基于VMware vSphere的數據中心服務器虛擬化解決方案

武佳寧

基于VMware vSphere的數據中心服務器虛擬化解決方案

武佳寧

數據中心服務器虛擬化平臺是虛擬化與數據中心的深度融合。分析了服務器虛擬化技術，選擇了VMware vSphere為虛擬化數據中心的最佳平臺，設計了基于VMware vSphere的服務器虛擬化數據中心建設規劃，實地部署了虛擬化數據中心，與實施前效果進行對比優勢明顯。

服務器虛擬化；VMware vSphere；數據中心

0 引言

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

1 服務器虛擬化技術研究

1.1 服務器虛擬化技術選擇

目前市場上虛擬化服務主流供應商主要有 VMware, Microsoft和 Citrix，他們目前應用最廣泛的產品版本為VMware vSphere 5.0、Hyper-V R2和Xen Server，就相關機構對這三家的市場份額調研數據顯示，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]。我們對這三種產品的服務器虛擬化技術從性能到功能進行了對比，如表1所示：

表1 服務器虛擬化技術性能對比表

得出結論VMware公司的VMware vSphere 是目前數據中心服務器虛擬化技術應用的最佳選擇，不管是在市場占有率、虛擬化架構方面，還是今后為企事業單位的云計算架構打基礎方面都能起到積極的作用。

1.2 VMware vSphere系統技術架構

VMware vSphere 技術的核心原則就是軟硬件分離并且被封裝成用戶可以根據自身需求自由調用的服務，對服務器、OS、存儲進行虛擬化，利用虛擬機技術進行服務器處理、備份和遷移。VMware vSphere 系統技術架構如圖1所示：

圖1 VMware vSphere系統技術架構

我們從下面5個方面分析其技術架構。

1.2.1 VMware vCenter Server管理中心

VMware vSphere的管理是通過VMware vCenter Server套件來實現的，通過 vCenter套件管理整個數據中心，相當于總控中心。vCenter可以管理硬件服務器同時可以管理虛擬服務器，通過 vClient客戶端程序管理員可以實現遠程管理硬件服務器的開關機、故障監控、日常維護等。vCenter可以同時對虛擬服務器進行所有操作，通過虛擬機替代物理服務器，各個虛擬機之間獨立運行互不干擾，完美的替代了物理服務器，是用戶在使用中根本區分不了到底是物理服務器為他提供服務還是虛擬服務器為他提供服務。

1.2.2 應用程序服務

VMware vSphere應用程序服務包括在線遷移、高可用性和安全可擴展的功能優勢。VMware vSphere部署服務器時利用Virtual Centcr監控虛擬機在物理服務器上的運行情況，在遇到資源緊張或虛擬機需要調整的情況時，VMware DRS 就會對存儲系統進行動態管理，對虛擬機進行在線遷移，這時VMware VMotion來實現動態遷移新服務器，利用VMware VMotion可以避免數據流量過大時造成的當機情況，按需求共享資源池的物理資源。VMware vSphere應用程序服務實現了虛擬機的動態遷移、虛擬機的存儲動態遷移性，實現了虛擬服務器故障時能可恢復備份，保障了服務連續性，保障了硬件故障時數據一致性。

1.2.3 基礎架構服務

VMware vSphere虛擬化數據中心需要三個基礎功能架構分別是：vCompnte（計算資源）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（網絡資源）包含分布式交換機。通過這三大功能組件虛擬化數據中心才能將物理的硬件資源你虛擬化后提供給應用程序服務。

1.2.4 云服務

云服務獲取包括兩個渠道：通過系統內云計算獲取云服務和通過系統外云計算獲取云服務。系統內云計算指企事業單位內部自己的數據中心的物理資源，利用了 VMware vSphere虛擬化數據中心后組建的資源池，可有由數據中心虛擬化平臺統一管理調度。系統外云計算是指第三方的云計算運營商提供的云計算服務，比如百度云、360云等。這些商家為我們提供云計算資源和存儲資源，我們可以根據自身需求直接購買云計算服務，無需自己構建數據中心。

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服務器虛擬化基礎功能組件，每臺 ESXi服務器的物理服務器都是唯一的，安裝了不同的應用滿足不同的需求。虛擬化通過集群整合把這種不同需求運行在虛機機上，構成了虛擬資源池。無需考慮那臺物理服務器運行了那個虛擬機，只需在虛擬資源池中找到的資源然后運行虛擬機即可。

1.3.2 VMware vCenter

VMware vCenter Server是中控管理中心，用于統一管理ESX/ESXi等虛擬機，它把多臺物理服務器整合成一個集群，或者協助其他功能組件實現高級功能。如協助 vSphere vMotion功能組件實現在線遷移直到負載均衡；協助Resource Scheduler（DRS）實現負載均衡；協助 vSphere Virtual SMP平衡多臺ESX/ESXi虛擬機資源。

