VMware服务器虚拟化技术研究

汪蔓

摘要：服务器虚拟化应用越来越广泛，虚拟化技术层出不穷，该文对VMware服务器虚拟化进行了简单介绍，并提供了一种虚拟化的解决方案，通过简单的技术说明对方案进行阐述，最后在成本及安全性方面进行分析，突出虚拟化技术的必要性及可行性。

关键词：虚拟化；服务器；解决方案；系统安全

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）24-5776-03

VMware Server Virtualization Technology Research

WANG Man

（Anhui Science and Technology Information Institute， Hefei 230011， China）

Abstract： Server virtualization application is more and more widely， virtualization technology emerge in endlessly， this article has carried on the simple introduction to VMware server virtualization， and provides a virtualization solution， Through a simple technical specifications for solution， finally Analyses the cost and safety， Highlight the necessity and feasibility of virtualization technology.

Key words： virtualization； server； solutions； system security

近年来，业务需求的不断增长对服务器的购买需求日益增加，运行维护的成本也越来越高，服务器虚拟化成为降低运行成本、实现资源整合的必然趋势。

1 服务器虚拟化概述

虚拟化技术就是把每台物理服务器资源转变为逻辑上的资源池，以打破单台或多台服务器物理结构间的壁垒。服务器虚拟化主要有两种类型： “多变一”和“一变多”。“多变一”就是将多台物理服务器虚拟成一台逻辑服务器，实现分布计算、网格计算以及云计算，从而处理同一个业务；“一变多”是比较多常见一种的虚拟化技术，即将一台物理服务器转化为逻辑服务器，充分利用此台物理机虚拟成多台互相隔离的虚拟服务器，将CPU、硬盘、内存等硬件变成可以动态管理的资源，从而实现资源的整合利用。除此之外，还有“多变多”的方式，将多台物理机虚拟成一台逻辑服务器，再将其划分为多个虚拟的环境，从而实现多个业务的分布式运行[1]。

虚拟化技术提升了X86服务器的性能，使服务器的各项资源得到了充分利用，同时一台服务器上可以运行多个不同操作系统的虚拟机，从而保障了各类应用在不同的系统上正常运行。

2 VMware服务器虚拟化分析

目前，应用比较广泛的虚拟化软件主要有以下几种：思杰的Xen Server、微软的Hyper-V以及VMware 的ESX server，其中VMware ESX Server以占用磁盘空间小、不依赖通用操作系统、拥有加强型驱动程序以及资源分配灵活等优点被大多数企业及部门所采用。

2.1 VMware虚拟化介绍

VMware服务器虚拟化技术的特性主要有以下四种：一台物理服务器上可以虚拟出多台逻辑服务器；不同的虚拟机之间是完全物理隔离的；每个虚拟机都是以一个文件夹的形式保存在服务器上，可以进行复制及转移；虚拟机相对于硬件独立，可以在配置不同的服务器上运行[2]。

VMware ESX Server是使用最为广泛的虚拟化产品之一，他包含了VMware产品的所有特性，是一个适用于任何操作系统的虚拟机软件，采用裸金属架构进行实现（见图1） ，动态的资源控制，可适应各类应用程序的需要。

2.2 VMware服务器虚拟化方案介绍

为更好的实现服务器的整合，VMware的解决方案是采用少量的服务器做为虚拟平台服务器，以安装了vSphere5核心组件ESXi 5.0增强版软件的裸机为基础，创建出多个虚拟机（VM），从而增强单个物理服务器处理能力，对于每一台虚拟服务器，从性能、结构和管理方式上，都与原来的单台物理服务器不相上下，保证操作和使用习惯的延续性。

每台虚拟机可以安装配置Windows 或 Linux等操作系统，进而再安装应用程序，这样就可以使用尽可能少的物理服务器来实现各类业务系统的整合。

图2是整合过后的虚拟化架构：

搭建虚拟化集群，对所有虚拟机进行统一管理和资源的动态监控。vCenter是管理虚拟化集群的核心软件，所以保障其运行环境稳定性和可靠性，一般建议采用虚拟机（VMware vCenter Appliance）形式来配置vCenter 5，或者使用一台安装了Windows 2008 R2系统的服务器来做为vSphere套件中的vCenter服务器。vCenter服务器为 IT 环境提供了集中化的管理，提高了易用性、资源优化率以及可用性，分布式的服务也在一定程度上提升了数据中心的安全性和可靠性[3]。随着虚拟化应用的不断增加，可以增加虚拟化集群的数量和规模，提供更多的应用。因为在客户端和原先的物理服务器操作方式一致，所以在应用上不会对各类系统造成任何不利影响。

