振邦科技为某学校提供服务器虚拟化桌面虚拟化与运维管理解决方案

1、服务器虚拟化与运维管理解决方案目 录1概述31.1项目背景31.2现状分析32VMware服务器虚拟化与运维管理解决方案概述72.1服务器虚拟化解决方案82.2虚拟化环境下的运维管理解决方案93VMware解决方案规划设计143.1可用性规划144服务器虚拟化解决方案174.1vSphere体系结构174.1.1基于vSphere的虚拟数据中心基础架构174.1.2ESXi体系结构184.1.3资源分配方式234.2计算功能特性254.2.1虚拟机计算性能254.2.2虚拟机性能254.2.3关键应用虚拟化264.2.4虚拟机迁移274.3管理和自动化304.3.1集中式控制和主动式管理305

2、VMware View解决方案345.1网络拓扑365.1.1逻辑结构365.1.2物理结构375.2方案概述375.2.1服务器的部署375.2.2 功能模块386虚拟化环境下的运维管理解决方案416.1主要价值416.2产品架构417方案优势总结438支持服务概述458.1VMware支持的角色和职责459项目预算46概述项目背景不天风海涛，看潮涌鹭岛。厦门城市职业学院座落于拥有“国际花园城市”、“联合国人居奖”、“全国文明城市”等多项殊荣的厦门经济特区，位于厦门岛东海岸的前埔南路，邻近厦门国际会展中心，与台湾金门岛隔海相望。校园依山傍海，环境幽雅，景色宜人。学院的前身最早可追溯到创办于1

3、952年的“厦门市教师训练班”。2005年5月，经福建省人民政府批准成立，国家教育部备案，在整合厦门市广播电视大学、厦门教育学院、厦门职工大学三校教育资源的基础上组建厦门城市职业学院，是厦门市人民政府举办的全日制公办高等职业院校。2007年，厦门市城市建设中等职业学院划归厦门城市职业学院。学院教学、实训、生活等场所设施完备、功能齐全。现有校园占地面积506.87亩，建筑面积17万多平方米，教学行政用房8万多平方米，现有馆藏纸质图书34万册，电子图书56万册，中、外文数据库10个，教学科研仪器设备资产总值5500多万元。已建成网络游戏、网络构建与互联、三维造型与平面设计、数字录音技术、EDA设计

4、、苹果动漫设计与制作、PCB生产、光电子、汽车检测与维修、工业设计、ERP沙盘、物流仓储、餐饮酒吧等实训室84间。其中，中央财政支持的实训基地2个，省财政支持的实训基地1个，省级生产性实训基地1个。建有校外实习实训基地136个，各级各类职业技能鉴定站点6个，可鉴定工种（项目）达53个。学院现有在编教职工406人，专任教师270人，占教职工总数的67%。其中具有副教授以上职称教师85人（含教授11人），占教师总数31%。具有硕士以上学位教师161人，占教师总数60%。双师型素质教师117人。省级教学团队1个，省级教学名师3人。18位教职员工先后获得省、市级优秀教师、教育工作者荣誉称号。学院现有外

5、聘兼职教师119人，外聘教师全部具有中级以上专业技术职称。现状分析现状分析对学院当前的现状进行分析，指出数据中心存在的问题并给出相应的解决方案。通过对厦门城市职业学院服务器和存储现状的分析，目前IT基础架构有以下几个问题亟待解决：服务器的利用率低。现在机房内运行的大部分机器的利用率都非常低，由于一台服务器只能有一个操作系统，受系统和软件开发平台的限制，CPU、内存、硬盘空间的资源利用率都很低，大量的系统资源被闲置。可管理性差。首先是可用性低，几乎每个应用服务器都是单机，如果某台服务器出现故障，相对应的应用也将中断。其次是当硬件需要维护、升级或出现硬件故障时，应用系统均会出现较长时间的中断，影响

6、应用系统的连续性，其中包括一些重要应用系统，一旦中断服务影响很大，未来数据中心搬迁时会更加麻烦。兼容性差。系统和应用迁移到其他服务器，需要和旧系统兼容的系统。新的软件包括操作系统和应用软件无法运行在老的硬件平台，而老的代码有时候也很难移植到新的硬件平台上。例如：由于各种资源数据库不同公司分别开发，需要的运行的软硬平台很多时候不能保证兼容。为节省时间、物力和保持系统部署的顺利，只能用增加服务器单独部署的方法来解决。服务器和存储购置成本高，维护成本递增，也不得不考虑。随着应用的不断增加，服务器数量也跟着增加，每年要支出高额购置费用不说，还有部分服务器已经过保修期，部件逐渐进入老化期，维护、维修预算

7、费用也逐年增加。对新的应用需求无法做到及时响应，灵活性差。当有新的应用需要部署时，需要重新部署服务器，存储系统，并需要对网络系统进行调整以适应新的IT应用的需求。通过使用VMware的服务器虚拟化技术，上述这些问题可以得到很好地解决，它可以提高资源利用率，降低能耗，具有更好的可用性与安全性。可是，虽然服务器虚拟化可以解决厦门城市职业学院现有数据中心的诸多问题，但随着虚拟化的引入，现有的传统运维管理方式已经不能满足虚拟化环境对运维管理的需求，现有的这些运维方法在新环境下存在诸多的挑战，使用起来也将显得捉襟见肘，接下来的部分将对这些挑战进行分析。现有的传统管理工具和方法是为了支持孤立的计算环境而设

