IAAS平台VMware虚拟化技术方案
IAAS平台VMware虚拟化技术方案IAAS Platform VMware Virtualization Technology Solution
目录
第1章IAAS平台项目需求概述 (3)
第2章IAAS平台VMWARE虚拟化解决方案 (4)
2.1虚拟化单机方案 (4)
2.1.1 单机方案拓扑图 (4)
2.1.2 单机方案推荐配置 (5)
2.1.3 单机方案说明 (6)
2.1.4 单机方案的重要功能 (7)
2.2虚拟化集群方案 (8)
2.2.1 集群方案拓扑图 (8)
2.2.2 集群方案推荐配置 (9)
2.2.3 集群方案说明 (10)
2.2.4 集群方案高级功能 (10)
第3章IAAS平台虚拟化方案价值 (17)
第1章IAAS平台项目需求概述
随着信息化社会的飞速发展，企业需要开展电子商务、办公自动化(OA)。信息化模块多样化带来的一个直接结果就是大量的硬件设备，且陈旧的硬件设备上支持的操作系统过老，不支持新业务所需的操作系统，目前公司已经有各类陈旧与空闲的服务器设备上百台，有很多设备已经进入淘汰期，需要充分的利用这些服务器设备降低IAAS平台的总拥有成本（TCO），提高IT投资回报率，必需解决好以下问题：1、实现硬件的整合，减少服务器硬件数量，以降低硬件管理维护成本，降低网络中心运营成本；2、充分的利用陈旧的服务器设备，提高服务器资源的利用率；3、使陈旧的设备上支持满足新业务所需操作系统和应用，使新操作系统和应用与老设备之间不存在兼容性问题；4、关键应用的性能必须要得到充分的保障，必须能做到7×24的不间断运行。运用虚拟化技术满足了这些需求，不仅可以大大降低TCO、提高运营效率、提高服务水平，而且虚拟化软件本身还为您提供高可用性和负载均衡特性，保证业务应用的连续性。
第2章IAAS平台VMware虚拟化解决方案
IAAS 平台VMware虚拟化解决方案分为单机方案和集群方案，是基于HP DL140G3、HP DL380G4、HP DL380G5、DELL 2650、DELL 2850、DELL 2950、联想万全R510G5、曙光天阔
I620r-H、曙光I410r等服务器硬件、磁盘阵列存储和虚拟机软件的全方位的解决方案，该方案为用户在虚拟机上提供Windows、Linux和Solaris等多种X86操作系统平台，主要用于服务器整合、业务连续性等业务领域。
2.1 虚拟化单机方案
单机方案的最大特点是具有极高的性价比，但由于单机方案存在单点硬件故障，故适合部门级用户或中小企业非关键性的业务使用。
2.1.1 单机方案拓扑图
图2-1-1 虚拟化单机方案
组件说明：
物理服务器：虚拟服务器的载体，在之上运行虚拟机服务器；
虚拟化软件(VMM)：一种软件，可将服务器物理的CPU、内存、网卡和硬盘等资源抽象出来，映射成若干个虚拟的CPU、内存、网卡和硬盘，构成虚拟机；
虚拟服务器：运行在物理服务器上的具有与物理服务器相同功能服务器；
客户机系统：包括客户端硬件（PC 机、笔记本等）、操作系统和客户端应用应用程序。
虚拟机管理端（vCenter）：可以在台式机、笔记本或者服务器上安装虚拟化客户端程序，用来对所有虚拟机和虚拟机物理服务器进行集中管理，是使用高级功能必须的一个组件。2.1.2 单机方案推荐配置
IAAS平台虚拟化单机方案推荐配置表
2.1.3 单机方案说明
单机方案采用两路服务器作为虚拟化硬件平台，台式机或者笔记本上安装虚拟化客户端程序
对虚拟化服务器进行管理，VMM软件层采用VMware vSphere 4 Essentials 或
Essentials Plus 版本，该软件版本是VMware 针对部门级用户或中小企业特别推出的产品，拥有与VMware vSphere 4 其他版本相同的性能和稳定性。在VMM层上安装虚拟机操作系统并部署应用，虚拟机的操作系统可以是异构操作系统，即Windows/Linux/Solaris等不同操作系统可以共存。
