Vmware虛擬化解決方案

一、項目背景
 

　　客戶(hù)應用需求眾多，單臺服務(wù)器搭載單個(gè)應用。資源利用率低，存在如下問(wèn)題：

　　1) 為保證系統安全性和可靠性，數據庫服務(wù)器一般采用雙機熱備的方式，應用服務(wù)器一般采用負載均衡或冷備方式，導致服務(wù)器數量眾多。安全性和可靠性雖然得到提高，但備機系統資源平時(shí)并沒(méi)有利用到，浪費了備機系統資源，資源利用率低，同時(shí)也增加了維護成本以及維護工作量。部份生產(chǎn)服務(wù)器系統壓力低，系統資源沒(méi)有得到充分利用。

　　2) 開(kāi)發(fā)機資源利用率低，由于每套系統均需建立一套開(kāi)發(fā)環(huán)境、測試環(huán)境及生產(chǎn)環(huán)境，所需開(kāi)發(fā)、測試服務(wù)器數量多，同時(shí)由于開(kāi)發(fā)、測試跟業(yè)務(wù)需求有關(guān)，沒(méi)有業(yè)務(wù)應用系統需求時(shí)，開(kāi)發(fā)、測試服務(wù)器資源利用率不高。

　　3) 硬件故障維護、升級或者擴容時(shí)候需要停機進(jìn)行操作，造成應用系統中斷，影響了正常業(yè)務(wù)應用系統使用及開(kāi)展。

　　4) 生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)服務(wù)器數量多，成本高，耗電量大，不符合綠色IT概念。

　　5) 新應用服務(wù)器的上線(xiàn)部署時(shí)間久、周期長(cháng)。

　　為解決服務(wù)器數量增加所帶來(lái)的問(wèn)題，提高服務(wù)器資源的使用率，降低設備采購成本，提高業(yè)務(wù)的連續性以及為將來(lái)新應用系統建設提供一個(gè)靈活的資源使用平臺，需對現有服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合。

　　二、項目現狀及建設目標
 

　　2.1 項目現狀

　　現有需求6種類(lèi)型的場(chǎng)景服務(wù)器，各種應用和業(yè)務(wù)系統分布在各服務(wù)器上面。為了利用VMware對服務(wù)器進(jìn)行整合，并最大限度的利用現有的服務(wù)器資源，進(jìn)行了VMware Capacity Planner的評估，根據評估報告，現有的各個(gè)服務(wù)器資源利用率很低，造成大量服務(wù)器資源、電力、維護人力的浪費?，F有部分服務(wù)器不適合用于構建VMware虛擬化平臺。

　　2.2 建設目標

　　根據的VMware Capacity Planner的評估，需要采購三臺IBM x3850 X6服務(wù)器，作為ESX Server的主機。

　　實(shí)現VMware的各種功能需要共享存儲的支持，需要采購一臺V3700v2，一臺光纖交換機，以及一臺以太交換機組成虛擬集群業(yè)務(wù)網(wǎng)。

　　利用VMware的虛擬化架構，客戶(hù)的服務(wù)器數量從單個(gè)應用單臺服務(wù)器的6臺減少為現在的3臺服務(wù)器，大大降低了服務(wù)器數量，減小了服務(wù)器的電力、維護等各種開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí)利用VMware虛擬化架構的一系列對業(yè)務(wù)連續性、靈活性的保證，雙光纖通道和共享存儲，提高業(yè)務(wù)的運行質(zhì)量，保障業(yè)務(wù)的連續性。

　　方案設備清單：

　　三、需求分析
 

　　3.1系統分析
 

　　正在計劃實(shí)施服務(wù)器整合項目，整合后的應用會(huì )有多個(gè)Windows/Linux應用系統。如果按照傳統的應用部署方式，一個(gè)應用一臺服務(wù)器的話(huà)，需要部署多臺服務(wù)器，以后每增加一臺應用系統就需要增加一臺物理服務(wù)器，如此數量的服務(wù)器，將會(huì )造成如下的眾多問(wèn)題：

　　圖：系統設計拓撲圖
 

　　根據具體需要，建議配置系統如下：

　　4.2 系統設計描述

　　在整個(gè)架構中，我們搭建了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )：一個(gè)是作為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )，另外一個(gè)作為虛擬中心管理網(wǎng)絡(luò )和虛擬機動(dòng)態(tài)遷移VMotion網(wǎng)絡(luò )。