8、计的，因此学院信息部面临着如何利用传统管理工具和方法有效地支持新的动态IT基础设施（虚拟化环境）的挑战， 这些挑战主要包括如下四个方面。第一，虚拟化环境中有大量的数据需要管理，相对于物理环境而言，管理员可管理的虚拟机数量要多出达510倍，服务器和变更的数量也明显增多。这些都使得IT专业人员在尝试部署新的虚拟化管理计划时要面对重重困难。同时，环境中的伪警报数量大幅度增加，使得客户非常难以应对其环境所面临的挑战和性能问题。现有的运维管理方法已经无法保证管理员可以高效地管理如此大量的数据并对问题做出快速地响应。因此，新的运维管理方法需要提供整个基础架构和应用的运行状况、风险和效率的全面可见性，并可以

9、提高管理员对问题的响应速度。图：当前的传统运维管理方式第二，对于虚拟化平台的管理员而言，工作中遇到的问题大多是性能方面的问题，处理性能问题所花费的精力大约占到全部管理任务的80%，要迅速定位并解决性能问题，需要高效的工具来辅助，单纯地使用“红黄绿”三色交通灯的性能指示是无法迅速地解决这些性能问题的。因此，这就需要一种主动管理基础架构和应用性能而不是被动监控的解决方案。第三，管理员在使用虚拟化平台时会面对两个对立的目标：一方面，要尽可能地增加虚拟机的密度以充分利用硬件平台的处理能力，增加投资回报。另一方面，虚拟化的主要特征就是资源池化，资源整合以后，调配资源的灵活性大大提高，但同时也对性能和容量

10、的管理带来了更大的挑战，如果不能有效地管理资源分配，则可能出现资源滥用，资源匮乏等情况。实际的生产环境中一个比较常见的问题就是容量“过度调配”和硬件利用率低下，它会损害组织最初在节约成本方面寻求的核心价值，同时它还会使组织无法实现最初部署虚拟化和云计算时所寻求的敏捷性。因此，这就需要推动更高的整合率，管理员需要随时保证业务增长对性能和容量的要求。第四，现有的运维模式容易导致大家相互指责，同时无法迅速查明问题的源头、在哪方面需要立即采取措施，以及如何尽快恢复服务。为了解决这个问题，新的运维管理方法应该能够帮助管理员高效地定位问题的根源，它应该可以快速地缩小问题的范围，迅速定位问题所属的范畴，例如

11、：计算，存储，网络等。下图显示的是在一项调查中，众多已经部署虚拟化的客户选出的他们在运维管理方面所面临的主要难题，这项数据从另一方面展示了现有的传统运维管理方法在虚拟化环境下存在的主要问题。图：虚拟化环境下运维管理的棘手问题通过上图可以看出，容量监控与规划，协同合作，性能问题定位与调优以及根本原因定位是客户在虚拟化环境下进行运维管理所面临的主要难题。由于传统运维管理方法在虚拟化环境下存在上述诸多不足，因此，运维管理方面的新需求应运而生，这些需求可以从如下两个方面进行概括。图：虚拟化环境对运维管理的新需求首先，新的方案应该能够保证服务质量，能够迅速缩短问题的平均解决时间、提高基础设施和应用的可见

12、性、能够主动快速解决影响业务的问题，这些都是客户所追求的基本能力，因为这个能力直接关系着服务的质量。其次，新的方案应该可以像虚拟化的早期阶段一样，在降低资金开销和运维开销方面获得收益。这意味着该方案不仅需要优化环境中的计算资源，同时也需要优化该环境中的人力资源。VMware的服务器虚拟化与运维管理（vSphere with Operations Management，vSOM）解决方案不仅可以帮助客户很好地完成服务器虚拟化的目标，同时还可以解决上述这些虚拟化环境下运维管理的问题，提供整个虚拟化环境的可见性，最大限度提高容量利用率和运营性能。除了上述这些在服务器虚拟化后会立即显现的运维管理问题外

13、，从长远来看，尽早地采用VMware提供的运维管理方法也是大势所趋，越早采用，越早受益。这是因为目前市场上的VMware虚拟化程度大约在65%以上，随着虚拟化比率的不断提高，客户也在不断扩大对虚拟化功能的运用范围，开始采用软件定义的存储以及网络与安全模式，从而逐步完全过渡到软件定义的数据中心（Software Defined Data Center, SDDC）。而这一转变使得IT部门能够转变运维方式，从本质上被动反应也就是往往需要竭力应付业务需求并面对日益积压的应用请求的部门，转变为主动创新的部门，将节约的IT资源重新投入到有助于实现关键业务目标的新应用、服务和计划中去。主动创新的部门更能与

14、业务目标保持一致，并且对企业的发展、创新和竞争能力起着更为关键的作用。可见，无论是对眼前问题的考虑，还是着眼于长远的效益，尽早使用VMware高效的运维管理方法都是一个必然的选择，而VMware的服务器虚拟化与运维管理解决方案（vSOM）是这一选择的最佳起点。下面的章节将从方案概述、整体规划设计、服务器虚拟化解决方案、运维管理解决方案、方案优势总结等方面对该方案进行全面地分析与介绍。VMware服务器虚拟化与运维管理解决方案概述随着服务器虚拟化的持续发展，用户需要主动型管理解决方案来清晰地了解自己的工作负载容量和性能，以确保高效利用资源，并防止出现影响业务的性能问题。而VMware的服务器虚拟