在两路服务器上安装VMware vSphere 软件，然后安装虚拟机，虚拟机可以存储在服务器
的本地硬盘上，也可以选用SAN或NAS等外接存储系统，虚拟机管理端（vCenter）用来对所有虚拟机和虚拟机物理服务器进行集中管理，是使用高级功能必须的一个组件。该方案具有卓越的性能和稳定性，具有一些重要的虚拟化功能，是一款性价比极高的方案。
利用虚拟化单机方案可以将原服务器进行整合，在一台虚拟化服务器中运行原来需要在多台物理上应用的业务，有效地利用了资源。
虚拟化单机方案给客户带来如下好处：
?提高服务器资源利用率；
?提高运营效率和服务水平，应用部署快捷化；
?硬件与操作系统的兼容性得到保障；
?增加IT系统扩展性，可以按需增加虚拟机并动态的增减VM的资源；
?降低IT总拥有成本，提高IT投资回报率；
2.1.4 单机方案的重要功能
P2V 整合技术
P2V 就是把一台物理计算机(Physical Machine)转换为一台虚拟计算机(Virtual Machine)。物理到虚拟的转换是一个能将现有物理机上的操作系统（包括文件系统，配置等）转换到一个虚拟机的过程，该虚拟机系统与源物理系统具有相同的文件系统。
P2V 分为两种方式：冷迁移和热迁移。热迁移，也叫在线迁移，是把正在运转的机器迁移成一台虚拟机，不中断机器的运行。这意味着可以在源机器上的操作系统运行的时候对其进行迁移，热迁移功能大多数使用了操作系统的V olume Snapshot 功能（在Windows 中为Volume Shadow Copy Service）。冷迁移，也称为离线迁移，意味着是在源机操作系统关机时对其进行迁移。在冷克隆过程中，用户用一个含有P2V 工具的启动CD 启动源机系统，对系统进行迁移。
图2-1-2 虚拟化P2V方案
在实际的环境中，虚拟化方案使用P2V 工具给客户带来如下价值：
?服务器整合：使用P2V 工具，可以将物理系统转换为虚拟机，而虚拟机可以方便地整
合到少量的物理服务器上。
?备份和灾难恢复：使用P2V 工具，制作生产系统物理机的映像转换为虚拟机，在发生
灾难时可以激活这些虚拟机以将服务中断降到最低。
存储自动精简
单机方案利用VMware Thin Provisioning 技术实现对存储的自动精简，它使虚拟机按需占用存储资源，可节省高达50%的存储成本。举例来讲，如果没有利用存储精简技术，管理员分配给一个虚拟机100G 的空间，尽管该虚拟机可能只使用1G 空间，但仍在存储上消耗100G 的存储空间，利用存储自动精简技术后，该虚拟机只在存储上消耗1G 的存储空间，即按实际需要的空间消耗存储空间。
手工备份
单机方案可以利用vCenter 服务器的克隆技术实现手工备份，通常的做法为对A 机上正在运行的虚拟机进行克隆，将其压缩并克隆到B 机上，当A 机上该虚拟机出现问题时，管理员可以启动B 机备份的虚拟机。
自动备份
如果采用Essensials plus，可以使用VMware Data Recovery 进行自动备份，可以定时的对虚拟机的镜像文件进行备份，不需要人工干预，而恢复操作也非常简单。
快速部署
同样利用vCenter 服务器的克隆与模板技术，可以将一个虚拟机做成模板，然后快速的进行部署，在短短的几分钟内便可生成同样的多个虚拟机。
自动更新功能
通过一个专门的自动更新服务器，可以对虚拟化软件和虚拟机的操作系统进行自动升级，而不需要人工干预或者不需要过多干预。
2.2 虚拟化集群方案
服务器虚拟化集群方案不仅具有卓越的性能和稳定性，而且具有无以伦比的功能，为企业级用户提供完美的解决方法可满足企业级的服务器应用，让企业畅享服务器虚拟化带来的好处。由于在实际应用中，虚拟化单机方案会遇到很多挑战，如：
?服务器需要升级与维护，而运行在该主机上的虚拟机的业务是关键的不可停顿的业务；
