VMware虚拟化环境的规划及系统设计

1、1VMware虚拟化环境的规划及系统设计2议程总览与设计概述存储设计网络设计主机设计虚拟机设计3典型的vSphere部署架构4资源池与vApps5总体设计原则通过分布式交换机实现网络的大二层接入以及二层策略一致性（可选）通过VLAN隔离各个业务系统，防止广播风暴通过vShield Edge实现DMZ区，简化网络接入的难度通过vShield Apps，实现各个业务平台的隔离，并和业务资源池保持一致通过vShield Apps，实现三个安全域的有效隔离6议程总览与设计概述存储设计网络设计主机设计虚拟机设计7存储选择原则上没有严格要求，vmware建议购买支持VAAI技术的存储，VAAI技术是和vm

2、ware的VMFS配合，对存储的要求主要是firmware版本的提升，不会有额外的成本，可以在 :/ vmware /resources/compatibility/search.php?deviceCategory=san在查询选项里面的feature category选择： VAAI-BLOCK进行搜索即可 本次项目建议使用datastore DRS，每个DataStore按照5-8个虚拟机进行分配8存储层实施示例如何在特定基础架构中实施存储层的示例层层接口接口应用程序应用程序速度速度RAID磁盘数磁盘数注解注解1光纤通道- 电子邮件- Web 服务器- 客户资源管理15K RPM108每

3、个 VMFS 数据存储 10 个虚拟机（复制到灾难恢复站点）2光纤通道- 薪水簿- 人力资源15K RPM54每个 VMFS 数据存储 15 个虚拟机3光纤通道- 测试- 开发10K RPM54每个 VMFS 数据存储 15 个虚拟机9VMFS 数据存储容量 (1)设计决策：如何确定 VMFS 数据存储的容量和数量？单个 VMFS 数据存储的容量取决于将访问该数据存储的每个虚拟机所需的空间，乘以能在可接受的延迟水平下访问该数据存储的虚拟机数量。 要确定特定阵列配置的延迟，您需要确定预计的 IOPS 和 MBps（将在稍后讨论）。性能还会受到路径组件的影响（请参阅本单元的其余部分）。性能高低极大

4、依赖于阵列供应商，因为所有磁盘 I/O 均由供应商掌控。请咨询供应商或参考供应商文档。10VMFS 数据存储容量 (2)考虑添加 20% 至 30% 的额外容量以容纳快照、交换文件和日志文件。VMFS 元数据大小对 LUN 来说无关紧要。VMFS 数据存储容量还将取决于数据的恢复时间目标 (RTO)。您必须能够在 RTO 限制内恢复数据。11主机上的命令队列SCSI 设备驱动程序有一个称为 LUN 队列深度的可配置参数。LUN 队列深度确定了有多少个发送到给定 LUN 的命令可以同时保持活动状态。VMware vSphere 5.0 的默认值为 32。同一主机上对同一 LUN 生成 I/O 的

5、一个或多个虚拟机必须共享 LUN 队列。如果 ESX/ESXi 主机向 LUN 发出的命令多于 LUN 队列深度，则超出的命令将在 VMkernel 中排队，这会进一步增加存储延迟。LUN1LUN2LUN 队列队列VMkernel 队列队列LUN 队列队列VMkernel 队列队列12冗余存储路径设计决策：该设计将如何提供存储可用性？ 始终配置存储多路径功能。对于可用性，VMware 建议至少配置两条到 LUN 的路径，不过四条路径更佳，因为此配置可适应更多故障类型：HBA0 到存储处理器 SPA0、HBA0 到存储处理器 SPB1、HBA1 到存储处理器 SPA1、HBA1 到存储处理器 S

6、PB0使用两个 HBA 或网卡、两个交换机和两个阵列存储处理器来配置路径。如果一个 HBA、交换机或存储处理器发生故障，数据仍然可用。多条路径既可以提供高可用性，也可以实现负载平衡以提高性能。主动主动-被动存储被动存储SPA10SPB10FC 交换机交换机 2FC 交换机交换机 1服务器服务器 AHBA0HBA113多路径配置VMware 建议使用两个单端口存储 HBA 而不是使用一个双端口存储 HBA。验证多路径策略与阵列类型匹配： 对主动-被动阵列使用 MRU（避免路径负载颠簸）。对主动-主动阵列使用固定路径或循环路径选项。 对异步逻辑单元访问 (ALUA) 阵列使用 MRU 或循环路径选