15、化与运维管理解决方案（vSphere with Operations Management, vSOM）将全球领先的虚拟化平台与一流的管理功能相结合，它可以使用户了解整个虚拟化环境的运营状况，实现性能提升，同时优化容量。借助vSOM，用户可以使用单一控制台来优化容量和监控工作负载性能，例如：用户能够回收未使用的容量、将虚拟机调整至适度规模、改善利用率并提高整合率，从而充分利用虚拟化平台。vSOM支持来自1,650多家ISV合作伙伴的3,000多个应用，它为虚拟化关键业务应用提供了最广泛的选择。vSOM是一款包含了vSphere与vCenter Operations Management Sui

16、te（vC Ops Suite）标准版的解决方案套件，它高度集成了全球最可靠的虚拟化平台与强大的自动化运维管理工具。图：vSOM高度集成了vSphere与vC OpsvSOM是一个托管式虚拟化平台，其中，vCenter Server从vSphere主机收集实时性能数据并将数据存储在vCenter数据库中，同时保留历史数据汇总信息。vCenter Operations Management Suite则从vCenter收集指标，并提供对IT基础架构的运行状况、风险和效率的全面和深入地分析，同时将这些信息以图形化的方式展现出来。图：vSOM体系结构下面将分别对vSOM的服务器虚拟化与运维管理解决方

17、案进行介绍。服务器虚拟化解决方案VMware的服务器虚拟化解决方案vSphere是业界领先的用于构建云计算基础架构的虚拟化平台。它使得 IT 能以最低的TCO（总体拥有成本）满足要求最严格的关键业务应用的SLA。vSphere通过在计算、存储、网络、可用性、安全和自动化等方面提供的一整套应用和基础架构服务实现了一个完整、高效，安全的虚拟化平台。vSphere所提供的服务如下图所示。图：VMware vSphere虚拟化平台vSphere具有如下的优势。通过提高利用率和实现自动化获得高效率：可实现 15:1 或更高的整合率，将硬件利用率从 5%15% 提高到 80% 甚至更高，而且无需牺牲性能。

18、大幅降低IT成本：可使资金开销最多减少70%，并使运营开销最多减少 30%，从而为 vSphere 上运行的每个应用降低20%30%的IT基础架构成本。兼具敏捷性和可控性：能够快速响应不断变化的业务需求，而又不牺牲安全性或控制力，并且为vSphere上运行的所有关键业务应用提供零接触式基础架构，并内置可用性、可扩展性和性能保证。可自由选择：借助基于标准的通用平台，可以充分利用各种现有IT资产及新一代IT服务，而通过开放式API，可借助来自全球领先技术提供商体系的解决方案使vSphere提供更强大的功能。作为一款先进的虚拟化平台，vSphere拥有如上诸多的优势，但是，仅仅使用vSphere会存

19、在一些运维管理方面的不足，例如：性能优化与容量管理。这些不足使得vSphere的优势不能够完全发挥出来。因此，为了将vSphere的优势发挥到极致，一套与之紧密结合的运维管理工具是必不可少的。而vSOM是vSphere与vCenter Operations Management Suite标准版的集合，它除了可以高效地完成服务器虚拟化，让整个数据中心更加地灵活，敏捷，高效外，还可以深度监控整个IT基础架构的容量与性能，可以实现更高的容量利用率、整合率和硬件节约，同时还可以缩短问题诊断和解决的时间，避免业务受到影响，下面将介绍vSOM所提供的运维管理解决方案。虚拟化环境下的运维管理解决方案vSO

20、M中的vCenter Operations Management Suite标准版提供了虚拟化环境下的运维管理解决方案。功能特性vSOM的运维管理解决方案具有如下的功能特性。全面的可见性，便于vSphere管理员使用获取关于基础架构和应用运行状况、风险和效率的全面视图和深入运营洞察信息自动从vCenter收集数据 以vCenter窗格的方式深入集成直观的屏幕引导用户发现需要注意的问题降低虚拟机管理成本并优化vSphere管理效率主动管理性能停止监控，转而开始主动管理基础架构和应用性能自动化的根本原因分析和修复建议可帮助管理员快速发现并消除潜在瓶颈容量优化发现容量不足和超额配置情况，以便合理调整

21、虚拟机大小、回收闲置资源并放心提高整合率通过增加ESXi上的虚拟机密度降低基础架构成本vSOM的运维管理解决方案的管理界面可以显示虚拟基础设施的健康状态、风险和效率。此外，管理界面还可以显示当前虚拟基础架构中各节点（可以在vCenter级别，数据中心级别，集群级别，ESXi主机级别以及虚拟机级别上显示节点信息）的资源使用情况和资源需求情况，并以数字的形象直观地呈现负载的高低。对于主要的环境资源，包括CPU，内存，网络以及存储等，进行使用情况汇总。图：vSOM运维管理的基本界面vSOM提升了vSphere的价值如果只使用vSphere，用户可以节约28%的运维成本，如果在vSphere环境下使用

