作者：何坤源
出版社：人民邮电出版社
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VMware vSphere 6.0虚拟化架构实战指南试读：
前言
软件定义数据中心是最近一两年来非常热门的话题，软件定义数据中心一般可以分为软件定义服务器、软件定义存储、软件定义网络等。
使用软件定义数据中心可以极大地减化数据中心的部署及日常管理，同时可以提供资源分布式调整、虚拟机快速部署、虚拟机高可用、虚拟机冗余等多种高级特性。
在企业级虚拟化市场上，VMware公司可以提供软件定义数据中心的完整产品线，如vSphere、VSAN、NSX、vACT等。经过不断地探索改进，VMware vSphere 6.0作为一套成熟的虚拟化解决方案通过整合数据中心服务器、灵活调整配置资源等降低运营成本，并且可以在不增加成本的情况下提供高可用性、灾难恢复等高级特性。
软件定义数据中心其核心部分是服务器虚拟化及存储虚拟化，同时也是本书的重点部分。希望借这本书，能够让IT技术人员在虚拟化的部署中得到一定的指引和参考。
本书一共分为12章，采用循序渐进的方式带领大家掌握VMware vSphere 6.0虚拟化架构，以及VSAN 6.0软件定义存储如何在企业中部署。
由于作者水平有限，本书涉及的知识点很多，书中难免有不妥和错误之处，欢迎大家与作者进行交流。有关本书的任何问题、意见和建议，可以发邮件到heky@vip.sina.com与作者联系，也可以与本书编辑（wangfengsong@ptpress.com.cn）联系。
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QQ交流群：240222381第1章软件定义数据中心
软件定义数据中心（Software Defined Data Center，SDDC），从2012年开始成为IT行业的热点。多数人认为，软件定义数据中心是云计算的基础，随着软件定义数据中心的概念被逐渐接受，以及软件定义数据中心实现落地，又产生了许多其他“软件定义”的概念，比较常见的有软件定义存储（Software Defined Storage，SDS）、软件定义网络（Software Defined Network，SDN）等。
相对传统数据中心来说，软件定义数据中心有什么优势？本章将从多个方面来剖析传统数据中心、软件定义数据中心的特点。
本章要点● 传统数据中心介绍● 软件定义数据中心介绍● VMware软件定义数据中心介绍1.1 传统数据中心介绍
数据中心（DataCenter，DC），给人的第一印象就是存放数据的计算机中心，由服务器、交换机等多种设备组成。如果在“数据中心”前不加特别的说明，一般来说指的是传统数据中心。1.1.1 传统数据中心的概念
数据中心，维基百科给出的定义是“数据中心是一整套复杂的设施。它不仅仅包括计算机系统和其他与之配套的设备（例如通信和存储系统），还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置”。谷歌在其发布的《The Datacenter As A Computer》一书中，将数据中心解释为“多功能的建筑物，能容纳多个服务器以及通信设备。这些设备被放置在一起是因为它们具有相同的对环境的要求以及物理安全上的需求，并且这样放置便于维护，而并不仅仅是一些服务器的集合”。
图1-1-1显示了一个标准的数据中心，从图中可以看到数据中心的机柜、服务器、交换机等设备，除了图中可以看到的设备外，标准数据中心还应包括UPS不间断电源、空调、完整的监控系统等设备。图1-1-1 标准数据中心1.1.2 传统数据中心面临的问题
传统数据中心正在消耗大量的能源、空间和成本，而且消耗量日益膨胀。在一篇研究报告中称，2012年全球数据中心能源消耗比2006年增长了一倍，到2016年，数据中心能源消耗将再次翻番。对于传统数据中心而言，数据中心运行所产生的高能耗、高成本、低效率危机已经成为现在面临的主要问题。
1．运营成本
数据中心的技术人员一般不考虑或不用承担数据中心运营带来的成本，但主管信息化的领导已经开始意识到这个问题。服务器随着应用不断增加，机房不断扩大，空调制冷也不断加大。因而带来的直接影响是电量的增加和管理人员的增多，数据中心的运营成本直线上升。国内不少企业的数据中心电力成本为每年几百万元，有的超过了千万元，更有超大规模的数据中心超过了亿元。
由于供电能力的制约和限制，很多地区已无法新建数据中心，甚至原有的数据中心也面临拉闸限电的危险。因此增容、发展等问题也就无从谈起，这对数据中心的高可用性和经济性等多方面造成直接影响。
一些企业的数据中心已经陷入成本危机：一方面，能源成本高昂，并且没有足够的电力和冷却能力，无法满足新一代高密度服务器和存储设备的需要；另一方面，IT基础设施的容量增长受到场地、空间的严重制约。
2．能源消耗
目前，国内大部分数据中心的PUE（数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比）值偏高，在2.5～3左右，而国外高水平的绿色数据中心PUE值往往在2以下。
国内传统数据中心在物理环境方面往往存在：整体布局不合理，制冷系统不能按实际设备的需要进行分配，导致总体能源浪费高且存在局部过热的问题；另外，机房空调设计、布局不合理；电源线缆布放过细，存在重大的安全隐患；由于没有配备保障电源，机房的设备安全运行无法保证。