7、项。对虚拟端口存储阵列使用 MRU。始终参考阵列文档以了解具体的多路径策略支持。可能存在第三方多路径功能插件。对这些插件使用供应商的建议。在 vSphere 5.0 中使用第三方多路径插件需要 Enterprise 的许可证。14每个 LUN 的 VMFS 卷数设计决策：每个 LUN 应该创建多少个 VMFS 卷？请为每个 LUN创建具有一个 VMFS 卷的一个分区。主机在更新分区上的 VMFS 元数据时，需要 LUN 上具有 SCSI 预留。如果有 SCSI 预留，将不允许其他主机访问该 LUN。多个分区上的元数据更新会增加延迟并降低性能。VMFS 元数据元数据VMFS 元数据元数据VMFS

8、 元数据元数据VMFS 元数据元数据SCSI 预留量预留量可能增加可能增加 3 倍倍或或好好不好不好15VMDK 或裸设备映射 (RDM)？设计决策：何时应该使用 RDM 磁盘而不是 VMDK 磁盘？对于大多数应用程序，除非存在对 RDM 的特定需求，否则应使用 VMDK 磁盘。VMDK 磁盘更具可移动性。VMDK 磁盘更便于调整大小。VMDK 磁盘的管理复杂性更低。 对于随机工作负载，VMDK 磁盘和 RDM 磁盘具有相似的性能特征。有关性能的比较情况，请参阅“Performance Characterization of VMFS and RDM Using a SAN”（使用 SAN 的

9、 VMFS 和 RDM 性能特征），网址是： :/ vmware /files/pdf/performance_char_vmfs_rdm.pdf。 VMFS虚拟机虚拟机RDM虚拟机虚拟机VMFSVMDK或或16RDM 注意事项 (1)以下情况下需要使用 RDM：用于在 Microsoft 集群配置中跨主机配置虚拟机：虚拟到虚拟或物理到虚拟用于配置虚拟机以使用 N_Port ID Virtualization (NPIV)用于在虚拟机内运行 SAN 管理软件：存储资源管理软件、存储阵列快照软件、复制软件等并非所有阵列都支持 VMFS 分区快照用于任何在虚拟机中运行并需要使用特定于硬件的 SCS

10、I 命令来访问设备的应用程序17RDM 注意事项 (2) RDM 有时对于避免在物理到虚拟转换操作期间将大型数据 LUN 迁移到 VMDK 非常有用。除非需要物理兼容性模式，否则应配置虚拟兼容性模式的 RDM。虚拟兼容性模式保留了执行虚拟机快照的能力。例如，Microsoft Server 2008 故障切换集群需要 SCSI-3 持久性组保留 (PGR)，而这只能通过物理兼容性模式的 RDM 来提供。 18厚虚拟磁盘或精简虚拟磁盘 (1)设计决策：设计应指定厚部署还是精简部署的虚拟磁盘？ 对于 NFS 数据存储，精简部署是自动执行的，并由 NFS 服务器而不是由 vSphere Client

11、 管理。只要通过正确管理避免了磁盘空间不足，完全可以将基于阵列和基于 VMkernel 的精简部署结合起来使用。它增加了管理和监控开销。厚部署的优点和缺点：存储配置和监控更简单支持 VMware 容错虚拟机。空间利用效率较低存储成本较高40 GB40 GB 已分配已分配已分配已分配厚部署或精简部署？厚部署或精简部署？最大容量最大容量19厚 VMDK 磁盘或精简 VMDK 磁盘 (2)精简部署的优点和缺点：精简部署降低了存储成本。精简部署避免了预先占用全部容量，同时仍可为应用程序用户提供满足他们将来增长所需的容量。精简部署磁盘上的碎片对磁盘性能的影响可忽略。精简部署可能不适合虚拟机磁盘容量会快速