22、vCenter Operations Management Suite，那么可以节约50%的运维成本，因此，vCenter Operations Management Suite可以大幅提升vSphere的价值。图：vCenter Operations Management Suite提升了vSphere的价值Management Insight Technologies对vSOM的调查研究表明，vSOM可以使客 户获得比单独运行vSphere更多的好处，一些主要的优势提升数据如下：提高基础架构和应用可用性将应用的停机时间减少 36%将故障诊断和解决问题的时间减少 26%降低成本实现约双倍的

23、vSphere IT 成本节约提高容量利用率将vSphere容量利用率提高 40%，将整合率提高 37%vSOM相对于单独使用vSphere所带来的运维成本收益，如下图所示。图：在vSphere环境下部署VC Ops所带来的运维收益除了可以节约运维成本，vSOM在关键性能指标上，相对于单独使用vSphere都提高了30%40%，具体的性能收益数据如下图所示。图：在vSphere环境下部署VC Ops所带来的性能收益可见，无论在降低运维成本还是提高整体性能方面，vSOM都可以在很大程度上提升vSphere的价值，它拥有单独部署vSphere所无法比拟的优势。VMware解决方案规划设计虚拟化技术

24、的引入大大减少了需要维护和管理的设备，如服务器、交换机、机架、网线、UPS、空调等。原先设备可以根据制度进行折旧报废、或者利旧更新，使得IT管理人员有了更多的选择。虚拟化可以提高资源利用率，降低硬件采购成本，更加节能和节省空间，让整个数据中心更加灵活。下图是实施了VMware虚拟化方案之后的IT整体架构。图：数据中心整体架构图服务器虚拟化后，我们搭建了虚拟化集群，并统一进行管理。原有的服务器设备仍然可以正常运行，并且与虚拟化服务器融合在一起。随着虚拟化的不断应用，可以不断动态地增加虚拟化集群的规模，搭建更健康的IT体系架构。客户端方面，延续了原先的访问模式，对于虚拟服务器的数据交互等操作，等同

25、于原先传统物理服务器的的访问模式，不会对业务系统造成任何不利影响。可用性规划本次规划充分考虑了虚拟化环境的可用性设计，例如：在网络层面和存储层面分别利用了VMware vSphere内置的网络冗余和存储多路径控制确保高可用。在服务器高可用性上，vSphere内置了HA，DRS和vMotion等功能可以应对本地站点多种虚拟机应用计划内和计划外意外停机的问题。本小节将根据厦门城市职业学院的it环境，对可用性进行整体规划。可用性相关技术的说明与配置指导原则如下。组件可用性故障影响维护正在运行的工作负载vSphere 主机在高可用性集群中配置所有vSphere主机，最少应实现n+1冗余。这样可保护客户

26、的虚拟机、托管平台门户/管理应用。如果某台主机出现故障，vSphere HA可在13秒内检测到故障，并开始在集群内的其他主机上启动该主机的虚拟机。vSphere HA接入控制会确保集群内有足够的资源用于重新启动虚拟机。VMware建议采用一种名为“集群资源百分比”的接入控制策略，因为此策略不仅十分灵活，而且能够实现资源可用性。此外，VMware还建议对vCenter进行配置，使之能够主动将虚拟机从运行状况不稳定的主机中迁移出来。在vCenter中，可以定义用于监控主机系统运行状况的规则。虚拟机资源使用情况vSphere DRS和vSphere Storage DRS可在主机之间迁移虚拟机，以便

27、平衡集群资源和降低出现“邻位干扰”虚拟机的风险，防止虚拟机在主机内独占CPU、内存和存储资源，从而避免侵害相同主机上的其他虚拟机。当检测到I/O冲突时，vSphere Storage I/O Control会自动调节主机和虚拟机，确保在数据存储中的虚拟机之间公平分配磁盘份额。这可确保邻位干扰虚拟机不会独占存储I/O资源。Storage I/O Control会利用份额分配机制来确保每个虚拟机获得应得的资源。无影响。通过vSphere DRS或vSphere Storage DRS，无需停机即可在主机之间迁移虚拟机。无影响。Storage I/O Control会根据虚拟机和vSphere主机相

28、应的份额授权容量或配置的最大IOPS数量来调节虚拟机和vSphere主机。vSphere主机网络连接为端口组最少配置两个物理路径，防止因单个链路故障而影响到平台或虚拟机连接。这包括管理和vMotion网络。可使用基于负载的绑定机制来避免超额使用网络链路的情况。无影响。即使发生故障切换，也不会导致服务中断。需要配置故障切换和故障恢复以及相应的物理设置（如PortFast）。vSphere主机存储连接对于每个LUN或NFS共享，将vSphere主机配置为至少具有两个物理路径，以防止因单个存储路径故障而影响到服务。基于存储供应商的设计指导准则来甄选路径选择插件。无影响。即使发生故障切换，也不会导致服

29、务中断。保持工作负载可访问性VMware vCenter ServervCenter Server 作为虚拟机运行并使用 vCenter Server Heartbeat。vCenter Server Heartbeat 针对vCenter Server提供一个集群解决方案，可在节点之间实现全自动故障切换，几乎可实现零停机。表：可用性技术相关说明VMware HA提供了简单易用、高效、高可用的虚拟机应用运行环境。在物理机发生故障时，可以被集群中的其他物理节点侦测到并且自动在备用物理机或其他有空闲资源的物理机启动故障节点在线的虚拟机。此外，如果虚拟机操作系统故障也可以被VMware HA侦测到并

