【正文】 數(shù)據(jù)中心的服務器虛擬化解決方案模板2022/6/27文檔信息與變更記錄文檔名稱數(shù)據(jù)中心的服務器虛擬化解決方案模板作者高園，周晶郵箱gaoy@, jingz@ 版本變更記錄 初稿 增加了項目背景、現(xiàn)狀分析、規(guī)劃設計、優(yōu)勢總結及軟硬件配置清單等部分的內容 增加了“培訓服務”相關內容 基于vSphere 文檔描述本文檔是數(shù)據(jù)中心的服務器虛擬化解決方案模板，對應于VMware的vSphere 。目 錄1 概述 7 項目背景 7 現(xiàn)狀分析 72 VMware解決方案規(guī)劃設計 11 計算資源規(guī)劃 11 存儲資源規(guī)劃 15 網(wǎng)絡資源規(guī)劃 21 可用性規(guī)劃 24 管理與監(jiān)控規(guī)劃 263 vSphere體系架構 30 基于vSphere的虛擬數(shù)據(jù)中心基礎架構 30 ESXi體系結構 31 ESXi架構和組件 31 VMkernel 32 虛擬機監(jiān)視器VMM 33 虛擬機 33 資源分配方式 36 主機、集群、資源池 36 份額、限制、預留 374 計算功能特性 39 虛擬機計算性能 39 CPU虛擬化 39 內存虛擬化 42 虛擬機性能 46 關鍵應用虛擬化 46 虛擬機遷移 48 vMotion簡介 48 實現(xiàn)原理與工作機制 51 向大數(shù)據(jù)擴展 52 CPU和內存的熱添加和磁盤的熱擴展 53 功能描述 53 工作原理 54 分布式資源調度DRS 54 功能描述 54 工作原理 55 分布式電源管理DPM 56 功能描述 56 工作原理 56 NVIDIA GRID vGPU 575 網(wǎng)絡和安全功能特性 59 vSphere標準交換機（VSS） 60 VSS概念 60 VSS架構和網(wǎng)絡特性 60 vSphere 分布式交換機（VDS） 61 VDS概念 61 VDS架構 61 功能摘要 62 詳細技術信息 64 網(wǎng)絡 I/O 控制 (NIOC) 64 功能摘要 65 詳細技術信息 66 無代理終端安全防護 67 概覽 67 主要優(yōu)勢 68 vShield Endpoint工作原理 70 vShield Endpoint主要功能特性 706 存儲功能特性 73 虛擬化環(huán)境的存儲 73 vSphere存儲體系結構 75 Storage Distributed Resources Scheduler (DRS) 76 功能概覽 76 詳細技術信息 76 基于存儲策略的管理 77 Storage vMotion 79 功能概覽 79 詳細技術信息 81 存儲 I/O 控制 82 功能概覽 82 詳細技術信息 83 Virtual Machine File System (VMFS) 84 功能概覽 84 詳細技術信息 86 Storage Thin Provisioning 86 功能概覽 86 詳細技術信息 87 存儲 API 88 Virtual Volumes 90 vSphere Flash Read Cache 92 VMware FRC介紹 92 VMware特性與優(yōu)勢 92 vFRC詳細技術信息 927 可用性功能 96 VMware High Availability 96 概覽 96 HA詳細技術信息 98 VMware Fault Tolerance 100 概覽 101 FT詳細技術信息 102 VMware Data Protection 103 功能特性 104 VDP詳細技術信息 105 vStorage APIs for Data Protection 107 概覽 107 VADP的主要優(yōu)勢 107 vSphere Replication 108 概覽 108 VR詳細技術信息 1098 管理和自動化 116 集中式控制和主動式管理 116 vCenter Server體系結構和組件 116 功能概覽 119 自動化管理與調配 120 內容庫 120 Auto Deploy 122 主機配置文件 123 Update Manager 1239 方案優(yōu)勢總結 12510 配置清單及說明 127 硬件配置需求 127 虛擬化軟件配置需求 12711 專業(yè)服務 128 VMware專業(yè)服務介紹 128 專業(yè)咨詢服務內容 128 VMware Accelerate咨詢服務 128 技術咨詢服務 129 技術客戶經(jīng)理(TAM)服務 129 專業(yè)服務實施流程 130 評估 131 規(guī)劃與設計 131 實施 132 運維 13212 支持服務概述 133 VMware支持的角色和職責 133 全球技術支持服務 133 自助服務支持 134 社會支持 134 其他資源 13513 培訓服務 136 培訓課程和認證體系 136 VMware精選課程介紹 13814 縮略語解釋 21 概述 項目背景不斷增長的業(yè)務對IT部門的要求越來越高，所以數(shù)據(jù)中心需要更為快速的提供所需要的能力。