基于ESXi的PC服务器虚拟化解决方案

蒋尚亭

【摘 要】针对应用的上线对PC服务器物理机需求不断增加的现状,提出了使用VMware虚拟化技术,对PC服务器实施虚拟化.给出了总体架构和具体实施方案,用少量的高性能PC服务器满足了应用资源需求,减少了资源浪费,同时实现了应用的有效备份和应急恢复.

【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2012(026)004 【总页数】4页(P50-53)

【关键词】PC服务器;虚拟化技术;ESXi 【作 者】蒋尚亭

【作者单位】安徽新闻出版职业技术学院计算机中心,安徽合肥230601 【正文语种】中 文 【中图分类】TP373.1 0 引言

随着学院应用的不断发展，已上线应用在老旧PC服务器上运行，多数已经过了原厂质保期，硬件故障的风险越来越大，而新的应用又要不断上线，对PC服务器的需求不断增加，配套的网络资源和机房资源(空间，供配电等基础设施)也随之增加，运维成本越来越高。随着计算机硬件的高速发展，单台PC服务器的总体性能得到

了大幅度的提升，如果新上线一个应用就使用一台或者多台PC服务器来运行会带来资源的极大浪费。针对目前存在的现状，考虑利用VMware虚拟化技术，对新上架配置较高的PC服务器实施虚拟化，不仅满足了新上线应用对资源的需求，同时逐步将老系统迁移到虚拟化PC服务器上，实现硬件资源的高效利用。 1 VMware虚拟化平台

虚拟化指的是直接在计算机硬件或者操作系统上构建一个虚拟化平台，虚拟化平台将计算机物理硬件资源封装起来，动态透明地分配给运行在其之上的所有操作系统。单台物理机上可以同时运行多个不同操作系统和应用程序，彼此之间相对独立，共享计算机硬件资源。

VMware vSphere是VMware为满足最广泛的虚拟和云基础架构需求而打造的虚拟化平台，其核心的组件有 ESX/ESXi，vCenter Server，vSphere Client以及Web Access，VMware vSphere虚拟化并管理基础大型基础架构(PC服务器，存储和网络等)［1］，构建企业化的数据中心(如图1)。 图1 VMware vSphere数据中心拓扑图

VMware ESX/ESXi提供一个虚拟化层，该层可将物理主机的处理器、内存、存储器及网络资源抽象化为多台虚拟机。在ESX体系结构中，使用服务控制台(Service Console)扩充虚拟化内核(VMkernel)。服务控制台中部署了各种 VMware管理代理，以及其他基础架构服务代理(例如名称服务、时间服务和日志记录等)，另外还可以在服务控制台中部署来自第三方的其他代理以提供特定功能;在 ESXi体系结构中，移除了服务控制台，所有VMware代理均直接在 VMkernel上运行，基础架构服务通过VMkernel附带的模块直接提供，其他获得授权的第三方模块也可以在 VMkernel中运行［2］。

VMware Center Server是对ESX/ESXi主机进行统一集中管理和性能监控的服务。 vSphere Client用作虚拟机的操作控制台以及VMware Center Server系统和

ESX/ESXi主机的管理界面。

VMware vSphere Web Access为需要远程访问或不通过vSphere Client访问虚拟机的系统管理员提供的基于浏览器的界面。 2 实施架构

PC服务器虚拟化是对PC服务器主机，网络设备及存储资源进行整合，整合后的资源二次分配给对应PC服务器主机上的虚拟机，每台虚拟机相当于一个独立的应用服务器，虚拟机的资源可以根据应用需要动态调整，保证了资源的有效使用(如图2)。两台PC服务器主机互为冷备机，每台PC服务器主机都预留部分资源，保证一台PC服务器主机故障后，该PC服务器主机上的虚拟机能够在冷备机快速的恢复。

图2 总体架构图 2.1 主机资源规划

由于SAN存储和NAS存储资源不足，PC服务器虚拟化存储介质全部使用本地磁盘。本地磁盘共4块，通过磁盘阵列卡做raid5阵列。每台ESXi主机运行4台虚拟机，可以根据ESXi主机CPU和内存使用率适当调整整合比。最终ESXi主机CPU使用率不超过60%，内存使用率不超过75%。剩余的本地磁盘空间用来备份其它ESXi主机上的虚拟机，每一台ESXi主机同时充当另一台ESXi主机的冷备机，保证一台ESXi主机故障，该主机上的应用能快速的在另一台主机上恢复［3］。 2.2 网络资源规划

在ESXi主机上网络接口类型有两种:电口网卡和光口网卡，一般ESXi主机都配置2个千兆电口网卡和2个千兆光口网卡。这4块千兆网卡分为两组，一组作为管理口使用，一组提供给虚拟机应用使用，具体分组情况:

