从虚拟化到云计算 VMware vSphere概略

前言 VMware在四月份发布的vSphere或许是IT计算深入发展的 最好象征，vSphere指引云计算深入渗透到企业的IT架构中， 使用vSphere将之前企业IT的虚拟化平台扩展至更高的应用 层次：云计算，将服务器硬件资源：CPU时间、内存和存储 空间一一融合在同一个池中的资源，按照需求调配给不同的 计算负载上。 据VMware称vSphere是IT业第一个云操作系统，vSphere 不仅继承了上一代VMware虚拟平台——Infrastructure 3(简称VI3)的性能，而且还加以扩展和完善，立于一个更加 成熟的虚拟化平台上，为内部云计算和外部云计算奠定基础， 有理有据地搭建云计算桥梁——创建一朵安全的私有云。任 何IT组织都可以通过vSphere享有云计算的所有好处，加大 对基础架构的控制力，同时在操作系统，应用程序和硬件设 备方面具有更广阔的选择空间，用最低的成本即可得到高级 的应用软件服务。

vSphere新特点 1.云计算 　　VMware采用一种全新的方法来进行虚拟化，深入 地诠释了云计算的概念，将vSphere研发成为一朵内部 的“私有云”，同时也能够与第三方生产商（如Amazon, Nirvanix等）提供的“外部云”进行协同工作。 　　vSphere在云计算技术的另一个创新是创造了一个 新的概念，叫vApp。它类似于一个“逻辑包”，包含一 个应用程序以及该程序运作所需要的全部虚拟机和外部 和内部的资源。由于在正常情况下，应用程序的正常运 作往往需要的虚拟机的台数往往不只一台，因此， vApp专门针对此提供了一种管理应用程序的新方法， 大大降低了操作的复杂性。

vSphere新特点 2.新的配置上限 　　由于VMware VI3对处理器的数目和虚拟机的内存 大小都有限制（最多允许4台服务器以及每台虚拟机有 64GB的内存），所以一些较高性能的服务器通常是不 可用的。而vSphere却在这方面做出了很大的改善，完 全消除了上述限制所带来的不便。下面是vSphere的虚 拟机和ESX 4.0主机的配置上限： 1)每台虚拟机最多拥有8个CPU和10张网卡，内存 增加为255GB。 2)一台主机至多有512个CPU和1TB的物理内存。 3)一台主机上一次性可以运行多达320台虚拟机。

云计算基础架构 vSphere的发布，令VMware实现了从数据中心到云计算基础架构 的轻松转变，一跃成为云计算基础架构的普遍性平台。vSphere 的架构大致分为三个方面：虚拟数据中心架构，网络架构和存储 架构。 1.虚拟数据中心架构 　　VMware vSphere虚拟化整个IT基础架构（包括服务器、存 储器和网络），并聚合这些资源，在虚拟环境中提供一组统一的 元素。vSphere提供查看、配置和管理这些重要元素的功能，这 些元素包括： 1)计算资源（主机、群集）和内存资源（资源池） 　　主机是用来运行ESX/ESXi的物理机。所谓ESX/ESXi是一个在 物理服务器上运行的虚拟层，它将处理器、内存、存储器和资源 虚拟化为多个虚拟机。当一个或多个物理机组合在一起并作为一 个整体来工作和进行管理时，聚合在一起的计算和内存资源就形 成群集。物理机可以动态添加或从群集移除。从主机和群集获得 的计算和内存资源能够被精细地划分成资源池的层次结构。

云计算基础架构 2)存储资源（数据存储） 　　数据存储是数据中心内基础物理存储资源组合 的虚拟表示。这些物理存储资源可能来自服务器的 本地SCSI、SAS或SATA磁盘，光纤通道SAN磁盘阵 列，iSCSI SAN磁盘阵列或者网络附加存储 (NAS) 阵列。

云计算基础架构 3)网络资源 虚拟环境中的网络将虚拟机相互连接或将虚拟 机连接到虚拟数据中心外部的物理网络。 4)虚拟机 　　虚拟环境中的网络将虚拟机相互连接或将虚拟 机连接到虚拟数据中心外部的物理网络。 4)虚拟机 　　在创建虚拟机时，虚拟机被指定到特定的主机、 群集或资源池以及数据存储。启动后，虚拟机随着 工作负载的增加而动态地消耗资源或随着工作负载 的减少而动态地归还资源。

云计算基础架构 2.网络架构 　　VMware vSphere有一组虚拟网络元素，该组 元素可以让数据中心中的虚拟机像物理环境一样联 网。虚拟环境提供了与物理环境类似的网络元素， 这些元素包括： 1)虚拟网络接口卡(vNIC) 　　与物理机一样，每个虚拟机都有一个或多个 vNIC。客户机操作系统和应用程序通过常用的设备 驱动程序或VMware用于虚拟环境优化的设备驱动 程序与vNIC进行通信。无论哪种情况，客户机操作 系统中的通信就像与物理设备通信一样。

云计算基础架构 2)vNetwork标准交换机(vSwitch) 　　下图显示了vSwitches虚拟环境内部和外部网络之间 的关系。vSwitch可在虚拟机之间进行内部流量路由或通 过连接物理以太网适配器链接外部网络。

云计算基础架构 3)vNetwork分布式交换机(dvSwitch) 　　dvSwitch在所有关联主机之间作为单个虚拟交换机 使用。这使得虚拟机可在跨多个主机进行迁移时确保其网 络配置保持一致。与vSwitch一样，每个dvSwitch都是一 种可供虚拟机使用的网络集线器。