如果不斷購買新的服務器，又會增加采購成本和運作成本，而且還會帶來更多供電和冷卻的開支，同時，目前的服務器還沒有得到充分的利用。通常情況下，企業(yè)的服務器工作負載只利用了5%，這導致了大量的硬件、空間以及電力的浪費。同時由于應用程序兼容性的問題，IT人員只能通過在不同場所的不同服務器中分別運行應用的方式，將應用程序隔離起來，而這又會導致服務器數(shù)量的增長。購置新的服務器是一項漫長的過程，這使得IT部門更加難以應對業(yè)務快速成長和不斷變動的需求。例如，對于新業(yè)務系統(tǒng)平臺的供應和拆除需求，往往就需要消耗大量寶貴的資源和時間。從IT管理員的角度來看，推動虛擬化技術發(fā)展的主要動力是基礎架構設施的迅猛增長，而硬件部署模式又進一步加劇了基礎架構的復雜程度。應用越來越多，也越來越復雜，因此就變得更加難以管理、更新和維護。用戶希望能采用各種桌面設備、筆記本電腦、家用PC和移動設備來進行工作。服務器價格急劇下降，服務器散亂現(xiàn)象仍然存在。隨著圖形和多媒體的發(fā)展，數(shù)據(jù)也變得越來越豐富，文件的平均大小也在不斷上升，要求不間斷的在線存儲。縱觀整個數(shù)據(jù)中心，技術不斷增多，分布也越來越廣，另外，業(yè)界和法律法規(guī)也在不斷要求企業(yè)加強IT管理控制。在這種環(huán)境下，虛擬化技術就體現(xiàn)了整合的優(yōu)勢。應用在IT的不同層面，從邏輯層將物理層抽象出來意味著邏輯組件會得到更一致的管理。從安全監(jiān)督來看，虛擬化技術提升了X86服務器的可靠性、可用性，從基礎架構層面獲得了原先單機系統(tǒng)無法想象的功能，大大提高了業(yè)務連續(xù)性的級別，降低了故障率、減少了系統(tǒng)宕機的時間。從服務器的角度來看，虛擬化技術讓每臺設備都能托管多套操作系統(tǒng)，最大化了利用率，降低了服務器數(shù)量。從存儲的角度來看，虛擬化技術可網(wǎng)絡化、整合磁盤設備，并讓多個服務器共享磁盤設備，從而提高了利用率。從應用的角度來看，虛擬化技術將應用計算從用戶設備中分離出來，并在數(shù)據(jù)中心對應用及相關數(shù)據(jù)進行整合，通過集中化技術改善了管理和系統(tǒng)的安全性。XXX客戶作為國內大型企業(yè)，信息化建設不斷發(fā)展。目前信息化網(wǎng)絡以信息中心為運營維護單位，覆蓋出單、收付等多套業(yè)務系統(tǒng)，服務器資源龐大。出于經(jīng)濟效益和管理安全性考慮，針對基礎架構的虛擬化整合已勢在必行。 現(xiàn)狀分析XXX客戶數(shù)據(jù)中心目前以X86服務器為主，運行著人力資源、市場計費、生產經(jīng)營、資產管理、網(wǎng)絡管理、郵件、安全等業(yè)務系統(tǒng)。具體的服務器配置如下所示，該表涵蓋了主要業(yè)務系統(tǒng)的服務器配置。系統(tǒng)型號配置視頻服務器PowerEdge 2950Xeon E5410 *2/4GB下載服務器PowerEdge 2950Xeon E5110 *2/2GB生產經(jīng)營管理系統(tǒng)PowerEdge 2950Xeon E5410 *2/4GB固定資產管理系統(tǒng)PowerEdge 2950Xeon E5410 *2/4GB移動站業(yè)務管理系統(tǒng)PowerEdge 2950Xeon E5410 *2/2GB網(wǎng)管系統(tǒng)PowerEdge 2950Xeon E5410 *2/2GB財務系統(tǒng)PowerEdge 2950Xeon E5410 *2/2GB防病毒系統(tǒng)PowerEdge 2950Xeon E5410 *2/2GB郵件系統(tǒng)PowerEdge 2950Xeon E5410 *2/2GB安全評估系統(tǒng)PowerEdge 2850Xeon *2/2GB人力資源系統(tǒng)PowerEdge 2850Xeon *2/2GB任務管理系統(tǒng)PowerEdge 2650Xeon *2/2GB庫存管理系統(tǒng)PowerEdge 1750Xeon *2/1GB身份認證系統(tǒng)PowerEdge 750P4 表：XXX客戶數(shù)據(jù)中心服務器上述服務器中，除了視頻服務器和下載服務器外，其它服務器的負載都非常小，遠沒有達到充分利用的狀態(tài)。雖然視頻服務器和下載服務器的負載相對較高，但是也沒有充分發(fā)揮硬件平臺的資源效率。另外還有一些運行邊緣業(yè)務的服務器，由于設備老舊以及所在位置等原因，本次尚未統(tǒng)計在內。在存儲陣列方面，XXX客戶數(shù)據(jù)中心的主要存儲設備及其相應系統(tǒng)的容量與使用率情況如下所示。