隨著高校信息化建設(shè)的發(fā)展與深入，云計算平臺的搭建對于高校數(shù)據(jù)中心的建設(shè)是一種趨勢。探討了服務(wù)器虛擬化對云平臺的意義，就目前最為成熟而且應(yīng)用最廣的VMware vSphere虛擬化技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行了分析。

引言

虛擬化技術(shù)是伴隨著計算機的產(chǎn)生而發(fā)展的，虛擬化意味著對計算機資源的抽象。虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了物理資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示，通過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)建云計算環(huán)境的一項關(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，提供了云基礎(chǔ)架構(gòu)及管理、云應(yīng)用平臺和終端用戶計算等多個層次上的解決方案，主要支持企業(yè)級組織機構(gòu)利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)從目前的數(shù)據(jù)中心向云計算環(huán)境轉(zhuǎn)變方面的架構(gòu)分析。

1 VMware vSphere簡介

VMware vSphere是在原來的V I3基礎(chǔ)上推出的系統(tǒng)，被成為業(yè)界首款云計算操作系統(tǒng)。vSphere將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)從底層硬件分離出來，從而簡化了IT操作?，F(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ESX Server能并發(fā)負(fù)擔(dān)更多個虛擬機。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、存儲及網(wǎng)絡(luò)各種硬件資源，運行在物理服務(wù)器上的一個虛擬層并根據(jù)預(yù)定好的策略將這些資源分配到運行在其中的各虛擬機中，這些虛擬機以安全獨立的模式并行運行;二是用于整合和管理VMM的VMware vCenter，提高在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)每個級別上的集中控制和可見性，通過主動管理發(fā)揮vSphere潛能，是一個具有廣泛合作伙伴體系支持的可伸縮、可擴展平臺;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主要通過虛擬化技術(shù)將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變?yōu)樵朴嬎慊A(chǔ)架構(gòu)，通過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)來交付使用。vSphere是一個整體架構(gòu)而非單個產(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主要可以分為運算部分的vCom-pute、存儲部分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)先級壓縮和增加應(yīng)用系統(tǒng)的資源，動態(tài)的響應(yīng)負(fù)載平衡。

(2)vStorage部分。vStorage包括VM所在硬盤的文件系統(tǒng)VMFS以及動態(tài)分配大小的Thin Provisioning，提供多種存儲虛擬連接選擇，通過vStorage VMotion減少或消除計劃內(nèi)停機，通過精簡部署降低虛擬環(huán)境的存儲要求，通過vStorage API簡化管理并提高存儲操作的效率。V MFS是專門為虛擬機設(shè)計的高性能集群文件系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在VMware虛擬機的VMware虛擬數(shù)據(jù)中心環(huán)境中訪問共享存儲。

(3) vNetwork部分。VMware的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)主要通過VMware vSphere中的vNetwork網(wǎng)絡(luò)元素實現(xiàn)。通過這些元素，部署在數(shù)據(jù)中心物理主機上的虛擬機可以像物理環(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vSwitch和vNetwork分布式交換機dvSwitcho vSphere提供了一個Distributed Network的架構(gòu)，不但有完Bridged/NAT/ Host only架構(gòu)，更和Cisco合作推出一個專門安裝在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VM的，可以讓多臺服務(wù)器多個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這個組件實現(xiàn)的，虛擬機的遷移是指源主機上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序移動到目的主機，并且能夠在目的主機上正常運行。通過VMotion可以實現(xiàn)在業(yè)務(wù)不中斷的前提下，動態(tài)遷移虛擬機。Vmotion的實時解決方案的特點是有其自己的 Cluster File System：VMFS，此外也支持NFSaVmotion把整個虛擬機包括其完整狀態(tài)封裝在幾個文件中，存放在SAN/NAS等共享存儲中。遷移的過程是把內(nèi)存和運行狀態(tài)通過高速網(wǎng)從源復(fù)制到目標(biāo)。

圖2 VMotion原理

(2) HA(高可用性)。當(dāng)1臺服務(wù)器故障時，自動在其他服務(wù)器上重新啟動虛擬機。不需要臨時增加或獨占新的服務(wù)器自動完成，無需人工干預(yù)經(jīng)濟有效的提高應(yīng)用程序的高可用性。

(3) VMware Fault Tolerance(冗余性)。在不同的主機上同步運行相同的虛擬機，出現(xiàn)硬件故障時，所有虛擬機均可實現(xiàn)零宕機、零數(shù)據(jù)損失故障切換零宕機、零數(shù)據(jù)損失，無需復(fù)雜的集群或?qū)Ｓ糜布袘?yīng)用程序和操作系統(tǒng)使用通用的單一機制。

(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、運行在ESX主機上的虛擬機以及備份存儲這3個部件組成。

2.4 vSphere的管理平臺:VMware vCenter

vCenter作為管理節(jié)點控制和整合屬于其域的vSphere主機，可以安裝在物理機的操作系統(tǒng)上，也可以安裝在虛擬機的操作系統(tǒng)上。提高在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)每個級別上的集中控制和可見性，通過主動管理發(fā)揮vSphere潛能，是一個具有廣泛合作伙伴體系支持的可伸縮、可擴展平臺。

(1) VMware vCenter Client。在vSphere中，所有的VM管理、創(chuàng)建、運行、維護(hù)都靠vCenter Client。

(2)VMware vCenter Server。在vSphere中，vCenterServer具有動態(tài)遷移、資源優(yōu)化、容錯、高可用性、備份以及應(yīng)用部署等高級功能。

3 結(jié)語

VMware vSphere是業(yè)界領(lǐng)先且最可靠的虛擬化平臺。vSphere將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)從底層硬件分離出來，從而簡化了IT操作，VMware vSphere的出現(xiàn)改變了人們對虛擬機的看法，更讓企業(yè)應(yīng)用從單純的服務(wù)器合并到取代整個企業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)，在越來越強調(diào)效率的企業(yè)環(huán)境中，將重寫企業(yè)IT的觀念。