云计算基础架构 4)端口组 　　端口组是虚拟环境特有的概念，它一种策略设置机制， 这些策略用于管理与端口组相连的网络。虚拟机不是将其 vNIC连接到vSwitch上的特定端口，而是连接到端口组。 一个vSwitch可以有多个端口组。与同一端口组相连的所 有虚拟机均属于虚拟环境内的同一网络，即使它们属于不 同的物理服务器也是如此。可将端口组配置为执行策略， 以提供增强的网络安全、网络分段、更佳的性能、高可用 性以及流量管理。

云计算基础架构 3.存储架构 　　VMware vSphere存储架构由各种抽象层组成，这些 抽象层隐藏并管理物理存储子系统之间的复杂性和差异。

VMware vSphere分布式服务 VMware vSphere分布式服务可自动有效地管理资源，并 实现虚拟机的高可用性。 1.VMotion 　　VMotion可将正在运行的虚拟机从一台物理服务器迁 移到另一台物理服务器，而无需中断服务。使用VMotion， 可将资源重新动态分配至物理服务器上的虚拟机。

VMware vSphere分布式服务 2.Storage VMotion 　　Storage VMotion可以在数据存储之间迁移虚拟机而 无需中断服务。这使得管理员可以将虚拟机负载从一个存 储阵列迁移到另一阵列，以便执行维护、重新配置LUN、 解决空间不足问题和升级VMFS卷。通过无缝迁移虚拟机 磁盘，管理员还可以使用Storage VMotion优化存储环境 来提高性能。

VMware vSphere分布式服务 3.DRS 　　VMware DRS可将物理主机的群集作为单个计算资源 进行管理：将虚拟机分配到群集，DRS会找到运行该虚拟 机的相应主机。DRS放置虚拟机的方式可确保群集中的负 载保持平衡，并强制执行群集范围内的资源分配策略（例 如，预留、优先级和限制）。启动虚拟机时，DRS在主机 上执行虚拟机的初始放置。当群集条件更改（例如，负载 和可用资源）时，DRS可根据需要将虚拟机迁移（使用 VMotion）到其他主机。当需要向群集添加新的物理服务 器时，借助DRS，虚拟机能够立即自动利用新资源，因为 它负责分发运行的虚拟机。

VMware vSphere分布式服务

VMware vSphere分布式服务 4.HA 　　如果主机出现故障，VMware HA能快速地在群集内的其 他物理服务器上自动重启虚拟机。通过应用程序群集，虚拟 机内的所有应用程序都拥有了高可用性。 VMware HA 　　使用HA，vCenter Server不是单一故障点。HA通过 vCenter Server进行集中配置；但是配置完成后，它将在每 个ESX主机上以分布式方式连续运作，不再涉及vCenter Server。即使vCenter Server发生故障，HA仍然可以成功进 行故障切换。

VMware vSphere分布式服务 5.容错 　　ESX/ESXi主机平台上的VMware容错功能(FT)借助于 VMware vLockstep技术，通过使用在单独主机上以虚拟锁 步方式运行的卷影副本（辅助虚拟机）来保护虚拟机（主虚 拟机），从而提供连续可用性。运作，不再涉及vCenter Server。即使vCenter Server发生故障，HA仍然可以成功进 行故障切换。

VMware vCenter Server VMware vCenter Server用于集中管理数据中心。它会聚合多台ESX/ESXi主机的 物理资源，这些资源的集合可使系统管理员能够简单灵活地为虚拟环境中的虚拟机 进行置备。 1.vCenter Server组件 1)用户访问控件 　　通过用户访问控制组件，系统管理员可以为不同的用户类创建和管理对vC 2)核心服务 　　核心服务是虚拟数据中心的基本管理服务，它包括虚拟机置备、主机和虚拟机 配置、资源和虚拟机清单管理、统计信息和日志记录、警报和事件管理、任务调度 程序、整合以及vApp。 3)分布式服务 　　分布式服务解决方案可将VMware vSphere的功能扩展到单个物理服务器之外。 其中包括：VMware DRS、VMware HA和VMware VMotion。使用分布式服务， 可以从vCenter Server集中配置和管理这些解决方案。 4)插件 VMware vCenterConverter允许用户将物理机以及各种格式的虚拟机转换为 ESX/ESXi虚拟机。转换的系统可导入到vCenter Server清单中的任何位置。 VMware Update Manager 　　允许安全管理员在ESX/ESXi主机和受管虚拟机上执行安全标准。使用此插件， 可创建用户定义的安全基准来表示一组安全标准。 enter Server的不同访问权限级别。

VMware vCenter Server

VMware vCenter Server 2.vCenter Server和ESX之间的通信 　　vCenter Server通过VMware vSphere API (vSphere API) 与 ESX/ESXi主机代理通信。当主机第一次添加到vCenter Server时， vCenter Server将发送一个vCenter Server代理在该主机上运行。通 过这个代理就可以与主机代理进行通信。

VMware vCenter Server vCenter Server代理作为“迷你型”的vCenter Server使用，执行以下 功能： 1、转发并执行由vCenter Server指定的资源分配决定（包括由DRS引 擎发送的决定）。 2、将虚拟机置备和配置更改命令传递给主机代理。 3、将主机配置更改命令传递给主机代理。 4、从主机代理收集性能统计信息、警报和错误状况，并将其发送给 vCenter Server。 5、允许管理不同发行版本的ESX/ESXi主机。