1.3.3 Resource Scheduler（DRS）

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

2 VMware vSphere服務器虛擬化技術在數據中心的應用

2.1 服務器虛擬化數據中心建設規劃

服務器虛擬化數據中心建設采用一組高配置物理服務器組成服務器機群，同時配置大容量存儲作為硬件基礎。通過VMware vSphere5.0企業級虛擬化軟件作為硬件服務器和存儲的整合管理中心，對硬件資源進行虛擬化動態管理進行資源調配。考慮到數據中心存儲是最重要的業務需求，對于一些需要訪問響應快、占內存相對小的應用規劃在pc存儲硬盤中；對于獲取資源類應用配置大容量ISCSI存儲設備實現高速數字資源訪問（服務器虛擬化數據中心網絡拓撲如圖2所示：

圖2 VMware vSphere服務器虛擬化數據中心網絡拓撲

2.2 服務器虛擬化數據中心系統實施

2.2.1 VMware vSphere的安裝準備

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，它是在硬件服務器上安裝的虛擬化層，相當于 VMware的OS；第二步安裝 Windows Server 2008 ，這是為安裝VMware vCenter Server 5.0打基礎，vCenter要求64位的操作系統才能支持其運行；第三步是安裝 VMware vCenter Server 5.0，它是VMware的監控管理中心；第四步是安裝vClient，客戶端只需要安裝在數據中心管理員的PC上用來連接VMware vCenter Server然后在線或遠程管理數據中心。

2.2.2 VMware vSphere部署配置

VMware vSphere5.0包含 vCenter Server Appliance（vCSA）虛擬機，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 虛擬機先用 vSphere Client連接到 ESXi或 vCenter Server服務器，然后選擇OVF模板部署OVF，部署完成開機后為 vCSA 手動設置 IP地址、配置掩碼、網關、DNS,最終通過web配置界面如圖3所示：

圖3 web配置界面

并設置數據庫類型。vCSA支持DB2 Express數據庫以及Oracle數據庫。DB2 Express數據庫適用于少于 100 臺主機和1000臺虛擬機的情況。

首次登錄vCSA時應接受 EULA最終用戶許可協議如圖4所示：

圖4 vCSA登陸界面

接下來檢查vCenter Server的狀態是否正常，服務態如果為停止，則點擊“vCenter”按鈕，啟動vCSA。完成上述配置即可使用vSphere Client連接到vCSA新建數據中心并對ESXi虛擬機進行管控了。

2.3 服務器虛擬化數據中心應用效果

我們在實驗室搭建好VMware vSphere服務器虛擬化數據中心平臺后，對虛擬化數據中心平臺實施前與后的效果進行對比如表2所示：

表2 服務器虛擬化數據中心應用效果對比表

發現虛擬化數據中心平臺得系統維護工作量大大減少，服務器響應情況明顯變快，存儲利用率顯著提升，應用效果明顯優于方案實施前。

3 總結

本文以提高企事業單位數據中心服務器的資源利用率、減少硬件成本、降低能耗為目標，利用虛擬化數據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，選擇了VMware vSphere來建設部署服務器虛擬化數據中心。通過對虛擬化數據中心規劃部署實踐，取得了良好的效果。下一步還要繼續研究VMware vSphere環境的優化、網絡虛擬配置、虛擬化桌面等應用，爭取進一步提高云平臺數據中心服務能力，滿足企事業單位信息系統平臺的各種需求。

[1] 胡曉荷.虛擬化時代即將來臨[J].信息安全與通信保密，2009, 3: 14-17.

[2] 朱兵，葉飛，王陽.服務器虛擬化技術初探[R].北京:中國電力企業, 2011.

[3] 劉躍.虛擬化數據中心研究[J].中國傳媒科技，2013, 15: 111-113.

[4] 雷萬云.云計算技術、平臺及應用案例[M].北京:清華大學出版社，2011.

[5] 朱近之.智慧的云計算[M].北京:北京電子工業出版社，2010.[3][4]

[6] 徐英根.基于 MINA的虛擬化管理平臺的研究與應用[D].南昌:南昌大學，2013.

[7] 施慶.基于VMware vSphere的高校數據中心虛擬化建設研究[D].上海:復旦大學，2012.

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）

陜西學前師范學院校級科研基金項目（2016YBKJ086）；陜西學前師范學院校級教學改革項目（15JG022Q）

武佳寧（1981-），女，陜西西安人，陜西學前師范學院，工程師，研究方向：網絡技術、實驗室管理，長安 710100