【51CTO.com獨(dú)家快譯】VMware vSphere 4是Vmware公司虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)產(chǎn)品套件的下一代旗艦產(chǎn)品，帶來了一系列新的功能，并賦予了一個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)拿?hào)“云操作系統(tǒng)”，除了這個(gè)新名號(hào)吸引人外，其它的高級(jí)特性如先進(jìn)的容錯(cuò)功能，分布式虛擬交換機(jī)和主機(jī)配置文件也一樣吸引人，你可能認(rèn)為vSphere 4完全改變了虛擬化游戲規(guī)則，但5月發(fā)布的vSphere 4真的是革命性的進(jìn)化嗎？

51CTO.com將和您在這里討論這個(gè)問題，主要集中討論vSphere是如何影響Vmware管理員的每日工作量的。我們將努力研究vSphere是否改變了管理人員配置、管理和提供網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和計(jì)算資源的方法。

VMware vSphere的老與舊

在你理解新舊版本有什么不同之前，首先需要知道它們哪些是相同的，。VMware只是對(duì)套件的核心產(chǎn)品VMware ESX，VMware ESXi和vCenter Server（以前的VirtualCenter Server）的底層架構(gòu)做了一點(diǎn)變化。 VMware ESX/ESXi管理程序現(xiàn)在全部是64位，并且只能運(yùn)行在64位硬件上。這不會(huì)影響到大多數(shù)企業(yè)數(shù)據(jù)中心，64位服務(wù)器已經(jīng)誕生了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間了，目前基本上已普及。vCenter Server仍然需要一個(gè)后端數(shù)據(jù)庫(kù)，一般是SQL Server或Oracle。雖然Vmware已經(jīng)發(fā)布了一個(gè)vCenter Server的Linux技術(shù)預(yù)覽版，但官方支持的版本仍然嚴(yán)格限制在基于Windows的應(yīng)用程序。截至發(fā)稿時(shí)，vSphere客戶端也一樣，VMware還沒有放出虛擬化管理客戶端的Linux或Mac OS X版本。然而，在今年的VMworld大會(huì)上，在這些領(lǐng)域可能會(huì)宣布新的消息。

雖然大部分是相同的，但這并不意味著VMware的虛擬化平臺(tái)開發(fā)在原地踏步。我們從可擴(kuò)展性開始說起，VMware vSphere要比以前的版本支持的規(guī)模更大，支持更多的CPU核心和更多的主機(jī)和虛擬客戶機(jī)內(nèi)存，如圖1所示。例如，ESX/ESXi 4.0.0現(xiàn)在支持的虛擬機(jī)可以達(dá)到8個(gè)虛擬CPU和255GB內(nèi)存，相比前面的版本，每個(gè)虛擬機(jī)支持的CPU要多4個(gè)，內(nèi)存要多64GB，很明顯，vSphere的可擴(kuò)展性提升具有重大的意義。
 

 
圖 1 vSphere支持的Windows客戶機(jī)列表

除了改善可擴(kuò)展性外，VMware的重心放在創(chuàng)建和暴露API上，以便第三方開發(fā)人員可以更好地利用VMware新的云操作系統(tǒng)的功能，如VMsafe，它可以讓廠商創(chuàng)建安全解決方案集成到管理程序中；vStorage，它允許存儲(chǔ)廠商卸載某些存儲(chǔ)功能，以提高陣列的性能；以及數(shù)據(jù)保護(hù)vStorage API（VADP），它用于備份廠商創(chuàng)建虛擬環(huán)境的解決方案。最后，這些東西大部分不會(huì)影響到虛擬化管理員的日常工作。

然而，vSphere在其它方面確實(shí)會(huì)影響到管理員，如配置管理、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和可用性工作。我在我的實(shí)驗(yàn)室中對(duì)vSphere進(jìn)行評(píng)估，仔細(xì)分析了它是如何影響VMware管理員的，在檢查了這些領(lǐng)域的變化后，我將會(huì)回答這個(gè)問題“VMware vSphere是進(jìn)化還是革命？”

VMware vSphere的配置管理

在VMware Infrastructure 3（VMware企業(yè)級(jí)虛擬化解決方案的前一個(gè)版本）中，安裝是相當(dāng)容易的，真正的挑戰(zhàn)是配置環(huán)境和管理配置，幸運(yùn)的是，vSphere包含了很多新特性來幫助我們解決之前存在的這些問題，其中兩個(gè)是vNetwork 分布式交換機(jī)（vDS）和主機(jī)配置文件。

