vSphere虚拟化技术介绍

~2017年11月整理1、虚拟化技术简介2、vSphere虚拟化平台概述3、vSphere功能4、vSphere现场演示1.1、虚拟化技术的概念虚拟化是一种方法，本质上讲是指从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行配置，是从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源的方法。比如说，当前只有一台计算机，通过虚拟技术，在用户看来，似乎却是多台，每台都有其各自的CPU、内存、硬盘等物理资源。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。对于用户，虚拟化技术实现了软件跟硬件分离，用户不需要考虑后台的具体硬件实现，而只需在虚拟层环境上运行自己的系统和软件。虚拟化使用软件的方法重新定义划分IT资源，可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享，提高IT资源利用率，使IT资源能够真正成为社会基础设施，服务于各行各业中灵活多变的应用需求。1.2、虚拟化技术的类型虚拟化技术之所以会被广泛的采用，都有其应用背景，当前虚拟化技术大致看来主要有以下几种类型:拆分、整合、迁移。（1）拆分。某台计算机性能较高，而工作负荷小，资源没有得到充分利用。这种情况适用于拆分虚拟技术，可以将这台计算机拆分为逻辑上的多台计算机，同时供多个用户使用。这样可以使此服务器的硬件资源得到充分的利用。（2）整合。当前有大量性能一般的计算机，但在气象预报、地质分析等领域，数据计算往往需要性能极高的计算机，此时可应用虚拟整合技术，将大量性能一般的计算机整合为一台计算机，以满足用户对整体性能的要求。（3）迁移。将一台逻辑服务器中的闲置的一部分资源动态的加入到另一台逻辑服务器中，提高另一方的性能，实现资源共享、跨系统平台应用等。1.3、服务器虚拟化技术的现实意义（1）减少服务器的数量，节约硬件成本。虚拟化技术可以支持实现物理资源和资源池的动态共享，可通过动态资源配置提高服务系统对应用的灵活适应力，满足不断变化的应用需求，将极大的提高每台服务器的利用率，从而降低整个服务器基础架构的总体拥有成本。（2）降低管理复杂度，通过服务器虚拟化减少了物理服务器的数量，也就减少了相应的物理资源管理；隐藏物理资源的部分复杂性；简化了服务器部署、管理和维护工作，降低了管理费用。通过实现自动化、获得更好的信息和实现中央管理来简化公共管理任务；实现负载管理自动化。（3）提高数据备份的可靠性，支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案，虚拟化技术可以实现较简单的共享机制无法实现的隔离和划分，可实现对数据和服务进行可控和安全的访问，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。1.4、企业级虚拟化解决方案企业级虚拟化解决方案，如VMwarevSphere、MicrosoftHyper-V、RedHatKVM等（1）VMwareVMware是最早的X86平台上的虚拟化引擎，1994年就发布了第一款产品，经过十几年的发展和市场检验，产品成熟、稳定、兼容性也不错。VMware的产品线非常全面，不仅有虚拟化的解决方案，在IaaS、SaaS、PaaS层都有自己的产品。并且VMware在网络、存储方面都有相关的解决方案，VMware和网络存储厂商在协议层面也有一些私有协议，许多主流的厂商都支持VMware一些专用的协议，和VMware一起形成一个生态链。VMware目前被EMC控股，虚拟化产品线主要有针对个人使用的VMwareWorkstation，针对苹果用户的VMwareFusion,针对企业级用户的VMwareESXi服务器。管理工具主要是VMwarevSphere套件。