虚拟化概述及VMware VSphere介绍

虚拟化概述及VMware VSphere介绍：

虚拟化打破了物理硬件与操作系统及在其上运行的应用程序之间的硬性连接。操作系统和应用程序在虚拟机中实现虚拟化之后，便不再因位于单台物理计算机中而受到种种束缚。物理元素（如交换机和存储器）的虚拟等效于在可跨越整个企业的虚拟基础架构内运行。

与物理机一样，虚拟机是运行操作系统和应用程序的软件计算机。管理程序用作虚拟机的运行平台，并且可以整合计算资源。每个虚拟机包含自己的虚拟（基于软件的）硬件，包括虚拟CPU、内存、硬盘和网络接口卡。

虚拟化计算机：

x86计算机硬件被设计为只能运行单个操作系统和单个应用程序，这导致了大多数计算机未得到充分利用。即使安装了众多应用程序，大多数计算机仍无法得到充分利用。在最基本的层次上，通过虚拟化可以在单台物理计算机上运行多个虚拟机，且所有虚拟机可在多种环境下共享该物理计算机的资源。在同一物理计算机上，不同的虚拟机可以独立、并行运行不同的操作系统和多个应用程序。

下图所示的就是一台物理主机在虚拟化前和虚拟后的差别：

虚拟化基础架构：

除了虚拟化单台物理计算机之外，还可以使用VMware vSphere 构建整个虚拟基础架构，其规模包括数千台互联的物理计算机和存储设备。通过虚拟化，可以动态移动资源和处理能力，分配硬件资源。无需向每个应用程序永久分配服务器、存储器或网络带宽。

云计算：

虚拟基础架构是云计算的基础。云计算依赖于可扩展的弹性模型来提供IT 服务，而该模型本身依赖于虚拟化才可正常工作。VMware vSphere 即可提供该虚拟化。（在云计算中，提供商通过Internet 按需提供托管服务。云计算类似于公共设施，如电力和电话。用户可以随时使用所需的服务级别，而无需负责服务的生产和管理。）

服务器整合：

通过虚拟化进行服务器整合使您可以更充分地利用现有的服务器。此外，还使您可以限制需要管理、支持、存储和购买的物理资源。通过整合现有的工作负载并利用剩余的服务器以部署新的应用程序和解决方案，可以实现较高的整合率。

业务连续性：

通过虚拟化，IT 可以缩短甚至消除计划和非计划的停机时间。例如，使用vSphere 可以将虚拟机实时迁移到其他主机，并随时对物理服务器执行维护，而无需用户介入或中断服务。通过使用High Availability 和FaultTolerance 等vSphere 功能，可以缩短非计划停机时间。

传统的灾难恢复计划需要手动执行复杂的步骤来分配恢复资源、执行裸机恢复、恢复数据并验证系统是否可以使用。VMware vSphere 简化了此环境。硬件配置、固件、操作系统和应用程序变为存储在磁盘上一些文件中的数据。使用备份或复制软件保护这些文件便可确保整个系统受到保护。无需更改这些文件便可将它们恢复到任何物理计算机上，因为虚拟机独立于硬件

vSphere 是VMware公司推出一套服务器虚拟化解决方案，目前的最新版本为5.1。vSphere5 中的核心组件为 VMware ESXi 5.0.0（取代原ESX）, ESXi是一款可以独立安装和运行在祼机上的系统，因此与他我们以往见过的VMwareWorkstation 软件不同的是它不再依存于宿主操作系统之上。在ESXi安装好以后，我们可以通过vSphere Client 远程连接控制，在ESXi 服务器上创建多个VM（虚拟机），在为这些虚拟机安装好Linux /Windows Server 系统使之成为能提供各种网络应用服务的虚拟服务器，ESXi 也是从内核级支持硬件虚拟化，运行于其中的虚拟服务器在性能与稳定性上不亚于普通的硬件服务器，而且更易于管理维护

VMware vSphere 是用于虚拟化的软件组件套件。这些组件包括ESXi、vCenter Server 以及在vSphere 环境中实现许多不同功能的其他软件组件。