服务器虚拟化方案是以安装了VMware vSphere5的多路物理物理服务器为主体机构，图3以2台服务器为例，说明了其大致的连接方式：

VMware Tools是虚拟机运行流畅的重要组件，针对不对的操作系统有不同的VMware Tools，它不仅可以改善虚拟机的显示效果，提高鼠标响应速度，提供更高网络效率的虚拟网卡，并可响应ESX服务器发出的关机、重启等一系列指令，所以在虚拟机安装完成后，VMware Tools也必不可少。

VMware ESX Server（见图4） 是虚拟架构套件vSphere的基础组成部分，它是基于裸金属架构的，可以直接安装在裸机上。其作用是将物理服务器的各类硬件资源，如CPU、内存、网卡以及硬盘等资源映射到虚拟机，为虚拟机提供基础运行环境。大量的硬件资源共享降低了整个网络系统的运行成本，提高了安全性和可用性。

3 成本优势及安全性分析

3.1 成本优势

根据统计，采用虚拟架构整合后，服务器的平均利用率从10-25%提升到了65%-90%，通过虚拟化的方式，大大减少了对原有传统服务器的数量需求，一台物理服务器可以虚拟出20台的配置不同的虚拟机，各虚拟机所使用的系统资源由虚拟架构软件统一调配，最大限度的提高了资源利用率，同时降低了原有的机房空间需求，在用电、制冷等方面都不同程度的节约了开支，降低了整体的运行成本。

3.2 安全性分析

VMware主要通过VMotion、vShpere HA、vSphere Fault Tolerance（FT容错）以及VMware Distributed Resource Scheduler （DRS）来保证虚拟系统的安全运行：

VMotion功能可以实现虚拟机不停机的从一台物理机迁移至另外一台物理机，从而避免一台物理机宕机或者硬件维护可能造成的服务中断，同时可以通过网络链路进行虚拟机迁移，使系统迁移更加便捷、迅速，VMotion的实现机理如图5所示：

VMware HA是一种利用了VMotion技术且功能更加丰富的产品，它不间断地监控群集中所有的 ESX Server 物理服务器，发现故障后自动选择同一群集中的最佳物理服务器来重启故障影响的虚拟机，为整个基础架构提供了最基础的保障。

vSphere Fault Tolerance（FT容错）的实现机理是在不同的主机上同步运行相同的虚拟机，出现故障时，所有的虚拟机可以实现无缝切换，实现零宕机，降低了数据损失的概率，保障了业务的完整性和连续性[4]。 FT容错技术提供了最高级别的业务连续性保障，使用较小的代价来实现高可靠性的要求。多网卡和多HBA卡等硬件也是服务器虚拟化的最基本需求，通过网络和存储访问的冗余性，可以避免在一台设备出现故障时造成虚拟机的服务中断。

VMware Distributed Resource Scheduler（DRS） 持续性监控服务器资源的使用情况，对业务的级别进行优先级评估，按照优先级为应用程序进行动态资源分配，实现负载平衡，如图6所示。

4 结论

通过VMware虚拟化技术对服务器进行整合利用，减少物理服务器、网络交换机和服务器机柜等设备设施的使用数量，显著的

提高了单台物理服务器中各类硬件资源的利用率，从而降低了运营以及维护成本。虚拟机及其上应用程序的部署速度加快，实现了短时间完成应用部署的要求，提高了业务管理水平。同时，整合后可以接入到存储网络， 充分利用网络存储的优势，将分散的数据集中管理备份，为容灾打下基础，提高了这些应用的可用性、灵活性和安全性。

“虚拟化是云计算的基础”，这已经是一个毋庸置疑的话题。通过虚拟化技术的应用，实现了未来向云计算的过渡，提供了一个更加可靠、稳定和易于扩展的平台。

参考文献：

[1] 林强，陈建云，吴仕仁.虚拟服务器在福州气象机房建设的应用研究[J].软件，2012（7）.

[2] 谭文辉.利用VMware实现数据中心服务器虚拟化[J].舰船电子工程，2008（6）.

[3] 叶水勇，孙晓燕.利用虚拟化技术对服务器和应用系统进行整合[J].电力信息化，2009（11）.

[4] 连鸿鹏.云计算VMware vSphere虚拟化技术的架构分析[J].软件导刊，2012（8）.