在IT设备方面，IDC的统计数据显示，在亚太地区，数据中心服务器电力消耗以每年23%的速度递增，与每年16%的世界平均增长水平相比，亚太区数据中心的电力消耗增长速度远超出了世界平均水平。Gartner的调研则显示：“过去五年来，IT设备的能源需求增长已超过五倍。”
3．使用效率
IDC的统计数据显示，大部分数据中心中的服务器和网络设备的利用率仅在24%～30%之间，有的CPU利用率、硬盘利用率都在10%以下。如何最大限度地发挥现有系统的资源，以及优化系统架构，是传统数据中心向绿色数据中心转变过程中首先要考虑的问题。
4．社会责任
数据中心的能耗约占全球二氧化碳排放量的2%，每年IT设备要向大气层排放大约3500万吨的废气，相当于整个航空工业的二氧化碳排放量。数据中心日益增长的能耗及二氧化碳排放量已成为企业无法逃避的社会责任。美国环保署所发布的报告指出：环境保护议题已迫使企业的IT部门必须寻求绿色数据中心的建立。1.2 软件定义数据中心介绍
软件定义数据中心（Software Defined Data Center，SDDC），从最直观的定义来看，就是虚拟化 、软件化数据中心的一切资源。1.2.1 软件定义数据中心的概念
软件定义数据中心就是在各种底层硬件架构上面加载了一个虚拟的基础设施层。软件提供了让数据中心适配新形势和新应用所需的一切，管理了从存储到交换机 乃至安全等方方面面。虚拟化一切，底层硬件的任何变化都与上层应用无关，有了这个基础，可伸缩性和性能问题可以迎刃而解，包含有大量遗留资产的数据中心因此可以提高效率、降低成本、实现动态化。所以软件定义数据中心就是把数据中心所有的传统、物理、硬件的资源进行虚拟化、软件化。
VMware对其描述为：“一个统一的数据中心平台，提供了前所未有的自动化、灵活性和效率，并转变IT交付的方式。汇集和汇总计算、存储、网络、安全性等可用性服务，并交付软件，通过智能化的策略驱动的软件进行管理。”
软件定义数据中心将不再需要IT技术人员来操纵孤立的服务器，网络和存储硬件将响应供应请求。相反，配置自动进行定义的规则和框架，政策和服务水平协议（SLA），通过应用程序编程接口（API）调用自动化和业务流程引擎，并从一个集中的环境内配置适当的资源。
对于整个行业来说，软件定义数据中心已经有了几年的概念铺垫，接下来的几年是其开花结果并形成趋势的重要一年。相信有了之前的基础，软件定义数据中心必然会进行得风生水起 。1.2.2 软件定义数据中心对基础设施的影响
由于动态分配资源增加，需要升级电源和冷却基础设施，以支持数据中心的可扩展性需求。而提高的电力和冷却能力可以使软件定义数据中心的愿景真正发挥重要作用。IT资源已被虚拟化为一个抽象层，而数据中心本身很少存在这样的抽象层。即使在一个建筑物管理系统（BMS）设施或数据中心基础设施管理（DCIM）系统中，电力和冷却设施往往不能达到软件定义数据中心的要求。
对于数据中心来说，设施设备在确保达到数据中心等级协议（SLA）上起到了至关重要的作用。因此，数据中心运营商在符合规划和配置的基础设施能力上，必须开发集成的、适应性强的电源和冷却解决方案。从理论上说，许多的虚拟机可以部署在抽象的虚拟层，但在任何数据中心的电力和冷却的供应量是有限的。因此，数据中心必须优化电源使用，经营者必须重新定义数据中心整合的关键接触点，并构建基础设施管理和监控系统等管理系统。
为了实现软件定义数据中心未来的承诺，需要增加软件定义的电力。如果产业对软件定义的电力能有一个共同的标准参考架构，并达成共识，这将对基于消费需求的数据中心提供适当的电力有所帮助，而不是根据以往的知识和经验，用最高峰值来规划和配置电源和冷却设施。
如今，超过一半的应用程序的宕机都是由电源问题引起的。因此，电力和冷却设施作为软件定义的元素的应用环境，必须提高可用性。而在任何一个数据中心里，其物理资源都有必要加强和改进。1.2.3 硬件和软件供应商之间的竞争
近年来，数据中心的IT系统经历了一系列的动态变化。在定义系统上，硬件、软件和服务供应商之间一直存在着竞争。例如，华为、爱立信公司在电信行业的竞争是网络功能虚拟化（NFV），而SDN和开放流动是用来挑战思科企业网络优势。同样，SDS是针对EMC和其他大型企业的专有存储阵列。云服务商与数据中心外包商竞争，在构建系统时扮演了同样的角色。
值得注意的是，“标准”并不意味着“开放”。数据中心的软件可以运行在某种硬件上。比如VMware和Microsoft的虚拟化软件是专有的，IBM SVC和NetApp ONTAP存储也可以打开堆栈，开放流动和其他开源项目工作仍然正在进行中。所有的应用程序都应该在虚拟机中运行，这是错误的假设。控制平台和数据平台最好能分开。或者说每个人都希望有在任何时候弹性地做任何事情这样的系统设计。在大多数的数据中心，采取完全变换策略并不容易。例如，某公司采用思科的应用为中心的基础设施（ACI），那么该公司不得不购买大量的Nexus交换机以实现SDN，因为公司业务只能在这个系统上运行。