u IBM DS4700陣列上，網(wǎng)管系統(tǒng)可使用的總容量為1400G，現(xiàn)已使用了800G，使用率為57%；郵件系統(tǒng)可使用的總容量為1950G，現(xiàn)統(tǒng)計分析系統(tǒng)已使用了900G，使用率為67%。人力資源系統(tǒng)可使用的容量已全部分配完畢。u IBM FastT600陣列上，庫存管理系統(tǒng)可使用的總容量為1340G，現(xiàn)已使用了1340G，使用率為100%；身份認證系統(tǒng)可使用的總容量為340G，現(xiàn)已使用了170G，使用率為50%。u IBM DS5020陣列上，視頻服務器可使用的總容量為1540G，現(xiàn)已使用了1530G，使用率為97%；防病毒系統(tǒng)可使用的總容量為270G，現(xiàn)已使用了206G，使用率為76%。u EMC CX340陣列上，財務系統(tǒng)可用總容量為941G，現(xiàn)已使用了325G，使用率為32%；移動站業(yè)務管理系統(tǒng)可用總容量為800G，現(xiàn)已使用了270G，使用率為34%；安全評估系統(tǒng)可用總容量為600G，現(xiàn)已使用了305G，使用率為51%。u EMC CX500陣列上，任務管理系統(tǒng)可用總容量為120G，現(xiàn)已使用了95G，使用率為79%；固定資產管理系統(tǒng)可用總容量為300G，現(xiàn)已使用了280G，使用率為94%。u EMC CX4480陣列上，下載服務器可用總容量為2000G，現(xiàn)已使用了2000G，使用率為100%；生產經(jīng)營管理系統(tǒng)可用總容量為980G，現(xiàn)已使用了800G，使用率為82%。上述存儲設備及其相應系統(tǒng)的容量與使用率情況如下表所示。陣列名稱使用系統(tǒng)可用空間已用空間使用率IBM DS4700網(wǎng)管系統(tǒng)1400G800G57%郵件系統(tǒng)1950G900G67%人力資源系統(tǒng)400G400G100%IBM FastT600庫存管理系統(tǒng)1340G1340G100%身份認證系統(tǒng)340G170G50%IBM DS5020視頻服務器1540G1530G97%防病毒系統(tǒng)270G206G76%EMC CX340財務系統(tǒng)941G325%32%移動站業(yè)務管理系統(tǒng)800G270G34%安全評估系統(tǒng)600G305G51%EMC CX500任務管理系統(tǒng)120G95G79%固定資產管理系統(tǒng)300G280G94%EMC CX4480下載服務器2000G2000G100%生產經(jīng)營管理系統(tǒng)980G800G82%表：XXX客戶數(shù)據(jù)中心存儲陣列可見，目前XXX客戶的磁盤陣列劃分孤立、分散，造成了磁盤陣列的浪費以及數(shù)據(jù)的高風險性，而且十分不易于維護。隨著之后系統(tǒng)和數(shù)據(jù)量的不斷增加，這一現(xiàn)象將會持續(xù)加劇。通過對XXX客戶服務器和存儲現(xiàn)狀的分析，目前IT基礎架構有以下幾個問題亟待解決：u 服務器的利用率低?，F(xiàn)在機房內運行的大部分機器的利用率都非常低，由于一臺服務器只能有一個操作系統(tǒng)，受系統(tǒng)和軟件開發(fā)平臺的限制，CPU、內存、硬盤空間的資源利用率都很低，大量的系統(tǒng)資源被閑置。u 可管理性差。首先是可用性低，幾乎每個應用服務器都是單機，如果某臺服務器出現(xiàn)故障，相對應的業(yè)務也將中斷。其次是當硬件需要維護、升級或出現(xiàn)硬件故障時，上層業(yè)務系統(tǒng)均會出現(xiàn)較長時間的中斷，影響業(yè)務的連續(xù)性，其中包括一些重要業(yè)務系統(tǒng)，一旦中斷服務影響很大，未來數(shù)據(jù)中心搬遷時會更加麻煩。u 兼容性差。系統(tǒng)和應用遷移到其他服務器，需要和舊系統(tǒng)兼容的系統(tǒng)。新的軟件包括操作系統(tǒng)和應用軟件無法運行在老的硬件平臺，而老的代碼有時候也很難移植到新的硬件平臺上。例如：由于各種資源數(shù)據(jù)庫不同公司分別開發(fā)，需要的運行的軟硬平臺很多時候不能保證兼容。為節(jié)省時間、物力和保持系統(tǒng)部署的順利，只能用增加服務器單獨部署的方法來解決。u 服務器和存儲購置成本高，維護成本遞增，也不得不考慮。隨著應用的不斷增加，服務器數(shù)量也跟著增加，每年要支出高額購置費用不說，還有部分服務器已經(jīng)過保修期，部件逐漸進入老化期，維護、維修預算費用也逐年增加。u 對業(yè)務需求無法做到及時響應，靈活性差。當有新的應用需要部署時，需要重新部署服務器，存儲系統(tǒng)，并需要對