張鵬（松遼水利委員會,吉林長春120021）

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基于VMware技術(shù)的虛擬化系統(tǒng)構(gòu)建與分析

張鵬
（松遼水利委員會,吉林長春120021）

［摘 要］文中介紹了虛擬化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、VMware技術(shù)的相關(guān)知識，闡述了基于VMware技術(shù)的虛擬化系統(tǒng)建設(shè)前的評估和計算、網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)、存儲構(gòu)架、系統(tǒng)管理、實施效果等。

［關(guān)鍵詞］虛擬化；VMware技術(shù)；水利信息化

0 引言

隨著信息化進度的不斷深入，IT硬件的投入不斷加大，服務(wù)器數(shù)量不斷增多。原有的“一臺服務(wù)器一個應(yīng)用程序”的舊模式需要技術(shù)人員進行大量的運行維護工作，同時設(shè)備的使用率不高，造成了硬件資源的浪費。大量的設(shè)備對機房的使用面積、電力、空調(diào)等提出了更高的要求，增加的維護成本及運行風(fēng)險，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用將解決這些問題。

虛擬化可以全面整合服務(wù)器資源，提高設(shè)備的可用性，徹底改變舊模式。淘汰一批時間長、高能耗、高維護成本的設(shè)備，有效減少對機房面積、電力、空調(diào)等資源的需求。虛擬化技術(shù)使用及推廣成為信息化發(fā)展的必然趨勢。

1 虛擬化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬化技術(shù)應(yīng)用最早是在20世紀60年代由IBM在大型機系統(tǒng)上進行實現(xiàn)的，通過虛擬化技術(shù)將硬件系統(tǒng)進行了邏輯分區(qū)，形成了若干獨立的虛擬機，提高了硬件的使用率。近年來，虛擬化技術(shù)日益發(fā)展進步，已經(jīng)成為目前IT行業(yè)最受關(guān)注的焦點。虛擬化技術(shù)可高效解決服務(wù)器及桌面應(yīng)用部署日益增長所帶來的運行維護困境，降低基礎(chǔ)架構(gòu)費用，降低硬件采購費用，提高硬件資源的使用效率，減少能耗，簡化應(yīng)用部署。虛擬化技術(shù)將對水利信息化的發(fā)展、部署、管理產(chǎn)生深遠的影響。

虛擬化是個廣義的概念術(shù)語，對終端用戶來說，虛擬化可以實現(xiàn)對物理資源的屏蔽。其表現(xiàn)為：將一個物理資源呈現(xiàn)為多個虛擬資源，或?qū)⒍鄠€物理資源抽象為一個單一的邏輯資源。用戶不用關(guān)注這些虛擬邏輯資源的真實硬件實現(xiàn)細節(jié)，這些虛擬邏輯資源可以實現(xiàn)用戶需要的全部功能。虛擬化技術(shù)包括兩個層面，其一是硬件層面的虛擬化，其二是軟件層面的虛擬化。如服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化、存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。

1）網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以實現(xiàn)將一個物理局域網(wǎng)虛擬為多個虛擬專用網(wǎng)，或者將多個物理局域網(wǎng)虛擬為一個虛擬局域網(wǎng)。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以提供靈活的網(wǎng)絡(luò)管理模式，使用戶可以方便、安全的訪問程序和數(shù)據(jù)。

2）存儲虛擬化

存儲虛擬化將多個主機的存儲介質(zhì)集中管理，實現(xiàn)存儲的整合，提高存儲的利用率。

3）桌面虛擬化

基于服務(wù)器的虛擬化計算模型，結(jié)合瘦客戶端模式，提供統(tǒng)一的用戶使用PC客戶端。虛擬化桌面技術(shù)可以實現(xiàn)用戶PC桌面的集中管理，實現(xiàn)對應(yīng)用軟件、系統(tǒng)補丁、殺毒軟件等的管理和控制。

4）服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化可以在一個物理服務(wù)器上運行多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，虛擬出的服務(wù)器可以自行升級、啟動，不會影響到其他虛擬服務(wù)器，大大提高底層硬件資源的利用率。

2 VMware技術(shù)體系

VMware中文名威睿，在全球的虛擬化和云計算方面是領(lǐng)導(dǎo)廠商。

2.1 產(chǎn)品主要功能

1）不需要分區(qū)或重開機就能在同一臺PC上使用兩種以上的操作系統(tǒng)；

2）完全隔離并且保護不同OS的操作環(huán)境以及所有安裝在OS上面的應(yīng)用軟件和資料；

3）不同的OS之間還能互動操作，包括網(wǎng)絡(luò)、周邊、文件分享以及復(fù)制粘貼功能；

4）有復(fù)原（Undo）功能；

5）能夠設(shè)定并且隨時修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境，如內(nèi)存、磁碟空間、周邊設(shè)備等；