如果“软件定义”的方法被看作是硬件和软件供应商之间的斗争的一部分，那么可以说，在存储和网络领域中，VMware已经赢得x86服务器虚拟化，亚马逊网络服务赢得了IaaS。大多数数据中心的特点就是拥有大量的管理工具和基础设施的软件，而不是采用一个复杂的新结构，这就是事实。比如在码头和集装箱行业中涉及运动和距离方面的业务中，需要虚拟化x86机器的所有系统，以及IBM的沃森和little-endian的Linux服务器，惠普的机器等硬件，这个行业还需要应用程序接口（API）定义和发展目录定义的方法。1.2.4 软件定义数据中心与云计算“云”可以看作是应用的网络营销术语，或者是内部或外部客户通过Web形式的采购需求基础设施服务。相比之下，软件定义的数据中心是通过云服务可以提供最有效服务的机制。
软件定义数据中心的长期目标是将其转变成可以提供给最终用户/消费者的服务。目前，实现这一愿景是通过云计算模式如IaaS和平台即服务（PaaS）的最佳方式。采用软件定义数据中心技术，可以提高IT模型实现这一长期愿景的能力，就像云计算一样。
软件定义数据中心在核心硬件资产上超越传统的抽象层，创建一个包括云计算的简单工具包。软件定义数据中心可以让服务器和其他硬件关闭，或使其运行在低功率水平上，这可能对设备用电产生有利的影响。一些专家认为，采用软件定义数据中心可以更安全地选择云。软件定义数据中心为企业提供自己的私有云，让它们在托管数据时有更多的控制权。
软件定义数据中心可以通过软件的规则和限制，将那些符合行业标准的复杂硬件动态地分离出来，成为一个资源池。其汇集云计算基础设施的关键特点如下所述。
1．标准化
标准化硬件创建资源池的效率。创建基于标准化的硬件环境，在数据中心的动态范围内消除不必要的复杂性。
2．整体化
整个数据中心通过云基础设施的设计，采用最优化的方式支持所有的工作负载。
3．适应性
云基础架构必须是动态的，它具备能够适应变化的资源负载的能力。这种适应性是自动化的，根据应用程序的运行要求，实现基于定义的配置。
4．自动化
自动化是云基础设施的质量标志。当使用软件定义的数据中心空间时，该框架必须具有内置的智能功能，消除复杂性，以及创建弹性计算，而无需工作人员的直接指导。
5．弹性
软件定义数据中心以其自动化和适应性必须能够弥补硬件和软件故障。网络应该自动应对可能出现的问题，并确保最高级别的可用性。1.2.5 转型中的传统数据中心架构
服务器虚拟化大大提高了数据中心的运营能力，性能上得到了显着的提高，提高了效率和成本效益，使IT部门和计算资源池得到了巩固。许多组织机构正在寻求虚拟化扩展到网络和存储资源。
通过采用抽象层，整个数据中心基础架构实现了智能化和集中管理，组织机构能够有效地组织资源设计软件，定义硬件组件，并自动化改造其数据中心。为了充分利用这些能力，企业必须采取战略，旨在建立软件定义的数据中心（软件定义数据中心）。
实现软件定义数据中心的好处是很多的。服务器池化，减少存储和网络硬件和专业组件。现有的硬件更容易维护。最重要的是，软件定义数据中心可以自动化、有策略地实现数据中心资源配置和管理。
程序接口使基于明确规则和策略资源的应用需求资源成为可能，从而构建一个充分利用底层硬件，更加敏捷、灵活、安全，以及高性能的数据中心。
应该指出的是，简单的虚拟化数据中心并不是软件定义的数据中心。软件定义数据中心主要目标之一是支持软件定义的云计算数据中心。例如亚马逊、谷歌和微软等供应商基于云计算基础架构的例子。通过自动化和业务流程实现动态分配和提供资源。软件定义数据中心的设计目的是让企业继承上述公共云供应商的业务流程能力，而不必具有专门的硬件平台。
软件定义数据中心可以提供企业云计算所需要的能力，这可能是真正革命性的、安全的。在无数的商业应用中，软件定义数据中心通过云计算和网络，在允许的范围内可以完全免费地实现物理基础设施的部署、管理、存储。随着数据中心技术的不断发展，硬件和软件的关系将变得更加紧密，相互依存。1.3 VMware软件定义数据中心介绍
VMware软件定义数据中心（Software Defined Data Center，SDDC），包括从最底层的VMwarevSphere、软件定义存储、软件定义网络、云计算平台等多个组件。1.3.1 VMware vSphere介绍
VMware vSphere是业界领先的虚拟化平台，能够通过虚拟化纵向扩展和横向扩展应用、重新定义可用性和简化虚拟数据中心，最终可实现高可用、恢复能力强的按需基础架构，这是任何云计算环境的理想基础。同时可以降低数据中心成本，增加系统和应用正常运行时间，以及显著简化IT运行数据中心的方式。
图1-3-1显示了VMware vSphere通过一整套应用和基础架构提供一个完整的虚拟化平台。接下来简要地对VMware vSphere的主要功能特性和组件进行介绍。图1-3-1 完整的VMware vSphere虚拟化平台
1．VMware vSphere Hypervisor
VMware vSphere Hypervisor体系结构可提供可靠、经过生产验证的高性能虚拟化层。它支持多个虚拟机共享硬件资源，性能可以达到（在某些情况下甚至超过）本机吞吐量。
2．VMware vSphere Virtual Symmetric Multiprocessing
支持使用拥有多达128个虚拟CPU的超强虚拟机。
3．VMware vSphere Virtual Machine File System
使虚拟机可以访问共享存储设备（光纤通道、iSCSI等），并且是VMware vSphere Storage vMotion等其他VMware vSphere组件的关键促成技术。
4．VMware vSphere Storage API
支持的第三方数据保护、多路径和磁盘阵列解决方案进行集成。
