云计算与虚拟化实训教材（理论分册》

虚拟化概述

虚拟化技术作为云计算技术的基础，属于云计算技术的基础架构即服务层，其提供资源的张合和重新逻辑按需分配，使其资源充分利用。

2.1 虚拟化介绍

目前，企业使用的物理服务器一服运行单个操作系统或、单个应用程序，随着服务器性能的大幅度提升，服务器的使用率越来越低。如果使用虚拟化解决方案，可以在单台物理服务器上运行多个虚拟机，每个虚拟机可以共享同一台物理服务器的资源，不同的虚拟机可以在同一台物理服务器上运行不同的操作系统以及多个应用程序。

虚拟化的工作原理是直我在物理服务器赛件或主机换作系统上面插入一个精简的软件层，该软件层包合一个以动态和透明方式分配硬件资源的虚拟机监视器（虚拟化管理程序，也称为Hypervison)。多个操作系统可以同时运行在单台物理服务器上，彼此之间共享硬件资源。由于是将硬件资源（包括CU、内存、操作系统和网络设备）封装起来，因此虚拟机可与所有标准的x86操作系统、应用程序和设备驱动程序完全兼容，可以同时在一台物理服务器上安装运行多个操作系统和应用程序，每个操作系统和应用程序都可以在需要时访问其 所需的资源。

虚拟化可以应用到计算机、操作系统、存储设备、应用或网络。简单来讲，虚拟化是种历经验证的软件技术，借助这项技术，可在同一台服务器上同时运行多个操作系统和应用。是一种可在降低IT费用的同时大幅提高效率和敏捷性的最有效的方法。虚拟化正在改变IT格局，并从根本上改变人们利用技术的方式。

虚拟化类型

我们可以将虚拟化分为服务器虚拟化、网络虚拟化、软件定义的存储及桌面虚拟化：

1.服务器虚拟化

大多数服务器的容量利用率不足15%，这不仅导致了服务器数量剧增，还增加了复杂性。实现服务器虚拟化后，单台物理服务器上可以运行多个虚拟机形式的操作系统，并且每个操作系统都可以访问底层服务器的计算资源，因而，效率低下问题迎刃而解。但是，将一两台服务器虚拟化仅仅是个开始。下一步要将服务器集群聚合为一项整合资源，这可以提高整体效率并降低成本。服务器虚拟化还可以加快工作负载部署速度、提高应用性能以及改善可用性。此外，随着操作实现自动化，T会变得更易于管理，其拥有成本和运维成本也会大幅降低。

2.网络虚拟化

网络虚拟化以软件的形式完整再现了物理网络，应用在虚拟网络上的运行与在物理网络上完全相同。网络虚拟化将向已连接的工作负载提供逻辑网络连接设备和服务（逻辑端口、交换机、路由器、防火墙、负载平衡器、VP等等)。虚拟网络不仅可以提供与物理网络相同的功能特性和保证，而且还具备虚拟化所具有的运维优势和硬件独立性。

3.软件定义的存储

海量数据和实时应用使得用户对存储的需求不断提高。存储虚拟化对服务器内部的磁盘和闪存驱动器进行抽象化，将它们组合成高性能存储池，并以软件形式交付。软件定义的存储(SDS)是一种全新的存储方法，可从根本上提高运维模式的效率。

4.桌面虚拟化

通过将桌面以代管服务的形式进行部署，您可以更加快速地对不断变化的需求和机会做出响应。您可以快速轻松地向分支机构、外包员工和海外员工以及使用iPad和Android平板电脑的移动工作人员交付虚拟化桌面和应用，从而降低成本和改进服务。

2.2虚拟化的优势

传统的PC和服务器的时代，带来的资源的浪费同时也造成了管理方面的困难，对于务系统的部署、迁移、转换、更新、维护都是极大的挑战，业务的故障恢复和容灾更是成本高昂，过程复杂，管理人员需要消耗大量的精力去维护这些组成集群以达到容灾等的系统。当出现业务系统故障时，也需要花费大量的精力去恢复系统和其成组关系。

