云基础设施平台部署与管理课件

任务1VMwareESXi的安装与部署知识链接·完整教学课件云基础设施平台部署与管理讲师：________日期：2026年8月19日KNOWLEDGELINKCONTENTS目录与建议时间01虚拟化技术的概念建议14分钟02虚拟化类型建议14分钟03虚拟化与虚拟机建议20分钟04数据中心建议32分钟05虚拟化与云计算建议14分钟06VMwareESXi概述建议32分钟时间按内容页数量估算，可根据课堂进度调整。云基础设施平台部署与管理·知识链接02/29LEARNING学习目标FROMTASKSUMMARY01理解虚拟化技术的概念。02理解虚拟化的类型。03理解虚拟化和虚拟机之间的区别与联系。04理解传统数据中心、软件定义数据中心和虚拟数据中心的概念。05理解虚拟化与云计算之间的区别与联系。06掌握VMwareESXi的安装要求。07掌握ESXi主机管理工具的使用方法。08掌握VMwareESXi的安装，ESXi主机的配置与管理。09能够在ESXi主机上安装并部署虚拟机。10能够根据项目描述进行ESXi主机规划、部署和配置等。云基础设施平台部署与管理·知识链接03/29SECTION01/0601虚拟化技术的概念虚拟化技术通过在虚拟环境中模拟物理系统的全部或部分功能，将硬件和软件资源整合为多个独立的运行环境。2张内容页完整原文·按主题分页云基础设施平台部署与管理·知识链接04/291.3.1虚拟化技术的概念虚拟化技术的概念（1/2）虚拟化技术通过在虚拟环境中模拟物理系统的全部或部分功能，将硬件和软件资源整合为多个独立的运行环境。1．什么是虚拟化虚拟化是指通过软件模拟真实的计算机硬件，使计算资源在虚拟而非真实的硬件基础上运行。借助虚拟化技术能够实现在一台物理计算机上运行多个虚拟机，这些虚拟机共享物理计算机的CPU、内存等硬件资源，但在逻辑上，每个虚拟机之间是相互隔离的。虚拟化技术能够将物理资源转变为可管理的逻辑资源，打破物理资源的边界，将物理资源整合为一个整体。虚拟化技术可以有效简化基础设施的管理，提高服务器、网络或存储等IT资源的利用率。通过逻辑方式管理资源，虚拟化技术便于实现资源的自动化调配，使不同的虚拟化环境高效地共享硬件和软件资源。2．虚拟化系统的优势虚拟化系统具有物理系统所没有的独特优势，其特点如下。●提升资源利用率：虚拟化技术可以提高CPU、内存、存储、网络等硬件资源的利用率，同时保证原有服务的可用性，使其安全性及性能不受影响。在虚拟化环境中，数据中心被整合为统一的资源池，用户可以随时调整虚拟机资源，同时数据中心管理程序和管理员也可以根据虚拟机实际的资源使用情况灵活分配资源。●提高服务可用性：用户可以便捷地备份虚拟机资源，并进行动态迁移。此外，在进行硬件升级时，可以通过备份虚拟机资源，确保业务的正常运行。云基础设施平台部署与管理·知识链接05/291.3.1虚拟化技术的概念虚拟化技术的概念（2/2）●加速应用部署：使用虚拟化技术时，只需输入配置参数、复制虚拟机、启动虚拟机、激活虚拟机即可完成部署，减少了人工干预，大大缩短了应用部署时间。●降低运营成本：虚拟化技术能够减轻系统管理员的工作负担，包括物理服务器、操作系统、中间件等的管理工作，进而降低基础设施的运营成本，提高管理效率。虚拟化系统可以通过减少物理资源的数量，简化网络拓扑的复杂性，并通过自动化运维，简化管理任务。●降低能源消耗：虚拟化系统通过减少运行的物理服务器数量，降低除CPU以外其他硬件单元的耗电量，达到节能减排的目的。●提高应用兼容性：服务器虚拟化具有封装性和隔离性，使得多种应用可以在不同的环境和平台上独立运行，管理员不需要频繁根据应用调整运行环境。3．虚拟化的应用虚拟化在各种场景中得到了广泛的应用，常见的应用场景如下。