5．VMware vSphere Thin Provisioning
提供动态分配共享存储容量的功能，使IT部门可以实施分层存储策略，同时削减多达50%的存储开销。
6．VMware vSphere vMotion
支持在不影响用户使用或中断服务的情况下，在服务器之间和跨虚拟交换机实时迁移虚拟机，从而无需为进行计划内服务器维护而安排应用中断。
7．VMware vSphere Storage vMotion
支持在不影响用户使用的情况下实时迁移虚拟机磁盘，从而无需为计划内存储维护或存储迁移安排应用中断。
8．VMware vSphere High Availability
可提供经济高效的自动化重启，当硬件或操作系统发生故障时，几分钟内即可自动重启所有应用。
9．VMware vSphere Fault Tolerance
可在发生硬件故障的情况下，为所有应用提供连续可用性，不会发生任何数据丢失或停机。针对最多4个虚拟CPU的工作负载。
10．VMware vSphere Data Protection
VMware vSphere Data Protection是一款由EMC Avamar提供支持的VMware备份和复制解决方案。它通过获得专利的可变长度重复数据消除功能提供高效利用存储的备份，以及快速恢复和针对WAN进行了优化的复制功能，来实现灾难恢复。其VMware vSphere集成和简单用户界面使其成为vSphere的简单高效的备份工具。它还能够为关键业务应用（例如Exchange、SQL Server）提供免代理、映像级虚拟机备份至磁盘和可识别应用的保护，以及跨站点提供高效利用WAN的加密备份数据复制功能。
11．VMware vShield Endpoint
借助能进行负载分流的防病毒和防恶意软件解决方案，无需在虚拟机内安装代理，即可保护虚拟机。
12．VMware vSphere Virtual Volumes
可对外部存储（SAN和NAS）设备进行抽象化处理，使其能够识别虚拟机。
13．VMware vSphere基于存储策略的管理
通过策略驱动的控制层，跨存储层实现通用管理，以及动态存储类服务自动化。
14．VMware vSphere Distributed Resource Scheduler
可为整个群集中的虚拟机提供独立于硬件的动态负载平衡和资源分配，使用策略驱动的自动化降低管理复杂性，同时满足SLA。
15．VMware vSphere Distributed Power Management
可持续地优化每个群集中的服务器能耗，从而自动管理VMware vSphere Distributed Resource Scheduler群集中的能效。
16．VMware vSphere Reliable Memory
将关键的VMware vSphere组件（如虚拟化管理程序）放入在受支持硬件上确定为“可靠”的内存区域中。这可以进一步保护组件，避免其受到不可更正的内存错误的影响。
17．VMware vSphere Big Data Extensions
可在VMware vSphere上运行Hadoop，以便提高利用率、可靠性和敏捷性。VMware vSphere BigData Extensions支持多种Hadoop发行版，因此IT部门能够在一个通用平台上无缝地部署、运行和管理Hadoop工作负载。
18．VMware vSphere Distributed Switch
可简化和增强VMware vSphere环境中的虚拟机网络连接，并使这些环境能够使用第三方分布式虚拟交换机。
19．VMware vSphere Storage I/O Control和VMware vSphereNetwork I/O Control
可设定存储和网络服务质量优先级，确保对资源的访问。
20．VMware vSphere Auto Deploy
可对添加的VMware vSphere主机快速进行按需部署。VMware vSphere Auto Deploy运行时可以推送更新映像，从而无需进行修补，以及专门安排修补时间。
21．VMware vSphere主机配置文件
可帮助IT管理员简化主机部署及满足合规性要求。1.3.2 VMware SAN介绍
VMware Virtual SAN是一种专为虚拟机设计的融合了虚拟化管理程序的软件定义存储。它可为虚拟化的应用（包括关键业务应用）提供企业级高性能存储。此横向扩展体系结构利用x86服务器和服务器端闪存大幅降低总体存储TCO。它与VMware vSphere和整个VMware体系无缝集成，因而成为适合虚拟机的最简单的存储平台。
图1-3-2显示了VMware Virtual SAN存储架构，接下来简要对VMware Virtual SAN的主要功能特性和组件进行介绍。
1．融合了虚拟化管理程序的体系结构
VMware Virtual SAN构建在VMware vSphere内核中，从而优化数据I/O路径，以提供最高级别的性能，以及最小化对CPU的影响。
2．全闪存或混合式体系结构
VMware Virtual SAN可用于全闪存体系结构中，在这样的体系结构中，服务器连接的闪存设备提供缓存和数据持久性，以实现始终如一的超高性能级别。同时，VMware Virtual SAN可用于混合式配置中，在这样的配置中，服务器端闪存设备进行池化以提供读/ 写缓存，而服务器连接的HDD提供数据持久性。图1-3-2 VMware Virtual SAN存储架构