我將在網(wǎng)絡(luò)章節(jié)詳細(xì)介紹vDS，這里列出配置管理的關(guān)鍵幾點(diǎn)：VMware管理員不再需要管理每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置，隨著ESX/ESXi主機(jī)數(shù)量的擴(kuò)展，管理網(wǎng)絡(luò)配置所花的時(shí)間開始增加。vDS消除了這個(gè)管理開銷，釋放了VMware管理員的工作量，可以利用這些時(shí)間做點(diǎn)其它事情。

主機(jī)配置文件為虛擬化管理員提供了一個(gè)方法為ESX/ESXi主機(jī)配置創(chuàng)建模板，利用一個(gè)現(xiàn)有的配置正確的ESX/ESXi主機(jī)，vSphere創(chuàng)建一個(gè)配置文件，這個(gè)主機(jī)配置文件或模板可以包括網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）設(shè)置信息，防火墻設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)配置，域名系統(tǒng)（DNS）設(shè)置和存儲(chǔ)配置，幾乎每一個(gè)配置參數(shù)都可以在主機(jī)配置文件中找到。

通過創(chuàng)建一個(gè)主機(jī)配置文件并將它附加到ESX/ESXi主機(jī)，虛擬化管理員不僅可以更快地配置主機(jī)，還可以看到ESX/ESXi主機(jī)的配置與標(biāo)準(zhǔn)配置的偏移，當(dāng)配置文件通知VMware管理員配置偏移時(shí)，他們可以重新應(yīng)用主機(jī)配置文件將主機(jī)配置回到正常狀態(tài)，這意味著VMware管理員不必花時(shí)間保證主機(jī)是始終如一的配置。

除了主機(jī)配置文件外，VMware vCenter更新管理器（VUM）已經(jīng)成為整個(gè)套件的重要組成部分，如圖2所示，VUM現(xiàn)在可以為主機(jī)、VMware Tools、VM硬件和虛擬應(yīng)用程序執(zhí)行升級(jí)操作，此外還可以給客戶機(jī)操作系統(tǒng)打補(bǔ)丁，以及在這些操作系統(tǒng)中選擇應(yīng)用程序。VUM在安裝思科 Nexus 1000V需要的組件時(shí)也可以發(fā)揮作用，我將在稍后討論。

 
圖 2 vCenter更新管理器
在VUM和主機(jī)配置文件之間，虛擬化管理員現(xiàn)在有更多的工具可選擇，可以以一致的方式配置vSphere環(huán)境，當(dāng)主機(jī)配置偏移標(biāo)準(zhǔn)時(shí)有一個(gè)統(tǒng)一的通知，而且他們也可以把配置還原回去，使配置保持一致。我相信這個(gè)功能會(huì)影響到大多數(shù)虛擬化管理員的日常例行工作?？偟膩碚f，vDS消除了管理每個(gè)主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理開銷，主機(jī)配置文件給VMware管理員提供方便快捷的檢查方法和執(zhí)行一致的配置，最后，VUM精簡(jiǎn)了某些最常用的執(zhí)行任務(wù)，如鑒別和更新虛擬機(jī)過時(shí)的VMware Tools。

VMware vSphere大大改善了網(wǎng)絡(luò)性能

網(wǎng)絡(luò)是VMware已經(jīng)做出改變的領(lǐng)域之一，將實(shí)實(shí)在在地影響虛擬化管理員，vDS作為vSphere的一個(gè)關(guān)鍵功能，開創(chuàng)了一個(gè)全新的虛擬網(wǎng)絡(luò)思維方式。

vSphere之前的版本，每一個(gè)ESX/ESXi 3.x主機(jī)要獨(dú)立控制vCenter和其它主機(jī)的交換，必須要一個(gè)主機(jī)一個(gè)主機(jī)的處理。在ESX/ESXi 4.0.0和vCenter 4.0中，VMware引入了vDS選項(xiàng)，使用vDS后，VMware移除了主機(jī)配置，集中在vCenter內(nèi)進(jìn)行配置。實(shí)際上是將ESX/ESXi主機(jī)配置面板移到vCenter中了，而數(shù)據(jù)面板仍然保留在每個(gè)主機(jī)上。也就是說，數(shù)據(jù)仍然在本地交換，仍然在每個(gè)主機(jī)上進(jìn)行本地管理。

