SDDC之软件定义的计算V1.5(vSphere).docx

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SDDC之软件定义的计算

2025/3/29

文档信息与变更记录
文档名称
SDDC之软件定义的计算
作者
高园
邮箱
gaoy@
版本
V1.5
变更记录
2013.08.30 V1.0 初稿
2013.11.12 V1.1 修改了格式
2013.11.19 V1.3 统一格式、封面，增加了缩略语解释
2013.11.28 V1.4 增加专业咨询服务和服务支持 章节
2014.09.04 V1.5 增加了“培训服务”相关内容

目 录
1 概述 5
1.1 项目背景 5
1.2 现状分析 5
2 用户数据中心计算资源面临的挑战 6
2.1 传统数据中心存在的问题 6
2.2 软件定义的计算之重要性 7
2.3 软件定义的计算之优势 9
3 VMware软件定义的计算解决方案 11
3.1 解决方案框架 11
3.2 解决方案设计 11
4 软件定义的计算之体系架构 12
4.1 vSphere平台概述 12
4.2 基于vSphere的虚拟数据中心基础架构 12
4.3 ESXi体系结构 14
4.3.1 ESXi架构和组件 14
4.3.2 VMkernel 15
4.3.3 虚拟机监视器VMM 15
4.3.4 虚拟机 16
4.4 vSphere存储体系结构 19
4.5 vSphere网络体系结构 20
4.5.1 vSphere标准交换机（VSS） 21
4.5.2 vSphere 分布式交换机（VDS） 22
4.6 vCenter Server体系结构 23
4.6.1 vCenter Server组件模块 23
5 软件定义的计算之功能特性 26
5.1 主机、集群、资源池 26
5.2 虚拟机计算性能 27
5.2.1 CPU虚拟化 27
5.2.2 内存虚拟化 30
5.3 虚拟机性能 34
5.4 关键应用虚拟化 34
5.5 向大数据扩展 36
5.6 份额、限制、预留 37
5.7 CPU和内存的热添加和磁盘的热扩展 38
5.7.1 功能描述 38
5.7.2 工作原理 39
5.8 分布式资源调度DRS 39
5.8.1 功能描述 39
5.8.2 工作原理 40
5.9 分布式电源管理DPM 41
5.9.1 功能描述 41
5.9.2 工作原理 41
6 方案优势总结 43
6.1 避免过度部署 43
6.2 统一管理虚拟基础架构 44
6.3 最大限度地提高数据中心的效率 44
7 配置清单及说明 46
7.1 硬件配置需求 46
7.2 虚拟化软件配置需求 46
8 专业服务 47
8.1 VMware专业服务介绍 47
8.2 专业咨询服务内容 47
8.2.1 VMware Accelerate咨询服务 47
8.2.2 技术咨询服务 48
8.2.3 技术客户经理(TAM)服务 48
8.3 专业服务实施流程 49
8.3.1 评估 50
8.3.2 规划与设计 50
8.3.3 实施 51
8.3.4 运维 51
9 支持服务概述 52
9.1 VMware支持的角色和职责 52
9.2 全球技术支持服务 52
9.3 自助服务支持 53
9.3.1 社会支持 53
9.3.2 其他资源 54
10 培训服务 55
10.1 培训课程和认证体系 55
10.2 VMware精选课程介绍 57
11 缩略语解释 2

1 概述
1.1 项目背景
1.2 现状分析
2 用户数据中心计算资源面临的挑战
2.1 传统数据中心存在的问题
传统的数据中心，应用服务器采用竖井的方式，每台服务器上运行一个应用程序，服务器硬件以及上面的操作系统和应用以紧耦合的方式捆绑在一起。这种模式导致服务器的CPU和内存等物理计算资源利用率低。在典型的 x86 服务器部署中，平均只有总容量的 10% 到 15% 得到利用，计算资源浪费严重。

图：在传统数据中心迷失
从硬件采购成本来说，物理基础架构成本日益攀升。为支持不断增长的业务和应用需求，需要大量的硬件购置和更新换代。一方面，闲置在服务器中的计算资源无法充分利用，另一方面，需要不断购置新的服务器以应对新应用的部署。随着硬件设备的增加，机房有限的空间资源受到挑战。
从维护角度来看，由于大多数计算基础架构都必须时刻保持运行，随之而来的能耗、散热和设施成本不断攀升。此外，随着计算环境日益复杂，基础架构管理人员所需的专业教育水平和经验以及此类人员的相关成本也随之增加。组织在与服务器维护相关的手动任务方面花费过多的时间和资源，因而需要更多的人员来完成这些任务。据估计，管理员花费大约70%的时间支持或者维护无法给公司带来任何价值的运维活动。
更令人沮丧的是，尽管维护服务器基础架构和应用的成本大量占据了企业的资金和人力。管理层仍不断向IT经理施加压力，要求他们在保证一定SLA(服务级别协议)的同时，在相同甚至更少的IT预算下应对不断增加的业务请求。
传统竖井式数据中心里复杂和脆弱的基础架构使IT无法适应快速的变化和更新，无法满足新业务部署和变化的需求。直接导致的结果是，基础架构的复杂和冗余拖累了IT的响应速度，而IT的不灵活进而拖累了业务的响应速度。IT成了拖累公司赚钱的绊脚石。
数据中心的问题，绝不仅仅是服务器计算资源的浪费，更多的是由此引发的运维开销和管理的不灵活。