3．以虚拟机为中心的基于策略的管理
以存储策略的形式将存储需求与各个虚拟机或虚拟磁盘关联起来。VMware Virtual SAN使用这些存储策略来自动执行存储资源的调配和平衡，以确保每个虚拟机获得指定的存储资源。
4．使用VMware vSphere进行单一窗口管理
利用VMware Virtual SAN，不再需要进行有关专门存储界面的培训，也可省去操作这些界面的开销。现在只需两次单击，即可轻松完成调配。
5．服务器端读/写缓存
VMware Virtual SAN可利用基于服务器端闪存设备的内置缓存来加快磁盘读/写和I/O流量传输，从而最大限度地缩短存储延迟。
6．精确的无中断纵向扩展或横向扩展
通过向群集添加主机（横向扩展）以扩展容量和性能，或向主机添加磁盘（纵向扩展）以扩展容量或性能，实现无中断地扩展VMware Virtual SAN数据存储的容量。
7．内置的容错能力
VMware Virtual SAN可利用分布式RAID和缓存镜像来确保在发生磁盘、主机、网络或机架故障时绝不丢失数据。
8．VMware Virtual SAN快照和克隆
全新的VMware Virtual SAN磁盘格式可实现超高效且可扩展的以虚拟机为中心的快照和克隆，支持每个虚拟机多达32个快照和克隆。
9．独立于硬件
可以在任何服务器制造商提供的硬件上部署VMware Virtual SAN，这样能够灵活地在异构硬件环境中构建自定义的存储系统。
10．与VMware体系进行互操作
VMware Virtual SAN可以利用VMware vSphere Data Protection和vSphere Replication来实现数据保护、备份、复制和灾难恢复。VMware Virtual SAN与vRealize Automation集成，在VDI环境中可与VMware Horizon View一起部署，在灾难恢复环境中可与VMware vCenter Site Recovery Manager一起部署。
11．支持直接连接JBOD
VMware Virtual SAN可用于刀片环境中以便管理外部连接的磁盘存储模块。1.3.3 VMware NSX介绍
VMware NSX是提供虚拟机网络操作模式的网络虚拟化平台。与虚拟机的计算模式相似，虚拟网络以编程方式进行调配和管理，与底层硬件无关。NSX可以在软件中重现整个网络模型，使任何网络拓扑（从简单的网络到复杂的多层网络），都可以在数秒钟内创建和调配。它支持一系列逻辑网络元素和服务，例如逻辑交换机、路由器、防火墙、负载平衡器、VPN和工作负载安全性。用户可以通过这些功能的自定义组合来创建隔离的虚拟网络。
图1-3-3显示了VMware NSX网络架构，接下来简要对VMware NSX的主要功能特性和组件进行介绍。图1-3-3 VMware NSX网络架构
1．逻辑交换
在虚拟环境中重现完整的L2和L3交换功能，摆脱底层硬件的约束。
2．NSX网关
L2网关适用于无缝连接至物理工作负载和旧式VLAN。
3．逻辑路由
在逻辑交换机之间路由，在不同的虚拟网络中提供动态路由。
4．逻辑防火墙
分布式防火墙，具有启用内核的线速性能、虚拟化和可识别身份功能，并且可以监视活动状况。
5．逻辑负载平衡器
功能全面的负载平衡器，具有SSL端接功能。
6．逻辑VPN
以软件形式进行站点间和远程访问VPN。
7．NSX API
基于REST的API，用于集成到任意云计算管理平台。1.3.4 VMware vCloud介绍
VMware vCloud Suite帮助企业通过虚拟化和优化基础架构、自动执行服务交付，以及为传统应用和新应用类型（例如大数据）提供高可用性，从而更快地进入市场。这意味着运行vCloud Suite的企业可以更快地响应客户需求，将更多时间用于创新，以及为新一代应用做好准备。
图1-3-4显示了VMware vCloud架构，接下来简要对VMware vCloud的主要功能特性和组件进行介绍。图1-3-4 VMware vCloud架构
1．VMware vRealize Operations
针对VMware vSphere环境的性能、容量和配置进行智能管理。
2．VMware vRealize Automation
针对VMware vSphere环境进行基于策略的自助式基础架构及应用调配。
3．VMware vRealize Business
对VMware vSphere环境自动进行虚拟化基础架构成本核算、使用情况计量和服务定价。
4．VMware Integrated OpenStack
与OpenStack API的集成，使开发人员能够连接至VMware的一流组件（VMware vSphere、VMware NSX），以部署、管理和运行OpenStack基础架构。1.4 本章小结
本章介绍了传统数据中心，以及软件定义数据中心的基本概念，还有VMware软件数据中心的产品线，希望本章内容对大家了解数据中心的基本概念有所帮助。第2章安装配置VMware ESXi 6.0