12、增长的环境。快速达到其最大容量的虚拟机磁盘会减小精简部署的优势。精简部署增加了数据存储空间不足的风险。但是可以使用警报和存储报告来缓解此风险。您必须监控过量使用情况和磁盘利用率并为它们创建警报。 20ISO 和模板设计决策：设计应该如何指定 ISO 映像和模板支持？ 分配专用存储空间。相同数据存储上的虚拟机性能不会受到长时间 ISO 映像或模板操作的影响。采用精简格式存储模板以节约空间。在较廉价、性能较低的存储上分配该空间。性能仍然会优于物理 CD-ROM 或 DVD 驱动器。不需要为快照提供额外 20% 至 30% 的数据存储开销。模板不运行，因此没有快照。模板和 ISO 存储的大小仅取决于

13、库中的模板和 ISO 映像的大小和数量。 对存储进行分区或掩蔽以便仅有必要的主机才能访问该存储。这可以是一个管理或部署集群。21N_Port ID Virtualization (1)设计决策：何时应该配置 NPIV？NPIV 会向各个虚拟机分配一个全球通用名称 (WWN) 和虚拟 N_Port ID。NPIV 在 SAN 上为每个虚拟机提供一个标识。NPIV 的优势：跟踪每个虚拟机的存储流量。按虚拟机对 LUN 进行分区和掩蔽。按虚拟机利用 SAN 服务质量。可通过按虚拟机的阵列级别进行缓存提高 I/O 性能。在以下情况下应配置 NPIV：如果有在虚拟机级监控 SAN LUN 使用情况的管理

14、要求。安全要求规定要能够将特定 LUN 分配到特定虚拟机分区。WWNWWNWWNWWNESX/ESXi 主机主机22N_Port ID Virtualization (2)设计决策：应该如何配置基础架构以支持 NPIV？NPIV 要求：虚拟机使用 RDM光纤通道 HBA 支持 NPIV 光纤通道交换机支持 NPIVESX/ESXi 主机能够访问其虚拟机使用的所有 LUNNPIV 不能用于配置了 VMware Fault Tolerance 的虚拟机。23Storage DRS Design decision:Should Storage DRS be used in the enterpris

15、e?Always use Storage DRS when possible.Storage DRS provides a way of balancing usage and IOPS among datastores in a storage cluster:Initial placement of virtual machines is based on storage capacity.Storage vMotion is used to migrate virtual machines based on storage capacity.Storage vMotion is used

16、 to migrate virtual machines based on I/O latency.Storage DRS can be configured in either manual or fully automated modes.24Storage DRS Design decision:How should Storage DRS be configured?The default setting is to balance usage when a datastore becomes eighty percent full.Consider leaving more avai

17、lable space if snapshots are used often or multiple snapshots are frequently used.Consider turning on balancing based on IOPS.The feature balances datastores based on sustained usage over time.Turn off balancing based on IOPS during maintenance cycle.Example: When backups are being done on virtual m

18、achines on the datastore.Use affinity and anti-affinity rules as needed:Example: To improve the performance of an application by keeping the application disk on a datastore separate from the operating system disk.25存储命名惯例设计决策：应该如何对数据存储命名？存储单元的命名应该一致，以确保使用它们的任何人都能够对其用途和位置一目了然。示例：_vmfs_示例：la_prod_vmfs

19、_cx400_01burbank_prod_vmfs_cx400_01datacenter_namevmfsstorage_unitXX与存储相关联的数据中心数据存储的文件系统类型存储标识符存储单元编号26议程总览与设计概述存储设计网络设计主机设计虚拟机设计27网络数量设计决策：设计中需要多少个网络？需要多少个网络或 VLAN 取决于以下用途所需的流量类型：VMware vSphere 运行支持组织的服务和应用程序应该位于单独网络上的 vSphere 组件，包括：管理管理VMware vMotionIP 存储存储 (iSCSI/NFS)VMware Fault Tolerance (FT)虚拟

