【導(dǎo)讀】VMware云計算數(shù)據(jù)中心解決。文檔信息與變更記錄。文檔名稱VMware云計算數(shù)據(jù)中心解決方案建議書

　　

【正文】 自動配置和部署多層云計算應(yīng)用 ? 使用災(zāi)難恢復(fù)自動化保護(hù)關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用 ? 清楚了解應(yīng)用性能 ? 確保合規(guī) ,并實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)級別的變更和配置管理 上述三個版本在云計算基礎(chǔ)架構(gòu)和云計算管理方面的 功能對比如下表所示。 22 表： vCloud Suite 各版本功能比較 上述三個版本所包含的產(chǎn)品組件及其相應(yīng)版本的對比如下圖所示 。 表： vCloud Suite 各版本產(chǎn)品組件比較 23 3 VMware 云計算數(shù)據(jù)中心解決方案技術(shù)詳解 本章將對 VMware 云計算數(shù)據(jù)中心解決方案 vCloud Suite 進(jìn)行技術(shù)詳解，首先介紹該方案的整體 概念 架構(gòu)，然后從服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)與安全、可用性與災(zāi)難恢復(fù)、運(yùn)維管理與服務(wù)調(diào)配等方面進(jìn)行詳細(xì)的闡述。 整體架構(gòu) 由 vCloud Suite 所構(gòu)建的云計算數(shù)據(jù)中心 的整體 概念 架構(gòu)如下圖所示。 圖： VMware vCloud Suite 整體 概念 架構(gòu)圖 該架構(gòu)由五大部分組成，最底層是最基礎(chǔ)的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)與安全 虛擬化， 該層是整個云計算數(shù)據(jù)中心的基石，用來實(shí)現(xiàn)對物理服務(wù)器以及相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)與安全 組件 的虛擬化 功能 ，對應(yīng)的 vCloud Suite 產(chǎn)品 組件 是 vSphere 和 vCloud Networking and Security (vCNS)。 該層之上，是 服務(wù)編排層， 這一 層 可以對所支持的相關(guān)服務(wù)進(jìn)行編排，可以組合操作流， 協(xié)調(diào)多個系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)組合操作，從而避免在不同系統(tǒng)上執(zhí)行多個單獨(dú)的操作。該層對應(yīng)的產(chǎn)品組件是 vCenter Orchestrator (vCO)，該組件目前 打包在 vCenter Server 中，無需單獨(dú)購買 。 服務(wù)編排層之上是服務(wù)調(diào)配層， 通過 該層 ， 客戶可以對通過自助式門戶和目錄向終端用戶提供的預(yù)定義基礎(chǔ)架構(gòu)和 桌面服務(wù)進(jìn)行自動化調(diào)配， 同時，它還可以 調(diào)配和管理應(yīng)用服務(wù)或部署用戶自己的 PaaS。 該層 自身不具備虛擬化資源的能力，而是與 底層 虛擬化平臺協(xié)作， 來 提供調(diào)配和管理 基礎(chǔ)架構(gòu)、桌面和應(yīng)用服務(wù)的 能力。 該層對應(yīng)的產(chǎn)品組件是 vCloud Automation Center (vCAC)以及 vCAC 企業(yè)版多包含的組件vCloud Application Director。 概念架構(gòu)圖的右側(cè)是運(yùn)維管理 模塊，該模塊 用來對整個云計算數(shù)據(jù)中心進(jìn)行 性能、容量以及應(yīng)用依賴關(guān)系相關(guān)的管理。 該模塊 使 IT 部門可以獲得更好的可 見性和可操作的智能信息，從而主動確保動態(tài)虛擬環(huán)境 以及整個云計算數(shù)據(jù)中心 中的服務(wù)級別、資源利用率優(yōu)化和配置合規(guī)性 。該模塊對應(yīng)的產(chǎn)品組件是 vCenter Operations Management Suite。 24 架構(gòu)圖的最左側(cè)是高可用可災(zāi)難恢復(fù)模塊，該模塊可以 最大程度上提升 云計算數(shù)據(jù)中心的 可靠性、 可用性 和災(zāi)難恢復(fù)的能力。