30、尝试重启该虚拟机，最大限度保持虚拟机应用的可用性。利用VMware DRS动态资源调配可以收集各物理主机和虚拟机资源（CPU、内存等）使用情况，并且提供虚拟机最佳放置策略，可以自动或手动进行虚拟机的在线迁移功能满足最佳负载平衡需求。利用DRS建立资源池，可以最大限度的保证厦门城市职业学院信息中心虚拟化环境的核心应用，。对于需要对虚拟机所在物理机运行环境进行升级维护时，可以采用VMware VMotion技术在线将该物理机运行的虚拟机通过网络迁移到其他物理主机，并且确保迁移过程中对虚拟机应用没有影响。迁移后所有与客户端的会话连接不会中断，目前千兆网络vSphere可以同时并发迁移4个虚拟主机。综

31、上，我们建议厦门城市职业学院在数据中心的虚拟化基础架构中综合采用VMware vMotion，DRS，Storage DRS，HA和vCenter Server Heartbeat等提高可用性的技术，确保所有运行虚拟机均得到同样的高可用运行环境保护，提高整体的应用SLA。服务器虚拟化解决方案 vSphere体系结构 基于vSphere的虚拟数据中心基础架构vSphere 可加快现有数据中心向云计算的转变，同时还支持兼容的公有云服务，从而为业界唯一的混合云模式奠定了基础。vSphere，许多群体称之为“ESXi”，即底层虚拟化管理程序体系结构的名称，这是一种采用尖端技术的裸机虚拟化管理程序。vS

32、phere 是市场上最先进的虚拟化管理程序，具有许多独特的功能和特性，其中包括：磁盘空间占用量小，因此可以缩小受攻击面并减少补丁程序数量不依赖操作系统，并采用加强型驱动程序具备高级内存管理功能，能够消除重复内存页或压缩内存页通过集成式的集群文件系统提供高级存储管理功能高I/O可扩展性可消除 I/O瓶颈基于VMware vSphere 的虚拟数据中心由基本物理构建块（例如 x86 虚拟化服务器、存储器网络和阵列、IP 网络、管理服务器和桌面客户端）组成。图：vSphere 数据中心的物理拓扑vSphere 数据中心拓扑包括下列组件:计算服务器在祼机上运行 ESXi 的业界标准 x86 服务器。E

33、SXi 软件为虚拟机提供资源，并运行虚拟机。每台计算服务器在虚拟环境中均称为独立主机。可以将许多配置相似的 x86 服务器组合在一起，并与相同的网络和存储子系统连接，以便提供虚拟环境中的资源集合（称为群集）。存储网络和阵列光纤通道SAN 阵列、iSCSI SAN 阵列和 NAS 阵列是广泛应用的存储技术，VMware vSphere 支持这些技术以满足不同数据中心的存储需求。存储阵列通过存储区域网络连接到服务器组并在服务器组之间共享。此安排可实现存储资源的聚合，并在将这些资源置备给虚拟机时使资源存储更具灵活性。IP 网络每台计算服务器都可以有多个物理网络适配器，为整个 VMware vSphe

34、re 数据中心提供高带宽和可靠的网络连接。vCenter ServervCenter Server 为数据中心提供一个单一控制点。它提供基本的数据中心服务，如访问控制、性能监控和配置功能。它将各台计算服务器中的资源统一在一起，使这些资源在整个数据中心中的虚拟机之间共享。其原理是：根据系统管理员设置的策略，管理虚拟机到计算服务器的分配，以及资源到给定计算服务器内虚拟机的分配。在 vCenter Server 无法访问（例如，网络断开）的情况下（这种情况极少出现），计算服务器仍能继续工作。服务器可单独管理，并根据上次设置的资源分配继续运行分配给它们的虚拟机。在vCenter Server 的连接恢

35、复后，它就能重新管理整个数据中心。管理客户端VMware vSphere 为数据中心管理和虚拟机访问提供多种界面。这些界面包括 VMware vSphere Client (vSphere Client)、vSphere Web Client（用于通过 Web 浏览器访问）或 vSphere Command-Line Interface (vSphere CLI)。ESXi体系结构ESXi架构和组件ESXi是组成vSphere基础架构核心的虚拟化管理器，可直接安装在物理服务器之上，并允许多个虚拟机运行于虚拟化层之上。每个虚拟机与其他虚拟机共享相同的物理资源，并且它们可以同时运行。与其他虚拟化管

36、理程序不同，ESXi的所有管理功能都可以通过远程管理工具提供。由于没有底层操作系统，安装空间占用量可缩减至 150 MB 以下。ESXi 体系结构独立于任何通用操作系统运行，可提高安全性、增强可靠性并简化管理。紧凑型体系结构设计旨在直接集成到针对虚拟化进行优化的服务器硬件中，从而实现快速安装、配置和部署。如下图所示，从体系结构来说ESXi包含虚拟化层和虚拟机，而虚拟化层有两个重要组成部分：虚拟化管理程序VMkernel和虚拟机监视器VMM。ESXi主机可以通过vSphere Client、vCLI、API/SDK和CIM接口接入管理。图：ESXi体系结构VMkernelVMkernel 是虚拟

