VMware服務器虛擬化解決方案.doc

VMware虛擬化解決方案一、項目研究內(nèi)容1.1 虛擬化的應用隨著企業(yè)的成長，IT部門必須快速地提升運算能力以不同操作環(huán)境的新服務器形式而存在。因此而產(chǎn)生的服務器數(shù)量激增則需要大量的資金和人力去運作，管理和升級。IT部門需要： 提升系統(tǒng)維護的效率 快速部署新的系統(tǒng)來滿足商業(yè)運行的需要 找到減少相關資產(chǎn)，人力和運作成本的方法虛擬構(gòu)架提供前所未有的負載隔離，為所有系統(tǒng)運算和I/O設計的微型資源控制。虛擬構(gòu)架完美地結(jié)合現(xiàn)有的管理軟件并在共享存儲（SAN）上改進投資回報率。通過把物理系統(tǒng)整合到有VMWARE虛擬構(gòu)架的數(shù)據(jù)中心上去，企業(yè)體驗到： 更少的硬件和維護費用 空閑系統(tǒng)資源的整合 提升系統(tǒng)的運作效率 性價比高，持續(xù)的產(chǎn)品環(huán)境整合IT基礎服務器運行IT基礎應用的服務器大多數(shù)是Intel構(gòu)架的服務器這一類的應用通常表現(xiàn)為文件和打印服務器，活動目錄，網(wǎng)頁服務器，防火墻，NAT/DHCP服務器等。雖然大多數(shù)服務器系統(tǒng)資源的利用率在1015，但是構(gòu)架，安全和兼容性方面的問題導致必須指定不同的物理平臺來運行它們。管理，安裝補丁和添加安全策略將花去大量的時間。另外，服務器的衍生組件將導致設備，動力和散熱方面的成本上升。因為低服務器的利用率，低CPU的合并和中等I/O的要求，IT基礎服務器首選作為虛擬化和相關整合的候選者。虛擬化使得企業(yè)能實現(xiàn)： 達到甚至超過每個CPU，4個負載的整合比率 更便宜的硬件和運作成本 在服務器管理方面的重大改進，包含添加，移動，變更，預制和重置 基礎應用將變得更強壯和災難抵御能力整合重要應用服務器根據(jù)5個不同的企業(yè)使用服務器軟件來大幅降低成本的實例，VMWARE出具了一份研究報告。使用服務器TCO模型來分類和計算成本，我們分析顯示VMWARE服務器軟件幫助這些企業(yè)實現(xiàn)： 減少2853的硬件成本 減少7279的運作成本 減少2964的綜合成本客戶目標： 整合空閑服務器和存儲資源，為新項目重新部署這些資源 提升運作效率 改進服務器的管理靈活性 通過零當機維護改善服務等級 標準化環(huán)境和改進安全 災難狀態(tài)下，減少恢復時間 更少冗余的情況下，確保高可用性 更有效的適應動態(tài)商業(yè)的需求 高級備份策略 在技術(shù)支持和培訓方面降低成本1.2 VMware商業(yè)連續(xù)性解決方案每年成百上千的全球數(shù)據(jù)中心遭遇重大的服務中斷。這些商業(yè)運行將受到用戶錯誤，病毒，硬件故障和自然災害等問題的影響。當前商業(yè)連續(xù)性處于企業(yè)IT策略的最前沿，并且從管理層到CEO的所有人都非常重視它。成功的商業(yè)連續(xù)性策略元素包含： 應用程序可用計劃 包含監(jiān)控和平臺冗余的預防措施 數(shù)據(jù)保護 災難恢復策略 有效的人員計劃使用虛擬構(gòu)架，IT管理員能改進商業(yè)連續(xù)性的所有方面，例如： 由于主備服務器之間的硬件獨立性，使得災難恢復更快而花費不多 排除計劃內(nèi)的硬件宕機，并明顯的減少計劃內(nèi)的軟件宕機 管理所有虛擬機和監(jiān)控宿主機的單點控制技術(shù) 為了實現(xiàn)捕捉和恢復，完全的把主機壓縮到文件里去 簡化和可重復的自動程序基于虛擬機的集群冗余簡化為了實現(xiàn)高可用性，企業(yè)使用中間軟件例如微軟和Veritas的集群軟件，把兩臺服務器綁定在一個熱備環(huán)境。即使運行在服務器上的應用程序有集群感知能力，萬一主服務器遭遇硬件或軟件錯誤，這樣的安排仍然會導致非應用程序當機。冗余能消除單點失敗。隨著IT對企業(yè)運作而言變得更加重要，高水平的服務普遍成為企業(yè)的需求，越來越多的應用則被要求高度可用。然而，為了實現(xiàn)如上所述的高可用性集群，就像很多服務器運行應用一樣，企業(yè)需要預備和管理兩次。