該方案 可以在功能組件，主機(jī)服務(wù)器，存儲，數(shù)據(jù)以及站點(diǎn)間等多個層面提供全面的可用性保障，對數(shù)據(jù)中心常見的各種問題都提供了相應(yīng)的解決方案。 該模塊對應(yīng)的產(chǎn)品組件包括 vSphere 的相關(guān)高可用機(jī)制如 vMotion， Storage vMotion， vSphere Replication 以及災(zāi)難恢復(fù)解決方案 vCenter Site Recovery Manager。 本章接下來的章節(jié)將對上述 這五大模塊進(jìn)行詳細(xì)的闡述 。 服務(wù)器虛擬化 VMware 的服務(wù)器虛擬化解決方案 vSphere 是業(yè)界領(lǐng)先的用于構(gòu)建云計算基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化平臺。它使得 IT 能以最低的 TCO（ 總體擁有成本 ） 滿足要求最 嚴(yán)格 的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用的 SLA。 vSphere 通過 在計算 、 存儲 、 網(wǎng)絡(luò) 、 可用性 、 安全和自動化等方面提供的 一整套應(yīng)用和基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù) 實(shí)現(xiàn) 了 一個 完整 、 高效， 安全 的虛擬化平臺。 vSphere 所提供的服務(wù)如下圖所示。 圖： VMware vSphere 虛擬化平臺 vSphere 具有如下的優(yōu)勢。 ? 通過提高利用率和實(shí)現(xiàn)自動化獲得高效率 ： 可實(shí)現(xiàn) 15:1 或更高的整合率 ，將硬件利用率從 5%～ 15% 提高到 80% 甚至更高 ， 而且無需犧牲性能。 ? 大幅降低 IT 成本 ： 可使資金開銷最多減少 70%， 并使運(yùn)營開銷最多減少 30%， 從而為 vSphere 上運(yùn)行的每個應(yīng)用降低 20%~30%的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)成本。 ? 兼具敏捷性和可控性 ： 能夠快速響應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求 ， 而又不犧牲安全性或控制力 ， 并且為 vSphere 上運(yùn)行的所有關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用提供零接觸式基礎(chǔ)架構(gòu) ， 并內(nèi)置可用性、可擴(kuò)展性和性能保證。 25 ? 可自由選擇 ： 借助基于標(biāo)準(zhǔn)的通用平臺 ， 可以充分利用各種現(xiàn)有 IT 資產(chǎn)及新一代 IT 服務(wù) ， 而通過開放式 API， 可借助來自全球領(lǐng)先技術(shù)提供商體系的解決方案使 vSphere 提供更強(qiáng)大的功能 。 概述 vSphere 可加快現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心向云計算的轉(zhuǎn)變 ,同時還支持兼容的公有云服務(wù) ,從而為業(yè)界唯一的混合云模式奠定了基礎(chǔ)。 vSphere，許多群體稱之為 ―ESXi‖，即底層虛擬化管理程序體系結(jié)構(gòu)的名稱，這是一種采用尖端技術(shù)的裸機(jī)虛擬化管理程序。 vSphere 是市場上最先進(jìn)的虛擬化管理程序，具有許多獨(dú)特的功能和特性，其中包括： ? 磁盤空間占用量小，因此可以縮小受攻擊面并減少補(bǔ)丁程序數(shù)量 ? 不依賴操作系統(tǒng)，并采用加強(qiáng)型驅(qū)動程序 ? 具備高級內(nèi)存管理功能，能夠消除重復(fù)內(nèi)存頁或壓縮內(nèi)存頁 ? 通過集成式的集群文件系統(tǒng)提供高級存儲管理功能 ? 高 I/O 可擴(kuò)展性可消除 I/O 瓶頸 基于 VMware vSphere 的虛擬數(shù)據(jù)中心由基本物理構(gòu)建塊（例如 x86 虛擬化服務(wù)器、存儲器網(wǎng)絡(luò)和陣列、 IP 網(wǎng)絡(luò)、管理服務(wù)器和桌面客戶端）組成。 圖 ： vSphere 數(shù)據(jù)中心的物理拓?fù)? vSphere 數(shù)據(jù)中心拓?fù)浒ㄏ铝薪M件 : 26 ? 計算服務(wù)器 在祼機(jī)上運(yùn)行 ESXi 的 業(yè) 界 標(biāo) 準(zhǔn) x86 服 務(wù) 器。 ESXi 軟 件 為 虛 擬 機(jī)提供 資 源，并運(yùn)行虛 擬 機(jī)。