6）熱遷移，高可用性。

2.2 主要產(chǎn)品

2.2.1 數(shù)據(jù)中心虛擬化產(chǎn)品

vCloud Suite可以同時構(gòu)建和管理私有云及多供應(yīng)商混合云。

vSphere實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化，提高可用性、增強性能和優(yōu)化容量。

vSphere with Operations Management提高對虛擬化平臺運營管理能力。

NSX構(gòu)建虛擬化網(wǎng)絡(luò)。

Virtual SAN建立服務(wù)器磁盤存儲虛擬化，從而實現(xiàn)恢復(fù)能力強、性能高的橫向擴展體系結(jié)構(gòu)。

EVO將計算、網(wǎng)絡(luò)連接和存儲資源組合到一個超融合基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬設(shè)備中，提供一體式解決方案。

Site Recovery Manager提供簡單管理、無中斷測試和全自動站點恢復(fù)的災(zāi)難恢復(fù)軟件，保護用戶的應(yīng)用。

2.2.2 桌面和應(yīng)用虛擬化

Horizon 7可通過單一平臺向位于任何地點、使用任何設(shè)備的終端用戶安全地提供虛擬化桌面和已發(fā)布的應(yīng)用。

Horizon FLEX通過集中控制和安全措施，為沒有網(wǎng)絡(luò)連接的用戶提供基于Mac或 PC的虛擬桌面

Horizon Air在任意地點通過任意設(shè)備以完善云計算服務(wù)的形式交付Windows桌面和應(yīng)用。

Horizon Air Cloud-Hosted Desktop DR利用云托管桌面和應(yīng)用，保護業(yè)務(wù)并確保工作連續(xù)性。

Horizon Air在云環(huán)境中管理、修補、更新和監(jiān)控您為在本地部署的桌面、應(yīng)用和基礎(chǔ)架構(gòu)提供的所有服務(wù)。

2.2.3 個人桌面產(chǎn)品

Fusion無需重新啟動即可同時運行您常用的Windows應(yīng)用和Mac應(yīng)用。

Fusion Pro提供 Mac虛擬化技術(shù)，并為 Mac提供Windows兼容性。

Workstation Pro提升PC虛擬化的級別，基于您的 PC運行 Web或云環(huán)境，并支持訪問vSphere和 vCloud Air。

Workstation Player精簡的桌面虛擬化應(yīng)用，無需重新啟動即可在同一計算機上運行一個或多個操作系統(tǒng)。

3 基于VMware技術(shù)的虛擬化系統(tǒng)建設(shè)

結(jié)合信息化發(fā)展現(xiàn)狀，提出虛擬化建設(shè)的總體需求：在現(xiàn)有設(shè)備及投資的基礎(chǔ)上進行最大程度的資源整合，提高資源的整體利用率；在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下增強網(wǎng)絡(luò)資源的整合利用率，提高網(wǎng)絡(luò)訪問速度；在確保數(shù)據(jù)的完整及獨立的基礎(chǔ)上，整合存儲設(shè)備資源，并將數(shù)據(jù)遷移到虛擬存儲空間上。

通過對各類資源的整合，淘汰高能耗、使用時間長、維護成本高的設(shè)備，提高服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備等的硬件使用效率，打造高效、穩(wěn)定、環(huán)保的虛擬化運行環(huán)境。

3.1 總體架構(gòu)

虛擬化就是要打破原有的物理結(jié)果之間的壁壘，將物理資源抽象為邏輯資源。在虛擬化建設(shè)完成后，物理資源的管理將按照邏輯方式進行，實現(xiàn)資源的自由分配。

根據(jù)虛擬化理論，結(jié)合VMware技術(shù)，虛擬化系統(tǒng)可以劃分為：服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲虛擬化三部分。

3.2 服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化的核心指導(dǎo)理念是：通過區(qū)分資源的優(yōu)先次序，隨時隨地的將服務(wù)器資源分配給最需要這些資源的工作載體，簡化管理、提高效率進而減少為單個工作載體儲備的資源量。利用Vmware vSphere軟件實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化的步驟：

需要對服務(wù)器資源進行統(tǒng)計分析，包括服務(wù)器數(shù)量、使用年限、cpu數(shù)量、內(nèi)存和硬盤容量等。

1）安裝配置Vmware ESX Server搭建服務(wù)器硬件虛擬層，創(chuàng)建虛擬機。

2）安裝配置Vmware vCenter Server搭建虛擬化服務(wù)器管理服務(wù)中心。

3）安裝配置Vmware vCenter Client對服務(wù)器進行訪問和綜合調(diào)配。

4）安裝配置Vmware Converter將物理服務(wù)器遷移到虛擬服務(wù)器。

5）安裝配置Vmoiton對資源和性能進行統(tǒng)一調(diào)配。

6）安裝配置Vmware Consolidation Backup建立備份服務(wù)器，對虛擬機進行備份。

完成服務(wù)器虛擬化后，將會大大減少服務(wù)器的使用數(shù)量，服務(wù)器的使用效率將得到答復(fù)提升。通過將服務(wù)器的虛擬化整合，降低了服務(wù)器的管理維護數(shù)量，降低了單點故障率，有效提高了服務(wù)保障水平。通過實施虛擬化方案，采用統(tǒng)一的模塊化環(huán)境部署，提高了各項應(yīng)用服務(wù)響應(yīng)時間。同時在備份和恢復(fù)方面，利用備份虛擬環(huán)境進行整體的遷移，降低了成本，提高了時效性。