2014年10月，VMware vForum 2014大会在北京召开，VMware公司针对了VMware vSphere 6.0发布时间作了统一的回复，将于2015年1季度发布VMware vSphere 6.0正式版本。2015年2月3日，作为软件定义数据中心 基础、面向混合云的最新版本虚拟化 解决方案 VMware vSphere 6.0正式发布，3月12日官方网站开始提供下载。VMware ESXi 6.0作为VMware vSphere 6.0的基本组件之一，同时对于vSphere 5.X来说，这是一个跨版本的升级，其重要不容置疑。
本章将介绍如何在物理服务器上安装ESXi 6.0、ESXi 6.0基本配置，以及如何将ESXi 5.5主机升级到ESXi 6.0主机。
本章要点● VMware vSphere 6.0虚拟化介绍● 本书实战环境的介绍● 安装VMware ESXi 6.0● 全新安装后必要的配置● ESXi 5.5主机升级至ESXi 6.0主机2.1 VMware vSphere 6.0虚拟化介绍
VMware vSphere是VMware公司开发的虚拟化平台，是VMware软件定义数据中心的基础。VMware vSphere 6.0是为新一代数据中心应用而打造的，可用作软件定义的数据中心的核心基础架构。2.1.1 什么是VMware vSphere
VMware vSphere是业界领先的虚拟化平台，能够通过虚拟化纵向扩展和横向扩展应用、重新定义可用性和简化虚拟数据中心，最终可实现高可用、恢复能力强的按需基础架构，这是任何云计算环境的理想基础。同时可以降低数据中心成本，增加系统和应用正常运行时间，以及显著简化IT运行数据中心的方式。
VMware vSphere的两个核心组件是ESXi和vCenter Server。ESXi是用于创建和运行虚拟机及虚拟设备的虚拟化平台。vCenter Server是管理平台，充当连接到网络的ESXi主机的中心管理员，vCenter Server可用于将多个ESXi主机加入池中并管理这些资源。2.1.2 VMware vSphere的用途
对于VMware vSphere的用途，主要分为以下几个方面。
1．虚拟化应用
提供增强的可扩展性、性能和可用性，使用户能够虚拟化应用。
2．简化虚拟数据中心的管理
凭借功能强大且简单直观的工具管理虚拟机的创建、共享、部署和迁移。
3．数据中心迁移和维护
执行工作负载实时迁移和数据中心维护，而无需中断应用。
4．为虚拟机实现存储转型
使您的外部存储阵列更多地以虚拟机为中心来运行，从而提高虚拟机运维的性能和效率。
5．灵活选择云计算环境的构建和运维方式
使用VMware vSphere和VMware产品体系或开源框架（例如OpenStack和VMware Integrated OpenStack附加模块），可以构建和运维适合生产环境需求的云计算环境。2.1.3 VMware vSphere的优势
对于VMware vSphere的优势，主要分为以下几个方面。
1．通过提高利用率和实现自动化获得高效率
可实现15:1或更高的整合率，将硬件利用率从5%～15%提高到80%甚至更高，而且无需牺牲性能。
2．在整个云计算基础架构范围内最大限度地增加正常运行时间
减少计划外停机时间，并消除用于服务器和存储维护的计划内停机时间。
3．大幅降低IT成本
使资金开销降幅高达70%，运营开销降幅高达30%，从而为VMware vSphere上运行的每个应用降低20%～30% 的IT基础架构成本。
4．兼具灵活性和可控性
快速响应不断变化的业务需求而又不牺牲安全性或控制力，并且为VMware vSphere上运行的所有关键业务应用提供零接触式基础架构，以及内置的可用性、可扩展性和性能保证。
5．可自由选择
使用基于标准的通用平台，既可利用现有IT资产，又可利用新一代IT服务，并且通过开放API与来自全球领先技术提供商体系的解决方案集成，以增强VMware vSphere。2.1.4 VMware vSphere 6.0新增功能
相对于VMware vSphere 5.X来说，VMware vSphere 6.0拥有超过650多种创新功能，可以提供高度可用、弹性和按需定制的云基础架构，从而运行、保护并管理多种应用程序。此外，VMware vSphere 6.0还添加了最新发布的VMware vCloud Suite 6.0、VMware vSphere with Operations Management 6.0和VMware Virtual SAN 6.0，图2-1-1显示了VMware vSphere 6.0新功能概述。图2-1-1 VMware vSphere 6.0新功能概述
1．更高的可扩展性
相对于VMware vSphere 5.5，新的版本提升了最高配置限制：单台虚拟机可支持多达128个虚拟CPU和4 TB虚拟RAM，单台ESXi主机支持高达480个CPU和12 TB RAM，每台主机1024个虚拟机，以及每个群集64个节点，VMware vSphere 5.5与6.0可扩展性对比如图2-1-2所示。图2-1-2 VMware vSphere 5.5与6.0可扩展性对比
2．存储
VMware vSphere Virtual Volumes使外部存储阵列能够识别虚拟机。基于存储策略的管理（SPBM）可允许跨存储层实现通用管理，以及动态存储类服务自动化。它们相互配合，可以真正实现按虚拟机更加高效地实例化数据服务（快照、克隆、远程复制、重复数据消除等）的精确组合。
3．提高vMotion网络灵活性
VMware vSphere 6.0支持按虚拟机和分布式交换机进行带宽预留，以保证最低服务级别，同时支持vMotion网络跨越L3界限，以及使用自己的TCP/IP堆栈，如图2-1-3所示。图2-1-3 提高vMotion网络灵活性
