【重识云原生】计算第2.2节——主流虚拟化技术之VMare ESXi

 《重识云原生系列》专题索引：

1. 第一章——不谋全局不足以谋一域
2. 第二章计算第1节——计算虚拟化技术总述
3. 第二章计算第2节——主流虚拟化技术之VMare ESXi
4. 第二章计算第3节——主流虚拟化技术之Xen
5. 第二章计算第4节——主流虚拟化技术之KVM
6. 第二章计算第5节——商用云主机方案
7. 第二章计算第6节——裸金属方案
8. 第三章云存储第1节——分布式云存储总述
9. 第三章云存储第2节——SPDK方案综述
10. 第三章云存储第3节——Ceph统一存储方案
11. 第三章云存储第4节——OpenStack Swift 对象存储方案
12. 第三章云存储第5节——商用分布式云存储方案

二、主流虚拟化技术对比

        上图对比了几种主流虚拟化技术架构——ESXi、Xen与KVM，其主要差别在于各组件（CPU、内存、磁盘与网络IO）的虚拟化与调度管理实现组件有所不同：在ESXi中，所有虚拟化功能都在内核实现；Xen内核仅实现CPU与内存虚拟化， IO虚拟化与调度管理由Domain0（主机上启动的第一个管理VM）实现；KVM内核实现CPU与内存虚拟化，QEMU实现IO虚拟化，通过Linux进程调度器实现VM管理。

2.1 VMare ESXi架构解析

2.1.1 VMware ESXi发展历程

        2006年，VMare推出服务器虚拟化第一款产品—GSX，基于类型 II（寄居Hypervisor模型）寄居式虚拟化模型设计，故GSX需要先在宿主物理机上安装操作系统，再将VMware GSX作为应用程序安装在宿主机上，VMware通过宿主操作系统进行资源和操作系统的管理。寄居式虚拟化最大的问题式过度的依赖于宿主操作系统。

        2009年，VMware推出 ESX，直接将ESX安装在物理计算机上，这种安装方式称为裸机安装。但是ESX并不能完全地摒弃宿主操作系统，他的解决方法是将虚拟化程序和操作系统整合到一起，也就是说，他将虚拟化主程序写入到linux的操作系统内核中。此时，ESX通过linux系统的Servers Console来运行，而资源和虚拟机的管理工作则通过合作代理伙伴程序和编写脚本来执行。ESX有效解决了对宿主操作系统过于依赖的问题，但是这种架构依然有他自身的缺陷：首先，由于虚拟化程序中包含linux操作系统，故linux操作系统中非虚拟化部分的进程会占用主机上的部分资源，造成资源的浪费；其次，在进行资源和虚拟机的管理时，只能通过脚本和代理，非常不方便。

        2011年，VMware推出了ESXi，其与vCenter Server、其他功能组件一起，组成VMare vSphere虚拟化产品，此即为当前应用最广泛的虚拟化产品。同样，ESXi也是裸机安装在物理计算机上的，他做的改进是将虚拟化层中繁杂的linux层剔除，只保留了VMkernel虚拟化内核对资源进行管理。这样便大大额降低了虚拟化层的大小，同时也减小了虚拟化层对物理化层的资源开销。ESXi做的第二大改进便是将控制台从虚拟化程序中移除，变成一个独立的组件，即Vsphere Client，使得管理工作更加的轻松便捷。

    ESXi体系结构独立于通用的操作系统运行，从而简化了虚拟化管理程序管理并提高了安全性。

ESXi的优点：

精简的体系结构

更小的安全占用空间

简化的部署和配置

简化的修补和更新模式

2.1.2 ESXi基本架构

ESXi架构图

VSphere主要功能组件介绍：

       ESXi： 是用于创建和运行虚拟机的虚拟化平台，它将处理器、内存、存储器和资源虚拟化为多个虚拟机。通过ESXi可以运行虚拟机，安装操作系统，运行应用程序以及配置虚拟机。配置包括识别虚拟机的资源，如存储设备

        vCenter Server ：vCenter Server是配置和管理虚拟化 IT 环境的中央点，是一种 Windows 服务，安装后自动运行。vCenter Server 可用于将多个主机的资源加入池中并管理这些资源。vCenter Server 还提供了很多功能，用于监控和管理物理和虚拟基础架构。

        vSphere Client： 一个允许用户从任何Windows PC 远程连接到vCenter Server 或ESXi 的界面客户端程序。

        vSphere Web Client：一个允许用户从各种Web 浏览器和操作系统远程连接到vCenter Server 的Web界面程序。

        vSphere vMotion ：可以将打开电源的虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器，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。但不能将虚拟机从一个数据中心移至另一个数据中心。

        vSphere Storage vMotion：可以在数据存储之间迁移虚拟机文件而无需中断服务。可以将虚拟机及其所有磁盘放置在同一位置，或者为虚拟机配置文件和每个虚拟磁盘选择单独的位置。虚拟机在Storage vMotion 期间保留在同一主机上。

        通过 Storage vMotion 迁移的功能，使您能够在虚拟机运行时将虚拟机的虚拟磁盘或配置文件移动到新数据存储。通过Storage vMotion 迁移，可以在不中断虚拟机可用性的情况下，移动虚拟机的存储器。

        vSphere High Availability (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。

        vSphere Fault Tolerance：通过使用副本保护虚拟机，可以提供连续可用性。为虚拟机启用此功能后，即会创建原始或主虚拟机的辅助副本。在主虚拟机上完成的所有操作也会应用于辅助虚拟机。如果主虚拟机不可用，则辅助虚拟机将立即成为活动虚拟机。

参考链接

Linux内核态、用户态简介与IntelCPU特权级别--Ring0-3_weixin_30784501的博客-CSDN博客

五种主流的虚拟化技术_远有青山-CSDN博客_虚拟化技术

Vmware虚拟化概念原理_曹世宏的博客-CSDN博客_vmware虚拟化