VMware vSphere基础架构解析（一）

作者:课课家教育更新于： 2016-05-05 09:14:49

　　vSphere是Vmware公司推出一套服务器虚拟化解决方案。vSphere中的核心组件为VMwareESXi（取代原ESX）,ESXi与Citrix的XenServer相似，是一款可以独立安装和运行在祼机上的系统，因此与VMware Workstation软件不同的是它不再依存于宿主操作系统之上。

　　本教程将从五个方面出发，全面为大家介绍vsphere的基础架构。

　　一、vSphere新特点

　　IT计算深入发展，vSphere将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。

　　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——Infrastructure3(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

　　VMware vSphere引进了很多新的特点，充分体现了它作为一个新事物所特有的命力和远大发展前程。可以概括为以下两部分：

　　1.云计算

　　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。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。

　　vApp这一个新的概念是vSphere在云计算技术的另一个创新。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，简化了操作程序。

　　2.新的配置上限

　　vSphere 在服务器的配置方面做出了很大的改善。由于VMwareVI3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ESX4.0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

　　VMware终于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，这要归功于vSphere的发布。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，为大家做一个简单的介绍：

　　1.虚拟数据中心架构

　　VMwarevSphere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。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。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。

　　主机、群集和资源池的随意配置

　　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，iSCSISAN磁盘阵列或者网络附加存储(NAS)阵列。

     二、VMware vSphere网络架构

　　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

　　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。

　　置备虚拟机时，在虚拟机上安装相应的操作系统和应用程序来处理特定的工作负载，与在物理机上的操作一样，甚至可以在已经安装和配置操作系统和应用程序之后置备虚拟机。置备虚拟机比置备物理机更加快捷简便，创建新的虚拟机在几秒钟内即可完成。可根据拥有资源的系统管理员设置的策略为虚拟机置备资源。如果启动虚拟机会违反资源分配策略，那么虚拟机将无法启动，从而避免消耗资源。

　　虚拟数据中心架构

　　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)

　　每个虚拟机都有一个或多个vNIC，这种情况与物理机一样，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。

　　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。

　　vNetwork标准交换机的网络

　　三、VMware vSphere存储架构

　　3)vNetwork分布式交换机(dvSwitch)

　　Distributed vSwitch必须通过vCenter在数据中心级别定义的，横跨多台ESX主机的超级交换机（只有Enterprise Plus版本支持），它把分布在多台ESX主机的单一交换机逻辑上组成一个“大”交换机；原来每ESX标准交换机分别配置，现在vCenter Distributed vSwitch可在数据中心级别集中配置、管理。

     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。

　　vNetwork分布式交换机的网络

　　4)端口组

　　“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。”——官方文档 端口组是虚拟化领域里独有的概念，准确的说是VMware为虚拟化平台引入的概念；同时，可以把它理解为一种执行策略，这种策略可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。

      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。

　　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。

　　存储架构

　　VMware vSphere存储架构启用了VMware Consolidated Backup。Consolidated Backup使虚拟机更易于进行无LAN的集中备份。

　　VMware Consolidated Backup

　　VMware Consolidated Backup是VMware为VMware Virtual Infrastructure新推出的一款备份工具，操作简便、功能强大，但代价不菲，需要ESX和VCB Proxy同时连接到共享存储SAN！

　　如上图所示，Consolidated Backup与驻留在单独备份代理服务器（不是运行ESX/ESXi的服务器）上的第三方备份代理配合使用，但不需要在虚拟机内安装代理。第三方备份代理启动虚拟机存储的备份时，Consolidated Backup会运行一组脚本。预备份脚本将以静默方式创建虚拟磁盘并生成快照。完成后，后备份脚本将虚拟机恢复到正常运行状态。同时，它将磁盘快照挂载到备份代理服务器上。最后，第三方备份代理将已挂载快照上的文件备份到其备份目标上。

　　通过执行虚拟磁盘的快照并将它们备份到一台单独的备份代理服务器上，Consolidated Backup为虚拟环境提供了简单且开销低的备份解决方案，并且比在每个虚拟机内运行备份所受干扰少。

　　 结语：

　　vSphere将应用程序和操作系统从底层硬件分离出来，从而简化了IT操作。用户现有的应用程序可以看到专有资源，而服务器则可以作为资源池进行管理。因此，用户的业务将在简化但恢复能力极强的IT环境中运行。

　　我们在这里已经介绍了vsphere的新特点、VMwarevsphere网络架构以及VMwarevsphere存储架构，相信大家对vsphere已经有了大概的了解，我们将在下篇教程介绍VMwarevsphere分布式服务，VMware管理端vcenterserver。希望大家能持续关注课课家“系统/运维”板块。