最值得注意的是，這個(gè)新的架構(gòu)簡(jiǎn)化了虛擬化管理員工作，他們?cè)僖膊恍枰L問每個(gè)主機(jī)創(chuàng)建或修改現(xiàn)有的端口組，相反，他們只需要在vCenter中做一次修改，所有的ESX/ESXi主機(jī)都會(huì)自動(dòng)看到這些變化，在以前的版本中需要跨多個(gè)主機(jī)經(jīng)過幾十個(gè)步驟現(xiàn)在在vCenter中減少到只需幾步就可以完成了。在有許多ESX/ESXi主機(jī)的大型環(huán)境中，可以明顯減少管理工作。

vDS還帶來了其它好處，包括：

1、使用VMotion遷移后虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)仍然保留了下來。

2、支持私有VLAN（PVLAN），在虛擬機(jī)之間采用增強(qiáng)的安全機(jī)制進(jìn)行隔離。PVLAN非常成熟的領(lǐng)域是虛擬化非軍事區(qū)。

3、支持入站和出站通信流量整形，速度限制，非分布式虛擬交換機(jī) – 現(xiàn)在叫做vNetwork標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)或vSwitch – 只執(zhí)行出站通信整形。

vDS對(duì)于運(yùn)營(yíng)也是至關(guān)重要的，它是業(yè)界第一個(gè)第三方提出的虛擬交換機(jī)。思科 Nexus 1000V使用和vDS相同的API，但它的NX-OS交換軟件是在虛擬環(huán)境，此外還有更多功能，最明顯的是Nexus 1000V返回接入層控制給網(wǎng)絡(luò)組，服務(wù)器、臺(tái)式機(jī)和其它系統(tǒng)都要通過接入層接入網(wǎng)絡(luò)，這是一個(gè)許多組織都有興趣的責(zé)任重大的轉(zhuǎn)變，返回接入層控制給網(wǎng)絡(luò)組解決了一個(gè)政治問題。

在網(wǎng)絡(luò)方面的其它增強(qiáng)包括VMDirectPath，它提供了將虛擬機(jī)直接附加到物理網(wǎng)卡的能力，將每個(gè)ESX/ESXi主機(jī)的吞吐量提高到了40Gbps。新的虛擬化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備叫做VMXNET 3，它在降低CPU利用率的同時(shí)改善了網(wǎng)絡(luò)性能。此外，VMware還優(yōu)化了用戶界面，將諸如最大傳輸單位大小等信息暴露出來了，對(duì)思科發(fā)現(xiàn)協(xié)議的支持和VLAN配置，如VLAN到虛擬機(jī)的中繼，但這些改進(jìn)不會(huì)影響大多數(shù)虛擬化管理員的日常操作。到目前為止，vDS的影響是最大的。

隨著這些改進(jìn)，虛擬化管理員必須留意更多領(lǐng)域的知識(shí)，此外，vDS使從命令行接口（CLI）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置的管理變得更加困難，因?yàn)楝F(xiàn)在的配置都是集中到vCenter中而不是每個(gè)ESX/ESXi主機(jī)上。像我這樣的管理員，習(xí)慣于使用CLI創(chuàng)建和配置vSwitch，現(xiàn)在需要將思維轉(zhuǎn)到vCenter的圖形界面上去了，但這確實(shí)是通過使用vDS獲得的一個(gè)不太重要的好處。

VMware vSphere幫助vStorage節(jié)省空間

存儲(chǔ)一直是VMware環(huán)境的重要組成部分，所以vSphere開發(fā)者對(duì)存儲(chǔ)還是非常重視的，VMware已經(jīng)增加了許多小功能，如虛擬磁盤的熱增長(zhǎng)和Storage VMotion的圖形界面，存儲(chǔ)遷移允許虛擬磁盤跨存儲(chǔ)陣列移動(dòng)，其實(shí)他們完全重寫了Storage VMotion，它現(xiàn)在有一個(gè)更強(qiáng)大的引擎，使用了名叫變更塊跟蹤（Cheanged Block Tracking，簡(jiǎn)稱CBT）的新技術(shù)。VMware在它的初級(jí)備份方案VMware Data Recovery中也使用了CBT，新的Storage VMotion引擎帶來了更好的性能表現(xiàn)，對(duì)存儲(chǔ)協(xié)議也支持得更全面了，已支持光纖通道（FC），iSCSI和NFS。

其它小改進(jìn)還包括VMDirectPath I/O，它直接附加到虛擬機(jī)上支持光纖通道HBA，支持第三方多路徑（一個(gè)重要的例子是EMC的PowerPath/VE），非對(duì)稱邏輯單元訪問（Asymmetric Logical Unit Access，即ALUA）支持，開箱即可支持大量的網(wǎng)絡(luò)適配器和以太網(wǎng)光線通道，正如前面提到的，vStorage API與存儲(chǔ)陣列硬件是集成到一起的。