3.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以實現(xiàn)各個虛擬機的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也可以同物理機之間的交互。通過配置VmwarevSphere vNetwork可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化部署工作，軟件包括：虛擬網(wǎng)絡(luò)接口卡、虛擬標(biāo)準交換機、虛擬分布式交換機和端口組。在Vmware虛擬網(wǎng)絡(luò)中共存在3中網(wǎng)絡(luò)模式。

3.3.1 橋接網(wǎng)絡(luò)Bridged模式

在該模式下，虛擬操作系統(tǒng)就像是局域網(wǎng)中的一臺獨立的主機，它可以訪問網(wǎng)內(nèi)任何一臺機器。在橋接模式下，需要手工為虛擬系統(tǒng)配置IP地址、子網(wǎng)掩碼，而且要處于同一網(wǎng)段，這樣才可以進行通信。同時，需要手工配置TCP/IP配置信息，以可以實現(xiàn)通過局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)或路由器訪問互聯(lián)網(wǎng)。

3.3.2.網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT模式

通過物理機所在的網(wǎng)絡(luò)來訪問公網(wǎng)。使用NAT模式可以實現(xiàn)在虛擬系統(tǒng)訪問互聯(lián)網(wǎng)。NAT模式下的虛擬系統(tǒng)的 TCP/IP配置信息是由VMnet8(NAT)虛擬網(wǎng)絡(luò)的DHCP服務(wù)器提供的，無法進行手工修改，虛擬主機無法和局域網(wǎng)中的其他物理機進行通訊。采用NAT模式最大的優(yōu)勢是虛擬系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)非常簡單，不需要進行任何配置。

3.3.3 主機模式host-only

采用host-only模式可以將真實環(huán)境和虛擬環(huán)境隔離，在host-only模式中，所有的虛擬系統(tǒng)是可以相互通信的，但虛擬系統(tǒng)和真實的網(wǎng)絡(luò)是被隔離開的。

通過將網(wǎng)絡(luò)進行虛擬化，將多臺虛擬服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接的單個物理網(wǎng)卡上，共享了網(wǎng)絡(luò)資源，提高了硬件資源及網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率。同時，網(wǎng)絡(luò)虛擬化還可以將多臺物理機的物理網(wǎng)卡進行捆綁，通過虛擬化端口合并技術(shù)，提升了帶寬容量。虛擬化網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部使用標(biāo)簽交換，縮短了地址搜索的時間，減少了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的時間，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。憑借虛擬化技術(shù)提供的安全隔離，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的傳輸安全性也得到了保障。網(wǎng)絡(luò)虛擬化降低了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)投資成本，減少了維護工作量，

3.4 存儲虛擬化

存儲虛擬化是指，通過將一個或多個目標(biāo)服務(wù)或功能與其它附加的功能集成，統(tǒng)一提供有用的全面的功能服務(wù)。將服務(wù)器硬盤、存儲系統(tǒng)等存儲資源統(tǒng)一控制和管理，抽象為虛擬化存儲空間，跨越了各個存儲硬件的物理阻隔。

通過安裝配置VmwarevSphere實現(xiàn)對存儲的訪問控制。Vmware vSphere將虛擬硬件SCSI和IDE控制器，通過標(biāo)準控制器連接物理磁盤。

通過采用存儲虛擬化技術(shù),主要成果：

1）通過存儲虛擬化實現(xiàn)完成負載均衡和VM遷移,為后續(xù)實現(xiàn)HA功能、DRS功能鋪平了道路。

2）實現(xiàn)了存儲資源的整合并實現(xiàn)分層存儲數(shù)據(jù)。

3）簡化存儲設(shè)備的管理難度。

4）簡化了災(zāi)難恢復(fù)復(fù)雜性。

5）節(jié)約存儲的建設(shè)成本。

4 結(jié)語

VMware虛擬化技術(shù)在信息化發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，服務(wù)器資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲資源通過該技術(shù)實現(xiàn)了整合和利用。從長遠看，降低了硬件設(shè)備的投資，減輕維護的工作量，確保了數(shù)據(jù)的安全性。VMware技術(shù)也存在一定的缺點，軟件本身的安全性及硬件的兼容性還需要進一步提高，一些高數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用程序支持不足，VMware虛擬化技術(shù)目前還不能做到完全取代單體物理機的程度。在未來的信息化發(fā)展中，VMware虛擬化技術(shù)和物理機的混合使用將是主流。

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［中圖分類號］TP39

［文獻標(biāo)識碼］A

［文章編號］1002－0624（2016）01－0067－04

[收稿日期]2015-11-06