图：IT投资比例
上图表面，在居高不下的IT投资中，基础架构维护和应用维护占了70%以上，只有不到30%用来投资新应用和基础架构来满足业务的创新需求。
IT的资源浪费直接影响了业务。在现今科技驱动的全球化市场形势下，企业的业务直接依赖于IT架构。简而言之，业务的灵活依赖于IT的灵活。
2.2 软件定义的计算之重要性
软件定义的计算，即在x86平台上通过软件实现的对服务器计算能力的虚拟化。它是软件定义数据中心（SDDC）的基础，位于VMware云计算基础架构的最底层。
VMware软件定义数据中心的概念不同于其他的云服务，其重点关注于基础设施即服务（laaS）。VMware laaS产品实现了抽象化、自动化、封装和基于虚拟化的云互联来创建一个基于软件的数据中心。“软件定义”将是数据中心下一次变革的发展方向，基于VMware vSphere 虚拟基础设施之上。通过私有或混合云，其创造了VMware的laaS。将一个虚拟化数据中心转变为软件定义数据中心后能够启用自动化和自服务功能。在实际应用中，VMware的软件定义数据中心概念重新定义了数据中心的软件和虚拟化管理员的角色，实现了IaaS。
由VMware vSphere提供的基础设施虚拟化平台，是软件定义的计算的具体实现，也是SDDC的最核心的基石。

图：SDDC模块组件
狭义来说，软件定义的计算就是服务器的虚拟化，通过虚拟化可以在底层硬件设备物理资源之上提取出一个抽象层，为系统提供与实际形式不同的资源。从本质上说，硬件资源是有限的。服务器虚拟化突破了这些限制，VMware技术将整个x86服务器虚拟化为逻辑实体——虚拟机。通过虚拟化层（也称为虚拟化管理层hypervisor）可以在单个物理机器上运行多个操作系统。虚拟化层使得上层的操作系统独立于底层硬件，为在单台服务器上整合各种基于服务器的服务带来了许多可能性。

图：服务器虚拟化
下面是业界比较公认的关于服务器虚拟化的定义：
“简单来说，服务器虚拟化就是淡化用户对于物理服务器上的计算资源，如处理器、内存、I/O设备的直接访问，取而代之的是用户访问逻辑的资源，而后台的物理连接则由虚拟化技术来实现和管理。 ”
2.3 软件定义的计算之优势
VMware 推出的软件定义的计算解决方案是针对 x86 系统的虚拟化技术，旨在解决上述所面临的众多难题，并将 x86 系统转变成通用的共享硬件基础架构，原先多台服务器完成的工作可以整合到少数服务器完成。摆脱了竖井式的结构，服务器物理硬件、操作系统和应用以松耦合的方式联结，虚拟机和上面的操作系统和应用完全独立于底层的硬件。
与此同时，VMware服务器虚拟化解决方案，通过把服务器计算资源抽象化、池化和自动化来实现资源的自由调配和充分利用。使资源充分利用，并按需调配。当数据中心的服务器需要升级或维护的时候，通过虚拟机迁移技术可以把服务器上的虚拟机在工作状态迁移到另一个主机，始终保持业务的连续性。服务器虚拟化大大增加了数据中心的灵活性和IT的敏捷性，减少管理的复杂度和IT响应时间。

图：软件定义的计算的优势
VMware软件定义的计算平台可以帮助企业客户节约资金、能源和时间，简化管理和运营：
通过整合硬件和提高服务器利用率降低IT成本
利用业界最可靠的服务器整合软件套件 VMware vSphere 来整合服务器硬件，可以帮助企业：
u 将现有硬件利用率从 5-15% 最多提高到 80%
u 将硬件需求减少到原来的十分之一或更少
从单一控制点管理虚拟基础架构
多数供应商都只提供针对服务器虚拟化的单点解决方案，而 VMware 则提供了从单一控制点管理整个虚拟基础架构的能力。使用经过生产验证的 VMware vSphere，企业能够：
u 将执行部署的时间缩短 50-70%
u 从中央位置管理虚拟机
u 监控虚拟机及其主机的性能
这些好处及其他好处使我们 85% 以上的客户能够在生产环境中将 VMware 虚拟机应用于广泛的应用程序。
自动化数据中心的虚拟基础架构以实现峰值性能
提供物理基础架构所无法实现的性能、可扩展性和可用性级别。将 VMware vCenter Server 与我们的 VMware vMotion 和 VMware DRS (Distributed Resource Scheduler) 产品结合使用，能够实现：
u 通过实时迁移虚拟机避免计划内停机
u 通过自动执行负载平衡实现基于策略的 IT 资源动态分配
u 消除许多重复的配置和维护任务