每臺 計 算服 務(wù) 器在虛 擬環(huán) 境中均稱 為 獨(dú)立主機(jī)?？梢詫?許 多配置相似的 x86 服 務(wù) 器 組 合在一起，并與相同的網(wǎng) 絡(luò) 和存 儲 子系 統(tǒng)連 接，以便提供虛 擬環(huán) 境中的 資 源集合（稱 為 群集）。 ? 存儲網(wǎng)絡(luò)和陣列光纖通道 SAN 陣 列、 iSCSI SAN 陣 列和 NAS 陣 列是廣泛 應(yīng) 用的存 儲 技 術(shù) ， VMware vSphere 支持 這 些技 術(shù) 以 滿 足不同數(shù)據(jù)中心的存 儲 需求。存 儲陣 列通 過 存 儲 區(qū)域網(wǎng) 絡(luò)連 接到服 務(wù) 器 組 并在服 務(wù) 器 組 之 間 共享。此安排可 實(shí)現(xiàn) 存 儲資 源的聚合，并在將 這 些 資 源置 備給 虛 擬 機(jī) 時 使 資 源存 儲 更具靈活性。 ? IP 網(wǎng)絡(luò) 每臺 計 算服 務(wù) 器都可以有多個物理網(wǎng) 絡(luò) 適配器， 為 整個 VMware vSphere 數(shù)據(jù)中心提供高 帶寬 和可靠的網(wǎng) 絡(luò)連 接。 ? vCenter Server vCenter Server 為 數(shù)據(jù)中心提供一個 單 一控制點(diǎn)。它提供基本的數(shù)據(jù)中心服 務(wù) ，如 訪問 控制、性能 監(jiān) 控和配置功能。它將各臺 計 算服 務(wù) 器中 的 資 源 統(tǒng) 一在一起，使 這 些 資 源在整個數(shù)據(jù)中心中的虛 擬 機(jī)之 間 共享。其原理是：根據(jù)系 統(tǒng) 管理 員設(shè) 置的策略，管理虛 擬 機(jī)到 計 算服 務(wù) 器的分配，以及 資 源到 給 定 計 算服 務(wù) 器內(nèi)虛 擬 機(jī)的分配。 在 vCenter Server 無法 訪問 （例如，網(wǎng) 絡(luò) 斷開）的情況下（ 這 種情況極少出 現(xiàn) ）， 計 算服 務(wù) 器仍能 繼續(xù) 工作。服 務(wù) 器可 單 獨(dú)管理，并根據(jù)上次 設(shè) 置的 資 源分配 繼續(xù) 運(yùn)行分配 給 它 們 的虛 擬 機(jī)。在 vCenter Server 的 連 接恢復(fù)后，它就能重新管理整個數(shù)據(jù)中心。 ? 管理客戶端 VMware vSphere 為 數(shù)據(jù)中心管理和虛 擬 機(jī) 訪問 提供多種界面。 這 些界面包括 VMware vSphere Client (vSphere Client)、 vSphere Web Client（用于通 過 Web 瀏覽 器 訪問 ）或 vSphere CommandLine Interface (vSphere CLI)。 計算功能 特性 虛擬機(jī)計算性能 虛擬機(jī)是一個由 VMkernel 控制的軟件構(gòu)造體。所有虛擬機(jī)配置信息、狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)都封裝在存儲在數(shù)據(jù)存儲中的一組離散文件中。這使虛擬機(jī)具有可移動性，并且易于備份或克隆。 27 圖 ：虛擬機(jī)文件 虛擬機(jī)具有如下基本特性： ? 分區(qū)：可在一臺物理機(jī)上運(yùn)行多個操作系統(tǒng)，并在多個虛擬機(jī)之間分配系統(tǒng)資源 ? 隔離：雖然多個虛擬機(jī)可以共享一臺計算機(jī)的物理資源，但它們相互之間保持完全隔離。由于隔離的原因，虛擬環(huán)境中運(yùn)行的應(yīng)用在可用性和安全性方面遠(yuǎn)優(yōu)于在傳統(tǒng)的非虛擬化系統(tǒng)中運(yùn)行的應(yīng)用。 ? 封裝：虛擬機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個軟件容器，它將一整套虛擬硬件資源與操作系統(tǒng)及其所有應(yīng)用捆綁或封裝在一起。通過封裝，虛擬機(jī)獲得了超強(qiáng)的移動性并且易于管理。 ? 硬件抽象化 : 虛擬機(jī)完全獨(dú)立于其底層物理硬件?？梢詾樘摂M機(jī)配置與底層硬件上存在的物理組件完全 不同的虛擬組件。 由于虛擬機(jī)獨(dú)立于硬件，再加上它具備封裝和兼容性這兩個特性，因此可以在不同類型的 x86 計算機(jī)之間自由地移動它，而無需對設(shè)備驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)或應(yīng)用進(jìn)行任何更改。事實(shí)上，您可以在一臺物理計算機(jī)上混合運(yùn)行不同類型的操作系統(tǒng)和應(yīng)用。 