　　使用新購的三臺服務(wù)器作為ESX虛擬服務(wù)器，其中創(chuàng )建的虛擬機中，一臺作為VMware Virtual Center管理中心。將數據庫服務(wù)器和應用服務(wù)器部署在虛擬機上，利用VMWare VMotion功能，使得應用和數據庫服務(wù)器在ESX服務(wù)器硬件環(huán)境出現問(wèn)題的情況下，能夠自動(dòng)的遷移到另一臺ESX服務(wù)器上運行，不會(huì )因為硬件環(huán)境出現的問(wèn)題而導致應用服務(wù)停止運作，保證了業(yè)務(wù)連續性。

　　使用VMware High Availability功能在整個(gè)虛擬化 IT 環(huán)境中提供高可用性，而沒(méi)有傳統群集解決方案的成本或復雜性。VMware HA 可為在虛擬機中運行的任何應用程序提供經(jīng)濟高效的高可用性解決方案，而不需要考慮其應用操作系統設置或應用系統基礎硬件配置。VMware HA 不需要專(zhuān)門(mén)的備用硬件和附加軟件支持。

　　同時(shí)，VMWare系統提供VMWare HA、VMWare VMotion、VMWare DRS的系統資源高可用與自動(dòng)資源調節能力，可自動(dòng)平衡應用間對CPU、內存的資源分配，保證應用系統維持在最佳運行狀態(tài)。VMWare高可用特性，可徹底保證用戶(hù)關(guān)鍵性應用系統不間斷運行。若實(shí)施VMWare高可用架構，要求虛擬化應用系統必須接入SAN存儲區域以作數據存儲共享設置。

　　在存儲方面，采用8GB光纖存貯真正的端到端8GB 架構，具有保障企業(yè)級業(yè)務(wù)持續性的多種特性，包括熱插拔冗余硬件、熱備份硬盤(pán)、多路經(jīng)故障切換、快照、克隆、本地/遠程鏡像和非破壞性固件升級等。
 

　　五、技術(shù)實(shí)現

　　5.1 vSphere 6虛擬化架構

　　VMware vSphere 6是業(yè)界第一款云操作系統，它將數據中心轉變成極為簡(jiǎn)化的云計算基礎架構。通過(guò)這一轉變，使我們既可以通過(guò)內部云，也可以通過(guò)外部云來(lái)提供靈活、可靠的下一代IT服務(wù)。融合VMware業(yè)界領(lǐng)先的虛擬化技術(shù)和經(jīng)驗，VMware vSphere 6為客戶(hù)提供了超強的控制力、更好的成本效益以及寬泛的選擇性。

　　以 130,000 多家客戶(hù)使用的經(jīng)過(guò)驗證的 VMware vSphere 6 平臺功能為基礎，VMware vSphere 6 顯著(zhù)降低了資本和運營(yíng)成本，在加強 IT 服務(wù)交付控制的同時(shí)，還保留了在任何類(lèi)型的操作系統、應用程序和硬件、使用內部托管或外部資源之間選擇的靈活性。

　　有了為內部和外部云計算提供基礎的 VMware vSphere 6，并使用聯(lián)邦和標準來(lái)連接內部和外部云計算基礎架構，各種規模的組織都能實(shí)現云計算的全部?jì)?yōu)勢。
 

　　(1) vSphere關(guān)鍵組件

　　VMware vSphere 6 是業(yè)界首款云計算操作系統，包含下列組件組：

　　● 基礎架構服務(wù) - 一組組件，它們全面虛擬化服務(wù)器、存儲設備和網(wǎng)絡(luò )資源，聚合這些資源，并基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級將它們準確地按需分配給應用程序。

　　● 應用程序服務(wù) - 一組組件，無(wú)論應用程序類(lèi)型或操作系統是什么，都將為運行于 VMware vSphere 6 上的所有應用程序提供內置的服務(wù)級別控制。

　　VMware vCenter Server 提供基礎架構和應用程序服務(wù)管理，實(shí)現日常操作任務(wù)自動(dòng)化，并且可以深度監測大型和小型 VMware vSphere 6 環(huán)境的每個(gè)方面。
 

　　(2) 基礎架構服務(wù)：虛擬化和聚合硬件資源

　　VMware vSphere 6 基礎架構服務(wù)將離散的硬件資源轉換為大型機式的共享計算平臺，該平臺具有難以置信的恢復能力，并且能夠以接近本機的性能運行要求最為苛刻的應用程序。VMware vSphere 6 提供下列類(lèi)型的基礎架構服務(wù):

