基于Vmware虚拟化技术服务器虚拟化的设计与实现

钱磊

摘要：该文旨在利用VMware vSphere套件来实现某企业服务器虚拟化的部署，实现一套适合某企业信息中心服务器虚拟化建设方案，提高服务器利用率，并通过相关实验分析，提出后续工作目标。

关键词：虚拟化[1]；VMware vSphere

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）07-1519-02

1 前沿

虚拟化技术主要是通过对底层进行抽象，将计算机元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，将网络的控制管理与数据的转发与交换进行有效的分离[2]。

以是否存在宿主操作系统来看，虚拟化技术主要分为原生及寄居两种架构。原生架构是指虚拟机本身不再依赖任何操作系统，或者可以认为虚拟机本身就是一个操作系统，只是这个操作系统只提供虚拟化服务。而寄居架构，则认为虚拟机是一个软件或者服务，只有在已经安装好的操作系统上才能运行。从被应用的领域来分，虚拟化又可以分为服务器虚拟化，存储虚拟化，应用虚拟化、平台虚拟化和桌面虚拟化。其中服务器虚拟化需要具备功能和技术有：多实例、隔离性、CPU虚拟化、内存虚拟化、设备与I/O虚拟化、无知觉故障恢复、负责均衡、统一管理、快速部署。

VMware vSphere是VMware公司推出的一套服务器虚拟化解决方案，核心组件是Vmware ESX/ESXi，可以独立安装和运行在裸机上的系统，支持硬件虚拟化，通过与vSphere Client远程连接控制，在ESXi服务器上创建多个虚拟机，并且虚拟服务器在性能与稳定性上与亚于普通的硬件服务器。

本文采用原生架构，利用VMware vSphere套件来实现服务器虚拟化的部署。

2 服务器虚拟化的设计与实现

企业传统服务器应用面临：资源利用率低、管理复杂，故障恢复慢，兼容性差，购置维护成本高等[3]。虚拟化的目的就是打破原始物理结构之间的隔断，将物理资源转变为逻辑上可直接调控管理的资源，最大限度地使用物理资源。

服务器虚拟化将系统虚拟化技术运行于服务器之上，将一台服务器虚拟成若干个服务器使用，随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载以简化管理和提高效率，继而减少为单个工作负载峰值而储备的资源的方法。通过虚拟化技术将物理硬件和操作系统分离，使得多个具有不同操作系统的虚拟服务器可以独立运行在同一台物理服务器上，最大化的利用硬件资源，其部署框架如图1所示。

1）网络应用层：网络应用层是对企业内部提供各类服务的应用系统的集合。通过服务器虚拟化将虚拟机运行在运行有ESX/ESXi的物理服务器中，通过调整这些虚拟机的资源，从而满足应用系统的需求，对用户提供系统服务。

由于应用系统服务类型的不同，可以将应用系统归类为不同类型，通过主机层vNetwork部分连接内网不同的核心交换机，从而面向不同类别的用户提供不同类别的系统服务。

2）主机层：主机层是VMware vSphere体系中的虚拟层，包含两个服务：基础架构和应用程序。应用服务（Application Services）完成三个部分功能，分别是：可用性（Availability）、安全性（Security）和可扩展性（Scalablity）。架构服务（Infrastructure Services）包含有运算部分的vCompute、存储部分的vStorage和网络部分的vNetwork三个部分。在架构服务部分，EXS/EXSi主机负责将硬件资源虚拟化提供给上层服务。

3）网络服务层：网络服务器是服务器虚拟化的服务层。主要提供网络服务、数据备份服务、网络管理服务。服务器虚拟化框架中所有设备均通过该层中接入交换机互联；数据备份服务通过数据备份系统，利用VMware vSphere的快照技术实现对虚拟机的网络备份，该文采用上海爱数软件有限公司公司的PX2400数据备份系统；网络管理则通过VMware vSphere体系中vCenter Server组成，它是配置、调配和管理虚拟化IT环境的中心点，是vSphere的中央总控，完成应用程序的控制调配功能。

4）存储层：存储层是服务器虚拟化的基础。物理服务器只提供EXS/EXSi主机操作系统的存储空间，而网络应用层的虚拟机均存储于存储层中的网络存储设备中。网络存储设备通过网络服务层的接入交换机和主机层互联，为主机层提供存储服务。该文中网络存储设备采用H3C公司的IX3000网络存储设备。

服务器虚拟化实施前，某企业共有24台物理服务器，每台服务器提供单一的应用系统服务；服务器虚拟化实施后，物理服务器缩减至5台，应用系统数量没有改变，配置结果如表1。其服务器虚拟化的实施步骤归纳如下：

1）在服务器硬件层面上导入虚拟层，即在IBM x3650服务器上安装配置VMware ESX Server；

2）通过在 DELL 330微机上安装VMware vCenter Client来对服务器进行访问和综合调配；并在ESX/ESXi主机上创建虚拟机。

3）利用VMware Converter将现有的物理服务器逐步迁移到虚拟机上。

[服务器名称＼&IP地址＼&作用＼&应用系统数量＼&CUP使用率＼&内存使用率＼&IBM X3650＼&10.1.1.10＼&EXS/EXSi server＼&3＼&4.9%＼&73.9%＼&IBM X3650＼&10.1.1.11＼&EXS/EXSi server＼&6＼&9%＼&95.9%＼&IBM X3650＼&10.1.1.12＼&EXS/EXSi server＼&4＼&2%＼&4.4%＼&IBM X3650＼&10.1.1.13＼&EXS/EXSi server＼&4＼&3.7%＼&20.4%＼&IBM X3650＼&10.1.1.14＼&EXS/EXSi server＼&7＼&2.6%＼&34.5%＼&DELL 330＼&10.1.1.15＼&vCenter Client＼&——＼&5%＼&49.1%＼&]

其中，以IP地址为10.1.1.11 EXS/EXSi server服务器情况为例，其中虚拟机占用CPU和内存情况如图3。

通过采用服务器虚拟化技术，主要成果可以总结如下：

服务器数量由原先20多台物理服务器降为6台服务器（5台EXS/EXSi Server， 1台vCenter client），并且可以根据实际使用情况可以灵活添置服务器，整合比例约为4：1；

由于虚拟机分配不合理，资源提升的效果不明显，应将消耗资源较大的虚拟机与消耗资源较小的虚拟机分配与同一物理服务器上，后续将对此进行研究分析。

虚拟机通过模板配置，数据备份和快照技术，部署速度增加、单点故障率下降。

3 结束语

本文从企业信息中心的现状和存在的问题出发，系统的研究了企业信息中心服务器虚拟化建设的可行性和可操作性。后续，将继续对虚拟机在物理服务器中的分配方法进行研究。

参考文献：

[1] 张巍.企业虚拟化实战——VMware篇[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2] 怀进鹏，李沁，胡舂明.基于虚拟机的虚拟计算环境研究与设计[J].软件学报，2007.

[3] 卢凯.服务器虚拟化技术在数字校园建设中的应用[J].软件导刊，2012.