這些改進(jìn)在某些情況下有用，不影響日常業(yè)務(wù)，但另一項(xiàng)新功能卻要：vStorage自動(dòng)精簡(jiǎn)配置（vStorage Thin Provisioning）。在VMware Infrastructure的早期版本中，虛擬機(jī)的虛擬磁盤通常是以VMDK文件形式存在，如果你配置了一個(gè)20GB的虛擬磁盤，那VMDK文件就會(huì)占用20GB的磁盤空間，這是事實(shí)，即使虛擬機(jī)在那個(gè)虛擬磁盤上只有8GB數(shù)據(jù)，其它空間就被吃掉了，其它管理程序或虛擬機(jī)也無法使用。

vStorage精簡(jiǎn)配置修改了這種方式，如圖3所示，現(xiàn)在管理員可以使用自動(dòng)精簡(jiǎn)配置虛擬磁盤，老的格式被稱為厚盤，現(xiàn)在新的方式只需要占用存儲(chǔ)數(shù)據(jù)真正需要的空間，如果虛擬磁盤上發(fā)現(xiàn)有8GB數(shù)據(jù)，經(jīng)過自動(dòng)精簡(jiǎn)處理后的VMDK文件只會(huì)占用8GB空間，還要加上少量的開銷。VMware管理員可以使用額外的空間提供更多的虛擬機(jī)或?yàn)楝F(xiàn)有的虛擬機(jī)增加虛擬磁盤，無論哪種方式，存儲(chǔ)效率都提高了，在大型環(huán)境中，節(jié)省的空間可能會(huì)更大。

  
圖 3 克隆虛擬機(jī)到模板時(shí)，管理員可以選擇精簡(jiǎn)虛擬磁盤

為了幫助虛擬化管理員可以利用這一新功能，VMware在 Storage VMotion中內(nèi)置了格式轉(zhuǎn)換功能，這意味著虛擬化管理員可以在Storage VMotion上執(zhí)行跨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的格式轉(zhuǎn)換了。

此外，VMware糾正了早期版本存在的問題，以前在某些情況下會(huì)擴(kuò)展自動(dòng)精簡(jiǎn)的虛擬磁盤，在這種情況下，他們將失去自動(dòng)精簡(jiǎn)配置的狀態(tài)，并使用掉全額的磁盤空間。最后，VMware為vCenter服務(wù)器增加了度量和計(jì)數(shù)器，可以更容易地查看配置的空間，虛擬磁盤最大配置大小和分配的空間（虛擬磁盤實(shí)際使用的空間）。

VMware也提醒，如果vStorage虛擬機(jī)文件系統(tǒng)（VMFS）卷上包括了太多自動(dòng)精簡(jiǎn)配置的虛擬機(jī)，超出了空間大小，使用自動(dòng)精簡(jiǎn)配置可能有潛在的風(fēng)險(xiǎn)，為了解決這個(gè)問題，vSphere引入了vStorage VMFS卷增長(zhǎng)功能：VMFS卷按需自動(dòng)增長(zhǎng)。不再有區(qū)的概念，區(qū)用于擴(kuò)展存儲(chǔ)卷超出最初的2TB限制，相反，虛擬化管理員可以簡(jiǎn)單地要求vSphere在同一個(gè)LUN上的自由空間中增長(zhǎng)VMFS卷的大小。vCenter擴(kuò)展的監(jiān)控和報(bào)警功能在VMFS卷快用完時(shí)可以提醒虛擬化管理員，有了這樣的警告，管理員可以及時(shí)采取行動(dòng)，如增加VMFS卷大小或執(zhí)行Storage VMotion重新平衡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，無論哪種方式，虛擬化管理員在響應(yīng)不斷變化的存儲(chǔ)需求時(shí)都有更多的選擇。

VMware vSphere不完善的容錯(cuò)

對(duì)于高可用性，VMware已經(jīng)增加了高級(jí)功能叫做VMware容錯(cuò)（VMware Fault Tolerance，即FT），它使用了另一種新技術(shù)，叫做vLockstep，它是基于VMware Workstation上的記錄/回放功能的，使用vLockstep后，F(xiàn)T讓虛擬化管理員可以為虛擬機(jī)提供更高的可用性。使用FT時(shí)，兩個(gè)虛擬機(jī)保持步調(diào)一致，也就是說，它們?cè)趦膳_(tái)不同的物理主機(jī)上分別都做了鏡像，在主虛擬機(jī)上發(fā)生了什么也會(huì)發(fā)生在輔虛擬機(jī)上，因此，輔虛擬機(jī)是主虛擬機(jī)的完全拷貝，如圖4所示，如果主虛擬機(jī)出現(xiàn)故障，輔虛擬機(jī)將會(huì)瞬間自動(dòng)接管，用戶一般不會(huì)察覺到發(fā)生了故障，F(xiàn)T是一個(gè)真正強(qiáng)大的技術(shù)。