●数据中心：通过对服务器、存储和网络等资源进行虚拟化，可以实现对数据中心的资源池化和集中管理，从而提高资源利用率、降低管理复杂性并提高灵活性。●云计算：基于虚拟化技术构建的一种计算模型。通过对计算资源、存储资源和网络资源等进行虚拟化，云计算可以提供灵活的计算和存储服务，从而满足不同用户和应用程序的需求。●测试和开发环境：虚拟化技术可以用于创建测试和开发环境，提供隔离和可控的环境，方便开发人员进行应用程序的开发和测试。同时，虚拟化技术可以快速实现环境的部署和备份，从而提高开发效率。云基础设施平台部署与管理·知识链接06/29SECTION02/0602虚拟化类型虚拟化涉及面广，技术门类多，可以按不同标准进行分类。2张内容页完整原文·按主题分页云基础设施平台部署与管理·知识链接07/291.3.2虚拟化类型虚拟化类型（1/2）虚拟化涉及面广，技术门类多，可以按不同标准进行分类。1．按实现层次不同分类虚拟化可以分为以下3种类型。●硬件虚拟化：通过软件实现标准计算机的硬件配置，使其成为虚拟的裸机。在该虚拟机上可以像在物理计算机上一样，安装和运行多种应用。●基于操作系统的虚拟化：以一个操作系统为母体复制出多个虚拟系统，复制的虚拟系统与原系统相比，除标识符不同外，其他完全相同。与硬件虚拟化相比，基于操作系统的虚拟化更灵活、更方便，性能损耗也更低。●基于应用的虚拟化：与上述两种虚拟化旨在虚拟完整的、真实的操作系统不同，基于应用的虚拟化产生的操作系统更为精简，只包含为保证应用程序正常运行而虚拟出的系统的关键部分，如注册表和系统环境。2．按实现技术不同分类虚拟化可以分为以下2种类型，其中全虚拟化是未来的虚拟化技术的发展方向。●全虚拟化（FullVirtualization）：全虚拟化虚拟出的虚拟机操作系统是与底层的硬件完全隔离的，虚拟机中所有的硬件资源都是通过虚拟化软件模拟的，代表产品有VMwareESXi和KVM。虚拟机的资源全部需要通过虚拟化软件来模拟，因此会牺牲部分性能。云基础设施平台部署与管理·知识链接08/291.3.2虚拟化类型虚拟化类型（2/2）●半虚拟化（ParaVirtualization）：半虚拟化的架构与全虚拟化的基本相同，需要修改客户机的操作系统来集成一些虚拟化方面的代码，以减小虚拟化软件的负载，代表产品有MicrosoftHyper-V和Xen。这种虚拟化产品的性能更好，因为修改后的虚拟机操作系统承担了部分虚拟化软件的工作。但是，由于要修改虚拟机的操作系统，这种虚拟化产品的兼容性比较差，用户体验也比较差。3．按对象不同分类虚拟化可以分为以下5种类型。●服务器虚拟化：指将服务器的物理资源抽象成逻辑资源，将一台物理服务器划分为若干台相互隔离的虚拟服务器，从而提高服务效率，降低系统管理成本。●桌面虚拟化：指在一台服务器上虚拟出多个用户桌面环境，提供给不同用户使用，从而方便管理和维护。桌面虚拟化适合企业向分支机构、移动工作人员等提供虚拟化桌面和应用，可以有效降低系统管理成本。●应用虚拟化：指在服务器上部署虚拟化平台，并发布不同的应用提供给不同的用户使用，是桌面虚拟化的一个子集。桌面虚拟化相当于发布整个桌面。●存储资源虚拟化：指对存储资源进行抽象，将逻辑存储资源与物理存储设备分离，从而为系统和管理员提供简化的、无缝的、一致的资源存取端口。存储资源虚拟化可以将许多零散的存储资源整合起来，从而提高资源利用率，同时降低系统管理成本。●网络虚拟化：指通过软件的形式模拟物理网络。虚拟网络不仅可以提供与物理网络相同的功能，而且具备虚拟化所具有的运维优势和硬件独立性。云基础设施平台部署与管理·知识链接09/29SECTION03/0603虚拟化与虚拟机虚拟化是指使用虚拟化技术模拟硬件并创建虚拟计算机系统。虚拟计算机系统被称为虚拟机。3张内容页完整原文·按主题分页云基础设施平台部署与管理·知识链接10/291.3.3虚拟化与虚拟机虚拟化与虚拟机（1/3）虚拟化是指使用虚拟化技术模拟硬件并创建虚拟计算机系统。