VMware服务器虚拟化解决专项方案.doc

VMware虚拟化处理方案

一、项目研究内容
1.1 虚拟化应用

伴随企业成长，IT部门必需快速地提升运算能力－以不一样操作环境新服务器形式而存在。所以而产生服务器数量激增则需要大量资金和人力去运作，管理和升级。
IT部门需要：
· 提升系统维护效率
· 快速布署新系统来满足商业运行需要
· 找到降低相关资产，人力和运作成本方法
虚拟构架提供前所未有负载隔离，为全部系统运算和I/O设计微型资源控制。虚拟构架完美地结合现有管理软件并在共享存放（SAN）上改善投资回报率。经过把物理系统整合到有VMWARE虚拟构架数据中心上去，企业体验到：
· 更少硬件和维护费用
· 空闲系统资源整合
· 提升系统运作效率
· 性价比高，连续产品环境
整合IT基础服务器
运行IT基础应用服务器大多数是Intel构架服务器
这一类应用通常表现为文件和打印服务器，活动目录，网页服务器，防火墙，NAT/DHCP服务器等。
即使大多数服务器系统资源利用率在10％－15％，不过构架，安全和兼容性方面问题造成必需指定不一样物理平台来运行它们。
管理，安装补丁和添加安全策略将花去大量时间。另外，服务器衍生组件将造成设备，动力和散热方面成本上升。
因为低服务器利用率，低CPU合并和中等I/O要求，IT基础服务器首选作为虚拟化和相关整合候选者。
虚拟化使得企业能实现：
· 达成甚至超出每个CPU，4个负载整合比率
· 更廉价硬件和运作成本
· 在服务器管理方面重大改善，包含添加，移动，变更，预制和重置
· 基础应用将变得更强壮和灾难抵御能力
整合关键应用服务器
依据5个不一样企业使用服务器软件来大幅降低成本实例，VMWARE出具了一份研究汇报。
使用服务器TCO模型来分类和计算成本，我们分析显示VMWARE服务器软件帮助这些企业实现：
· 降低28％－53％硬件成本
· 降低72％－79％运作成本
· 降低29％－64％综合成本

用户目标：
· 整合空闲服务器和存放资源，为新项目重新布署这些资源
· 提升运作效率
· 改善服务器管理灵活性
· 经过零当机维护改善服务等级
· 标准化环境和改善安全
· 灾难状态下，降低恢复时间
· 更少冗余情况下，确保高可用性
· 更有效适应动态商业需求
· 高级备份策略
· 在技术支持和培训方面降低成本
1.2 VMware商业连续性处理方案

每十二个月成百上千全球数据中心遭遇重大服务中止。这些商业运行将受到用户错误，病毒，硬件故障和自然灾难等问题影响。目前商业连续性处于企业IT策略最前沿，而且从管理层到CEO全部些人全部很重视它。
成功商业连续性策略元素包含：
· 应用程序可用计划
· 包含监控和平台冗余预防方法
· 数据保护
· 灾难恢复策略
· 有效人员计划

使用虚拟构架，IT管理员能改善商业连续性全部方面，比如：
· 因为主备服务器之间硬件独立性，使得灾难恢复愈加快而花费不多
· 排除计划内硬件宕机，并显著降低计划内软件宕机
· 管理全部虚拟机和监控宿主机单点控制技术
· 为了实现捕捉和恢复，完全把主机压缩到文件里去
· 简化和可反复自动程序
基于虚拟机集群冗余简化
为了实现高可用性，企业使用中间软件比如微软和Veritas集群软件，把两台服务器绑定在一个热备环境。即使运行在服务器上应用程序有集群感知能力，万一主服务器遭遇硬件或软件错误，这么安排仍然会造成非应用程序当机。冗余能消除单点失败。
伴随IT对企业运作而言变得愈加关键，高水平服务普遍成为企业需求，越来越多应用则被要求高度可用。然而，为了实现如上所述高可用性集群，就像很多服务器运行应用一样，企业需要预备和管理两次。