VMware vSphere是由虚拟化层、管理层和接口层组成。

虚拟化层：

VMware vSphere 的虚拟化层包括基础架构服务和应用程序服务。基础架构服务可以虚拟化、聚合和分配硬件或基础架构资源。基础架构服务包括以下类型：

计算服务包含从完全不同的服务器资源虚拟化而成的VMware 功能。计算服务从许多离散的服务器中聚合这些资源，并将其分配给应用程序。

存储服务可在虚拟环境中高效利用和管理存储器的技术集。

网络服务在虚拟环境中简化并增强网络的技术集。

应用程序服务是用于确保应用程序可用性、安全性和可扩展性的服务集。如：vSphere High Availability和Fault Tolerance。

管理层

VMware vCenter Server 是配置和管理虚拟化 IT 环境的中央点。

接口层

用户可以通过 GUI 客户端（如vSphere Client 或vSphere Web Client）访问VMware vSphere 数据中心。此外，用户可以通过使用命令行界面和SDK 进行自动管理的客户机访问数据中心。

VMware vSphere 组件和功能：

vSphere 的两个核心组件是 VMware ESXi和VMware vCenter Server。

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 是一种 Windows 服务，安装后自动运行。充当连接到网络的ESXi 主机的中心管理员。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。

还以插件形式提供了其他 vSphere 组件，用于扩展vSphere 产品的功能

VMware 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。

VMware 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。

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。

vSphere 数据中心的物理拓扑典型的 VMware vSphere 数据中心由基本物理构建块（例如x86 虚拟化服务器、存储器网络和阵列、IP 网络、管理服务器和桌面客户端）组成。

vSphere 数据中心拓扑包括下列组件。

计算服务器：在祼机上运行ESXi 的服务器。ESXi 软件为虚拟机提供资源，并运行虚拟机。每台计算服务器在虚拟环境中均称为独立主机。

存储网络和阵列：光纤通道SAN 阵列、iSCSI SAN 阵列和NAS 阵列是广泛应用的存储技术，VMware vSphere 支持这些技术以满足不同数据中心的存储需求。存储阵列通过存储区域网络连接到服务器组并在服务器组之间共享。此安排可实现存储资源的聚合，并在将这些资源置备给虚拟机时使资源存储更具灵活性。

IP 网络：每台计算服务器都可以有多个物理网络适配器，为整个VMware vSphere 数据中心提供高带宽和可靠的网络连接。

vCenter Server： vCenter Server 为数据中心提供一个单一控制点。它提供基本的数据中心服务，如访问控制、性能监控和配置功能。它将各台计算服务器中的资源统一在一起，使这些资源在整个数据中心中的虚拟机之间共享。其原理是：根据系统管理员设置的策略，管理虚拟机到计算服务器的分配，以及资源到给定计算服务器内虚拟机的分配。

在 vCenter Server 无法访问（例如，网络断开）的情况下（这种情况极少出现），计算服务器仍能继续工作。服务器可单独管理，并根据上次设置的资源分配继续运行分配给它们的虚拟机。在vCenter Server 的连接恢复后，它就能重新管理整个数据中心。

管理客户端：VMware vSphere 为数据中心管理和虚拟机访问提供多种界面。这些界面包括VMware vSphere Client (vSphereClient)、vSphereWeb Client（用于通过Web 浏览器访问）或 vSphere 命令行界面(vSphere CLI)。

预备知识：

支持虚拟机的基础架构至少包含两个软件层：虚拟化层和管理层。在vSphere 中，ESXi 提供虚拟化功能，用于将主机硬件作为一组标准化资源进行聚合并将其提供给虚拟机。可以在独立ESXi 主机或vCenter Server 管理的ESXi 主机上运行虚拟机。

vCenter Server 可用于将多个主机的资源加入池中并管理这些资源，而且可以有效监控和管理物理及虚拟基础架构。可以管理虚拟机的资源，置备虚拟机，调度任务，收集统计信息日志，创建模板等。

vCenter Server还提供了 vSphere vMotion、vSphere Storage vMotion、vSphere Distributed ResourceScheduler (DRS)、vSphereHigh Availability (HA) 和 vSphere Fault Tolerance。这些服务可实现虚拟机的高效自动化资源管理及高可用性。

VMware vSphere Web Client 和vSphere Client 是vCenter Server、ESXi 主机和虚拟机的界面。通过vSphere Web Client 和vSphere Client，可以远程连接到vCenter Server。也可以通过vSphere Client 从任何Windows 系统直接连接到ESXi。vSphere Web Client 和vSphere Client 是用于管理vSphere 环境所有方面的主界面。另外，它们还提供对虚拟机的控制台访问。