有了虛擬化，IT管理員能在運行重要應用的實體機和同等配置的虛擬機上創(chuàng)建集群。在待機狀態(tài)下，虛擬機并不消耗計算機資源，并且能以非常高的比例整合到一個或幾個實體平臺上去。結(jié)果，企業(yè)無須在硬件數(shù)量或管理和安裝補丁上投入雙倍的人力和物力，從而實現(xiàn)高可用性。冗余的方式將由2N變?yōu)镹+1。實體到虛擬的集群和實體到實體的集群一樣都支持同樣的集群軟件。同時，節(jié)省的成本能為更多的負載實現(xiàn)高可用性并簽署更多的高水平服務協(xié)議。無須原硬件的數(shù)據(jù)恢復大多數(shù)企業(yè)IT部門使用常用的備份軟件，例如Tivoli Storage Manager, Legato Networker, 或者Veritas NetBackup來創(chuàng)建數(shù)據(jù)和應用程序備份。既然備份策略能抵御用戶錯誤和某些情況下的軟硬件故障，比較長的恢復時間和多恢復點是能被接受的。然而，為了獲得備份所帶來的好處，企業(yè)必須確保數(shù)據(jù)確實能被恢復。業(yè)余備份，專業(yè)恢復？為了測試數(shù)據(jù)恢復，IT管理員需要為每個已備份的主機提供一臺測試的失敗轉(zhuǎn)移服務器，安裝操作系統(tǒng)，安裝備份代理，嘗試在測試失敗轉(zhuǎn)移服務器上調(diào)整Windows注冊表和其他系統(tǒng)配置。如果系統(tǒng)調(diào)整成功，備份服務器和備份代理才能被用來測試數(shù)據(jù)恢復。預制新的服務器和調(diào)整Windows注冊表是一個漫長的手工過程并且有時并不可能。這樣，在不同的失敗轉(zhuǎn)移服務器實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復是存在疑問的。這些問題將被虛擬失敗轉(zhuǎn)移硬件給解決了。此外，操作系統(tǒng)安裝，備份代理的安裝和Windows注冊表的調(diào)整只需做一次。此后，一個完整的已配置的VM模板將被存儲在VM模板庫內(nèi)。Vmware軟件能確保企業(yè)： 為災難后的測試和恢復，消除硬件資源方面的障礙 避免系統(tǒng)和備份代理的安裝，用虛擬機模板來縮短恢復周期 用標準的虛擬化硬件，使得災難恢復更加可靠和可重復失敗轉(zhuǎn)移服務器的整合和自動化對于關聯(lián)在存儲域網(wǎng)（SAN）上重要應用的部署，企業(yè)災難恢復策略通常包含一個災難恢復的熱站，這個站點有在主備之間的完全同步的數(shù)據(jù)復制。這種策略提供很少的恢復點對象（PRO）。然而，出于恢復時間對象（RTO）的考慮，恢復時間非常依賴于除了數(shù)據(jù)恢復之外的恢復實體服務器，操作系統(tǒng)，系統(tǒng)參數(shù)和應用程序的能力。為了維持較少的恢復時間對象（RTO），硬件和系統(tǒng)的同一配置需要被維護在失敗轉(zhuǎn)移站點上。這樣的配置無論在初始資本投入階段還是在項目運作，升級，維護和支持階段費用都是很昂貴的。這種方案的兩個明顯缺點在于預制了太多的新服務器以及通常沒有可能為數(shù)據(jù)恢復去調(diào)整Windows注冊表和對不同的失敗轉(zhuǎn)移服務器的其他系統(tǒng)參數(shù)進行配置 部署在整個企業(yè)內(nèi)的虛擬構(gòu)架能確保企業(yè)： 避免在失敗轉(zhuǎn)移站點上停滯不前 在主備站點上，從服務器整合角度來減少投入成本 使恢復過程自動化，并實現(xiàn)存儲管理軟件的集成 改進恢復過程的可靠性二、VMware虛擬化實施方案設計2.1 方案拓撲圖2.2 方案構(gòu)成部分詳細說明該方案所涉及軟贏件清單2.2.1 軟件需求VMware vSphere 4、VMware vCenter server 4、Lab manager 4。主要功能包括HA、vMotion、DRS、Fault Tolerance、DPM、Storage vMotion、vStorage Thin Provisioning (精簡配置)、Data Recovery、Update Manager、vShield Zone、Host Profile、vNetwork等等。