虚拟计算机系统被称为虚拟机。1．主机与虚拟机的概念在虚拟化系统中，物理计算机（以下简称物理机）被称为主机（Host），虚拟机被称为客户机（Guest）。主机是指物理上存在的计算机，又称宿主计算机。主机操作系统是指主机上的操作系统，在主机操作系统上安装的虚拟机软件可以在主机上模拟一个或多个虚拟机。虚拟机是指通过虚拟化技术在物理机上运行的操作系统中模拟出来的计算机，又称虚拟客户机。从功能角度看，虚拟机完全等同于物理机。虚拟机通常包含操作系统、虚拟资源和虚拟硬件等，其管理方式基本与物理机管理方式相同。虚拟机可以实现多操作系统的同时运行，用户可在主机操作系统上切换到不同的虚拟机。每个虚拟机都有自己的分区和配置，多个虚拟机之间可以网络通信。2．虚拟机监控器虚拟化主要是指通过软件实现的虚拟化技术，其体系结构如图1.38所示。云基础设施平台部署与管理·知识链接11/291.3.3虚拟化与虚拟机虚拟化与虚拟机（2/3）图1.38虚拟化体系结构虚拟机管理程序通常称为VMM（VirtualMachineMonitor，虚拟机监控器），也称为Hypervisor。Hypervisor基于主机的硬件资源为虚拟机提供虚拟的操作平台，并管理每个虚拟机的运行，所有虚拟机独立运行并且共享主机的所有硬件资源。Hypervisor就是给虚拟机提供模拟硬件功能的专用软件。Hypervisor又可分为两类—原生型和宿主型，分别被称为第1类虚拟机监控程序和第2类虚拟机监控程序。●原生型（Native）又称裸机型（Bare-Metal），这类Hypervisor是精简的操作系统软件，通过直接运行在硬件上来控制硬件资源并管理虚拟机，如VMwareESXi和Hyper-V。云基础设施平台部署与管理·知识链接12/291.3.3虚拟化与虚拟机虚拟化与虚拟机（3/3）●宿主型（Hosted）又称托管型，这类Hypervisor运行在传统的操作系统上，同样可模拟出一整套虚拟硬件平台，如VMwareWorkstation和OracleVirtualBox。从性能角度来看，不论是原生型Hypervisor还是宿主型Hypervisor都会导致主机出现性能损耗，但宿主型Hypervisor比原生型Hypervisor导致的性能损耗更大，因此原生型Hypervisor主要用于企业数据中心或其他基于服务器的生产环境，宿主型Hypervisor主要用于个人计算机上，更适合实验或测试环境。3．虚拟机的主要特点虚拟机实现了应用程序与操作系统、硬件的分离，从而实现了应用程序与平台的无关性。它具有以下特点。●分区：可以在一台物理机上运行多个操作系统，也可以在虚拟机之间分配系统资源。●隔离：可以在硬件层面进行故障和安全隔离，也可以利用高级资源控制功能来保持性能。●封装：可以将虚拟机的完整状态保存到文件中。●独立：可以将任意虚拟机调配或迁移到任意服务器上，不受硬件限制。云基础设施平台部署与管理·知识链接13/29SECTION04/0604数据中心随着信息技术的发展，数据中心的地位越来越重要，而服务器虚拟化技术主导着数据中心的发展。下面分别介绍传统数据中心、软件定义数据中心和虚拟数据中心。5张内容页完整原文·按主题分页云基础设施平台部署与管理·知识链接14/291.3.4数据中心数据中心（1/5）随着信息技术的发展，数据中心的地位越来越重要，而服务器虚拟化技术主导着数据中心的发展。下面分别介绍传统数据中心、软件定义数据中心和虚拟数据中心。1．传统数据中心传统数据中心是一整套复杂的设施，不仅包含计算机系统以及与之配套的设备（如通信设备和存储设备），还包含环境控制设备、监控设备以及各种安全设备等。企业的中心机房一般是传统数据中心，但是传统数据中心不一定以机房的形式呈现，对外提供服务的传统数据中心通常是基于Internet基础设施的，称为IDC（InternetDataCenter，Internet数据中心）。