引言
虛擬化技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生而發(fā)展的，虛擬化意味著對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象。虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了物理資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示，通過(guò)它可以提高資源利用率，并能夠根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求的變化，快速、靈活地進(jìn)行資源部署，因此，虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
VMware云基礎(chǔ)架構(gòu)能夠讓現(xiàn)有的用戶從虛擬化中獲益，加速了現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心云計(jì)算的轉(zhuǎn)移，與公共云基礎(chǔ)兼容，鋪平了向混合云模式前進(jìn)的道路，成為云計(jì)算的新里程碑。
本文主要討論作為X86體系結(jié)構(gòu)虛擬化技術(shù)的代表，VMware公司基于已有的虛擬化技術(shù)和優(yōu)勢(shì)，提供了云基礎(chǔ)架構(gòu)及管理、云應(yīng)用平臺(tái)和終端用戶計(jì)算等多個(gè)層次上的解決方案，主要支持企業(yè)級(jí)組織機(jī)構(gòu)利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從目前的數(shù)據(jù)中心向云計(jì)算環(huán)境轉(zhuǎn)變方面的架構(gòu)分析。
1 VMware vSphere簡(jiǎn)介
VMware vSphere是在原來(lái)的V I3基礎(chǔ)上推出的系統(tǒng)，被成為業(yè)界首款云計(jì)算操作系統(tǒng)。vSphere將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)從底層硬件分離出來(lái)，從而簡(jiǎn)化了IT操作。現(xiàn)有的應(yīng)用程序可以看到專有資源，而服務(wù)器則可以作為資源池進(jìn)行管理。vSphere以原生架構(gòu)的ESX/ESXi Server為基礎(chǔ)，讓多臺(tái)ESX Server能并發(fā)負(fù)擔(dān)更多個(gè)虛擬機(jī)。主要包括3部分：一是虛擬化管理器VMM部分的VMware ESX 4 , VMware ESX Server主要是用于調(diào)配物理服務(wù)器中內(nèi)存、CPU、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)各種硬件資源，運(yùn)行在物理服務(wù)器上的一個(gè)虛擬層并根據(jù)預(yù)定好的策略將這些資源分配到運(yùn)行在其中的各虛擬機(jī)中，這些虛擬機(jī)以安全獨(dú)立的模式并行運(yùn)行;二是用于整合和管理VMM的VMware vCenter，提高在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)每個(gè)級(jí)別上的集中控制和可見(jiàn)性，通過(guò)主動(dòng)管理發(fā)揮vSphere潛能，是一個(gè)具有廣泛合作伙伴體系支持的可伸縮、可擴(kuò)展平臺(tái);三是用于管理客戶端的軟件VMware Infrastruc-ture Client。
2 VMware vSphere的基本架構(gòu)
VMware vSphere主要通過(guò)虛擬化技術(shù)將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變?yōu)樵朴?jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)，通過(guò)虛擬化提供自助部署和調(diào)配的功能，將IT基礎(chǔ)架構(gòu)作為服務(wù)來(lái)交付使用。vSphere是一個(gè)整體架構(gòu)而非單個(gè)產(chǎn)品，基本架構(gòu)如圖1。
圖1 VMware vSphere的基本架構(gòu)
2.1 vSphere的云端部分
vSphere所謂的云端是指平臺(tái)及架構(gòu)部分(PaaS和IaaS)，可以分為內(nèi)部和外部云端。內(nèi)部云端由各種硬件資源組成，并有vSphere負(fù)責(zé)統(tǒng)合云端資源，在IaaS及PaaS中，資源為硬件及OS資源。外部云端vSphere可以將這些第三方提供的資源集成到企業(yè)的IT架構(gòu)中。
2.2 vSphere的底層:架構(gòu)服務(wù)(Infrastructure Service)
有了硬件資源之后，就需要一個(gè)Hypervisor將資源集成，然后ESX和ESXi服務(wù)器將負(fù)責(zé)硬件資源虛擬化口Infrastructure Service主要可以分為運(yùn)算部分的vCom-pute、存儲(chǔ)部分vStorage以及網(wǎng)絡(luò)部分的vNetwork。
(1) vCompute部分。vCompute包括了ESX/ESXi以及DRS。ESX/ESXi主要實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合、提供高性能并擔(dān)保服務(wù)品質(zhì)、流水式測(cè)試和部署及可伸縮的軟硬件架構(gòu)。DRS確保按需調(diào)整資源配置，根據(jù)需要和優(yōu)先級(jí)壓縮和增加應(yīng)用系統(tǒng)的資源，動(dòng)態(tài)的響應(yīng)負(fù)載平衡。