20、机虚拟机VMware ESX/ESXi 主机主机28网络分段方式：物理隔离、vLAN逻辑隔离29实施 VLAN设计决策：如何实施 VLAN？在实施 VLAN 时，应考虑：物理交换机必须支持 802.1Q VLAN 标记。必须手动配置物理交换机中继端口。虚拟交换机是被动设备，因此不参与动态中继协议 (DTP) 或链路聚合控制协议 (LACP) 等协议。在物理交换机端口上配置 PortFast 模式30虚拟交换机的数量设计决策：应使用多少个虚拟交换机？ 应尽量少地创建虚拟交换机，最好只创建一个。配置一个虚拟交换机，并针对每种类型的网络流量配置一个端口组。 它可以简化配置和监控过程。一个包含多个 V

21、LAN 的虚拟交换机将在包含有限数量物理网络端口的环境中工作。至少应尝试将为 VMware HA 和 VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) 启用的集群中的所有主机连接到一个虚拟交换机：降低迁移后虚拟机无法重新连接的可能性如果组织的策略规定虚拟机到虚拟机的流量必须通过物理防火墙，该基础架构将需要多个虚拟交换机。除此之外，设计也可以包括一个虚拟交换机，并使用 VMware vShield Zones 检查和隔离流量。31网卡绑定 (1)设计决策：是否应配置网卡绑定？这可增加可用于网络路径的带宽。它可帮助避免任何单点故障。服务器整合会将各种故障影响混

22、合在一起，从而增加了对冗余的需要。通过使用来自多个网卡和主板接口的端口配置网卡绑定，可进一步减少单点故障的数量。网卡绑定需要：将两个或更多网卡分配给同一个虚拟交换机同一端口组中的所有网卡处于同一个第 2 层广播域中32网卡绑定 (2)创建一个包含跨不同物理交换机绑定网卡的虚拟交换机：除非组织的策略要求在网络之间进行物理分离：例如，管理网络和生产网络端口组端口组虚拟交换机虚拟交换机端口组端口组虚拟交换机虚拟交换机好好更好更好广播域支持：支持：源端口 ID源 MAC 地址IP 哈希支持：支持：源端口 ID源 MAC 地址IP 哈希（仅包含堆叠式交换机）33虚拟交换机安全性设计 (1)设计决策：如何

23、配置适用于虚拟交换机的安全性设置？除非存在需要默认设置的应用程序，否则应将交换机的默认设置“Forged transmits”（伪造传送）和“MAC address changes”（MAC 地址更改）改为“Reject”（拒绝）。这可防止受侵害的虚拟机使用 MAC 地址欺骗来假冒网络上的另一个服务器，从而提高安全性。34虚拟交换机安全性设计 (2)如果需要伪造传送和 MAC 地址更改，应在特定端口组中启用它们。这可减少可能受到影响的服务器数量，从而降低安全风险。除非某一特定应用程序需要“Promiscuous”（混杂）模式，否则应对所有端口组禁用该模式。如果某一特定应用程序需要混杂模式操作，

24、则仅应在所需端口组中启用该模式。这可减少可能受到影响的系统数量，从而降低安全风险。通常需要混杂模式的应用程序包括入侵检测和入侵保护软件、封包捕获实用工具以及性能监控工具。35物理交换机配置设计决策：应如何配置物理交换机以支持 vSphere基础架构？应配置冗余物理交换机，以提高可用性。如果使用了 VLAN，则必须将直接与 ESX/ESXi 连接的交换机端口手动配置为中继端口。虚拟交换机是被动设备，因此不会发送或接收 DTP 等中继协议。应修改任何与 ESX 或 ESXi 网卡相连的端口上的生成树协议 (STP)。36STP 注意事项为了提高可用性，应修改与 ESX/ESXi 主机相连的交换机端

25、口上的 STP 配置。虚拟机虚拟机 0虚拟交换机虚拟交换机物理交换机物理交换机每每 2 秒钟发送一秒钟发送一次次 BPDU 以构建以构建和保持生成树拓扑和保持生成树拓扑结构的交换机结构的交换机虚拟交换机虚拟交换机将丢弃将丢弃 STP BPDU被阻塞的链路被阻塞的链路针对物理交换机配置的建议：针对物理交换机配置的建议：1.在直接与在直接与 ESX 连接的端口上关闭连接的端口上关闭 STP。2.在直接与在直接与 ESX 连接的端口上启用连接的端口上启用 PortFast 模式。模式。虚拟机虚拟机 137网络命名惯例 (1)设计决策：应如何配置虚拟网络名称？应将简单、描述性和易于理解的名称用于虚拟交

