隨著學院應用的不斷發展，已上線應用在老舊PC服務器上運行，多數已經過了原廠質保期，硬件故障的風險越來越大，而新的應用又要不斷上線，對PC服務器的需求不斷增加，配套的網絡資源和機房資源(空間，供配電等基礎設施)也隨之增加，運維成本越來越高。隨著計算機硬件的高速發展，單臺PC服務器的總體性能得到了大幅度的提升，如果新上線-個應用就使用-臺或者多臺PC服務器來運行會帶來資源的極大浪費。針對目前存在的現狀，考慮利用VMware虛擬化技術，對新上架配置較高的PC服務器實施虛擬化，不僅滿足了新上線應用對資源的需求，同時逐步將老系統遷移到虛擬化PC服務器上，實現硬件資源的高效利用。
1、VMware虛擬化平臺
虛擬化指的是直接在計算機硬件或者操作系統上構建-個虛擬化平臺，虛擬化平臺將計算機物理硬件資源封裝起來，動態透明地分配給運行在其之上的所有操作系統。單臺物理機上可以同時運行多個不同操作系統和應用程序，彼此之間相對獨立，共享計算機硬件資源。
VMware vSphere是VMware為滿足最廣泛的虛擬和云基礎架構需求而打造的虛擬化平臺，其核心的組件有ESX/ESXi，vCenter Server，vSphere Client以及Web Access，VMware vSphere虛擬化并管理基礎大型基礎架構(PC服務器，存儲和網絡等)，構建企業化的數據中心(如圖1)。
VMware ESX/ESXi提供-個虛擬化層，該層可將物理主機的處理器、內存、存儲器及網絡資源抽象化為多臺虛擬機。在ESX體系結構中，使用服務控制臺(Service Console)擴充虛擬化內核(VMkernel )。服務控制臺中部署了各種VMware管理代理，以及其他基礎架構服務代理(例如名稱服務、時間服務和日志記錄等)，另外還可以在服務控制臺中部署來自第三方的其他代理以提供特定功能;在ESXi體系結構中，移除了服務控制臺，所有VMware代理均直接在VMkernel上運行，基礎架構服務通過VMkernel附帶的模塊直接提供，其他獲得授權的第三方模塊也可以在VMkernel中運行。
VMware Center Server是對ESX/ESXi主機進行統-集中管理和性能監控的服務。
vSphere Client用作虛擬機的操作控制臺以及VMware Center Server系統和ESX/ESXi主機的管理界面。
VMware vSphere Web Access為需要遠程訪問或不通過vSphere Client訪問虛擬機的系統管理員提供的基于瀏覽器的界面。
2、實施架構
PC服務器虛擬化是對PC服務器主機，網絡設備及存儲資源進行整合，整合后的資源二次分配給對應PC服務器主機上的虛擬機，每臺虛擬機相當于-個獨立的應用服務器，虛擬機的資源可以根據應用需要動態調整，保證了資源的有效使用(如圖2)兩臺PC服務器主機互為冷備機，每臺PC服務器主機都預留部分資源，保證-臺PC服務器主機故障后，該PC服務器主機上的虛擬機能夠在冷備機快速的恢復。
2.1主機資源規劃
由于SAN存儲和NAS存儲資源不足，PC服務器虛擬化存儲介質全部使用本地磁盤。本地磁盤共4塊，通過磁盤陣列卡做raid5陣列。每臺ESXi主機運行4臺虛擬機，可以根據ESXi主機CPU和內存使用率適當調整整合比。最終ESXi主機CPU使用率不超過60%，內存使用率不超過75 %。剩余的本地磁盤空間用來備份其它ESXi主機上的虛擬機，每-臺ESXi主機同時充當另-臺ESXi主機的冷備機，保證-臺ESXi主機故障，該主機上的應用能快速的在另-臺主機上恢復。
2.2網絡資源規劃
在ESXi主機上網絡接口類型有兩種:電口網卡和光口網卡，-般ESXi主機都配置2個千兆電口網卡和2個千兆光口網卡。這4塊千兆網卡分為兩組，-組作為管理口使用，-組提供給虛擬機應用使用，具體分組情況:
第-組由2塊千兆電口網卡nic0和nicl組成，nic0和nic 1組成虛擬交換機，虛擬機端口組vmkernel主要使用nic0, nicl作為備份網卡。nico和nic 1分別連接不同的物理交換機，保證管理網絡的冗余性。