传统数据中心是企业的业务系统与数据资源进行集中、集成、共享、分析的场所。从应用层面看，传统数据中心包括业务系统、基于数据仓库的分析系统；从数据层面看，传统数据中心包括操作型数据、分析型数据以及数据的整合流程；从基础设施层面看，传统数据中心包括服务器、网络、存储和整体IT系统的运行及维护服务等。云基础设施平台部署与管理·知识链接15/291.3.4数据中心数据中心（2/5）图1.39传统数据中心传统数据中心如图1.39所示。企业应用需要多台服务器支持，每台服务器运行单一的组件，这些组件包括数据库服务器、各类业务服务器（文件服务器、应用服务器）、备份服务器，以及其他的各种配套软件等。传统数据中心以网络存储的形式提供集中的存储支持，并配备机房配套设施，如UPS（UninterruptiblePowerSupply，不间断电源）等。传统数据中心主要关注保障应用运行的稳定性、安全性和可靠性，在资源利用率、绿色环保等方面考虑得相对较少。云基础设施平台部署与管理·知识链接16/291.3.4数据中心数据中心（3/5）2．软件定义数据中心传统数据中心的构建采用孤立的基础架构层、专用硬件和分散管理模式，导致部署和运维工作复杂，而且IT服务和应用的交付速度较慢。SDDC（SoftwareDefinedDataCenter，软件定义数据中心）的概念由VMware公司提出，其核心是通过软件实现整个数据中心基础设施资源的抽象化、池化部署和管理，满足定制化、差异化的应用和业务需求，有效提供云服务。软件定义数据中心中的服务器、存储、网络及安全等资源都可以通过软件进行定义，并实现资源的自动分配。软件定义数据中心的核心思想是对服务器、网络、存储和中间件等资源进行池化，按需调配，形成完全虚拟化的基础架构。3．虚拟数据中心KNOWLEDGENOTE云基础设施平台部署与管理·知识链接17/291.3.4数据中心数据中心（4/5）虚拟数据中心是通过虚拟化技术抽象和整合物理资源的一种新形态数据中心，是新一代数据中心的发展方向。虚拟数据中心可以实现数据中心的自动化部署，降低数据中心的运营成本。虚拟化技术在数据中心的发展过程中占据着重要的地位，不仅包括传统的服务器虚拟化和网络虚拟化，还衍生出I/O（Input/Output，输入/输出）虚拟化、桌面虚拟化、统一通信虚拟化等。虚拟数据中心实现了数据中心的全面虚拟化，能够将所有硬件（包括服务器、存储设备等）整合成统一的资源池，提高系统的利用率和运行灵活性。KNOWLEDGENOTE云基础设施平台部署与管理·知识链接18/291.3.4数据中心数据中心（5/5）图1.40虚拟数据中心的典型架构目前，传统数据中心对服务器、网络和存储等设备进行虚拟化部署已经非常普遍。通过软件定义数据中心技术对基础设施资源进行虚拟化，可以显著提高设备利用率和管理效率。虚拟数据中心的典型架构如图1.40所示，在这种架构下，数据库服务器、各类业务服务器以及备份服务器被虚拟化技术整合到一个资源池中，实现资源的统一管理。云基础设施平台部署与管理·知识链接19/29SECTION05/0605虚拟化与云计算云计算是基于虚拟化技术构建的一种服务模式，可以视为虚拟化技术的延伸。通过在数据中心应用云计算技术，可以实现多数据中心之间的业务无感知迁移，并同时为公众提供服务，此时数据中心就转变为云数据中心。云计算与虚拟化并非同一概念，云计算旨在通过Internet按需交付…2张内容页完整原文·按主题分页云基础设施平台部署与管理·知识链接20/291.3.5虚拟化与云计算虚拟化与云计算（1/2）云计算是基于虚拟化技术构建的一种服务模式，可以视为虚拟化技术的延伸。通过在数据中心应用云计算技术，可以实现多数据中心之间的业务无感知迁移，并同时为公众提供服务，此时数据中心就转变为云数据中心。