武佳寧

基于VMware vSphere的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化解決方案

武佳寧

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化平臺是虛擬化與數(shù)據(jù)中心的深度融合。分析了服務(wù)器虛擬化技術(shù)，選擇了VMware vSphere為虛擬化數(shù)據(jù)中心的最佳平臺，設(shè)計(jì)了基于VMware vSphere的服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃，實(shí)地部署了虛擬化數(shù)據(jù)中心，與實(shí)施前效果進(jìn)行對比優(yōu)勢明顯。

服務(wù)器虛擬化；VMware vSphere；數(shù)據(jù)中心

0 引言

虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的重要組成部分，目前市面上的服務(wù)器設(shè)備硬件處理能力越來越強(qiáng)，單臺服務(wù)器配置越來越高[1,2]，但目前多數(shù)企業(yè)事業(yè)單位大都是單臺服務(wù)器運(yùn)行單個應(yīng)用程序，這些應(yīng)用系統(tǒng)不需要如此高的硬件配置，所以造成了一定的資源浪費(fèi)。有的單位在單臺服務(wù)器上運(yùn)行幾個應(yīng)用系統(tǒng)，這樣往往會造成系統(tǒng)沖突或者運(yùn)行不暢[3]。有些單位部署了應(yīng)用中間件來解決系統(tǒng)沖突，但是會使系統(tǒng)的資源利用不靈活且成本過高[4]。虛擬化技術(shù)將硬件與OS分離，把不同的OS與應(yīng)用程序用虛擬機(jī)的方式在相同時間互不干擾的運(yùn)行在一臺服務(wù)器上。服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在單臺服務(wù)器上虛擬化模擬成多臺服務(wù)器，通過虛擬化技術(shù)把應(yīng)用系統(tǒng)和管理操作系統(tǒng)的依賴關(guān)系打破分離開來運(yùn)行[4-5]，旨在實(shí)現(xiàn)IT數(shù)據(jù)資源的動態(tài)調(diào)配和自動化管理，目的是提高服務(wù)器的資源利用率，從而減少硬件成本降低能耗，構(gòu)建和諧綠色的IT數(shù)據(jù)資源中心。

1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)研究

1.1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)選擇

目前市場上虛擬化服務(wù)主流供應(yīng)商主要有 VMware, Microsoft和 Citrix，他們目前應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品版本為VMware vSphere 5.0、Hyper-V R2和Xen Server，就相關(guān)機(jī)構(gòu)對這三家的市場份額調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，VMware公司的市場占有率為65%，Microsoft公司的市場占有率為27%，Citrix公司的市場占有率為6%，其他公司的市場占有率為2%[6-7]。我們對這三種產(chǎn)品的服務(wù)器虛擬化技術(shù)從性能到功能進(jìn)行了對比，如表1所示：

表1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)性能對比表

得出結(jié)論VMware公司的VMware vSphere 是目前數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用的最佳選擇，不管是在市場占有率、虛擬化架構(gòu)方面，還是今后為企事業(yè)單位的云計(jì)算架構(gòu)打基礎(chǔ)方面都能起到積極的作用。

1.2 VMware vSphere系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

VMware vSphere 技術(shù)的核心原則就是軟硬件分離并且被封裝成用戶可以根據(jù)自身需求自由調(diào)用的服務(wù)，對服務(wù)器、OS、存儲進(jìn)行虛擬化，利用虛擬機(jī)技術(shù)進(jìn)行服務(wù)器處理、備份和遷移。VMware vSphere 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖1所示：

圖1 VMware vSphere系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

我們從下面5個方面分析其技術(shù)架構(gòu)。

1.2.1 VMware vCenter Server管理中心

VMware vSphere的管理是通過VMware vCenter Server套件來實(shí)現(xiàn)的，通過 vCenter套件管理整個數(shù)據(jù)中心，相當(dāng)于總控中心。vCenter可以管理硬件服務(wù)器同時可以管理虛擬服務(wù)器，通過 vClient客戶端程序管理員可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理硬件服務(wù)器的開關(guān)機(jī)、故障監(jiān)控、日常維護(hù)等。vCenter可以同時對虛擬服務(wù)器進(jìn)行所有操作，通過虛擬機(jī)替代物理服務(wù)器，各個虛擬機(jī)之間獨(dú)立運(yùn)行互不干擾，完美的替代了物理服務(wù)器，是用戶在使用中根本區(qū)分不了到底是物理服務(wù)器為他提供服務(wù)還是虛擬服務(wù)器為他提供服務(wù)。

1.2.2 應(yīng)用程序服務(wù)

