引言
虛擬化技術是伴隨著計算機的產生而發展的，虛擬化意味著對計算機資源的抽象。虛擬化技術實現了物理資源的邏輯抽象和統一表示，通過它可以提高資源利用率，并能夠根據用戶業務需求的變化，快速、靈活地進行資源部署，因此，虛擬化技術已經成為構建云計算環境的一項關鍵技術。
VMware 云基礎架構能夠讓現有的用戶從虛擬化中獲益，加速了現有數據中心云計算的轉移，與公共云基礎兼容，鋪平了向混合云模式前進的道路，成為云計算的新里程碑。
本文主要討論作為X86體系結構虛擬化技術的代表，VMware公司基于已有的虛擬化技術和優勢，提供了云基礎架構及管理、云應用平臺和終端用戶計算等多個層次上的解決方案，主要支持企業級組織機構利用服務器虛擬化技術，實現從目前的數據中心向云計算環境轉變方面的架構分析。
1 VMware vSphere 簡介
VMware vSphere是在原來的VI3基礎上推出的系統，被成為業界首款云計算操作系統。vSphere將應用程序和操作系統從底層硬件分離出來，從而簡化了 IT 操作。現有的應用程序可以看到專有資源，而服務器則可以作為資源池進行管理。vSphere以原生架構的ESX/ESXi Server為基礎，讓多臺ESX Server能并發負擔更多個虛擬機。主要包括3部分：一是虛擬化管理器VMM部分的VMware ESX 4，VMware ESX Server主要是用于調配物理服務器中內存、CPU、存儲及網絡各種硬件資源，運行在物理服務器上的一個虛擬層并根據預定好的策略將這些資源分配到運行在其中的各虛擬機中，這些虛擬機以安全獨立的模式并行運行；二是用于整合和管理VMM的VMware vCenter，提高在虛擬基礎架構每個級別上的集中控制和可見性，通過主動管理發揮 vSphere 潛能，是一個具有廣泛合作伙伴體系支持的可伸縮、可擴展平臺；三是用于管理客戶端的軟件VMware Infrastructure Client。
2 VMware vSphere 的基本架構
VMware vSphere 主要通過虛擬化技術將數據中心轉變為云計算基礎架構，通過虛擬化提供自助部署和調配的功能，將IT基礎架構作為服務來交付使用。vSphere是一個整體架構而非單個產品，基本架構如圖1。
圖1 VMware vSphere 的基本架構
2.1vSphere的云端部分
vSphere所謂的云端是指平臺及架構部分（PaaS和IaaS）,可以分為內部和外部云端。內部云端由各種硬件資源組成，并有vSphere負責統合云端資源，在IaaS及PaaS中，資源為硬件及OS資源。外部云端vSphere可以將這些第三方提供的資源集成到企業的IT架構中。
2.2vSphere的底層：架構服務（Infrastructure Service）
有了硬件資源之后，就需要一個Hypervisor將資源集成，然后ESX和ESXi服務器將負責硬件資源虛擬化。Infrastructure Service主要可以分為運算部分的vCompute、存儲部分的vStorage以及網絡部分的vNetwork。
（1）vCompute部分。vCompute包括了ESX/ESXi以及DRS。ESX/ESXi主要實現服務器整合、提供高性能并擔保服務品質、流水式測試和部署及可伸縮的軟硬件架構。DRS確保按需調整資源配置，根據需要和優先級壓縮和增加應用系統的資源，動態的響應負載平衡。
（2）vStorage部分。vStorage包括VM所在硬盤的文件系統VMFS以及動態分配大小的Thin Provisioning，提供多種存儲虛擬連接選擇，通過vStorage VMotion減少或消除計劃內停機，通過精簡部署降低虛擬環境的存儲要求，通過vStorage API簡化管理并提高存儲操作的效率。VMFS是專門為虛擬機設計的高性能集群文件系統，該系統可以在VMware虛擬機的VMware虛擬數據中心環境中訪問共享存儲。
（3）vNetwork部分。VMware的網絡虛擬化技術主要通過VMware vSphere 中的vNetwork網絡元素實現。通過這些元素，部署在數據中心物理主機上的虛擬機可以像物理環境一樣進行網絡互連。vNetwork的組件主要包括虛擬網絡接口卡Vnic、vNetwork標準交換機vSwitch和vNetwork分布式交換機dvSwitch。vSphere提供了一個Distributed Network的架構，不但有完整的Bridged/NAT/Host only架構，更和Cisco合作推出一個專門安裝在vSphere上的分布式網絡。
2.3vSphere的Application Service
應用軟件服務是針對VM的，可以讓多臺服務器多個VM排列組合，達到企業應用的目的。
（1）VMotion。VMware 的在線遷移是由 VMotion 這個組件實現的，虛擬機的遷移是指源主機上的操作系統和應用程序移動到目的主機，并且能夠在目的主機上正常運行。通過VMotion可以實現在業務不中斷的前提下，動態遷移虛擬機。Vmotion 的實時解決方案的特點是有其自己的 Cluster File System: VMFS，此外也支持 NFS。Vmotion 把整個虛擬機包括其完整狀態封裝在幾個文件中，存放在 SAN/NAS 等共享存儲中。遷移的過程是把內存和運行狀態通過高速網從源復制到目標。
圖2 VMotion原理
（2）HA(高可用性)。當1臺服務器故障時，自動在其他服務器上重新啟動虛擬機。不需要臨時增加或獨占新的服務器自動完成，無需人工干預經濟有效的提高應用程序的高可用性。
（3）VMware Fault Tolerance（冗余性）。在不同的主機上同步運行相同的虛擬機，出現硬件故障時，所有虛擬機均可實現零宕機、零數據損失故障切換零宕機、零數據損失，無需復雜的集群或專用硬件，所有應用程序和操作系統使用通用的單一機制。
（4）VMware Data Recovery。Data Recovery是vSphere新提供的數據備份功能，是一種基于磁盤的數據備份方式，不支持以磁帶為目標的備份。VDR由VCB插件、運行在ESX主機上的虛擬機以及備份存儲這3個部件組成。
2.4vSphere的管理平臺：VMware vCenter
vCenter作為管理節點控制和整合屬于其域的vSphere主機，可以安裝在物理機的操作系統上，也可以安裝在虛擬機的操作系統上。提高在虛擬基礎架構每個級別上的集中控制和可見性，通過主動管理發揮 vSphere 潛能，是一個具有廣泛合作伙伴體系支持的可伸縮、可擴展平臺。
（1）VMware vCenter Client。 在vSphere中，所有的VM管理、創建、運行、維護都靠vCenter Client。
（2）VMware vCenter Server。在vSphere中, vCenter Server具有動態遷移、資源優化、容錯、高可用性、備份以及應用部署等高級功能。
3 結語
VMware vSphere 是業界領先且最可靠的虛擬化平臺。vSphere 將應用程序和操作系統從底層硬件分離出來，從而簡化了IT 操作，VMware vSphere的出現改變了人們對虛擬機的看法，更讓企業應用從單純的服務器合并到取代整個企業基礎架構，在越來越強調效率的企業環境中，將重寫企業IT的觀念。
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