云计算与虚拟化并非同一概念，云计算旨在通过Internet按需交付共享资源，而虚拟化是实现云计算功能的技术手段之一。服务器虚拟化本身并不等同于云计算，它并不需要提供基础设施服务。无论服务器是否位于云环境之中，用户都可以首先将其虚拟化，再将其迁移到云计算平台，从而提高服务的灵活性。1．什么是云计算传统模式下，企业建立一套IT系统不仅需要购买硬件等基础设施，还要购买软件，同时需要安排专门的人员维护。当企业的规模扩大时，还要继续升级各种软硬件设施以满足需要。硬件和软件本身并非企业真正需要的，它们仅是完成工作的工具。为满足企业的真正需求，市场上产生了软硬件资源租用服务。云计算就是这样的服务，其最终目标是将计算资源、服务和应用等打包为一种公共设施提供给公众，使人们能够像使用水、电、煤气那样使用。云是网络的一种比喻说法。云计算以服务的形式提供虚拟化资源，将以前的“信息孤岛”转化为灵活、高效的资源池和具备自我管理能力的虚拟基础架构，从而以更低的成本将更好的服务提供给用户。虚拟化技术是构建云计算基础架构不可或缺的关键技术之一。服务器虚拟化技术可用于云计算，一种常见的应用是通过虚拟化服务器将虚拟化的数据中心部署到私有云。当然，一些主流的公有云也使用这种虚拟化技术。云基础设施平台部署与管理·知识链接21/291.3.5虚拟化与云计算虚拟化与云计算（2/2）2．云计算架构云计算包括3个层次的服务模式：IaaS（InfrastructureasaService，基础设施即服务）、PaaS（PlatformasaService，平台即服务）和SaaS（SoftwareasaService，软件即服务）。这3种服务模式分别在基础设施层、平台层和应用层实现，共同构成云计算架构。IaaS提供数据中心、硬件资源等基础设施服务。PaaS提供完整的应用开发和部署平台服务，包括应用设计、应用开发、应用测试和应用托管。SaaS通过Internet提供软件应用服务，用户无须购买和安装软件，可直接获取所需功能服务。从架构上看，云计算还包括用户接口（针对所有层次的云计算服务提供相应的访问接口）和云计算管理（针对所有层次的云计算服务提供管理功能）2个模块。3．云计算部署模式云计算有以下3种部署模式。●公有云（PublicCloud）：是面向公众提供计算和存储等资源，为外部用户提供服务的云。●私有云（PrivateCloud）：又称专用云，是为组织机构单独使用而构建的云环境，仅供组织机构内部人员或分支机构使用。●混合云（HybridCloud）：是公共云和私有云的混合体。混合云既面向公共空间又面向私有空间提供服务。云基础设施平台部署与管理·知识链接22/29SECTION06/0606VMwareESXi概述VMwareESXi是用于创建和运行虚拟机的虚拟化平台。它与VMwareWorkstation和VMwareServer一样，是虚拟机软件。不同的是，VMwareESXi移除了虚拟机软件与物理主机之间的操作系统层，可直接在裸机上运行，其虚拟化管理层更…5张内容页完整原文·按主题分页云基础设施平台部署与管理·知识链接23/291.3.6VMwareESXi概述VMwareESXi概述（1/5）VMwareESXi是用于创建和运行虚拟机的虚拟化平台。它与VMwareWorkstation和VMwareServer一样，是虚拟机软件。不同的是，VMwareESXi移除了虚拟机软件与物理主机之间的操作系统层，可直接在裸机上运行，其虚拟化管理层更为精练、性能更好、效率更高。VMwareESXi的前身vSphereESX，在虚拟化内核中有一个称为COS（ConsoleOperationSystem，控制台操作系统）的管理分区，用于提供主机管理界面。COS集成了各种VMware管理代理和其他基础架构服务代理。