　　● VMware vCompute : 基礎架構服務(wù)，可高效地虛擬化服務(wù)器資源并將其聚合到邏輯池中，這些邏輯池可準確地分配給應用程序。

　　● VMware ESX and VMware ESXi 提供經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗證的強健高性能虛擬化層，該虛擬化層抽象硬件資源，并能夠讓多個(gè)虛擬機共享這些資源。VMware ESX 和 ESXi 獨特的內存管理和高級調度功能可以實(shí)現最高的整合率和最佳的應用程序性能，在許多情況下甚至優(yōu)于物理服務(wù)器。

　　● VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) 跨多個(gè)群集聚合計算資源，并基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級將資源動(dòng)態(tài)分配給虛擬機，從而通過(guò)自動(dòng)化降低管理復雜性。VMware DRS 附帶的 VMware Distributed Power Management (DPM) 持續地優(yōu)化每個(gè)群集中的服務(wù)器電源消耗，從而自動(dòng)管理 VMware DRS 群集中的能效。

　　● VMware vStorage: 基礎架構服務(wù)，它們對存儲資源隱藏了底層硬件系統的復雜性，以支持在虛擬化環(huán)境中最高效地利用存儲容量。

　　● VMware vStorage Virtual Machine File System (VMFS) 是一種高性能的群集文件系統，支持高效共享，并控制虛擬化服務(wù)器對存儲的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)。

　　● VMware vStorage Thin Provisioning 精簡(jiǎn)部署提供動(dòng)態(tài)存儲容量分配，允許將購買(mǎi)存儲產(chǎn)品的時(shí)間推遲到真正需要更多存儲的時(shí)候，從而最多可以將存儲開(kāi)支削減近達 50%。

　　● VMware vNetwork 分布式交換機可以簡(jiǎn)化并增強 VMware vSphere 6 環(huán)境中虛擬機網(wǎng)絡(luò )的調配、管理和控制。它還支持在 VMware vSphere 6 環(huán)境中使用諸如 Cisco Nexus 1000v 等第三方分布式虛擬交換機，從而為網(wǎng)絡(luò )管理員提供熟悉的界面，在虛擬機級別控制服務(wù)質(zhì)量。
 

　　(3) 應用程序服務(wù)：內置的應用程序服務(wù)級別控制

　　VMware vSphere 6 應用程序服務(wù)提供對應用程序服務(wù)級別的內置控制，例如可用性、安全性和可擴展性，并且可以統一地針對運行于 VMware 虛擬環(huán)境中的任何應用程序輕松啟用。

　　可用性: 可用性服務(wù)讓 IT 可以根據優(yōu)先級和需要為應用程序提供不同級別的高可用性，而無(wú)需復雜的冗余硬件或群集軟件。

　　● VMware VMotion 支持在不中斷用戶(hù)使用和不丟失服務(wù)的情況下在服務(wù)器間實(shí)時(shí)遷移虛擬機，從而無(wú)需為計劃內的服務(wù)器維護安排應用程序停機。

　　● VMware Storage VMotion 則支持在不中斷用戶(hù)使用和不丟失服務(wù)的情況下實(shí)時(shí)遷移虛擬機磁盤(pán)，從而無(wú)需為計劃內的存儲設備維護或遷移安排應用程序停機。

　　● VMware High Availability (HA) 在硬件或操作系統發(fā)生故障的情況下，VMware High Availability (HA) 可以在幾分鐘內經(jīng)濟高效地自動(dòng)重新啟動(dòng)所有應用程序。

　　● VMware vShield Zones 在共享環(huán)境中的應用程序級別執行企業(yè)安全策略，同時(shí)仍然維持用戶(hù)及敏感數據的信任和網(wǎng)絡(luò )分段，從而簡(jiǎn)化應用程序安全性管理。

　　可擴展性: 可擴展性服務(wù)讓 IT 可以根據需要無(wú)中斷地為每個(gè)應用程序提供適量的資源。

　　● VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) 動(dòng)態(tài)地實(shí)現服務(wù)器資源負載平衡，以根據業(yè)務(wù)優(yōu)先級向正確的應用程序提供正確的資源，從而讓?xiě)贸绦蚩梢愿鶕枰獕嚎s或增長(cháng)。