2.2.2 硬件需求3臺IBM服務器、1臺普通Server、共享存儲、FC SANIBM X3650配置至少為2顆4核CPU，128G內(nèi)存, 配置雙硬盤RAID1，雙光纖HBA卡2.3 方案結(jié)構(gòu)描述2.3.1 基礎架構(gòu)服務層基礎架構(gòu)服務層是整個虛擬架構(gòu)的重要支撐，主要是將物理的資源，包括計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡資源進行虛擬化，提供一些虛擬化的基本單元，為整個架構(gòu)的虛擬化做好鋪墊，一般稱為：vCompute、vStorage和vNetwork。這部分的要點如下：對于vCompute，主要包括： 計算資源的分配粒度；包括內(nèi)存和CPU的分配方式。能夠進行分配的粒度越細，往往效率越高，所以，內(nèi)存可以分配細化到MB，CPU分配可以細化到MHz。 計算資源的動態(tài)調(diào)度；包括DRS和DPM。DRS（Distributed Resource Scheduler）就是分布式資源調(diào)度，虛擬機能夠在不同的物理服務器之間根據(jù)負載的均衡進行自動調(diào)度，這是資源（CPU和內(nèi)存）動態(tài)調(diào)度的重要指標。DPM(Distributed Power Manager)是電源的動態(tài)管理模塊，也是最近虛擬化領域的重要技術(shù)。DPM可以讓服務器在負載較低的時候進行進一步的動態(tài)整合，從而大量節(jié)能。 Hypervisor是服務器虛擬化的基石；目前，瘦Hypervisor已經(jīng)成為虛擬化行業(yè)的重要趨勢，通過Hypervisor的瘦化，可以降低虛擬化本身的超載，降低虛擬化本身的資源消耗，從而提升整個虛擬化系統(tǒng)的性能。對于vStorage，主要包括： VMware vStorage Virtual Machine File System (VMFS)；虛擬化平臺中集群文件系統(tǒng)是構(gòu)建虛擬化高可用的重要基礎技術(shù)，通過虛擬化集群文件系統(tǒng)，可以確保進行虛擬環(huán)境交叉訪問時，保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。 卷增長；卷的動態(tài)成長可以實現(xiàn)磁盤卷的在線擴展，為服務器虛擬化提供強大的存儲虛擬支持能力，滿足存儲卷的按需擴展。 Storage vMotion；可以實現(xiàn)存儲遷移時應用不需要停機，這是存儲虛擬化和服務器虛擬化結(jié)合的范例，成為服務器虛擬化的標準配置功能。 Thin Provisioning ；（vStorage精簡配置）的具體實現(xiàn)見下圖，最大的好處是提高存儲的利用率，降低存儲的成本超過50。圖表 1 vStorage 精簡配置示意圖對于vNetwork，主要包括： 虛擬網(wǎng)卡；是為了滿足同一服務器上多個虛擬機而建立的，是服務器虛擬化的重要基石，今天市場上的虛擬化軟件都可以提供這個能力。 vNetwork虛擬交換機；可以在虛擬機和物理機之間提供第 2 層連接性，其功能包括：n 虛擬局域網(wǎng)分段（有助于簡化網(wǎng)絡）、流量隔離以及改進的可管理性 n 內(nèi)置的網(wǎng)卡綁定（有助于提高可用性）以及物理網(wǎng)絡資源的負載平衡 n 流速限制，有助于增強對物理網(wǎng)絡流量的控制 vNetwork分布式交換機；主要是進一步簡化虛擬化環(huán)境中的網(wǎng)絡管理而實現(xiàn)的，可在數(shù)據(jù)中心級別提供集中和聚合的虛擬網(wǎng)絡，從而簡化并增強虛擬機網(wǎng)絡。2.3.2 應用程序服務層應用程序服務器層是為虛擬化平臺上應用系統(tǒng)的可用性、安全性和可擴展性進行服務的，是整個虛擬化架構(gòu)中最為重要的組成部分之一。因此，這個層次的服務也相當豐富，也需要相當成熟的經(jīng)驗才能保證整個虛擬化的成功；換句話說，只有虛擬化平臺足夠強壯，才能夠作為云計算的基礎架構(gòu)平臺。應用程序的可用性主要包括： vMotion；平臺管理模塊要能提供VMotion功能，可以方便的時間虛擬機不停機的從一臺PC服務器遷移到另外一臺，從而避免“多個雞蛋放到一個籃子”可能造成的顧慮。