VMware的产品基本上都是非开源产品，并且大部分都是收费产品，一般在传统关键行业使用比较多一些，在中小型企业、互联网行业使用得比较少一点。（2）HyperVHyperV是微软的虚拟化产品，最近几年发展非常迅速，在WindowsServer2012R2中的HyperV支持许多非常新的虚拟化特性。HyperV必须使用64版的Windows产品，HyperV也支持Linux系统的虚拟机。HyperV也是一款非开源的收费产品，HyperV的集群管理工具SCVMM配置非常复杂，需要配置Windows域、WindowsServer集群，然后才能管理多台宿主机。因为HyperV的成本相对较低，所以最近几年市场占有率也在提升，主要是一些使用Windows系统的企业使用比较多。（3）XenXen是最早的开源虚拟化引擎，由剑桥大学开发，版虚拟化的概念也是Xen最早提出的。Xen后来被思杰收购，推出了一套叫作XenServer的管理工具，XenServer于2013年年底宣布免费。Xen因为推出的时间比较长，兼容性、稳定性都不错，目前使用Xen的主要是一些在Xen上面技术积累较多的企业。（4）KVMKVM比较年轻，所以诞生的时候吸收了许多虚拟化技术的优点，一开始就支持硬件虚拟化技术，没有历史兼容包袱。所以KVM一推出，性能非常的优异。目前，KVM是OpenStack平台上首选的虚拟化引擎。国内新一代的公有云全部采用KVM作为底层的虚拟化引擎。KVM已经成为开源解决方案的主流选择。、物理拓扑结构采用FCSAN存储每台服务器均配置双HBA卡，通过光纤连接到存储阵列的双控制器上，保证了整个硬件平台的冗余。服务器组共使用多台服务器组成群集每台物理服务器都安装ESXi6.0在其中一台ESXi主机上安装VCSA6.0，作为管理端（Linux）管理访问使用工具包括vSphereClient、Web浏览器、终端连接工具（SSH连接）2.2、vSphere组件vSphere：是vmware一套产品的总称，vSphere中包含了vCenter和ESXi当然还包含了其他的组件，就类似于OFFICE和WORD的关系一样。VMwarevSphere包括下列组件和功能。VMwareESXi一个在物理服务器上运行的虚拟化层，它将处理器、内存、存储器和资源虚拟化为多个虚拟机。安装在实体服务器上，其实是个linux内核的操作系统，只有安装了ESXi以后你才能在上面创建虚拟机。VMwarevCenterServer配置、置备和管理虚拟化IT环境的中央点。它提供基本的数据中心服务，如访问控制、性能监控和警报管理功能。例如：监控控虚拟运行情况、调整虚拟机资源、迁移虚拟机等等。VMwarevSphereClient一个允许用户从任何WindowsPC远程连接到vCenterServer或ESXi的界面。VMwarevSphereWebClient一个允许用户从各种Web浏览器远程连接到vCenterServer的Web界面。2.3、管理访问工具通过vSphereClient可以直接管理单台ESXi服务器，但是管理有限，也不能vMotion等操作，因此，通常我们都是使用vSphereClient或者webClient，通过连接vCenterServer服务器来实现对多台ESXi服务器的管理。SecureCRTXmanagerPutty等服务器连接工具通过SecureCRT、Xmanager等服务器连接工具访问ESXi主机或者ESXi主机上部署的虚拟机，从而执行相关操作。3.1、vMotion动态迁移功能vSpherevMotion支持在物理服务器之间实时迁移运行中的虚拟机，同时保持零停机时间、连续的服务可用性和事务处理完整性。借助虚拟机实时迁移技术，在执行硬件维护时就无需安排宕机和终端业务操作。使用VMotion在物理服务器之间实时迁移虚拟机是通过三项基础技术实现的。首先，虚拟机的整个状况封装在共享存储区（如光纤通道、iSCSI存储区域网络（SAN）或网络连接存储（NAS））上的一组文件中。