26、换机和端口组。缩短管理和故障排除时间命名惯例示例：_示例：it_management_01 或 corp_production_01网络名称网络名称用途用途交换机名称交换机名称与虚拟交换机相关联的物理网络网络流量的类型虚拟交换机的名称或编号38选择的交换机方式：标准交换机vs分布式交换机一般原则：= 10台主机，必须采用分布式交换机39议程总览与设计概述存储设计网络设计主机设计虚拟机设计40CPU容量41CPU特性CPU 至少应为 64 位。请购买您能够买得起的最好（速度最快、缓存最大、内核最多）的 CPU 。为支持 VMware vSphere 功能，您应购买具有第二代硬件虚拟化辅助功能和硬

27、件辅助 MMU 功能的 CPU 。其中包括： 带 VT-x 和扩展页表 (EPT) 支持的 Intel CPU 带 AMD-V 和快速虚拟化索引 (RVI) 支持的 AMD CPU42内存容量内存大小配置：建议每个物理服务器的物理cpu对应96GB内存，至少也应该配置到64GB内存43BIOS设置44机架式服务器或刀片服务器刀片服务器或机架式服务器解决方案必须：在 VMware 硬件兼容性指南中列出这可以确保 VMkernel 中提供必要的硬件驱动程序。提供足够的 CPU 和内存容量来支持所需的虚拟机数量具有足够的存储和网络端口，以提供：足够的存储和网络 I/O 容量，以支持虚拟机的带宽要求

28、足够的 I/O 端口冗余，以便在故障和维护期间保持存储和网络可用刀片服务器可能不如某些机架式服务器那样能够提供强大的 I/O 扩展能力。 有关具体的扩展能力，请查看各个供应商的文档。10 千兆位以太网、聚合网络适配器 (CNA) 和虚拟局域网有助于减少所需端口的数量。45命名惯例设计决策：应如何命名主机？请使用简单、易于理解的描述性主机名。标准化命名惯例更便于管理、故障排除和使用，从而降低运营开支。下面是命名惯例示例： 46议程总览与设计概述存储设计网络设计主机设计虚拟机设计47虚拟机设计-虚拟CPU数量48虚拟机设计-虚拟机内存设计49虚拟机磁盘 (1)设计决策：如何部署虚拟机磁盘？部署一个

29、系统磁盘和一个单独的应用程序数据磁盘。单独的系统磁盘可简化部署过程。单独的应用程序数据磁盘可以简化备份过程。如果需要，单独的应用程序数据磁盘的大小可以轻松增加。单独磁盘有助于分配 I/O 负载。请不要将所有系统磁盘放在一个数据存储中，而将所有数据磁盘放在另一个数据存储中。请将虚拟机的系统磁盘和数据磁盘放在同一个数据存储中，除非它们的 I/O 特征差异很大。系统系统数据数据50虚拟机磁盘 (2)为每个虚拟磁盘配置一个分区。如果有多个分区，只有在增加磁盘大小时，才能扩展最后一个分区。如果数据增长缓慢或不增长，请考虑使用精简部署磁盘。 操作系统最初对其磁盘实施格式化的方式可能会抵消精简部署所带来的好

30、处：如果格式化操作将零写入所有扇区，则磁盘将会提前写满。 请通过操作系统供应商的文档查找不会在格式化操作期间将零写入所有磁盘扇区的选项。请参阅第 6 单元中有关精简部署的讨论。数据数据51交换文件位置：第一选择放在包含虚拟机文件的共享存储上：这是最简单的默认管理配置。vMotion 迁移将以最大速率执行。通过复制虚拟机交换文件可增加复制数据存储的产品（例如 SRM）所需的复制带宽。即使在虚拟机打开时重新创建交换文件的情况下也会复制交换文件。虚拟机虚拟机主机主机VMFSvswpvmdk虚拟机虚拟机主机主机vswpvmdk52交换文件位置：第二选择放在本地存储上，虚拟机文件放在共享存储上：减少对更