VMware vSphere應(yīng)用程序服務(wù)包括在線遷移、高可用性和安全可擴(kuò)展的功能優(yōu)勢。VMware vSphere部署服務(wù)器時利用Virtual Centcr監(jiān)控虛擬機(jī)在物理服務(wù)器上的運(yùn)行情況，在遇到資源緊張或虛擬機(jī)需要調(diào)整的情況時，VMware DRS 就會對存儲系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)管理，對虛擬機(jī)進(jìn)行在線遷移，這時VMware VMotion來實(shí)現(xiàn)動態(tài)遷移新服務(wù)器，利用VMware VMotion可以避免數(shù)據(jù)流量過大時造成的當(dāng)機(jī)情況，按需求共享資源池的物理資源。VMware vSphere應(yīng)用程序服務(wù)實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)的動態(tài)遷移、虛擬機(jī)的存儲動態(tài)遷移性，實(shí)現(xiàn)了虛擬服務(wù)器故障時能可恢復(fù)備份，保障了服務(wù)連續(xù)性，保障了硬件故障時數(shù)據(jù)一致性。

1.2.3 基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)

VMware vSphere虛擬化數(shù)據(jù)中心需要三個基礎(chǔ)功能架構(gòu)分別是：vCompnte（計(jì)算資源）包含 VMware ESX、VMware ESXi、 VMware DRSS軟件套件等；vStorage（存儲資源）包含 VMFS精簡配置；vNetwork（網(wǎng)絡(luò)資源）包含分布式交換機(jī)。通過這三大功能組件虛擬化數(shù)據(jù)中心才能將物理的硬件資源你虛擬化后提供給應(yīng)用程序服務(wù)。

1.2.4 云服務(wù)

云服務(wù)獲取包括兩個渠道：通過系統(tǒng)內(nèi)云計(jì)算獲取云服務(wù)和通過系統(tǒng)外云計(jì)算獲取云服務(wù)。系統(tǒng)內(nèi)云計(jì)算指企事業(yè)單位內(nèi)部自己的數(shù)據(jù)中心的物理資源，利用了 VMware vSphere虛擬化數(shù)據(jù)中心后組建的資源池，可有由數(shù)據(jù)中心虛擬化平臺統(tǒng)一管理調(diào)度。系統(tǒng)外云計(jì)算是指第三方的云計(jì)算運(yùn)營商提供的云計(jì)算服務(wù)，比如百度云、360云等。這些商家為我們提供云計(jì)算資源和存儲資源，我們可以根據(jù)自身需求直接購買云計(jì)算服務(wù)，無需自己構(gòu)建數(shù)據(jù)中心。

1.3 VMware vSphere 5.0主要功能組件

VMware vSphere5.0功能組件由20多種，下面只討論3種主要的功能組件：

1.3.1 VMware vSphere ESX/ESXi

VMware vSphere ESX/ESXi是vSphere服務(wù)器虛擬化基礎(chǔ)功能組件，每臺 ESXi服務(wù)器的物理服務(wù)器都是唯一的，安裝了不同的應(yīng)用滿足不同的需求。虛擬化通過集群整合把這種不同需求運(yùn)行在虛機(jī)機(jī)上，構(gòu)成了虛擬資源池。無需考慮那臺物理服務(wù)器運(yùn)行了那個虛擬機(jī)，只需在虛擬資源池中找到的資源然后運(yùn)行虛擬機(jī)即可。

1.3.2 VMware vCenter

VMware vCenter Server是中控管理中心，用于統(tǒng)一管理ESX/ESXi等虛擬機(jī)，它把多臺物理服務(wù)器整合成一個集群，或者協(xié)助其他功能組件實(shí)現(xiàn)高級功能。如協(xié)助 vSphere vMotion功能組件實(shí)現(xiàn)在線遷移直到負(fù)載均衡；協(xié)助Resource Scheduler（DRS）實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；協(xié)助 vSphere Virtual SMP平衡多臺ESX/ESXi虛擬機(jī)資源。

1.3.3 Resource Scheduler（DRS）

VMware vSphere5.0 Resource Scheduler(DRS)功能組件的作用是動態(tài)分配數(shù)據(jù)存儲集合，并且平衡輸入輸出和存儲容量。任何一臺虛擬機(jī)都可以被加載并訪問存儲，如果文件存儲在虛擬機(jī)上所有的系統(tǒng)內(nèi)客戶端都可以訪問該文件，結(jié)合其他集群功能可以在某客戶端出現(xiàn)故障后，在其他客戶端回復(fù)虛擬服務(wù)。共享存儲同時可以在多臺服務(wù)器之間的遷移來保證硬件故障是訪問不受影響。

2 VMware vSphere服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

2.1 服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃

服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)采用一組高配置物理服務(wù)器組成服務(wù)器機(jī)群，同時配置大容量存儲作為硬件基礎(chǔ)。通過VMware vSphere5.0企業(yè)級虛擬化軟件作為硬件服務(wù)器和存儲的整合管理中心，對硬件資源進(jìn)行虛擬化動態(tài)管理進(jìn)行資源調(diào)配?？紤]到數(shù)據(jù)中心存儲是最重要的業(yè)務(wù)需求，對于一些需要訪問響應(yīng)快、占內(nèi)存相對小的應(yīng)用規(guī)劃在pc存儲硬盤中；對于獲取資源類應(yīng)用配置大容量ISCSI存儲設(shè)備實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字資源訪問（服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示：