?当一个虚拟机物理主机负载过大会导致该主机上所有虚拟机停止工作，
?一台物理主机发生故障，该主机上的所有虚拟机直接停止工作；
这些挑战需要我们以更高级的技术、更高级的方案来解决实际问题，于是便有了虚拟化集群方案。虚拟化集群方案在满足单机方案优点的同时，还解决了上述给用户带来的困扰。
2.2.1 集群方案拓扑图
图2-2-1 虚拟化集群方案
组件说明：
物理服务器：虚拟服务器的载体，在之上运行虚拟化软件和虚拟机服务器；
虚拟化软件(VMM)：一种软件，可将服务器物理的CPU、内存、网卡和硬盘等资源抽象出来，映射成若干个虚拟的CPU、内存、网卡和硬盘，构成虚拟机；
虚拟服务器：运行在物理服务器上的具有与物理服务器相同功能服务器；
虚拟机管理服务器：可以在台式机、笔记本或者服务器上安装虚拟化客户端程序，用来对所有虚拟机和虚拟机物理服务器进行集中管理，是使用高级功能必须的一个组件；
客户机系统：包括客户端硬件（PC 机、笔记本等）、操作系统和客户端应用应用程序；
SAN或NAS存储系统：包括主机HBA卡或网卡、光纤或网络交换机、存储阵列；
光纤或网络交换机：连接主机和磁盘阵列的转接设备
存储阵列：为虚拟机提供存储空间的设备，也是所有物理服务的共享存储设备。
2.2.2 集群方案推荐配置
IAAS平台虚拟化集群方案推荐配置表
2.2.3 集群方案说明
两台或者多台2 路服务器用作虚拟机服务器，在裸机上安装虚拟机软件，然后部署虚拟机。一台1 路或者2 路服务器用作虚拟机管理服务器，安装虚拟化管理软件，对所有虚拟机服务器及虚拟机进行管理。存储设备用来存储虚拟机文件，两台虚拟机服务器通过SAN或NAS连接存储，避免单机故障。
2.2.4 集群方案高级功能
1. 主机间虚拟机动态迁移
主机间动态迁移是服务器虚拟化中的一项独特技术，它使得正在运行的整个虚拟机能够在瞬
间从一台服务器移到另一台服务器上，而虚拟机上的业务不间断。虚拟机的全部状态在共享存储器上的一组文件进行封装，虚拟机的活动内存和精确的执行状态通过高速网络迅速传输。
图2-2-2 动态迁移
主机间动态迁移功能给用户带来如下好处：
?可以零宕机的进行有计划的服务器维护和升级；
?提前迁移应用，远离失效的服务器硬件；
?迁移工作负载，将服务器资源利用率最大化。
2. 存储间虚拟机动态迁移
存储间动态迁移是可将正在运行的整个虚拟机能够在瞬间从一个存储空间移到另一个存储空间，而虚拟机上的业务不间断，其核心工作机制与主机间虚拟机动态迁移类似。
存储间虚拟机动态迁移带来如下好处：
?不影响虚拟机运行的情况下平衡存储空间大小；
?可以零宕机的进行有计划的存储维护和升级。
3．高可用性
虚拟机软件高可用性即当一台虚拟机服务器发生故障的时候，该主机上的所有虚拟机都可以在集群中其他的虚拟机服务器上重新启动。利用高可用性这个功能，可以将一组服务器主机合并为一个具有共享资源池的群集，该功能可以监控群集中的所有主机，实现了经济高效、独立于硬件和操作系统的应用程序可用性，并将停机时间和服务中断减至最低，同时不需要专门的备用硬件和安装附加软件。
如图所示，主机1宕机，该主机上的虚拟机VM1、VM2会在其他主机上重新启动。
HA Cluster
图2-2-3 高可用性
虚拟化HA 功能给用户带来如下好处：
?相对于传统的双机容错方案，虚拟机HA 可以最大限度减少因硬件故障造成的服务器宕
机和服务中断时间。
?不同与一些HA 的热备机方式，所有的虚拟机HA 服务器都在运行生产系统，充分利用
硬件资源。
?针对所有的虚拟机操作系统和应用程序，虚拟机HA 提供统一的HA 解决方案，避免了
针对不同操作系统或者应用而采用不同的HA 方案带来的额外开销和复杂性。
4．动态资源调度