有了虚拟化，IT管理员能在运行关键应用实体机和相同配置虚拟机上创建集群。在待机状态下，虚拟机并不消耗计算机资源，而且能以很高百分比整合到一个或多个实体平台上去。结果，企业无须在硬件数量或管理和安装补丁上投入双倍人力和物力，从而实现高可用性。冗余方法将由2N变为N+1。
实体到虚拟集群和实体到实体集群一样全部支持一样集群软件。同时，节省成本能为更多负载实现高可用性并签署更多高水平服务协议。
无须原硬件数据恢复
大多数企业IT部门使用常见备份软件，比如Tivoli Storage Manager, Legato Networker, 或Veritas NetBackup来创建数据和应用程序备份。既然备份策略能抵御用户错误和一些情况下软硬件故障，比较长恢复时间和多恢复点是能被接收。
然而，为了取得备份所带来好处，企业必需确保数据确实能被恢复。
业余备份，专业恢复？
为了测试数据恢复，IT管理员需要为每个已备份主机提供一台测试失败转移服务器，安装操作系统，安装备份代理，尝试在测试失败转移服务器上调整Windows注册表和其它系统配置。假如系统调整成功，备份服务器和备份代理才能被用来测试数据恢复。
预制新服务器和调整Windows注册表是一个漫长手工过程而且有时并不可能。这么，在不一样失败转移服务器实现数据恢复是存在疑问。
这些问题将被虚拟失败转移硬件给处理了。另外，操作系统安装，备份代理安装和Windows注册表调整只需做一次。以后，一个完整已配置VM模板将被存放在VM模板库内。Vmware软件能确保企业：
· 为灾难后测试和恢复，消除硬件资源方面障碍
· 避免系统和备份代理安装，用虚拟机模板来缩短恢复周期
· 用标准虚拟化硬件，使得灾难恢复愈加可靠和可反复
失败转移服务器整合和自动化
对于关联在存放域网（SAN）上关键应用布署，企业灾难恢复策略通常包含一个灾难恢复热站，这个站点有在主备之间完全同时数据复制。这种策略提供极少恢复点对象（PRO）。然而，出于恢复时间对象（RTO）考虑，恢复时间很依靠于除了数据恢复之外恢复实体服务器，操作系统，系统参数和应用程序能力。
为了维持较少恢复时间对象（RTO），硬件和系统同一配置需要被维护在失败转移站点上。这么配置不管在初始资本投入阶段还是在项目运作，升级，维护和支持阶段费用全部是很昂贵。
这种方案两个显著缺点在于预制了太多新服务器和通常没有可能为数据恢复去调整Windows注册表和对不一样失败转移服务器其它系统参数进行配置
· 布署在整个企业内虚拟构架能确保企业：
· 避免在失败转移站点上停滞不前
· 在主备站点上，从服务器整合角度来降低投入成本
· 使恢复过程自动化，并实现存放管理软件集成
· 改善恢复过程可靠性
二、VMware虚拟化实施方案设计
2.1 方案拓扑图