　　● 在無(wú)中斷或不停機的情況下，熱添加功能可以視需要向虛擬機添加 CPU 和內存。

　　● 熱插拔功能支持在無(wú)中斷或不停機的情況下，添加或拆除虛擬機的虛擬資源、虛擬存儲和網(wǎng)絡(luò )設備。

　　● 虛擬磁盤(pán)熱擴展支持在無(wú)中斷或不停機的情況下向正在運行的虛擬機添加虛擬存儲、增加虛擬磁盤(pán)空間。
 

　　5.2 服務(wù)器整合

　　VMware vSphere 6在更少的服務(wù)器上的虛擬機中運行應用程序，更高效地利用存儲設備和網(wǎng)絡(luò )資源，從而消除了服務(wù)器數量劇增現象。憑借獨特的動(dòng)態(tài)優(yōu)化和內存管理功能，使用 VMware vSphere 6的組織可以實(shí)現最高的每服務(wù)器整合率。VMware vSphere 6實(shí)現服務(wù)器、存儲設備和網(wǎng)絡(luò )硬件的全面虛擬化，從而降低硬件管理的復雜性。VMware vSphere 6客戶(hù)可以將每個(gè)應用程序的資金成本平均大幅削減 50%，運營(yíng)(人力)成本削減 60% 以上。

　　圖：服務(wù)器整合

　　5.3 SAN集中存儲

　　方案中，我們采用SAN集中存儲方式，這樣可以將每個(gè)虛擬機的文件系統創(chuàng )建在共享的SAN集中存儲陣列上，VMware VMFS 虛擬機文件系統，是一種高性能的群集文件系統，允許多個(gè)vSphere Server 安裝同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)同一虛擬機存儲。支持通過(guò)VMware vCenter、VMware VMotion技術(shù)、VMware DRS 和 VMware HA提供的基于虛擬化的分布式基礎結構服務(wù)。由于VMware的虛擬架構系統中的虛擬機實(shí)際上是被封裝成了一個(gè)檔案文件和若干相關(guān)環(huán)境配置文件，通過(guò)將這些文件存放在SAN存儲陣列上的VMFS文件系統中，可以讓不同服務(wù)器上的虛擬機都可以訪(fǎng)問(wèn)到該文件，從而消除了單點(diǎn)故障出現時(shí)導致應用系統不可用的情況。

　　圖：SAN集中存儲

　　5.4 VMware vCenter Server
 

　　1.輕松提高效率并增強控制

　　可通過(guò)單個(gè)界面部署、監控和管理虛擬化 IT 環(huán)境，并確保最佳的服務(wù)級別。VMware vCenter Server 是 VMware vCenter 系列解決方案的中央訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)，這些解決方案可為虛擬基礎架構提供前所未有的智能、控制和自動(dòng)化。
 

　　2.簡(jiǎn)化新虛擬機的部署

　　分析您環(huán)境中的物理服務(wù)器，并將物理機轉換為虛擬機。使用 VMware vCenter Server，您可以通過(guò)向導驅動(dòng)的流程和模板立即部署新的虛擬機。VMware vCenter Server 通過(guò)任務(wù)調度和警報功能實(shí)現操作自動(dòng)化，提高了對業(yè)務(wù)需求的響應速度，從而使您能夠將需要立即執行的操作排在優(yōu)先位置?，F在，您可以自動(dòng)執行常規的管理任務(wù)，并監控物理服務(wù)器以及運行詳細 CPU、內存和 I/O 指標報告的虛擬機的性能和利用率。

　　借助 VMware vCenter Server，您可以使用自定義角色等級、精確控制的權限以及與 Microsoft Active Directory 的集成，使授權人員有訪(fǎng)問(wèn)權限。此外，該解決方案還通過(guò) VMware Infrastructure SDK 與第三方系統管理產(chǎn)品進(jìn)行集成。
 

　　3.VMware vCenter Server 包括五個(gè)主要組件：

　　● 管理服務(wù)器 是配置、部署和管理虛擬 IT 環(huán)境的中心控制節點(diǎn)。管理服務(wù)器作為一項服務(wù)在 Microsoft Windows 2008 R2和 Microsoft Windows Server 2012 上運行。

　　● 數據庫 用于存儲有關(guān)物理服務(wù)器、資源池和由 VMware vCenter Server 管理的虛擬機的持久性信息。該數據庫駐留在標準版的 Oracle、Microsoft SQL Server 或 Microsoft MSDE 中。

　　● Virtual Infrastructure Client 使管理員和用戶(hù)能夠從任何 Windows PC 遠程連接到 VMware vCenter Server 或各個(gè) VMware ESX。

　　● VMware vCenter Agent 可連接 VMware ESX 與 VMware vCenter Server。

　　● Virtual Infrastructure Web Access 允許執行虛擬機管理和訪(fǎng)問(wèn)虛擬機圖形控制臺，而無(wú)需安裝客戶(hù)端。
 

　　七、設計總結
 

　　7.1整合前后比較
 

　　1、物理機數量

名稱(chēng) 對比項	整合前	整合后
物理機數量	計劃物理機數量約為6臺。	虛擬化整合后，所需的物理機數量大概3臺（3臺ESX服務(wù)器），一臺存儲?？筛鶕撦d情況隨時(shí)靈活添加物理機,以后增加應用服務(wù)器不需要再增加物理服務(wù)器。