圖2 VMware vSphere服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

2.2 服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)實(shí)施

2.2.1 VMware vSphere的安裝準(zhǔn)備

VMware vSphere5.0包括 ESXi 5.0 和 vCenter Server 5.0,共需要安裝4種軟件。第一步是安裝VMware ESXi 5.0，它是在硬件服務(wù)器上安裝的虛擬化層，相當(dāng)于 VMware的OS；第二步安裝 Windows Server 2008 ，這是為安裝VMware vCenter Server 5.0打基礎(chǔ)，vCenter要求64位的操作系統(tǒng)才能支持其運(yùn)行；第三步是安裝 VMware vCenter Server 5.0，它是VMware的監(jiān)控管理中心；第四步是安裝vClient，客戶端只需要安裝在數(shù)據(jù)中心管理員的PC上用來連接VMware vCenter Server然后在線或遠(yuǎn)程管理數(shù)據(jù)中心。

2.2.2 VMware vSphere部署配置

VMware vSphere5.0包含 vCenter Server Appliance（vCSA）虛擬機(jī)，vCSA不僅使 VMware成功解決了對Windows OS的依賴問題同時簡化了安裝配置的過程。部署vCSA 虛擬機(jī)先用 vSphere Client連接到 ESXi或 vCenter Server服務(wù)器，然后選擇OVF模板部署OVF，部署完成開機(jī)后為 vCSA 手動設(shè)置 IP地址、配置掩碼、網(wǎng)關(guān)、DNS,最終通過web配置界面如圖3所示：

圖3 web配置界面

并設(shè)置數(shù)據(jù)庫類型。vCSA支持DB2 Express數(shù)據(jù)庫以及Oracle數(shù)據(jù)庫。DB2 Express數(shù)據(jù)庫適用于少于 100 臺主機(jī)和1000臺虛擬機(jī)的情況。

首次登錄vCSA時應(yīng)接受 EULA最終用戶許可協(xié)議如圖4所示：

圖4 vCSA登陸界面

接下來檢查vCenter Server的狀態(tài)是否正常，服務(wù)態(tài)如果為停止，則點(diǎn)擊“vCenter”按鈕，啟動vCSA。完成上述配置即可使用vSphere Client連接到vCSA新建數(shù)據(jù)中心并對ESXi虛擬機(jī)進(jìn)行管控了。

2.3 服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心應(yīng)用效果

我們在實(shí)驗(yàn)室搭建好VMware vSphere服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心平臺后，對虛擬化數(shù)據(jù)中心平臺實(shí)施前與后的效果進(jìn)行對比如表2所示：

表2 服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心應(yīng)用效果對比表

發(fā)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心平臺得系統(tǒng)維護(hù)工作量大大減少，服務(wù)器響應(yīng)情況明顯變快，存儲利用率顯著提升，應(yīng)用效果明顯優(yōu)于方案實(shí)施前。

3 總結(jié)

本文以提高企事業(yè)單位數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的資源利用率、減少硬件成本、降低能耗為目標(biāo)，利用虛擬化數(shù)據(jù)中心來解決這一問題，通過對比VMware、Microsoft和Citrix提供的三種虛擬化技術(shù)，選擇了VMware vSphere來建設(shè)部署服務(wù)器虛擬化數(shù)據(jù)中心。通過對虛擬化數(shù)據(jù)中心規(guī)劃部署實(shí)踐，取得了良好的效果。下一步還要繼續(xù)研究VMware vSphere環(huán)境的優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)虛擬配置、虛擬化桌面等應(yīng)用，爭取進(jìn)一步提高云平臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)能力，滿足企事業(yè)單位信息系統(tǒng)平臺的各種需求。

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Solution of Server Virtualization Data Center Based on VMware vSphere

Wu Jia’ning
(Shaanxi Xueqian Normal University, Xi’an 710100, China)

Server virtualization data center platform is the depth of the data center with the virtualization integration. This paper analyzes the server virtualization technology, selects the VMware vSphere virtual data center as the best platform. The construction planning of server virtualization data center based on VMware vSphere is designed, and the field deployment of a virtualized data center is done. Compared with the effects of the implementation before, the advantages are obvious.

Server Virtualization; VMware vSphere; Data Center

TP311

A

1007-757X(2016)09-0032-03

2016.08.05）

陜西學(xué)前師范學(xué)院校級科研基金項(xiàng)目（2016YBKJ086）；陜西學(xué)前師范學(xué)院校級教學(xué)改革項(xiàng)目（15JG022Q）

武佳寧（1981-），女，陜西西安人，陜西學(xué)前師范學(xué)院，工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)室管理，長安 710100