4．跨虚拟交换机vMotion
不改变虚拟机IP情况下实现跨虚拟交换机的vMotion，适用于标准交换机至标准交换机、标准交换机到分布式交换机、分布式交换机到分布式交换机的vMotion，如图2-1-4所示。图2-1-4 跨虚拟交换机vMotion
5．跨vCenter Server进行vMotion
支持在不同vCenter Server上的主机之间进行vMotion，如图2-1-5所示。图2-1-5 跨vCenter Server进行vMotion
6．Fault Tolerance容错功能增强
提高了Fault Tolerance虚拟机硬盘格式的支持，提高了虚拟机配置Fault Tolerance时最多可以使用4个虚拟CPU，增加了对基础架构的保护，避免出现故障时不会造成停机和数据丢失，如图2-1-6所示。图2-1-6 Fault Tolerance容错功能增强
7．集成VMware vSphere Data Protection
VMware vSphere Essentials Plus或更高版本，集成了针对虚拟机的数据保护和灾难恢复VMware vSphere Data Protection，使用Web Client可以进行部署和管理，每个VDP设备最多包含8 TB经重复数据消除的备份数据，如图2-1-7所示。图2-1-7 集成VMware vSphere Data Protection
8．增强的图形支持
增加了对图形方面的支持，借助NVIDIA GRID GPU，可以在主机上呈现出色的2D和3D图形效果，利于构建带有图形密集型应用的桌面虚拟化，如图2-1-8所示。图2-1-8 增加的图形支持
9．改进的用户界面
改进的用户界面，如图2-1-9所示，优化了Web Client，比以前响应更快、更直观，并且更简洁。图2-1-9 改进的用户界面
VMware官方介绍VMware vSphere 6.0拥有超过650多种创新功能，本节只介绍了基本的方面，其他的新功能可以查阅VMware官方网站。2.2 本书实战环境搭建
拥有一个好的环境，对于VMware vSphere 6.0的学习可以起到事半功倍的效果。作者推荐使用物理环境进行学习，如果条件不允许使用物理环境，建议配置一台高性能台式机或服务器，安装使用VMware Workstation进行模拟。2.2.1 实战环境配置
为了保证操作的真实性及可复制性，作者使用了全物理设备构建VMware vSphere 6.0环境。需要说明的是：本书特别介绍了VMware最新发布的软件定义的存储（Virtual SAN 6.0，VSAN 6.0），所以特别为每台物理服务器增加了SSD硬盘。
本书实验环境一共使用多台物理服务器安装VMware ESXi 6.0，使用Open-E系统构建了FC SAN存储及iSCSI存储，使用思科MDS 9124作为FC SAN存储交换机，使用思科4506交换机作为网络核心交换机，所使用设备详细配置如表2-1所示。表2-1 物理实战环境硬件配置设备名称CPU内硬盘备注存XEON ESXi01-3273GB L5405*ESXi04服务器GBSAS*32XEON 64GB SSDESXi05-32 L5520*+1TB ESXi08服务器GB2SATAOpen-E系统64GB SSDFC SAN存储E3 16+1TB QLOGIC QLE2460 服务器1230*1GBSATA4GB HBA卡iSCSI存储服XEON 8G1TB Nexentastor系统务器5420*2BSATA*4思科MDS 8端口激活9124交换机思科4506-01交换机提供48千兆以太网口思科4506-02交换机2.2.2 实战环境拓扑
作者根据中小企业生产环境的实际情况，使用物理设备构建了较为完善的拓扑，该拓扑不仅可用于实验环境，也可以将其调整后用于生产环境，物理实战环境拓扑如图2-2-1所示。图2-2-1 实战环境拓扑2.2.3 实战环境IP分配
物理实战环境使用多台VMware ESXi 6.0主机，后续还需要安装vCenter Server、VSAN、VDP等，IP地址的规划也相当重要，物理实战环境IP地址分配如表2-2所示。表2-2 实战环境IP地址分配 设备名 功能IP地址ESXi01-ESXi08服务10.92.10.1-8/管理IP器2410.92.30.150/FC SAN存储服务器管理IP2410.92.30.152/iSCSI存储服务器管理IP24Windows 2012 R2服10.92.10.30/提供活动目录、DNS服务务器242.2.4 非物理实战环境硬件配置
如果无法搭建全真物理环境，那么建议准备一台高配置台式机或服务器进行模拟，根据目前市场电脑硬件价格，5000元左右主机可以满足虚拟化学习的需求，对于具体的配件，作者给出以下一些意见。
1．CPU方面
推荐使用Intel i5以上的CPU，i5-4590（4核）及i7-4790（4核8线程）是目前市面上比较主流的CPU，如果预算充足，推荐选择i7-4790，这样能够得到更多的核心。
另外一种配置就是选择Inter Xeon E3系列CPU，这种CPU是针对入门级服务器设计，E3 1231 V3版本具有4核8线程，其性能与i7-4790（4核8线程）比较接近，但价格比i7-4790便宜。