37、化的核心和推动力，由 VMware 开发并提供与其他操作系统提供的功能类似的某些功能，如进程创建和控制、信令、文件系统和进程线程。VMkernel控制和管理服务器的实际资源，它用资源管理器排定VM顺序，为它们动态分配CPU时间、内存和磁盘及网络访问。它还包含了物流服务器各种组件的设备驱动器例如，网卡和磁盘控制卡、VMFS文件系统和虚拟交换机。VMkernel 专用于支持运行多个虚拟机及提供如下核心功能：资源调度I/O 堆栈设备驱动程序VMkernel 可将虚拟机的设备映射到主机的物理设备。例如，虚拟 SCSI 磁盘驱动器可映射到与 ESXi 主机连接的 SAN LUN 中的虚拟磁盘文件；虚拟以

38、太网 NIC 可通过虚拟交换机端口连接到特定的主机 NIC。虚拟机监视器VMM每个 ESXi 主机的关键组件是一个称为 VMM 的进程。对于每个已开启的虚拟机，将在 VMkernel 中运行一个 VMM。虚拟机开始运行时，控制权将转交给 VMM，然后由 VMM 依次执行虚拟机发出的指令。VMkernel 将设置系统状态，以便 VMM 可以直接在硬件上运行。然而，虚拟机中的操作系统并不了解此次控制权转交，而会认为自己是在硬件上运行。VMM 使虚拟机可以像物理机一样运行，而同时仍与主机和其他虚拟机保持隔离。因此，如果单台虚拟机崩溃，主机本身以及主机上的其他虚拟机将不受任何影响。虚拟机虚拟机是一个由

39、VMkernel控制的软件构造体。所有虚拟机配置信息、状态信息和数据都封装在存储在数据存储中的一组离散文件中。这使虚拟机具有可移动性，并且易于备份或克隆。图：虚拟机文件虚拟机的特性虚拟机具有如下基本特性：分区：可在一台物理机上运行多个操作系统，并在多个虚拟机之间分配系统资源隔离：虽然多个虚拟机可以共享一台计算机的物理资源，但它们相互之间保持完全隔离。由于隔离的原因，虚拟环境中运行的应用在可用性和安全性方面远优于在传统的非虚拟化系统中运行的应用。封装：虚拟机实质上是一个软件容器，它将一整套虚拟硬件资源与操作系统及其所有应用捆绑或封装在一起。通过封装，虚拟机获得了超强的移动性并且易于管理。硬件抽象

40、化: 虚拟机完全独立于其底层物理硬件。可以为虚拟机配置与底层硬件上存在的物理组件完全不同的虚拟组件。由于虚拟机独立于硬件，再加上它具备封装和兼容性这两个特性，因此可以在不同类型的 x86 计算机之间自由地移动它，而无需对设备驱动程序、操作系统或应用进行任何更改。事实上，您可以在一台物理计算机上混合运行不同类型的操作系统和应用。图：虚拟机特性虚拟机的组件虚拟机通常有一个操作系统、VMware Tools 以及虚拟资源和硬件，其管理方式与物理计算机非常相似。在虚拟机上安装客户操作系统与在物理计算机上安装操作系统完全一样。您必须拥有操作系统供应商提供的包含安装文件的 CD/DVD-ROM 或 ISO

41、 映像。操作系统虚拟机与所有标准 x86 操作系统和应用程序完全兼容。在一台物理主机的不同虚拟机里，可以根据应用需求同时运行不同的x86操作系统，彼此之间不会冲突，且对x86操作系统无需进行任何修改。VMware Tools VMware Tools 是一套实用程序，能够提高虚拟机的客户操作系统的性能，并改善对虚拟机的管理。在客户操作系统中安装 VMware Tools 十分必要。虽然客户操作系统可以在未安装 VMware Tools 的情况下运行，但是您将无法使用某些重要功能，并失去一些便利性。VMware Tools 服务是一项在客户操作系统内执行各种功能的服务。该服务在客户操作系统启动时

42、自动启动。在客户操作系统中安装 VMware Tools 后，它还会提供 VMware 设备驱动程序，包括 SVGA 显示驱动程序、用于某些客户操作系统的 vmxnet 网络连接驱动程序、用于某些客户操作系统的 BusLogic SCSI 或 LSI Logic 驱动程序、用于在虚拟机之间进行有效内存分配的内存控制驱动程序、用于将 I/O 置于静默状态（使用 VMware Data Recovery 或 VMware vStorage API for Data Recovery）以进行备份的同步驱动程序、用于实现文件夹共享的内核模块以及 VMware 鼠标驱动程序。虚拟硬件每个虚拟机都有虚拟硬

43、件，这些虚拟硬件在所安装的客户操作系统及其应用中显示为物理硬件。每个客户操作系统都能识别出常规硬件设备，但它并不知道这些设备实际上是虚拟设备。虚拟机具有统一的硬件（少数选项可以由系统管理员控制）。统一硬件使得虚拟机可以跨 vSphere 主机进行迁移。图：虚拟硬件ESXi 主机将为每个虚拟机提供一个 x86 基础平台，可以选择要在该平台中安装的设备。基础虚拟机完全符合 x86 架构的系统标准。下图是所有 Windows 虚拟机中均配备的标准 VMware 设备驱动程序。标准虚拟设备驱动程序具有可移植性，您无需为每台虚拟机重新配置操作系统。如果将这些文件复制到其他 ESXi 主机，则即使硬件截然