 
圖 4 如果虛擬機(jī)配置了容錯(cuò)但又丟失容錯(cuò)保護(hù)，vCenter服務(wù)器會(huì)提醒管理員

但這個(gè)功能不是沒有限制的，由FT保護(hù)的虛擬機(jī)有某些限制，它們的CPU數(shù)量不能超過1 ，不能執(zhí)行快照，不能使用新的虛擬化SCSI或VMXNET3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。此外，F(xiàn)T不支持：

1、設(shè)備熱插拔

2、自動(dòng)精簡(jiǎn)配置磁盤（如果需要FT會(huì)自動(dòng)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成厚磁盤）

3、VMware分布式資源調(diào)度器（Distributed Resource Scheduler，即DRS）自動(dòng)化（該級(jí)別被設(shè)為禁用，意味著FT保護(hù)的虛擬機(jī)不能使用跨多個(gè)集群服務(wù)器的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡）

4、VMware物理模式原始磁盤映射（Raw Disk Mappings，即RDM）（但FT支持虛擬模式RDM）Storage VMotion

5、擴(kuò)展頁(yè)表（Extended Page Tables，即EPT）和快速虛擬索引（Rapid Virtualization Indexing，及RVI）
VMware關(guān)于如何進(jìn)行故障排查或修復(fù)FT只提供了一點(diǎn)文檔，在我自己的測(cè)試中，我無意間破壞了主虛擬機(jī)和輔虛擬機(jī)之間的關(guān)系，如此FT變?cè)僖膊还ぷ髁?，嘗試禁用，然后重啟FT仍然不工作，vCenter認(rèn)為輔虛擬機(jī)仍然存在，結(jié)果相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間我終于糾正了解決方案，并重新啟用了那個(gè)特殊的虛擬機(jī)。

FT要求前兆以太網(wǎng)卡發(fā)送容錯(cuò)日志通信，建議使用萬兆網(wǎng)卡。

值得稱道的是，VMware將啟用FT做得很簡(jiǎn)單：簡(jiǎn)單到執(zhí)行虛擬機(jī)右鍵菜單上的一個(gè)命令即可。同時(shí)VMware保證在每個(gè)虛擬機(jī)上的FT都可以啟用或禁用。但要小心的是，F(xiàn)T只能工作在啟用了VMware高可用功能的集群內(nèi)。

VMware希望借助FT做出大的舉動(dòng)，但就目前的限制，許多組織可能會(huì)推出采用這項(xiàng)新技術(shù)，也許要等到它的第一個(gè)更新之后，盡管如此，F(xiàn)T可能想虛擬化管理員正在尋求的確保虛擬機(jī)正常運(yùn)行的唯一解決方案。

VMware vSphere是重大升級(jí)而不是大修

vSphere帶來了一些新特性，如vDS、vStorage自動(dòng)精簡(jiǎn)配置、vStorage VMFS卷增長(zhǎng)和VMware FT，還包括大量的小功能和功能增強(qiáng)。好消息是對(duì)VMwareInfrastructure 3的客戶的積極支持，訂閱將自動(dòng)獲得許可證升級(jí)到vSphere。在許可證層次有了一些轉(zhuǎn)變，引入了新的高端企業(yè)級(jí)許可證，遷移到vSphere 時(shí)許多客戶都要支付一些額外費(fèi)用，但VMware在今年年底前針對(duì)升級(jí)客戶都有重大折扣。與之匹配的產(chǎn)品，如思科Nexus 1000V和PowerPath/VE，分別要向思科和EMC公司購(gòu)買。

51CTO.com在以前的報(bào)導(dǎo)中曾經(jīng)有過一篇“VMware稱vSphere為‘進(jìn)化性的演變’”雖然vSphere某些新功能從根本上改變了虛擬化管理、架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)施方式，但我不認(rèn)為vSphere是革命性產(chǎn)品，VMware靠早期的VMware基礎(chǔ)架構(gòu)產(chǎn)品已經(jīng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，通過擴(kuò)展使vSphere比其前輩具有更強(qiáng)大的能力，我認(rèn)為這應(yīng)該是一種良好的進(jìn)化。想要了解VMware vSphere下一步的相關(guān)信息，請(qǐng)關(guān)注51CTO.com后續(xù)的報(bào)道。

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原文：VMware vSphere: Evolutionary or Revolutionary?  作者：Scott Lowe