虚拟化平台下，整合服务器的资源，使得资源的利用率大幅度提升，同时虚拟化平身提供了故障恢复、业务部署、迁移、转换、更新、维护等方面的便利、以虚拟机的形现每个业务系统，将系统整体打包成一个被封装的文件，提高了部署等方面的灵活度。

虚拟化主流厂商：

1、VMware vSphere

2、microsoft Hyper-v

3、Citrix XenApp

4、RedHat KVM

vSphere虚拟化组件详解

介绍Vmware目前最新虚拟化平台vSphere6.O,内容包括vSphere的知识、使用vCenter server管理ESX1的方法、使用vSphere C1ient在ESXi上创建虚拟机的方法等方方面面，便于我们深入掌握虚拟化的部署以及实际应用。

vSphere的两个核心组件是VMware ESXi和Mware vCenterServer。
ESXi是用于创建和运行虚拟机的虚拟化平台。
vCenter Server是一种服务，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。

1.Vmware虚拟化软件组件

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。

vSphere包括以下软件组件：

vSphere所需组件表

ESXi

一种虚拟化平台，您可使用此平台将虚拟机创建为一组配置和磁盘文件，它们可共同执行物理机的所有功能：
通过SX,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。
服务器可提供引导程序、管理以及其他管理虚拟机的服务。

vCenter Server

充当连接到网络的Mware ESXi主机的中心管理员的服务。vCenter Server指导虚拟机和ESXi主机上的操作。
vCenter Server是一种Windows或Linux服务，安装后自动运行。vCenter Server vCenter在后台持续运行。即使没有连接任何vSphere Web Client,也没有用户登录到vCenter Serverr所在的计算机，vCenter Server也可执行监控和管理活动。它必须可通过网络访问其管理的所有主机，且运行vSphere Web Client的计算机必须能通过网络访问此服务器。

vCenter single Sign-On

此服务是vCenter Server管理基础架构的一部分。vCenter Single
Sigm-On身份验证服务允许各种vSphere软件组件通过安全的令牌交换机制相互通信，而不需要每个组件都要使用目录服务（如Active
Directory)分别对用户进行身份验证，从而使are云基础架构平台更加安全。

vCenter Server插件

为vCenter Server提供额外特性和功能的应用程序。通常插件由服务器组件和客户端组件组成。安装插件服务器之后，插件将在vCenter Server中注册，且插件为客户端可供vSphere Web Client下载。在vSphere Web
Client上安装了插件之后，它可能会添加与所增功能相关的视图、选项卡、工具栏按或菜单选项，从而改变界面的外观。
插件利用核心vCenterServer l功能（如身份验证和权限管理），但有自己的事件任务、元数据和特权类型。
某些vCenter Server:功能以插件形式实现，并可使用vsphere Web Client:插件管理器进行管理。这些功能包括vCenter Storage Monitoring.vCenter Hardware Status和vCenter Service status.

vCenter server数据库

很多vCenter Server:功能以需要teServer i的Web服务形式实现。作为vCenter
Server安装的一部分，tcServer安装在vCenter Server计算机上。
需要tcserver才能运行的功能包括：CIM/“硬件状态”选项卡、性能图表、
WebAccess,、“vCenter存储监控”/“存储视图”选项卡、基于存储策略的服务和vCenter服务状态。

vCenter server 代理

可在每台受管主机上收集、传达和执行vCenter Server发送的操作的软件。vCenter
Server代理是在第一次将主机添加到vCenter Server清单时安装的。

主机代理

可在每台受管主机上收集、传达和执行通过vSphere Web Client发送的操作的软件。它是在ESXi安装过程中安装的。

2.vCenter Server组件功能

可选vCenter Server:组件随基本产品附带和安装，但可能需要单独的许可证。 可选的vCenter Server功能包括：

vCenter Server功能表

vMotion

一种可用于将正在运行的虚拟机从一个ESXi主机迁移到另一个ESXi主机上，并且不会中断服务的功能。它需要在源主机和目标主机上分别许可。vCenter Server可集中协调所有vMotion活动。