31、昂贵的网络存储的需要。可以减少复制数据存储的产品（例如 SRM）所需的复制带宽。在虚拟机打开时会重新创建交换文件。本地交换文件不应影响虚拟机性能。会降低 vMotion 迁移的操作速度。交换文件必须从源主机复制到目标主机。复制交换文件时会增加数秒时间，而不会增加数分钟时间。会增加管理开销。虚拟机虚拟机主机主机VMFSvmdk虚拟机虚拟机主机主机vswpvswpvmdk本地磁盘本地磁盘本地磁盘本地磁盘VMFSVMFS53虚拟机设计-虚拟机网卡54虚拟 SCSI HBA 类型设计决策：应配置哪种类型的虚拟机虚拟 SCSI HBA？使用默认选项，除非默认选项不支持所需的功能。例如，Microsoft

32、 Windows 2008 群集服务需要串行连接的 SCSI (SAS) 设备。如果您坚持要求配置非默认选项，请创建一个模板来简化虚拟机部署。 确保您有足够的模板空间和模板访问权限。使用默认选项的一个例外可能是配置半虚拟化 SCSI (PVSCSI) HBA。55半虚拟化 SCSI HBA (1)设计决策：应在何时配置使用半虚拟化 SCSI HBA 的虚拟机？PVSCSI 可能在多个环境中都很有用，特别是在硬件或应用程序所产生的 I/O 吞吐量非常高的 SAN 环境中更是如此。使用 PVSCSI 可能会导致较高的吞吐量和较低的 CPU 使用率。您必须有一个受支持的操作系统。有关受支持操作系统的

33、列表，请参阅 VMware 知识库文章 1010398，网址是：。 56半虚拟化 SCSI HBA (2)PVSCSI：不适合本地磁盘存储环境：本地存储可能太慢，会抵消 PVSCSI 所带来的性能优势。不适合包含快照的虚拟机：快照可能会抵消 PVSCSI 带来的性能优势。在 vSphere 4.0 中不适合由 FT 保护的虚拟机，或者不受其支持在 vSphere 4.0 Update 1 之前的版本中不适合 Linux 引导磁盘或 Windows 引导磁盘，或者不受其支持57VMware Tools设计决策：对于 VMware Tools 的安装，您应为组织提供哪些建议？仅使用包含 VMwar

34、e Tools 的受支持客户操作系统。 VMware Tools 的一些主要优势包括：使用 vmmemctl 实现高效的内存管理控制台显示和鼠标操作效果更佳从 VMware vSphere Client 菜单中顺利关闭虚拟机提供时间同步（如果需要）在设计中包括 VMware vCenter Update Manager。Update Manager 执行一次操作即可在多个虚拟机上安装或升级 VMware Tools。58虚拟机启动顺序设计决策：应如何配置虚拟机以保持特定的开机顺序？如果需要特定的开机顺序，则将虚拟机配置为 vApp 的一部分。使用 vApp 是确保在迁移虚拟机后虚拟机的开机顺序

35、不会被修改的唯一方法。59vCenter硬件要求：尽可能的部署在虚拟机上60vCenter数据库配置要求：尽可能的部署在虚拟机上61The methods available for protecting the vCenter Server system and the vCenter Server Appliance are:Redundancy Methods for vCenter ServerRedundancy methodProtects vCenter Server system?Protects vCenter Server Appliance?Automated prote

36、ction using vSphere HAYesYesManual configuration and manual failover, for example, using a cold standbyYesYesAutomated protection using vCenter Server HeartbeatYesNoAutomated protection using third-party vendor solutionsYesNo62Automated Protection Using vSphere HAvSphere HA failover:If downtime of a

37、 minute or two can be tolerated, protect the vCenter Server system with vSphere HA.This method works only for virtual vCenter Server systems and vCenter Server Appliances.This method is preferred to the manual configuration and failover method.If the vSphere HA cluster is also enabled for DRS, disable migration for the vCenter Server virtual machine.If the vCenter Server virtual machine or