第二組由2塊千兆光口網卡nic2和nic3組成，nic2和nic3組成虛擬交換機，虛擬機端口組可以建立-個或者多個，nic2和nic3作為建立的虛擬端口組的主備網卡使用。nic2和nic3同樣連接不同的物理交換機，保證應用網絡的冗余性。
2.3軟件規劃
當前PC服務器虛擬化的主要產品有VMware的vSphere，微軟的Hyper-V以及Citrix的XenServero
Citrix XenServer是-種全面而易于管理的服務器虛擬化平臺，基于強大的Xen Hypervisor程序之上。Xen技術被廣泛看作是業界部署最快速、最安全的虛擬化軟件技術，XenServer可高效地管理Windows和Linux虛擬服務器而設計的，實現經濟高效的服務器整合和業務連續性。
微軟的Hyper-V使用Windows Server 2008操作系統作為運行載體，Hyper - V使用的是微核管理程序，該管理程序包含最少量的代碼，用于不同虛擬機之間調度和共享硬件資源。Hyper-V的管理程序既沒有設備驅動程序，也沒有第三方代碼，這就保證了它的最佳性能，同時也減少了安全隱患。Hyper-V利用本機Windows設備驅動程序模型，以及子虛擬機中的設備驅動程序川。
作為裸機虛擬化管理程序，VMware vSphere直接安裝在物理服務器之上，并將其劃分成多個虛擬機。每個虛擬機與其他虛擬機共享相同的物理資源，并且它們可以同時運行。與其他虛擬化管理程序不同，VMware vSphere的所有管理功能都可以通過遠程管理工具提供。由于沒有底層操作系統，VMware vSphere安裝空間占用量可縮減至150 MB以下。vSphere是市場上最先進的虛擬化管理程序，具有許多獨特的功能和特性，其中包括:
- 幾乎支持所有可運行在X86架構上的客戶端操作系統
- 磁盤空間占用量小，因此可以縮小受攻擊面并減少補丁程序數量
- 不依賴操作系統，并采用加強型驅動程序
- 具備高級內存管理功能，能夠消除重復內存頁或壓縮內存頁
- 通過集成式的集群文件系統提供高級存儲管理功能
- 高I/O可擴展性可消除I/O瓶頸
基于VMware vSphere的優勢，考慮使用免費的VMware ESXi 4. 1，不使用vCenter Server進行管統一理，通過vSphere Client訪問ESXi主機對單臺主機進行管理。
2.4虛擬機備份恢復策略
為了提高虛擬化應用服務器的高可用性，需要定時對虛擬機進行完整的備份，以保證在虛擬化PC服務器主機出現故障時，虛擬機能夠在冷備機上快速的恢復。虛擬機備份恢復有兩個方式，各有利弊，互為補充。
通過OVF模板導導出對虛擬機進行備份，通過部署導出的OVF模版對虛擬機進行恢復。此備份方法要求備份之前先關閉虛擬機。
通過VMware Consolidated Backup集中式備份工具備份虛擬機，VCB備份是通過命令行方式進行的:
vcbMounter-h<輸人ESXi主機名稱或者IP >-u帳戶名-P口令-a name ;<虛擬機顯示名稱>-:<備份目標路徑>-t fullvm-m nbd
或者
vcbMounter-h<輸人ESXi主機名稱或者IP >-u帳戶名-P口令-a ipaddr;<虛擬機IP>-r<備份目標路徑>-t fullvm-m nbd
然后通過VMware Converter恢復虛擬機。此方法備份要求備份時虛擬機處于運行狀態，同時虛擬機必須安裝VMware Tools。
3、結論
PC服務器虛擬化解決方案遵循低成本、高效性、高性能的原則進行設計，參考VMware虛擬化架構實施的最佳做法，對VMware vSphere虛擬化基礎架構、網絡規劃、ESXi主機的配置等方面進行了深人的研究。通過構建VMware vSphere虛擬化平臺，縮短了新應用部署時間，提高了PC服務器硬件資源的使用效率，同時也對PC服務器的運維管理提供了方便。
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本文標題：基于ESXi的PC服務器虛擬化解決方案
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