Storage

该功能用于将运行中虚拟机的磁盘和配置文件从一个数据存储移至另一个数据存储，而不会中断服务。该功能需要在虚拟机的主机上获得许可。

vSphere HA
一种使群集具备High Availability的功能。如果一台主机出现故障，则该主机上运行的所有虚拟机都将立即在同一群集的其他主机上重新启动。
启用群集的vSphere HA功能时，需指定希望能够恢复的主机数。如果将允许的主机故障数指定为：1，vSphere HA将使整个群集具备足够的容量来处理一台主机的故障。该主机上所有正在运行的虚拟机都能在其余主机上重新启动。默认情况下，如果启动虚拟机会与故障切换所需的容量发生冲突，则无法启动此虚拟机。

vSphere DRS
一种有助于改善所有主机和资源池之间的资源分配及功耗状况的功能。vSphere DRs收集群集内所有主机和虚拟机的资源使用情况信息，并在出现以下两种情况之一时给出建议（或迁移虚拟机）：
初始放置位置一当您首次打开群集中的某个虚拟机的电源时，DRS将放置该虚拟机或提出放置建议。
负载平衡一DRS会尝试通过执行虚拟机的自动迁移(vMotion)或提供虚拟机
迁移建议提高群集中的资源利用率。
vSphere DRS包含分布式电源管理(DPM)功能。当DPM处于启用状态时，系统会将群集层以及主机层容量与群集内运行的虚拟机所需要的容量进行比较。然后，DPM会根据比较的结果，推荐（或执行）一些可减少群集功耗的操作。

存储DRS
一种可用于将多个数据存储作为单个计算资源（称为数据存储群集）进行管理的功能。数据存储群集是多个数据存储聚合到一个逻辑、负载平衡池中的集合。可以将数据存储群集视为一个可变存储资源进行资源管理。可以将虚拟磁盘分配给数据存储群集，且存储DRS会为其找到相应的数据存储。负载平衡器会根据工作负载测量负责初始放置和后续迁移。存储空间平衡和1/0平衡可将降低虚拟机性能的空间不足风险和/0瓶颈风险降到最低。

vSphere Fault Tolerance
vSphere Fault Tolerance通过创建和维护与主虚拟机相同，且可在发生故障切换时随时替换主虚拟机的辅助虚拟机，来确保虚拟机的连续可用性。

3.1 vSphere主机介绍

从版本4开始VMware:把ESXi产品统称为vSphere,以现在来讲的话vSphere就是ESXi,

只是两种叫法。一般在官方文档中都以vSphere为主。其安装文件使用esxi命名。Mware

ESXi功能特性如下：

1.服务器虚拟化

虚拟机是一个由Mware vSphere Hypervisor(也称为“VMkernel”)控制的软件构造

体。虚拟机是虚拟基础架构的基本计算组件。它们是取代物理系统的软件构造体，为打造敏

捷数据中心奠定了基础。所有虚拟机配置信息、状态信息和数据都封装在一组离散文件中，

这些文件存储在数据存储之中。这种封装使虚拟机具有可移动性，并且易于备份或克隆。

2.一致管理

利用易于使用的统一运维管理，充分发挥虚拟数据中心的优势。vSphere提供了全面的

功能，可在交付虚拟化的同时提供一致管理功能，使得一开始就能充分利用虚拟化数据中心

的优势，并从基础架构和应用中获得最佳的性能、可用性和效率。

3.有效的存储

降低后端存储系统的复杂性，并实现在云计算基础架构中最高效利用存储资源。

借助VMFS,多个vSphere服务器可以并行访问共享虚拟存储，基于虚拟化的分布式体

系结构服务则可以在由vSphere服务器组成的整个集群范围内运行。VMFS为将虚拟化扩展

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