2．内存方面
VMware ESXi 6.0对内存提出了新的要求，无论直接运行ESXi 6.0模拟，还是在Windows平台上安装VMware Workstation模拟，物理机内存最低配置16GB，推荐配置32GB或以上，因为后期在虚拟架构上运行各种服务，对内存资源的要求相当高。
3．硬盘方面
建议配置1TB或以上，用于存放ISO、虚拟机文件等。
4．网卡方面
对于虚拟环境网卡，没有太多要求，由于网络通信集中在内部，与外部网络连接即可。2.3 安装VMware ESXi 6.0
VMware ESXi 6.0的安装过程与VMware ESXi 5.X基本一样，同时VMware ESXi 6.0提供了更多硬件支持，主流的服务器均可完成安装。2.3.1 安装ESXi 6.0硬件要求
目前主流服务器的CPU、内存、硬盘、网卡等均支持VMware ESXi 6.0安装，需要注意的是，使用兼容机可能会出现无法安装的情况，VMware官方推荐的硬件标准如下所述。
1．处理器
ESXi 6.0支持2006年9月后发布的64位x86处理器，这其中包括了多种多核处理器，需要说明的是CPU必须能够支持硬件虚拟化（Intel VT-x或AMD RVI）技术。
2．内存
ESXi 6.0要求物理服务器至少具有4GB或以上内存，生产环境至少推荐8GB以上，这样才能满足虚拟机的基本运行。
3．网卡
ESXi 6.0要求物理服务器至少具有2千兆以上的网卡，对于使用VSAN软件定义存储的环境，推荐万兆以上的网卡。
4．存储适配器
存储适配器包括SCSI适配器、光纤通道适配器、聚合的网络适配器、iSCSI适配器或内部RAID控制器。
5．硬盘
ESXi 6.0支持主流的SATA、SAS、SSD硬盘安装，同时也支持SD卡、U盘等非硬盘介质安装。需要说明的是使用USB和SD设备容易对I/O产生影响，安装程序不会在这些设备上创建缓存分区。
对于硬件方面的详细要求，可以参考VMware官方网站《VMware兼容性指南》，其官方网址为http://www.vmware.com/resources/compatibility。2.3.2 安装介质的准备
对于VMware ESXi 6.0的安装介质，可以访问VMware官方网站的“VMware vSphere评估中心”下载60天的评估版本，无功能限制，如图2-3-1所示，将下载的ISO文件刻录成启动光盘或写入U盘映射即可。写作本书的时候，VMware ESXi 6.0最新版本号为2494585，本书的实战操作将使用这个版本进行。图2-3-1 VMware官网评估中心2.3.3 制作U盘安装介质
由于一些生产环境的服务器可能未配置光盘驱动器，那么可以通过将下载好的ISO文件写入U盘，通过U盘引导安装，关于VMware ESXi 6.0 U盘安装介质的制作，作者推荐一款名为“UNetbootin”的软件进行制作，而不使用比较常见的“UltraISOPortable”，因为使用“UltraISOPortable”制作的U盘安装介质，在某些环境中安装会失败。
开始制作U盘安装介质前，请先准备好一块2GB左右的U盘，并下载好VMware ESXi 6.0的ISO文件“VMware-VMvisor-Installer-6.0.0-2494585.x86_64.iso”。
第1步，打开UNetbootin软件，选择“光盘镜像”，再选择下载好的ISO文件，如图2-3-2所示，单击“确定”按钮。图2-3-2 制作U盘安装介质之一
第2步，UNetbootin软件开始抽取和复制文件，如图2-3-3所示。图2-3-3 制作U盘安装介质之二
第3步，UNetbootin软件制作U盘安装介质完成，如图2-3-4所示，单击“退出”按钮。
至此，VMware ESXi 6.0 U盘安装介质制作完成。需要注意的是如果使用U盘引导，需要调整服务器BIOS中相关的USB引导参数。图2-3-4 制作U盘安装介质之三2.3.4 全新安装ESXi 6.0
准备好安装介质后，就可以开始安装VMware ESXi 6.0。本节实战操作将通过DELL远程管理卡安装VMware ESXi 6.0系统。
第1步，将VMware ESXi 6.0安装介质插入物理服务器进行引导，本书使用的是U盘引导，所以选择“Front USB:Euau108 5A”，如图2-3-5所示，按【Enter】键开始引导安装。
需要注意的是：读者需要根据自己的实际情况调整服务器引导参数。图2-3-5 全新安装VMware ESXi 6.0之一
第2步，选择“ESXi-6.0.0-2494585-standard Installer”，如图2-3-6所示，按【Enter】键开始安装VMware ESXi 6.0，其中2494585代表VMware ESXi 6.0版本号。
第3步，系统开始加载安装文件，如图2-3-7所示。
需要注意的是，如果物理服务器硬件不支持或BIOS相关参数未打开虚拟化支持，可能会出现错误提示，无法继续安装VMware ESXi 6.0。图2-3-6 全新安装VMware ESXi 6.0之二图2-3-7 全新安装VMware ESXi 6.0之三
第4步，加载文件完成后，会出现图所示2-3-8界面，按【Enter】键开始安装VMware ESXi 6.0。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]