual Machine：用于不同虚拟机之间的连接）。l Vlan组件该组件其实和交换机上Vlan的概念是相同的，用于将网络的分段抽象化，划分不同的Vlan并且将相对应的流量分配vSwitch所对应的Vlan上。4.2.3 虚拟化网络的构建图 4-5 网络配置界面4.3 存储的虚拟化（原因-效果）4.3.1 外置存储的重要性存储的重要性不言而喻，哪怕当系统损坏的时候，我们都会想只要硬盘没有损坏的还是有挽救机会的，如果硬盘都坏掉了，几乎是对你的数据宣判死刑了，当然我们可以选择对数据的备份，不把鸡蛋放在一个篮子里，但为了不使这个默默在底层坚守岗位的存储出现问题，就出现很多关于存储的产品。而我们也可以根据我的业务需求选择不同的存储方式，具体介绍见4.3.2常用外置存储设备。在区政府信息中心，根据新业务系统的性能要求，信息中心最新采购一台EMC的存储，我们也是采用SAN的存储结构。4.3.2 常见存储解决方案raid5RAID 5至少需要三块硬盘才能实现阵列，在阵列当中有三块硬盘时，RAID控制器将会把需要存储的数据按用户定义的分割大小把文件分成碎片再分别存储到其中的两块硬盘上，此时另一块硬盘不接收文件碎片，只用来存储其它两块硬盘的校验信息，这个校验信息是通过RAID控制器上的单独的芯片运算产生的，而且可以通过这个校验信息来恢复存储在两块硬盘上的数据。4.3.3 免费的共享存储openfilerOpenfiler 由rPath Linux驱动，它是一个基于浏览器的免费网络存储管理实用程序，可以在单一框架中提供基于文件的网络连接存储 (NAS) 和基于块的存储区域网 (SAN)。整个软件包与 开放源代码应用程序（例如 Apache、Samba、LVM2、ext3、Linux NFS 和 iSCSI Enterprise Target）连接。Openfiler 将这些随处可见的技术组合到一个易于使用的小型管理解决方案中，该解决方案通过一个基于 Web 且功能强大的管理界面实现。4.3.4 常用外置存储设备DAS、NAS、SAN图4.-5DAS是我们最常使用的存储方式了，一般情况下我们的PC机就是采用DAS的方式，DAS一般在系统引导时就可以被操作系统识别出来，因此会在设备管理中安装驱动程序来管理，视作一个本地磁盘。DAS通过SATA、SCSI、SAS等通信协议与一台机器连接，因此也就形成了“信息的孤岛”。NAS也是经常听说的网络存储产品。它可以接入到一个现有的网络中去，不需要像SAN一样需要构建属于自己的存储网络。NAS本身其实就是一台计算机，都有自身的软硬件，哪怕只是一台普通的PC机也是可以当做NAS，只是在性能上可能就没有那么好了。虚拟化在实现高可用的前提是每个服务器必须共同连接到一个外接存储上。本项目采用FC SAN的外接数据存储。外接数据存储可以直接挂载到ESXI Server上，并在该存储上直接创建虚拟机；也可以将外接数据存储直接挂载到虚拟机上，资源由该虚拟机独自享用。每个虚拟机最重要的两个文件（.vmx文件和.vmdk文件）存储在数据存储的目录中。这些文件可作为普通文件在磁盘存储上进行操作，例如复制、移动或备份。如下图4-6虚拟机的文件所示，存储的文件大致有这些组成图4-6 虚拟机的文件4.4关键技术4.4.1 VMotionVMotion可以说是vSphere在实现高级功能的基础，例如DRS、HA等都是以VMotion为基础，再加上vSphere的集群功能组合而成的。因此在关键技术中，我们首先谈到的也是VMotion。其实VMotion的功能也是非常简单的，就是当一台物理的服务器宕机，该台物理服务器上的虚拟机可以在最快的时间迁移到到另一台没有停机的ESXI物理服务器。vMotion在激活之后，系统先将服务器A上的虚拟机的内存状态克隆到服务器B上，再从独立的共享存储接管虚拟机硬盘文件（VMDK），当所有的动作落实后，就在服务器B上激活这台虚拟机。利用vMotion最多的当属虚拟机的迁移工作了，如下图所示就是虚拟机迁移的截图图4-9 虚拟机的迁移4.4.2 HA区政府的大部分业务都是基于计算机的服务，如电子邮件、数据库和基于web的应用，当其中任何一项服务出现故障都意味着工作效率的下降和收入减少。