VMware的群集虚拟机文件系统（VMFS）允许多个ESX并行访问同一组虚拟机文件。其次，虚拟机的内存映像和精确的执行状况可通过高速网络在各ESX主机之间迅速传递。VMotion通过在一个位图中保持对现行内存处理过程的跟踪，使用户在传递期间察觉不到性能变化。一旦整个内存和系统状况被复制到目标ESX后，VMotion就会中止源虚拟机的运行，将位图复制到目标ESX，并在目标ESX上继续运行该虚拟机。整个过程在千兆位以太网上只需要不到两秒钟的时间。第三，虚拟机使用的网络也被底层ESXi虚拟化，确保即使在迁移之后，虚拟机的网络身份标识和网络连接也能保留下来。VMotion会在此过程中管理虚拟MAC地址。一旦目标虚拟机被激活，VMotion就会对网络路由器执行ping指令，以确保它知道该虚拟MAC地址的新物理位置。由于使用VMotion进行虚拟机迁移可保留精确的执行状况、网络身份标识和活动的网络连接，因此可以实现零宕机，不会对用户造成干扰。只有实现VMotion功能，才能实现HA、FT等功能。vsphere高级功能HA、DRS、FT等，都需要有共享存储环境，即多台esxi主机同时连接一个共享存储，这样在新建虚拟机时，可以指定把虚拟磁盘保存在共享存储上，便于虚拟机在各个主机之间“飘移”。3.2、DRS分布式资源调度功能DistributedResourceScheduler(DRS)通过为虚拟机收集硬件资源，动态分配和平衡计算容量。DRS与vMotion配合使用，可以在虚拟基础架构中不断自动平衡同一群集中各虚拟机的工作负载。在群集中首次启动某个虚拟机时，DRS会自动找出具有足够资源的ESX主机来运行该虚拟机。如果所选主机的情况发生变化，例如，其他虚拟机的活动增加，使该虚拟机无法实现最低资源分配保障，DRS将会发现这一情况，并在群集上搜索能够满足该虚拟机资源分配需求的备用ESX主机。然后，VMwareDRS会使用VMotion自动将虚拟机迁移到新主机上，用户操作和应用程序均不会受到任何影响。这样，在虚拟基础架构中，所有服务器工作负载便可实现持续平衡。DRS通过ESXLocalScheduler(调度器)和vCenterGlobalScheduler来进行操作。DRS放置虚拟机以平衡群集中的负载，并强制执行群集范围内的资源分配策略（如预留、优先级和限制）。动态负载均衡和连续智能优化，保证所有应用需要的资源3.3、HA高可用性功能HighAvailability(HA)可为虚拟机提供高可用性的功能。如果服务器出现故障，受到影响的虚拟机会在其他拥有多余容量的可用服务器上重新启动。在每台服务器上安装的VMwareHA代理会不断向资源池中的其他服务器发出“心跳”信号，一旦“心跳”信号丢失，所有受影响的虚拟机都会立即在其他服务器上重新启动。正是由于VMFS群集文件系统允许多个ESX拥有对相同虚拟机文件的读写权限，才使虚拟机的重新启动得以实现。VMwareHA可确保资源池中始终有充足的资源，以便当某个服务器出现故障时，能够在其他物理服务器上重新启动虚拟机。只要为群集选择VMwareHA选项，其所有虚拟机均会得到保护，使虚拟机在主机发生故障之后可以自动重新启动。VMwareHA与故障切换群集的不同之处在于，重新启动虚拟机时会有一小段宕机时间，但对于大多数应用程序而言，极其短暂的中断是可以接受的；而且VMwareHA可以避免故障切换群集所引起的费用和复杂性。3.4、FT容错功能FaultTolerance（FT）通过创建和维护与主虚拟机相同，并且可在发生故障切换时随时替换主虚拟机的辅助虚拟机，来确保虚拟机的连续可用性，其实就是为某一个虚拟机创建一个完全相同的副本。vSphereHA通过在主机出现故障时重新启动虚拟机来为虚拟机提供基本级别的保护。vSphereFT可提供更高级别的可用性，允许用户对任何虚拟机运行保护以防止主机发生故障时丢失数据、事务或连接。FT通过确保主虚拟机和辅助虚拟机的状态在虚拟机的指令执行的任何时间点均相同来提供连续可用性。使用ESXi平台上的VMwarevLockst