　　2、資源利用率

名稱(chēng) 對比項	整合前	整合后
資源利用率	物理機數量多，服務(wù)器資源利用率低，空閑資源沒(méi)有充分利用。	虛擬化整合后，物理機數量少，服務(wù)器資源利用率高，可根據各應用情況動(dòng)態(tài)調節資源。

　　3、應用部署速度

名稱(chēng) 對比項	整合前	整合后
應用部署速度	新應用安裝開(kāi)發(fā)測試環(huán)境或部署上線(xiàn)時(shí)，每臺物理機要安裝操作系統，打補丁，進(jìn)行安全設置，速度慢。	虛擬化整合后，通過(guò)預先制定好的各種操作系統、應用模板和自部署向導或拷貝虛擬機，快速部署開(kāi)發(fā)測試環(huán)境和應用。

　　4、業(yè)務(wù)連續性保障

名稱(chēng) 對比項	整合前	整合后
業(yè)務(wù)連續性保障	硬件故障維護或者擴容時(shí)候需要停機進(jìn)行，造成應用中斷，影響了正常業(yè)務(wù)開(kāi)展。	虛擬化整合后，可以通過(guò)在線(xiàn)遷移功能將虛擬機遷移至另一臺物理機，硬件故障維護或升級時(shí)不影響業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展。

　　5、管理維護

名稱(chēng) 對比項	整合前	整合后
維護	管理維護的物理機數量多，工作量大。	虛擬化整合后，管理維護的物理機數量大大減少。

　　6、可用性

名稱(chēng) 對比項	整合前	整合后
可用性	服務(wù)器出現故障時(shí)，需人工進(jìn)行干預。	通過(guò)VMware HA功能，當服務(wù)器故障時(shí)，自動(dòng)重新啟動(dòng)虛擬機。

　　7、耗電量

名稱(chēng) 對比項	整合前	整合后
耗電量和機柜數量	物理機數量多，機柜多，耗電量大。	虛擬化整合后，物理機數量和機柜大大減少。

　　由上述比較可知，通過(guò)VMware虛擬化技術(shù)對服務(wù)器進(jìn)行整合，可以提高服務(wù)器資源的使用率，提高業(yè)務(wù)的連續性方便管理以及為將來(lái)新應用系統建設提供一個(gè)靈活的資源使用平臺，提高IT運維服務(wù)水平。
 

　　7.2大大降低TCO

　　通過(guò)服務(wù)器整合，控制和減少物理服務(wù)器的數量，明顯提高每個(gè)物理服務(wù)器及其CPU的資源利用率， 從而降低硬件成本。

　　 降低運營(yíng)和維護成本， 包括數據中心空間、機柜、網(wǎng)線(xiàn)，耗電量，冷氣空調和人力成本等。
 

　　7.3 提高運營(yíng)效率

　　 加快新服務(wù)器和應用的部署，大大降低服務(wù)器重建和應用加載時(shí)間。

　　 主動(dòng)地提前規劃資源增長(cháng)，這樣對客戶(hù)和應用的需求響應快速，不需要象以前那樣，需要長(cháng)時(shí)間的采購流程，然后進(jìn)行嘗試。

　　不需要象以前那樣，硬件維護需要數天/周的變更管理準備和1 - 3小時(shí)維護窗口，現在可以進(jìn)行快速的硬件維護和升級。

 

　　圖：提高部署速度

　　7.4 提高服務(wù)水平

　　幫助您的企業(yè)建立業(yè)務(wù)和IT資源之間的關(guān)系，使IT和業(yè)務(wù)優(yōu)先級對應。

　　將所有服務(wù)器作為大的資源統一進(jìn)行管理，并按需進(jìn)行資源調配。

　　圖：提高服務(wù)水平

　　7.5 為將來(lái)的集中網(wǎng)絡(luò )存儲提供可能

　　對于由于成本或者其他原因沒(méi)有接入到存儲網(wǎng)絡(luò )(SAN, iSCSi和NAS)的服務(wù)器，整合后物理服務(wù)器數量減少，可以考慮接入到存儲網(wǎng)絡(luò ), 這樣充分利用網(wǎng)絡(luò )存儲的優(yōu)勢，將這些分散的數據集中管理備份，為這些服務(wù)器和應用的以后的容災打下基礎。同時(shí)，通過(guò)虛擬機的特有功能和網(wǎng)絡(luò )存儲的有效結合， 提高了這些應用的可用性，移動(dòng)性和靈活性。