(2)vStorage部分。vStorage包括VM所在硬盤(pán)的文件系統(tǒng)VMFS以及動(dòng)態(tài)分配大小的Thin Provisioning，提供多種存儲(chǔ)虛擬連接選擇，通過(guò)vStorage VMotion減少或消除計(jì)劃內(nèi)停機(jī)，通過(guò)精簡(jiǎn)部署降低虛擬環(huán)境的存儲(chǔ)要求，通過(guò)vStorage API簡(jiǎn)化管理并提高存儲(chǔ)操作的效率。V MFS是專門(mén)為虛擬機(jī)設(shè)計(jì)的高性能集群文件系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在VMware虛擬機(jī)的VMware虛擬數(shù)據(jù)中心環(huán)境中訪問(wèn)共享存儲(chǔ)。
(3) vNetwork部分。VMware的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)主要通過(guò)VMware vSphere中的vNetwork網(wǎng)絡(luò)元素實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這些元素，部署在數(shù)據(jù)中心物理主機(jī)上的虛擬機(jī)可以像物理環(huán)境一樣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連。vNetwork的組件主要包括虛擬網(wǎng)絡(luò)接口卡Vnic. vNetwork標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)vSwitch和vNetwork分布式交換機(jī)dvSwitcho vSphere提供了一個(gè)Distributed Network的架構(gòu)，不但有完Bridged/NAT/ Host only架構(gòu)，更和Cisco合作推出一個(gè)專門(mén)安裝在vSphere上的分布式網(wǎng)絡(luò)。
2.3 vSphere的Application Service
應(yīng)用軟件服務(wù)是針對(duì)VM的，可以讓多臺(tái)服務(wù)器多個(gè)VM排列組合，達(dá)到企業(yè)應(yīng)用的目的。
(1)VMotiono VMware的在線遷移是由VMotion這個(gè)組件實(shí)現(xiàn)的，虛擬機(jī)的遷移是指源主機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序移動(dòng)到目的主機(jī)，并且能夠在目的主機(jī)上正常運(yùn)行。通過(guò)VMotion可以實(shí)現(xiàn)在業(yè)務(wù)不中斷的前提下，動(dòng)態(tài)遷移虛擬機(jī)。Vmotion的實(shí)時(shí)解決方案的特點(diǎn)是有其自己的 Cluster File System：VMFS，此外也支持NFSaVmotion把整個(gè)虛擬機(jī)包括其完整狀態(tài)封裝在幾個(gè)文件中，存放在SAN/NAS等共享存儲(chǔ)中。遷移的過(guò)程是把內(nèi)存和運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)高速網(wǎng)從源復(fù)制到目標(biāo)。
圖2 VMotion原理
(2) HA(高可用性)。當(dāng)1臺(tái)服務(wù)器故障時(shí)，自動(dòng)在其他服務(wù)器上重新啟動(dòng)虛擬機(jī)。不需要臨時(shí)增加或獨(dú)占新的服務(wù)器自動(dòng)完成，無(wú)需人工干預(yù)經(jīng)濟(jì)有效的提高應(yīng)用程序的高可用性。
(3) VMware Fault Tolerance(冗余性)。在不同的主機(jī)上同步運(yùn)行相同的虛擬機(jī)，出現(xiàn)硬件故障時(shí)，所有虛擬機(jī)均可實(shí)現(xiàn)零宕機(jī)、零數(shù)據(jù)損失故障切換零宕機(jī)、零數(shù)據(jù)損失，無(wú)需復(fù)雜的集群或?qū)Ｓ糜布?，所有?yīng)用程序和操作系統(tǒng)使用通用的單一機(jī)制。
(4)VMware Data Recoveryp Data Recovery是vSphere新提供的數(shù)據(jù)備份功能，是一種基于磁盤(pán)的數(shù)據(jù)備份方式，不支持以磁帶為目標(biāo)的備份。VDR由VCB插件、運(yùn)行在ESX主機(jī)上的虛擬機(jī)以及備份存儲(chǔ)這3個(gè)部件組成。
2.4 vSphere的管理平臺(tái):VMware vCenter
vCenter作為管理節(jié)點(diǎn)控制和整合屬于其域的vSphere主機(jī)，可以安裝在物理機(jī)的操作系統(tǒng)上，也可以安裝在虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)上。提高在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)每個(gè)級(jí)別上的集中控制和可見(jiàn)性，通過(guò)主動(dòng)管理發(fā)揮vSphere潛能，是一個(gè)具有廣泛合作伙伴體系支持的可伸縮、可擴(kuò)展平臺(tái)。
(1) VMware vCenter Client。在vSphere中，所有的VM管理、創(chuàng)建、運(yùn)行、維護(hù)都靠vCenter Client。
(2)VMware vCenter Server。在vSphere中，vCenterServer具有動(dòng)態(tài)遷移、資源優(yōu)化、容錯(cuò)、高可用性、備份以及應(yīng)用部署等高級(jí)功能。
3 結(jié)語(yǔ)
VMware vSphere是業(yè)界領(lǐng)先且最可靠的虛擬化平臺(tái)。vSphere將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)從底層硬件分離出來(lái)，從而簡(jiǎn)化了IT操作，VMware vSphere的出現(xiàn)改變了人們對(duì)虛擬機(jī)的看法，更讓企業(yè)應(yīng)用從單純的服務(wù)器合并到取代整個(gè)企業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)，在越來(lái)越強(qiáng)調(diào)效率的企業(yè)環(huán)境中，將重寫(xiě)企業(yè)IT的觀念。