下面的圖示大概描述了vMotion功能實現(xiàn)；圖表 2 vMotion實現(xiàn)原理 平臺管理要能提供高可用解決方案，如HA、FT容錯功能，確保虛擬機的可用性。下面圖示了HA和FT功能機理；圖表 3 VMware HA功能示意圖使用 VMware HA 實現(xiàn)經(jīng)濟高效、獨立于硬件和操作系統(tǒng)的應用程序可用性。圖表 4 VMware Fault Tolerance 容錯技術(shù)功能示意圖使用VMware Fault Tolerance（容錯技術(shù)）可以實現(xiàn)完整的業(yè)務連續(xù)性，當有硬件發(fā)生故障之時，可以保障業(yè)務系統(tǒng)的連續(xù)運行，而不需要中斷應用系統(tǒng)。VMware Fault Tolerance（容錯技術(shù)）提供了迄今為止，最高級別的業(yè)務連續(xù)性保障，可以花費最小的代價得到最高的可靠性要求。 NIC/HBA卡的Teaming也是服務器虛擬化的最基本需求，就是通過多網(wǎng)卡和多HBA卡，保證網(wǎng)絡和存儲訪問的冗余性，一旦任何網(wǎng)卡或者HBA卡故障，都不會引起虛擬機的服務中斷； 當然，虛擬平臺的備份和恢復也是需要考慮的，要能兼容傳統(tǒng)的備份和容災方案，包括VERITAS、Legato、IBM、HP、CA、Commvault等的備份方案等。應用程序的安全性包括： 盡量壓縮Hypervisor本身的代碼，容量降低到50MB以下，以降低Hypervisor本身受攻擊的可能性； VMsafe；提供Hypervisor級的病毒防范接口，允許第三方廠商進行開發(fā)接口，從底層直接進行病毒的防范和截殺。下圖示例了VMsafe API的方式提供第三方安全接口的示例； 圖表 5 VMsafe實現(xiàn)機理示意圖 vSheild Zone；提供動態(tài)安全防火墻，確保系統(tǒng)在虛擬化平臺上遷移時，安全策略能夠動態(tài)遷移，確保系統(tǒng)安全的靈活性。下圖是動態(tài)防火墻vSheild Zone的實現(xiàn)機理示意。圖表 6 vSheild Zone實現(xiàn)機理示意圖 VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) ；動態(tài)地實現(xiàn)服務器資源負載平衡，以根據(jù)業(yè)務優(yōu)先級向正確的應用程序提供正確的資源，從而讓應用程序可以根據(jù)需要壓縮或增長。圖表 7 VMware DRS動態(tài)資源調(diào)配示意圖 VMware Data Recovery 為小型環(huán)境中的虛擬機提供簡單、經(jīng)濟高效、無代理的備份和恢復。圖表 8 VMware Data Recovery 備份機制VMware Data Recovery 備份模塊具有以下一些特性：n 虛擬機的無代理、基于磁盤的備份和恢復 ；n 虛擬機或文件級別的恢復；n 增量備份和消除重復數(shù)據(jù)以節(jié)約磁盤空間；n 為虛擬機提供快速、簡單和完整的數(shù)據(jù)保護 ；n 通過 vCenter 實現(xiàn)集中式管理 ；n 經(jīng)濟高效的存儲管理 。 應用程序的可擴展性包括：CPU、內(nèi)存的熱添加和磁盤、網(wǎng)絡等設備的熱添加和刪除，從而確保整個虛擬化平臺具有足夠的彈性。這也成為虛擬化平臺靈活性的重要指標，許多應用場景都可以從這個特性中獲益。圖表 9 虛擬機的可擴展性2.3.3 虛擬應用程序?qū)覸Mware vSphere 包括對 vApp 的支持，vApp 是包含一個或多個虛擬機的邏輯實體，它使用行業(yè)標準開放虛擬化格式來指定和封裝多層應用程序的所有組件，以及與該應用程序相關聯(lián)的操作策略和服務級別。圖表 10 vApp 功能示意圖虛擬應用程序?qū)又饕菓玫拇虬Ｊ降淖兏铮瑐鹘y(tǒng)的應用必須要進行安裝才可以使用，通過VMware虛擬化技術(shù)，用戶可以更為便捷的部署應用，比如將應用系統(tǒng)當作文件的方式進行訪問。這實際上有兩個趨勢，一是應用本身的虛擬化，二是應用虛擬設備化。應用的虛擬化就是讓任何應用都能通過