【導讀】VMware云計算數據中心解決。文檔信息與變更記錄。文檔名稱VMware云計算數據中心解決方案建議書

　　

【正文】 自動配置和部署多層云計算應用 ? 使用災難恢復自動化保護關鍵業(yè)務應用 ? 清楚了解應用性能 ? 確保合規(guī) ,并實現(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架構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品組件及其相應版本的對比如下圖所示 。 表： vCloud Suite 各版本產品組件比較 23 3 VMware 云計算數據中心解決方案技術詳解 本章將對 VMware 云計算數據中心解決方案 vCloud Suite 進行技術詳解，首先介紹該方案的整體 概念 架構，然后從服務器虛擬化、網絡與安全、可用性與災難恢復、運維管理與服務調配等方面進行詳細的闡述。 整體架構 由 vCloud Suite 所構建的云計算數據中心 的整體 概念 架構如下圖所示。 圖： VMware vCloud Suite 整體 概念 架構圖 該架構由五大部分組成，最底層是最基礎的服務器和網絡與安全 虛擬化， 該層是整個云計算數據中心的基石，用來實現(xiàn)對物理服務器以及相關聯(lián)的網絡與安全 組件 的虛擬化 功能 ，對應的 vCloud Suite 產品 組件 是 vSphere 和 vCloud Networking and Security (vCNS)。 該層之上，是 服務編排層， 這一 層 可以對所支持的相關服務進行編排，可以組合操作流， 協(xié)調多個系統(tǒng)以實現(xiàn)組合操作，從而避免在不同系統(tǒng)上執(zhí)行多個單獨的操作。該層對應的產品組件是 vCenter Orchestrator (vCO)，該組件目前 打包在 vCenter Server 中，無需單獨購買 。 服務編排層之上是服務調配層， 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定義基礎架構和 桌面服務進行自動化調配， 同時，它還可以 調配和管理應用服務或部署用戶自己的 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 提供調配和管理 基礎架構、桌面和應用服務的 能力。 該層對應的產品組件是 vCloud Automation Center (vCAC)以及 vCAC 企業(yè)版多包含的組件vCloud Application Director。 概念架構圖的右側是運維管理 模塊，該模塊 用來對整個云計算數據中心進行 性能、容量以及應用依賴關系相關的管理。 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 以及整個云計算數據中心 中的服務級別、資源利用率優(yōu)化和配置合規(guī)性 。該模塊對應的產品組件是 vCenter Operations Management Suite。 24 架構圖的最左側是高可用可災難恢復模塊，該模塊可以 最大程度上提升 云計算數據中心的 可靠性、 可用性 和災難恢復的能力。該方案 可以在功能組件，主機服務器，存儲，數據以及站點間等多個層面提供全面的可用性保障，對數據中心常見的各種問題都提供了相應的解決方案。 該模塊對應的產品組件包括 vSphere 的相關高可用機制如 vMotion， Storage vMotion， vSphere Replication 以及災難恢復解決方案 vCenter Site Recovery Manager。 本章接下來的章節(jié)將對上述 這五大模塊進行詳細的闡述 。 服務器虛擬化 VMware 的服務器虛擬化解決方案 vSphere 是業(yè)界領先的用于構建云計算基礎架構的虛擬化平臺。它使得 IT 能以最低的 TCO（ 總體擁有成本 ） 滿足要求最 嚴格 的關鍵業(yè)務應用的 SLA。 vSphere 通過 在計算 、 存儲 、 網絡 、 可用性 、 安全和自動化等方面提供的 一整套應用和基礎架構服務 實現(xiàn) 了 一個 完整 、 高效， 安全 的虛擬化平臺。 vSphere 所提供的服務如下圖所示。 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現(xiàn)自動化獲得高效率 ： 可實現(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%， 并使運營開銷最多減少 30%， 從而為 vSphere 上運行的每個應用降低 20%~30%的 IT 基礎架構成本。 ? 兼具敏捷性和可控性 ： 能夠快速響應不斷變化的業(yè)務需求 ， 而又不犧牲安全性或控制力 ， 并且為 vSphere 上運行的所有關鍵業(yè)務應用提供零接觸式基礎架構 ， 并內置可用性、可擴展性和性能保證。 25 ? 可自由選擇 ： 借助基于標準的通用平臺 ， 可以充分利用各種現(xiàn)有 IT 資產及新一代 IT 服務 ， 而通過開放式 API， 可借助來自全球領先技術提供商體系的解決方案使 vSphere 提供更強大的功能 。 概述 vSphere 可加快現(xiàn)有數據中心向云計算的轉變 ,同時還支持兼容的公有云服務 ,從而為業(yè)界唯一的混合云模式奠定了基礎。 vSphere，許多群體稱之為 ―ESXi‖，即底層虛擬化管理程序體系結構的名稱，這是一種采用尖端技術的裸機虛擬化管理程序。 vSphere 是市場上最先進的虛擬化管理程序，具有許多獨特的功能和特性，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丁程序數量 ? 不依賴操作系統(tǒng)，并采用加強型驅動程序 ? 具備高級內存管理功能，能夠消除重復內存頁或壓縮內存頁 ? 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 可擴展性可消除 I/O 瓶頸 基于 VMware vSphere 的虛擬數據中心由基本物理構建塊（例如 x86 虛擬化服務器、存儲器網絡和陣列、 IP 網絡、管理服務器和桌面客戶端）組成。 圖 ： vSphere 數據中心的物理拓撲 vSphere 數據中心拓撲包括下列組件 : 26 ? 計算服務器 在祼機上運行 ESXi 的 業(yè) 界 標 準 x86 服 務 器。 ESXi 軟 件 為 虛 擬 機提供 資 源，并運行虛 擬 機。每臺 計 算服 務 器在虛 擬環(huán) 境中均稱 為 獨立主機?？梢詫?許 多配置相似的 x86 服 務 器 組 合在一起，并與相同的網 絡 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）。 ? 存儲網絡和陣列光纖通道 SAN 陣 列、 iSCSI SAN 陣 列和 NAS 陣 列是廣泛 應 用的存 儲 技 術 ， VMware vSphere 支持 這 些技 術 以 滿 足不同數據中心的存 儲 需求。存 儲陣 列通 過 存 儲 區(qū)域網 絡連 接到服 務 器 組 并在服 務 器 組 之 間 共享。此安排可 實現(xiàn) 存 儲資 源的聚合，并在將 這 些 資 源置 備給 虛 擬 機 時 使 資 源存 儲 更具靈活性。 ? IP 網絡 每臺 計 算服 務 器都可以有多個物理網 絡 適配器， 為 整個 VMware vSphere 數據中心提供高 帶寬 和可靠的網 絡連 接。 ? vCenter Server vCenter Server 為 數據中心提供一個 單 一控制點。它提供基本的數據中心服 務 ，如 訪問 控制、性能 監(jiān) 控和配置功能。它將各臺 計 算服 務 器中 的 資 源 統(tǒng) 一在一起，使 這 些 資 源在整個數據中心中的虛 擬 機之 間 共享。其原理是：根據系 統(tǒng) 管理 員設 置的策略，管理虛 擬 機到 計 算服 務 器的分配，以及 資 源到 給 定 計 算服 務 器內虛 擬 機的分配。 在 vCenter Server 無法 訪問 （例如，網 絡 斷開）的情況下（ 這 種情況極少出 現(xiàn) ）， 計 算服 務 器仍能 繼續(xù) 工作。服 務 器可 單 獨管理，并根據上次 設 置的 資 源分配 繼續(xù) 運行分配 給 它 們 的虛 擬 機。在 vCenter Server 的 連 接恢復后，它就能重新管理整個數據中心。 ? 管理客戶端 VMware vSphere 為 數據中心管理和虛 擬 機 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 虛擬機計算性能 虛擬機是一個由 VMkernel 控制的軟件構造體。所有虛擬機配置信息、狀態(tài)信息和數據都封裝在存儲在數據存儲中的一組離散文件中。這使虛擬機具有可移動性，并且易于備份或克隆。 27 圖 ：虛擬機文件 虛擬機具有如下基本特性： ? 分區(qū)：可在一臺物理機上運行多個操作系統(tǒng)，并在多個虛擬機之間分配系統(tǒng)資源 ? 