44、不同，这些文件仍然可以正常运行，且无需重新配置硬件。图：虚拟机看到的硬件资源分配方式主机、集群、资源池可以在非集群（独立式）vSphere 主机和集群中配置 CPU 和内存资源池。主机、群集和资源池提供了灵活而动态的方法,来组织虚拟环境中聚合的计算和内存资源,并将其链接回基础物理资源。主机表示 x86 物理服务器的聚合计算和内存资源。例如,如果 x86 物理服务器具有四个双核 CPU(每个以 4 GHz 速度运行)和 32 GB 的系统内存,主机将提供 32 GHz 计算能力和 32 GB 内存来运行分配给它的虚拟机。群集可作为单个实体发挥作用和进行管理。它表示共享相同网络和存储阵列的 x86

45、 物理服务器组的聚合计算及内存资源。例如,如果服务器组中包含 8 台服务器,每台服务器有四个双核 CPU(每个 CPU 以 4 GHz 的速度运行)和 32 GB 内存,群集将聚合 256GHz 的计算能力和 256GB 的内存来运行虚拟机。资源池是单个主机或群集的计算及内存资源的分区。资源池可以是分层的,也可以是嵌套的。您可以将任何资源池划分为较小的资源池,以进一步划分资源并将其分配给不同的组或用于各种不同的目的。借助资源池，您可以根据业务需要分层次地划分并分配 CPU 和内存资源。划分并分配 CPU 和内存资源的原因包括维护行政界限、执行收费政策，或者适应地域或部门划分。资源池还用于向其他

46、用户和组委派权限。图：资源池份额、限制、预留vSphere 使用份额、限制和预留来确保主机上（或集群中）一起运行的虚拟机能够获得足够的资源，如 CPU、内存、网络和存储。份额份额可以保证为虚拟机提供资源（CPU、RAM、网络或存储 I/O）的特定百分比。默认情况下，每个虚拟机将能够访问相同比例的资源。例如，如果 vSphere 主机上运行 4 个虚拟机，则每个虚拟机可以访问 25% 的可用 CPU 资源。如果有多余的容量可用，则虚拟机可以利用更多。份额指定虚拟机（或资源池）的相对重要性。如果某个虚拟机的资源份额是另一个虚拟机的两倍，则在这两个虚拟机争用资源时，第一个虚拟机有权消耗两倍于第二个虚

47、拟机的资源。份额通常指定为高、正常或低，这些值将分别按 4:2:1 的比例指定份额值。还可以选择自定义为各虚拟机分配特定的份额值（表示比例权重）。指定份额仅对同级虚拟机或资源池（即在资源池层次结构中具有相同父级的虚拟机或资源池）有意义。同级将根据其相对份额值共享资源，该份额值受预留和限制的约束。为虚拟机分配份额时，始终会相对于其他已打开电源的虚拟机来为该虚拟机指定优先级。限制限制则可以为资源分配提供硬性上限。即使有更多 CPU 容量可用，也可以将虚拟机可获得的虚拟 CPU 频率设置为不超过 1 GHz。限制通常会在客户支付资源使用费的共享基础架构配置中使用。限制功能为可以分配到虚拟机的 CPU

48、、内存或存储 I/O 资源指定上限。服务器分配给虚拟机的资源可大于预留，但决不可大于限制，即使系统上有未使用的资源也是如此。限制用具体单位（兆赫兹 (GHz) 或兆字节 (MB) 或每秒 I/O 操作数）表示。CPU、内存和存储 I/O 资源限制默认为无限制。如果内存无限制，则在创建虚拟机时为该虚拟机配置的内存量将成为其有效限制因素。预留预留指定保证为虚拟机分配的最少资源量。仅在有足够的未预留资源满足虚拟机的预留时，vCenter Server 或 ESXi 才允许打开虚拟机电源。即使物理服务器负载较重，服务器也会确保该资源量。预留用具体单位（兆赫兹 (GHz) 或兆字节 (MB)）表示。例如

49、，假定有 2GHz 可用，并且为 VM1 和 VM2 各指定了 1GHz 的预留量。现在每个虚拟机都能保证在需要时获得 1GHz。但是，如果 VM1 只用了 500MHz，则 VM2 可使用 1.5GHz。预留默认为 0。可以指定预留以保证虚拟机始终可使用最少的必要 CPU 或内存量。计算功能特性虚拟机计算性能虚拟机性能虚拟机有一个对应的硬件版本的概念，该硬件版本指示虚拟机支持的虚拟硬件特性，如 BIOS 或 EFI、虚拟插槽数、最多 CPU 数、最大内存配置和其他硬件特征。创建虚拟机所用的 vSphere 主机的版本决定了虚拟机的硬件版本。最新版本支持的最大虚拟机能力为：64个虚拟CPU、1

50、TB内存、 IOPS的磁盘读取速度以及36Gbs以上的网络吞吐量。远远大于典型应用的需求，足以满足关键应用和甚至大数据的需求。这足以满足每天处理 20 亿次交易的大规模数据库的需求，只需一台虚拟机，即可存储 NASDAQ每天 20 亿笔交易的全部信息图：虚拟机容量演进以适应更大关键应用关键应用虚拟化下图可见，越来越多的关键应用已经运行在虚拟化平台之上.图：关键应用虚拟化比例虚拟化给关键应用带来了如下的好处：效益：降低应用程序成本敏捷性：提高应用程序服务质自由度：缩短应用程序生命周期图：动态扩展应用程序的资源已适应不同SLA将关键应用部署到虚拟化平台可以使应用程序的资源按需扩展，以满足业务变化和