2.2 方案组成部分具体说明
该方案所包含软赢件清单
2.2.1 软件需求
VMware vSphere 4、VMware vCenter server 4、Lab manager 4。
关键功效包含HA、vMotion、DRS、Fault Tolerance、DPM、Storage vMotion、vStorage Thin Provisioning (精简配置)、Data Recovery、Update Manager、vShield Zone、Host Profile、vNetwork等等。
2.2.2 硬件需求
3台IBM服务器、1台一般Server、共享存放、FC SAN
IBM X3650配置最少为2颗4核CPU，128G内存, 配置双硬盘RAID1，双光纤HBA卡
2.3 方案结构描述
2.3.1 基础架构服务层
基础架构服务层是整个虚拟架构关键支撑，关键是将物理资源，包含计算资源、存放资源和网络资源进行虚拟化，提供部分虚拟化基础单元，为整个架构虚拟化做好铺垫，通常称为：vCompute、vStorage和vNetwork。这部分关键点以下：
对于vCompute，关键包含：
Ø 计算资源分配粒度；包含内存和CPU分配方法。能够进行分配粒度越细，往往效率越高，所以，内存能够分配细化到MB，CPU分配能够细化到MHz。
Ø 计算资源动态调度；包含DRS和DPM。DRS（Distributed Resource Scheduler）就是分布式资源调度，虚拟机能够在不一样物理服务器之间依据负载均衡进行自动调度，这是资源（CPU和内存）动态调度关键指标。DPM(Distributed Power Manager)是电源动态管理模块，也是最近虚拟化领域关键技术。DPM能够让服务器在负载较低时候进行深入动态整合，从而大量节能。
Ø Hypervisor是服务器虚拟化基石；现在，瘦Hypervisor已经成为虚拟化行业关键趋势，经过Hypervisor瘦化，能够降低虚拟化本身超载，降低虚拟化本身资源消耗，从而提升整个虚拟化系统性能。
对于vStorage，关键包含：
Ø VMware vStorage Virtual Machine File System (VMFS)；虚拟化平台中集群文件系统是构建虚拟化高可用关键基础技术，经过虚拟化集群文件系统，能够确保进行虚拟环境交叉访问时，确保数据完整性和可靠性。
Ø 卷增加；卷动态成长能够实现磁盘卷在线扩展，为服务器虚拟化提供强大存放虚拟支持能力，满足存放卷按需扩展。
Ø Storage vMotion；能够实现存放迁移时应用不需要停机，这是存放虚拟化和服务器虚拟化结合范例，成为服务器虚拟化标准配置功效。
Ø Thin Provisioning ；（vStorage精简配置）具体实现见下图，最大好处是提升存放利用率，降低存放成本超出50％。

图表 1 vStorage 精简配置示意图

对于vNetwork，关键包含：
Ø 虚拟网卡；是为了满足同一服务器上多个虚拟机而建立，是服务器虚拟化关键基石，今天市场上虚拟化软件全部能够提供这个能力。
Ø vNetwork虚拟交换机；能够在虚拟机和物理机之间提供第 2 层连接性，其功效包含：
n 虚拟局域网分段（有利于简化网络）、流量隔离和改善可管理性
n 内置网卡绑定（有利于提升可用性）和物理网络资源负载平衡
n 流速限制，有利于增强对物理网络流量控制
Ø vNetwork分布式交换机；关键是深入简化虚拟化环境中网络管理而实现，可在数据中心等级提供集中和聚合虚拟网络，从而简化并增强虚拟机网络。
2.3.2 应用程序服务层
应用程序服务器层是为虚拟化平台上应用系统可用性、安全性和可扩展性进行服务，是整个虚拟化架构中最为关键组成部分之一。所以，这个层次服务也相当丰富，也需要相当成熟经验才能确保整个虚拟化成功；换句话说，只有虚拟化平台足够强壮，才能够作为云计算基础架构平台。
应用程序可用性关键包含：
Ø vMotion；平台管理模块要能提供VMotion功效，能够方便时间虚拟机不停机从一台PC服务器迁移到另外一台，从而避免“多个鸡蛋放到一个篮子”可能造成顾虑。下面图示大约描述了vMotion功效实现；

图表 2 vMotion实现原理

Ø 平台管理要能提供高可用处理方案，如HA、FT容错功效，确保虚拟机可用性。下面图示了HA和FT功效机理；

图表 3 VMware HA功效示意图
使用 VMware HA 实现经济高效、独立于硬件和操作系统应用程序可用性。

图表 4 VMware Fault Tolerance 容错技术功效示意图
使用VMware Fault Tolerance（容错技术）能够实现完整业务连续性，当有硬件发生故障之时，能够保障业务系统连续运行，而不需要中止应用系统。VMware Fault Tolerance（容错技术）提供了迄今为止，最高等级业务连续性保障，能够花费最小代价得到最高可靠性要求。

Ø NIC/HBA卡Teaming也是服务器虚拟化最基础需求，就是经过多网卡和多HBA卡，确保网络和存放访问冗余性，一旦任何网卡或HBA卡故障，全部不会引发虚拟机服务中止；
Ø 当然，虚拟平台备份和恢复也是需要考虑，要能兼容传统备份和容灾方案，包含VERITAS、Legato、IBM、HP、CA、Commvault等备份方案等。