区政府要在当下的环境中保持竞争力，配置高度可用的基于计算机的服务器尤为重要。如图4.-7 HA故障情况所示，在vSphere中，HA是以一群ESXI服务器为主的集群功能，当一台物理服务器宕机（虚拟机故障、应用程序故障）的时候不会导致在上面运行的虚拟机全部无法使用，对区政府造成损害。他会在集群中的找一台正常运行的esxi主机来继续运行虚拟机，VMware HA系统是目前企业防止核心计算机系统因为故障停机的最有效手段。图 4-7 HA故障情况4.4.3 VDP备份及还原VDP是专门为市场领先的虚拟化平台VMware vSphere 设计，并又市场领先的重复数据消除备份和恢复解决方案EMC Avamar提供。 当虚拟机中的业务出现问题时，为了快速而暂时解决问题话，我们可以采用VDP，每天在业务不繁忙的时候将虚拟机做备份，当虚拟机出现问题时，可以快速的从备份的虚拟机还原过来。所以根据区政府信息中心的业务系统现状，我们必须保证在虚拟机出现问题或数据出现问题时，可以在最快的时间里把业务恢复正常。VDP高效的备份和恢复是基于以下四点：可变长的重复数据消除；全局重复数据消除；变更数据块跟踪备份；变更数据块跟踪恢复。如下图4-7所示，VDP也是部署在物理服务器上的一台虚拟机。但是必须通过vSphere Web Client 来访问VDP的配置界面。图4-7 VDP的结构图如下图4-8是创建一个备份策略的过程。如下图4-8所示，是VDP的一个备份进程。图4-8 VDP备份进程4.4.4 P2V在区政府中有不少老的业务系统运行在相对比较老机子上，虚拟化中很大优势就是可以把这些机子上运行的系统通过P2V（Physical To Virtual）技术转换成虚拟机，对用户而言，他感觉不到业务系统有什么变化，或者说他能过感觉到在性能上会有不少的提升。同样也是因为这个技术，我们对那些已经实现大规模IT化的信息中心推荐使用完全虚拟化的环境。下图就是把一台物理服务器转化成虚拟机的截图。因此我们淘汰掉那些在性能和安全上比较老的服务器，把这些服务器上的操作系统打包成虚拟机文件，在虚拟主机上运行。5 性能测试以及效果分析5.1 性能测试5.1.1 VCenter的性能监控统计VCenter可以统计其管理下所有物理主机以及虚拟机的性能包括CPU、内容、网络等日常性能，并将这些数据存储到数据库中，一下性能统计表是通过client登陆VCenter后对CPU、内存测试的结果，在图表中，横坐标为一天的时间分布，纵坐标为百分比。1、CPU的测试图5-1 cpu利用率内存的测试图5-2 内存利用率从图5-2和图5-3可以看出，该群集的CPU和内存在一天时间中的利用情况如表5-1所示表5-1 CPU、内存的利用情况最大利用率最小利用率平均CPU100%30.5%70.5%内存75%60%69.6%根据性能统计图表可以看出，物理服务器经过虚拟化后，其利用率提高了5倍。内存和cpu的利用率基本上达到了最大化。5.1.2 热迁移测试在虚拟机的迁移过程中，一直ping该虚拟机时，可以看到如下结果，当虚拟机在迁移时，虚拟机的网络回应变慢了，当迁移完成的一瞬间，虚拟机产生了丢包现象，但是不影响正常业务的使用，所以迁移的效果还是达到了。从下图可以看出在迁移过程中，网络上的ping响应是非常慢的当虚拟机完成迁移的一瞬间，网络会产生一个丢包，但是不影响业务的正常使用5.2 虚拟化前后的应用效果对比对比内容整合前整合后对比服务器数量50台4台减少约70%服务器占用空间100U8U降低约80%服务器每小时功耗约12400W约3200W降低约75%服务器管理分散管理，无统一界面所有虚拟机设备统一界面管理所有的虚拟服务器通过Client统一管理可用性服务器存在单点故障隐患利用VMware HA功能构建当某台物理服务器宕机时，其上运行的虚拟机可以在其他物理服务器上启动实现高可用性保障CPU平均利用率5%70%提高65%内存平均利用率8%70%提高55%网络平均利用率7%55%提高48%通过虚拟化整合前后的对比可以看出，区政府信息中心减少了服务器数量和相应带来的运维成本，提高了服务器资源利用效率。