动态资源调度可以动态分配和平衡服务器资源，简单说就是，当一台虚拟机服务器负载过大的时候，该服务器上的虚拟机可以迁移到其他虚拟机服务器上，而虚拟机上的业务不间断，从而保证负载过大的服务器不会宕机。当主机被添加到群集或从群集中删除时，或者单个虚拟机的负载增加或减少时，动态资源调度会提供自动初始虚拟机放置并做出自动资源重定位和优化的决定。
如下图所示，当主机1上的虚拟机VM1、VM2负载过大，动态资源调度功能检测到主机2和主机3负载不大，便会将VM1、VM2 分别迁移到主机2和主机3上。
负载均衡
图2-2-4 动态负载均衡
虚拟机动态资源调度功能给用户带来如下好处：
?使IT 资源和业务优先级对应，优化资源以保证最有价值的应用使用更多的资源；
?动态提高系统管理效率，避免因为一个或几个虚拟机负载过大造成虚拟机服务器宕机的
情况；
?自动化的硬件维护，当一个物理虚拟机服务器需要维护时，负载均衡可自动将所有虚拟
机迁移到其他物理机服务器上，可实现服务器维护“零”宕机。
5. 虚拟机故障容错
虚拟机故障容错是一项前沿技术，它通过创建一个与主实例保持同步的实时镜像实例（称为副实例，或者镜像实例），使应用程序在服务器出现故障的情况下也能够在副实例上持续可用，不会出现任何数据丢失或中断情况，为虚拟机提供零宕机和零数据丢失的保护。
图2-2-5 虚拟机故障容错
6. 分布式电源管理
分布式电源管理技术适用于大型企业的虚拟化环境中，当企业中负载压力较小，不需要太多的物理服务器的时候，分布式电源管理技术便将所有的虚拟机动态迁移到合适数量的物理服务器上，然后将其他物理服务器置于休眠状态，当企业中压力较大时，唤醒处于休眠状态的服务器，并将相应的虚拟机迁移到该服务器主机上。
7. 自动备份
在集群方案中，可以使用VMware Data Recovery 实现虚拟机镜像文件的备份，也可以采用第三方软件结合VMware VCB 实现对虚拟机镜像文件的备份，实现虚拟机数据文件的增量、差异和全备份，本备份功能不需要装任何代理，方便简单。
图2-2-6 基于LAN-Based的虚拟化备份方案
图2-2-7 基于LAN-Free的虚拟化备份方案
8. 虚拟防火墙
在集群方案中，可提供跨虚拟交换机的虚拟防火墙功能，通过添加规则来允许或阻止特殊的端口访问、协议和流向，被设计用来保护虚拟机和分析网络流量。
9. 虚拟系统容灾
VMware vCenter Site Recovery Manager是实现远程容灾的软件，在集群方案中，借助存储设备的底层拷贝，实现虚拟机的容灾方案。VMware SRM通过实现恢复流程自动化和降低管理及测
试恢复计划的复杂性，加速恢复流程并确保成功执行恢复。VMware SRM省去了复杂的手动恢复步骤，能够避免灾难恢复带来的风险，减少计划内和计划外停机以提高业务连续性，通过灾难恢复保护您的所有重要系统和应用程序。
实际应用中，如果不购买SRM软件，可以实现手工的恢复，也可以达到容灾的效果。
图2-2-8 虚拟系统容灾方案
10. 应用级别HA方案
根据多年的技术积累，不断的丰富和完善了虚拟化集群方案，将传统的HA技术融入虚拟机HA方案中，从应用级别保证关键应用业务永不间断，即当一个虚拟机上的业务因为软件应用问题或者硬件问题而间断服务，该业务服务在集群中其他虚拟机上重新启动。Windows平台有MSCS、Autostar，在Linux平台有Autostart for Linux等方案。
图2-2-9 虚拟机应用HA方案
应用级别的HA给用户带来如下好处：
?在硬件故障的情况下，保证应用业务服务不间断；
?在虚拟机操作系统发生故障的情况下，保证应用业务服务不间断；
?在一台虚拟机应用系统发生故障的情况下，保证应用业务服务不间断。
第3章IAAS平台虚拟化方案价值
采用VMware虚拟化方案，充分利用了公司库存的陈旧设备，提高了公司设备资源的利用率，比传统服务器方案节省约80%的TCO，更具扩展性和管理性，效率更高，更加灵活，为IAAS平台提供了基础架构，为公司节省了IT成本。引入VMware虚拟化技术实现了绿色、环保、高效的信息中心。