第一组由2块千兆电口网卡nic0和nic1组成，nic0和 nic1组成虚拟交换机，虚拟机端口组vmkernel主要使用 nic0，nic1作为备份网卡。nico和nic1分别连

接不同的物理交换机，保证管理网络的冗余性。

第二组由2块千兆光口网卡nic2和nic3组成，nic2和nic3组成虚拟交换机，虚拟机端口组可以建立一个或者多个，nic2和nic3作为建立的虚拟端口组的主备网卡使用。nic2和nic3同样连接不同的物理交换机，保证应用网络的冗余性。 2.3 软件规划

当前PC服务器虚拟化的主要产品有VMware的 vSphere，微软的 Hyper－V以及 Citrix的XenServer。

Citrix XenServer是一种全面而易于管理的服务器虚拟化平台，基于强大的 Xen Hypervisor程序之上。Xen技术被广泛看作是业界部署最快速、最安全的虚拟化软件技术，XenServer可高效地管理Windows和Linux虚拟服务器而设计的，实现经济高效的服务器整合和业务连续性。

微软的Hyper－V使用Windows Server 2008操作系统作为运行载体，Hyper－V使用的是微核管理程序，该管理程序包含最少量的代码，用于不同虚拟机之间调度和共享硬件资源。Hyper－V的管理程序既没有设备驱动程序，也没有第三方代码，这就保证了它的最佳性能，同时也减少了安全隐患。Hyper－V利用本机Windows设备驱动程序模型，以及子虚拟机中的设备驱动程序［4］。 作为裸机虚拟化管理程序，VMware vSphere直接安装在物理服务器之上，并将其划分成多个虚拟机。每个虚拟机与其他虚拟机共享相同的物理资源，并且它们可以同时运行。与其他虚拟化管理程序不同，VMware vSphere的所有管理功能都可以通过远程管理工具提供。由于没有底层操作系统，VMware vSphere安装空间占用量可缩减至150 MB以下。vSphere是市场上最先进的虚拟化管理程序，具有许多独特的功能和特性［5］，其中包括: 几乎支持所有可运行在X86架构上的客户端操作系统

磁盘空间占用量小，因此可以缩小受攻击面并减少补丁程序数量

不依赖操作系统，并采用加强型驱动程序

具备高级内存管理功能，能够消除重复内存页或压缩内存页 通过集成式的集群文件系统提供高级存储管理功能 高I/O可扩展性可消除I/O瓶颈

基于VMware vSphere的优势，考虑使用免费的VMware ESXi 4.1，不使用 vCenter Server进行统一管理，通过vSphere Client访问ESXi主机对单台主机进行管理。

2.4 虚拟机备份恢复策略

为了提高虚拟化应用服务器的高可用性，需要定时对虚拟机进行完整的备份，以保证在虚拟化PC服务器主机出现故障时，虚拟机能够在冷备机上快速的恢复。虚拟机备份恢复有两个方式，各有利弊，互为补充。

通过OVF模板导导出对虚拟机进行备份，通过部署导出的OVF模版对虚拟机进行恢复。此备份方法要求备份之前先关闭虚拟机。

通过VMware Consolidated Backup集中式备份工具备份虚拟机，VCB备份是通过命令行方式进行的:

vcbMounter-h＜输入ESXi主机名称或者IP＞－u帐户名－p口令－a name:＜虚拟机显示名称＞－r＜备份目标路径＞－t fullvm－m nbd 或者

vcbMounter-h＜输入ESXi主机名称或者IP＞－u帐户名－p口令－a ipaddr:＜虚拟机IP＞－r＜备份目标路径＞－t fullvm －m nbd

然后通过VMware Converter恢复虚拟机。此方法备份要求备份时虚拟机处于运行状态，同时虚拟机必须安装VMware Tools。 3 结论

PC服务器虚拟化解决方案遵循低成本、高效性、高性能的原则进行设计，参考

VMware虚拟化架构实施的最佳做法，对VMware vSphere虚拟化基础架构、网络规划、ESXi主机的配置等方面进行了深入的研究。通过构建VMware vSphere虚拟化平台，缩短了新应用部署时间，提高了PC服务器硬件资源的使用效率，同时也对PC服务器的运维管理提供了方便。 参考文献:

［1］刘震宇.基于VMware vSphere4.0的PC服务器资源池构建［D］.大连:大连海事大学，2010.

［2］陈孝强，每文.虚拟化让x86服务器“分身有术”［J］.微电脑世界，2005，(1):117-118.

［3］李刚，周利霞，宋军，等.基于VMware Esxi软件的服务器虚拟化技术在天津地震监测网络中的应用［J］.震灾防御技术，2011，(9):311-318.

［4］李琳，祁天.服务器虚拟化技术探讨——Hyper-V与VMware的分析与比较［J］.科技传播，2010，(11):140-144.

［5］黄歆媚.X86平台的设备虚拟化技术的研究［D］.成都:电子科技大学，2008.