28 圖 ：虛擬機(jī)特性 ? CPU 虛擬化 VMware 通過 CPU虛擬化技術(shù)解決了如何在一個操作系統(tǒng)實(shí)例中運(yùn)行多個應(yīng)用的難題。實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的困難之處在于每一個應(yīng)用都與操作系統(tǒng)之間有著密切的依賴關(guān)系。一個應(yīng)用通常只能運(yùn)行于特定版本的操作系統(tǒng)和中間件之上。這就是 Windows 用戶常常提到的 ―DLL地獄 ‖。因此，大多數(shù)用戶只能在一個 Windows 操作系統(tǒng)實(shí)例上運(yùn)行一種應(yīng)用，操作系統(tǒng)實(shí)例獨(dú)占一臺物理服務(wù)器。這種狀況會導(dǎo)致物理服務(wù)器的 CPU資源被極大地浪費(fèi)。能夠使多個操作系統(tǒng)實(shí)例同時運(yùn)行在一臺物理服務(wù)器之上，是VMware 所提供的 CPU 虛擬化技術(shù)的價值所在。通過整合服務(wù)器充分利用 CPU 資源，可以給用戶帶來極大的收益。 服務(wù)器整合的益處能夠得以實(shí)現(xiàn)的前提是工作負(fù)載并不需要知曉它們正在共享CPU，虛擬化層必須具備這種能力。這是 CPU 虛擬化與其它虛擬化形式所不同的地方。 ? 內(nèi)存虛擬化 ESXi 裸機(jī)體系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大功能主要體現(xiàn)在內(nèi)存優(yōu)化方面，這些功能可提高內(nèi)存使用效率。 ESXi 主機(jī)的內(nèi)存管理支持安全地過量分配內(nèi)存。分配給每個虛擬機(jī)的內(nèi)存總和可超過主機(jī)上安裝的物理內(nèi)存總和。 ESXi 主機(jī)采用了幾種有效方法來支持安全的內(nèi)存過量分配。例如，過量分配率為 2:1 時，通常只會對性能產(chǎn)生非常小的影響。 圖 ：內(nèi)存的過量分配 內(nèi)存通常是最有限的資源， vSphere VMkernel 管理服務(wù)器的 RAM，可進(jìn)行多種資源節(jié)約操作。通過 VMware 設(shè)計的若干功能， vSphere 可支持實(shí)現(xiàn) RAM 的高效使用和更高的整合率，包括透明頁共享、客戶機(jī)內(nèi)存回收和內(nèi)存壓縮。實(shí)現(xiàn)過量分配的內(nèi)存管理機(jī)制 如下： ? 透明頁共享 TPS（ Transparent page sharing） TPS 是 VMware 獨(dú)有的一種內(nèi)存 優(yōu) 化方法。 VMkernel 可 檢查 虛 擬 機(jī)存 儲 的每個內(nèi)存 頁 面，以便 識別 相同的 頁 面，并 僅 存 儲 一個 頁 面副本。 ? 氣球內(nèi)存回收 ESXi 主機(jī)使用一種隨 VMware Tools 提供的內(nèi)存 釋 放 驅(qū)動 程序， 該 程序安裝在每個虛 擬 機(jī)中。如果內(nèi)存不足， 則 VMkernel 將 選擇 一個虛 擬 機(jī)并 擴(kuò) 充其內(nèi)存，也就是 說 ，它會通知 該 虛 擬 機(jī)中的 釋 放 驅(qū)動 程序從客 戶 操作系 統(tǒng) 要求更多的 29 內(nèi)存?？?戶 操作系 統(tǒng) 通 過 生成內(nèi)存 滿 足 這 一需求，然后 VMkernel 會將 釋 放出的頁 面分配 給 其他虛 擬 機(jī)。 ? 內(nèi)存壓縮 當(dāng)內(nèi)存 過 量分配 時 ，內(nèi)存 壓縮 可以幫助提高虛 擬 機(jī)性能。默 認(rèn) 情況下已啟用該 功能。因此當(dāng)主機(jī)內(nèi)存 過 量分配 時 ， ESXi 會在 嘗試 將 該頁 面交 換 到磁 盤 前壓縮 虛 擬頁 面并將其存 儲 在內(nèi)存中。 ? 主機(jī)級 SSD 交換文件 每個虛 擬 機(jī)都包含一個 VMkernel 交 換 文件。如果多個虛 擬 機(jī)需要完全使用分配 給 它 們 的內(nèi)存， 則 ESXi 主機(jī)將根據(jù) 為 每個虛 擬 機(jī)指定的內(nèi)存 資 源 設(shè) 置，按比例將其內(nèi)存區(qū)域交 換 到本地或網(wǎng) 絡(luò) 固 態(tài)驅(qū)動 器 (SSD) 設(shè)備 中。 將虛 擬 機(jī)內(nèi)存分 頁 移到磁 盤 中 : 如非必要 , 系 統(tǒng) 不會使用 VMkernel 交 換 空 間 , 因 為這 種方式的性能很差。 ? 虛擬機(jī)性能 虛擬機(jī)有一個對應(yīng)的硬件版本的