51、适应不同SLA的需要。支持动态的扩展：热添加容量：CPU和内存热添加利用vMotion迁移到更强大的主机，不影响业务的连续性。在几分钟内就可以调配附加的应用程序实例。实验得出，超过95% 以上的应用程序在 VMware vSphere 上可达到甚至超过本机性能。VMware 虚拟机扩展性能很好64 个虚拟 CPU，1TB 内存开销很小（通常为 2% 至 10%）虚拟化的主机更易于扩展使用所有核心（64 个核心或更多）Exchange 服务器容量增大一倍 性能基准测试设定了标准 8,900 个并发 TPC-C 事务SPECweb2005 的结果为“优于物理”创世界纪录的 TPC-H 性能 虚拟机

52、迁移vMotion简介vSphere vMotion能在实现零停机和服务连续可用的情况下将正在运行的虚拟机从一台物理服务器实时地迁移到另一台物理服务器上，并且能够完全保证事务的完整性。vMotion是创建动态、自动化并自我优化的数据中心所需的关键促成技术，它的主要优点是：即时迁移正在运行的虚拟机轻松管理和安排实时迁移图：vSphere vMotion1) 即时迁移正在运行的整个虚拟机VMware的客户中，80%都在生产中部署了vMotion技术，此技术利用服务器、存储和网络连接的完全虚拟化，可将正在运行的整个虚拟机从一台物理服务器立即迁移到另一台物理服务器上，同时，虚拟机会保留其网络标识和连接

53、，从而确保实现无缝的迁移过程，管理员可以使用这种热迁移技术来完成如下操作： 在零停机、用户毫无察觉的情况下执行实时迁移 持续自动优化资源池中的虚拟机 在无需安排停机、不中断业务运营的情况下执行硬件维护 主动将虚拟机从发生故障或性能不佳的服务器中移出，从而保证虚拟机的运行效率2) 轻松管理和安排实时迁移迁移向导可以使管理员轻松管理和安排虚拟机的迁移操作，它可以： 执行任何虚拟机的多个并行迁移，虚拟机可以跨任何受vSphere支持的硬件和存储并运行任何操作系统 几秒钟内即可确定虚拟机的最佳放置位置 安排迁移在预定时间发生，且无需管理员在场实现原理与工作机制使用VMware vMotion将虚拟机从

54、一台物理服务器实时迁移到另一台物理服务器的过程是通过如下三项基础技术实现的。虚拟机的整个状态由存储在数据存储（如光纤通道或iSCSI存储区域网络(SAN)，网络连接存储(NAS)或者物理主机本地存储）上的一组文件封装起来。vSphere虚拟机文件系统(VMFS)允许多个vSphere主机并行访问相同的虚拟机文件。虚拟机的活动内存及精确的执行状态通过高速网络快速传输，从而允许虚拟机立即从在源vSphere主机上运行切换到在目标vSphere主机上运行。vMotion通过在位图中连续跟踪正在进行的内存事务来确保用户察觉不到传输期，一旦整个内存和系统状态已拷贝到目标vSphere主机，vMotion

55、将中止源虚拟机的运行，将位图的内容拷贝到目标vSphere主机，并在目标vSphere主机上恢复虚拟机的运行。整个过程在以太网上需要不到两秒钟的时间。底层vSphere主机将对虚拟机使用的网络进行虚拟化。这样可以确保即使在迁移后也能保留虚拟机网络标识和网络连接。因为使用vMotion进行虚拟机迁移可以保留精确的执行状态、网络标识和活动网络连接，其结果是实现了零停机时间且不中断用户操作。vSphere 5.1以及之后版本中的vMotion增强功能可将虚拟机实时迁移的方便性和灵活性提高到新的水平。在vSphere 5.1之前，无论是vMotion还是Storage vMotion都需要共享存储才能

56、执行虚拟机的实时迁移，但是vSphere 5.1以及之后的版本不再需要共享存储。vSphere 5.1以及之后的版本允许将vMotion和Storage vMotion组合到一个过程中。这种组合式迁移通过网络将虚拟机内存及其磁盘同时复制到目标主机。发送完所有内存和磁盘数据后，目标虚拟机将开始运行，同时源虚拟机将被关闭。管理和自动化集中式控制和主动式管理vCenter Server体系结构和组件VMware vCenter Server是一款服务器和虚拟化管理软件，提供一个用于管理 VMware vSpher环境的集中式平台。 利用 vCenter Server，IT 管理员可以自动实施和交付虚

57、拟基础架构。图： vCenter Server管理拓扑vCenter Server 位于 vSphere 的管理层下。vCenter Server 对数据中心进行便捷的单点控制。它运行于 Windows 64 位操作系统上，可提供许多基本的数据中心服务，例如：访问控制、性能监视以及配置。它可将各个计算服务器的资源整合起来，以供整个数据中心内的虚拟机共享。实现方法为：根据系统管理员设定的策略，管理分配给计算服务器的虚拟机以及分配给特定计算服务器内虚拟机的资源。vCenter Server Windows 实施的一个低成本备用方案是以 vCenter Server 设备的形式提供，这是一个运行在基于 Linux 预配置设备中的 vCenter Server 实施。即使万一无法访问 vCenter Server（例如，网络断开），计算服务器也能继续工作。可单独管理各个