应用程序安全性包含：
Ø 尽可能压缩Hypervisor本身代码，容量降低到50MB以下，以降低Hypervisor本身受攻击可能性；
Ø VMsafe；提供Hypervisor级病毒防范接口，许可第三方厂商进行开发接口，从底层直接进行病毒防范和截杀。下图示例了VMsafe API方法提供第三方安全接口示例；

Ø 图表 5 VMsafe实现机理示意图

Ø vSheild Zone；提供动态安全防火墙，确保系统在虚拟化平台上迁移时，安全策略能够动态迁移，确保系统安全灵活性。下图是动态防火墙vSheild Zone实现机理示意。

图表 6 vSheild Zone实现机理示意图

Ø VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) ；动态地实现服务器资源负载平衡，以依据业务优先级向正确应用程序提供正确资源，从而让应用程序能够依据需要压缩或增加。

图表 7 VMware DRS动态资源调配示意图

Ø VMware Data Recovery 为小型环境中虚拟机提供简单、经济高效、无代理备份和恢复。

图表 8 VMware Data Recovery 备份机制

VMware Data Recovery 备份模块含有以下部分特征：
n 虚拟机无代理、基于磁盘备份和恢复 ；
n 虚拟机或文件等级恢复；
n 增量备份和消除反复数据以节省磁盘空间；
n 为虚拟机提供快速、简单和完整数据保护 ；
n 经过 vCenter 实现集中式管理 ；
n 经济高效存放管理 。

Ø 应用程序可扩展性包含：CPU、内存热添加和磁盘、网络等设备热添加和删除，从而确保整个虚拟化平台含有足够弹性。这也成为虚拟化平台灵活性关键指标，很多应用场景全部能够从这个特征中获益。

图表 9 虚拟机可扩展性
2.3.3 虚拟应用程序层
VMware vSphere™ 包含对 vApp 支持，vApp 是包含一个或多个虚拟机逻辑实体，它使用行业标准开放虚拟化格式来指定和封装多层应用程序全部组件，和和该应用程序相关联操作策略和服务等级。

图表 10 vApp 功效示意图

虚拟应用程序层关键是应用打包模式变革，传统应用必需要进行安装才能够使用，经过VMware虚拟化技术，用户能够更为便捷布署应用，比如将应用系统看成文件方法进行访问。这实际上有两个趋势，一是应用本身虚拟化，二是应用虚拟设备化。应用虚拟化就是让任何应用全部能经过单个或一组文件进行封装，便于应用迁移和快速布署；应用设备虚拟化就是将应用开发限制到某一特点环境，完成应用经过虚拟机方法提供给用户，方便了用户快速布署使用，降低了用户安装过程出现问题。当然，并不是要求应用全部必需进行这两种改造才能够运行在虚拟化平台上，实际上应用能够和原来应用方法完全一样运行在虚拟平台上，应用用户甚至全部不知道该应用是运行在实体服务器还是虚拟机里面。只所以要进行应用虚拟化，就是想深入简化应用运行维护。
2.4 方案带来好处
2.4.1 大大降低TCO
· 经过服务器整合，控制和降低物理服务器数量，显著提升每个物理服务器及其CPU资源利用率， 从而降低硬件成本。
· 降低运行和维护成本， 包含数据中心空间、机柜、网线，耗电量，冷气空调和人力成本等。
2.4.2 提升运行效率
· 加紧新服务器和应用布署，大大降低服务器重建和应用加载时间。
· 主动地提前计划资源增加，这么对用户和应用需求响应快速，不需要象以前那样，需要长时间采购步骤，然后进行尝试。
· 不需要象以前那样，硬件维护需要数天/周变更管理准备和1 - 3小时维护窗口，现在能够进行快速硬件维护和升级。
· 全部单机应用，在布署了虚拟化后，将不再出现单点故障，确保了应用7×二十四小时不间断运转。
2.4.3 提升服务水平
· 帮助您企业建立业务和IT资源之间关系，使IT和业务优先级对应。
· 将全部服务器作为大资源统一进行管理，并按需进行资源调配。
2.4.4 旧硬件和操作系统投资保护
· 不再担心旧系统兼容性，维护和升级等一系列问题。