隔離：雖然多個虛擬機可以共享一臺計算機的物理資源，但它們相互之間保持完全隔離。由于隔離的原因，虛擬環(huán)境中運行的應用在可用性和安全性方面遠優(yōu)于在傳統(tǒng)的非虛擬化系統(tǒng)中運行的應用。 ? 封裝：虛擬機實質上是一個軟件容器，它將一整套虛擬硬件資源與操作系統(tǒng)及其所有應用捆綁或封裝在一起。通過封裝，虛擬機獲得了超強的移動性并且易于管理。 ? 硬件抽象化 : 虛擬機完全獨立于其底層物理硬件?？梢詾樘摂M機配置與底層硬件上存在的物理組件完全 不同的虛擬組件。 由于虛擬機獨立于硬件，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 計算機之間自由地移動它，而無需對設備驅動程序、操作系統(tǒng)或應用進行任何更改。事實上，您可以在一臺物理計算機上混合運行不同類型的操作系統(tǒng)和應用。 28 圖 ：虛擬機特性 ? CPU 虛擬化 VMware 通過 CPU虛擬化技術解決了如何在一個操作系統(tǒng)實例中運行多個應用的難題。實現(xiàn)這一任務的困難之處在于每一個應用都與操作系統(tǒng)之間有著密切的依賴關系。一個應用通常只能運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，大多數用戶只能在一個 Windows 操作系統(tǒng)實例上運行一種應用，操作系統(tǒng)實例獨占一臺物理服務器。這種狀況會導致物理服務器的 CPU資源被極大地浪費。能夠使多個操作系統(tǒng)實例同時運行在一臺物理服務器之上，是VMware 所提供的 CPU 虛擬化技術的價值所在。通過整合服務器充分利用 CPU 資源，可以給用戶帶來極大的收益。 服務器整合的益處能夠得以實現(xiàn)的前提是工作負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。 ? 內存虛擬化 ESXi 裸機體系結構的強大功能主要體現(xiàn)在內存優(yōu)化方面，這些功能可提高內存使用效率。 ESXi 主機的內存管理支持安全地過量分配內存。分配給每個虛擬機的內存總和可超過主機上安裝的物理內存總和。 ESXi 主機采用了幾種有效方法來支持安全的內存過量分配。例如，過量分配率為 2:1 時，通常只會對性能產生非常小的影響。 圖 ：內存的過量分配 內存通常是最有限的資源， vSphere VMkernel 管理服務器的 RAM，可進行多種資源節(jié)約操作。通過 VMware 設計的若干功能， vSphere 可支持實現(xiàn) RAM 的高效使用和更高的整合率，包括透明頁共享、客戶機內存回收和內存壓縮。實現(xiàn)過量分配的內存管理機制 如下： ? 透明頁共享 TPS（ Transparent page sharing） TPS 是 VMware 獨有的一種內存 優(yōu) 化方法。 VMkernel 可 檢查 虛 擬 機存 儲 的每個內存 頁 面，以便 識別 相同的 頁 面，并 僅 存 儲 一個 頁 面副本。 ? 氣球內存回收 ESXi 主機使用一種隨 VMware Tools 提供的內存 釋 放 驅動 程序， 該 程序安裝在每個虛 擬 機中。如果內存不足， 則 VMkernel 將 選擇 一個虛 擬 機并 擴 充其內存，也就是 說 ，它會通知 該 虛 擬 機中的 釋 放 驅動 程序從客 戶 操作系 統(tǒng) 要求更多的 29 內存?？?戶 操作系 統(tǒng) 通 過 生成內存 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。 ? 內存壓縮 當內存 過 量分配 時 ，內存 壓縮 可以幫助提高虛 擬 機性能。默 認 情況下已啟用該 功能。因此當主機內存 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 在內存中。 ? 主機級 SSD 交換文件 每個虛 擬 機都包含一個 VMkernel 交 換 文件。如果多個虛 擬 機需要完全使用分配 給 它 們 的內存， 則 ESXi 主機將根據 為 每個虛 擬 機指定的內存 資 源 設 置，按比例將其內存區(qū)域交 換 到本地或網 絡 固 態(tài)驅動 器 (SSD) 設備 中。 將虛 擬 機內存分 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。 ? 虛擬機性能 虛擬機有一個對應的硬件版本的