然而，VMwareESXi采用了新的架构体系，不再需要COS。所有VMware管理代理直接在虚拟化内核上运行，基础架构服务代理由内核附带模块直接提供。此外，经过授权的第三方代理也可以在虚拟化内核上运行。1．VMwareESXi安装或升级要求安装或升级VMwareESXi时，系统必须满足特定的硬件和软件要求。这里列出VMwareESXi6.7的相关要求。（1）ESXi主机的硬件要求●至少具有2个CPU内核。●支持多核64位×86处理器。云基础设施平台部署与管理·知识链接24/291.3.6VMwareESXi概述VMwareESXi概述（2/5）●需要在BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本输入/输出系统）中针对CPU启用NX/XD位。●测试环境至少需要4GB的物理内存。生产环境至少需要8GB的物理内存。●支持64位虚拟机，x64CPU必须能够支持硬件虚拟化。●一个或多个千兆以太网控制器或传输速率更快的网络接口。●至少具有32GB容量的存储设备（如HDD、SSD或NVMe）作为引导磁盘。●SCSI磁盘或包含未分区空间的本地（非网络）RAIDLUN。●串行ATA（SATA）需要一个支持SAS控制器或板载SATA控制器连接的磁盘。SATA磁盘将被视为远程设备，而非本地磁盘，默认情况下只能用作暂存分区。●要使用SATACD-ROM设备，必须使用IDE模拟模式。这是因为不能将SATACD-ROM设备连接到ESXi主机上的虚拟机。（2）ESXi主机引导要求云基础设施平台部署与管理·知识链接25/291.3.6VMwareESXi概述VMwareESXi概述（3/5）ESXi主机支持从UEFI（UnifiedExtensibleFirmwareInterface，统一可扩展固件接口）引导。可以使用UEFI从硬盘驱动器、CD-ROM驱动器或USB介质引导ESXi主机，也可以从大于2TB的磁盘引导ESXi主机。vSphereAutoDeploy支持使用UEFI进行ESXi主机的网络引导和配置。（3）VMwareESXi安装的存储要求在规划VMwareESXi的系统安装时，用于安装系统的存储设备（如本地磁盘、SANLUN、iSCSILUN）容量至少为32GB，以满足创建包含引导分区和ESX-OSData分区的最小系统存储分区的需求。但此配置仅适用于极简测试场景，无法提供虚拟机存储空间。为确保系统稳定运行并支持虚拟机部署，建议存储设备容量不小于138GB，以便在容纳引导分区、ESX-OSData分区的基础上，还能分配空间创建VMFS（VirtualMachineFileSystem，虚拟机文件系统）。2．VMwareESXi安装方式VMwareESXi支持多种安装方式，以满足多种部署规模需求。●交互式安装：适合不超过5台ESXi主机的小型部署。安装VMwareESXi的前提是能够访问VMwareESXi安装程序，可以从CD/DVD、USB设备访问VMwareESXi安装程序，或者通过PXE从网络中访问VMwareESXi安装程序。云基础设施平台部署与管理·知识链接26/291.3.6VMwareESXi概述VMwareESXi概述（4/5）●脚本式安装：一种无须人工干预的安装方式，适合部署具有相同设置的多台ESXi主机。VMwareESXi安装程序包含主机配置，且必须存储在主机启动过程中可以访问的位置，可以通过HTTP、HTTPS、FTP、NFS、CD/DVD或USB等协议或设备访问。通常从PXE、CD/DVD或USB设备中访问ESXi安装程序。●vSphereAutoDeploy安装：可以为数百台物理主机部署ESXi主机，便于管理员管理大型部署。采用这种方式，可以指定要部署的镜像以及要使用此镜像部署的ESXi主机，也可以指定应用到ESXi主