3 VMware软件定义的计算解决方案
3.1 解决方案框架
3.2 解决方案设计
4 软件定义的计算之体系架构
4.1 vSphere平台概述
在VMware解决方案中，软件定义的计算是通过vSphere平台来实现的。vSphere是业界领先的用于构建云计算基础架构的虚拟化平台。它能够让IT以最低的 TCO(总体拥有成本)满足要求最为严苛的关键业务应用的 SLA。
vSphere 可加快现有数据中心向云计算的转变,同时还支持兼容的公有云服务,从而为业界唯一的混合云模式奠定了基础。vSphere，许多群体称之为“ESXi”，即底层虚拟化管理程序体系结构的名称，这是一种采用尖端技术的裸机虚拟化管理程序。
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，其中包括：
u 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
u 不依赖操作系统，并采用加强型驱动程序
u 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
u 通过集成式的集群文件系统提供高级存储管理功能
u 高I/O可扩展性可消除 I/O瓶颈
4.2 基于vSphere的虚拟数据中心基础架构
基于VMware vSphere 的虚拟数据中心由基本物理构建块（例如 x86 虚拟化服务器、存储器网络和阵列、IP 网络、管理服务器和桌面客户端）组成。

图：vSphere 数据中心的物理拓扑
vSphere 数据中心拓扑包括下列组件:
Ø 计算服务器
在祼机上运行 ESXi 的业界标准 x86 服务器。ESXi 软件为虚拟机提供资源，并运行虚拟机。每台计算服务器在虚拟环境中均称为独立主机。可以将许多配置相似的 x86 服务器组合在一起，并与相同的网络和存储子系统连接，以便提供虚拟环境中的资源集合（称为群集）。
Ø 存储网络和阵列光纤通道
SAN 阵列、iSCSI SAN 阵列和 NAS 阵列是广泛应用的存储技术，VMware vSphere 支持这些技术以满足不同数据中心的存储需求。存储阵列通过存储区域网络连接到服务器组并在服务器组之间共享。此安排可实现存储资源的聚合，并在将这些资源置备给虚拟机时使资源存储更具灵活性。
Ø IP 网络
每台计算服务器都可以有多个物理网络适配器，为整个 VMware vSphere 数据中心提供高带宽和可靠的网络连接。
Ø vCenter Server
vCenter Server 为数据中心提供一个单一控制点。它提供基本的数据中心服务，如访问控制、性能监控和配置功能。它将各台计算服务器中的资源统一在一起，使这些资源在整个数据中心中的虚拟机之间共享。其原理是：根据系统管理员设置的策略，管理虚拟机到计算服务器的分配，以及资源到给定计算服务器内虚拟机的分配。
在 vCenter Server 无法访问（例如，网络断开）的情况下（这种情况极少出现），计算服务器仍能继续工作。服务器可单独管理，并根据上次设置的资源分配继续运行分配给它们的虚拟机。在vCenter Server 的连接恢复后，它就能重新管理整个数据中心。
Ø 管理客户端
VMware vSphere 为数据中心管理和虚拟机访问提供多种界面。这些界面包括 VMware vSphere Client (vSphere Client)、vSphere Web Client（用于通过 Web 浏览器访问）或 vSphere Command-Line Interface (vSphere CLI)。
4.3 ESXi体系结构
4.3.1 ESXi架构和组件
ESXi是组成vSphere基础架构核心的虚拟化管理器，可直接安装在物理服务器之上，并允许多个虚拟机运行于虚拟化层之上。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，ESXi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，安装空间占用量可缩减至 150 MB 以下。
ESXi 体系结构独立于任何通用操作系统运行，可提高安全性、增强可靠性并简化管理。紧凑型体系结构设计旨在直接集成到针对虚拟化进行优化的服务器硬件中，从而实现快速安装、配置和部署。
如下图所示，从体系结构来说ESXi包含虚拟化层和虚拟机，而虚拟化层有两个重要组成部分：虚拟化管理程序VMkernel和虚拟机监视器VMM。ESXi主机可以通过vSphere Client、vCLI、API/SDK和CIM接口接入管理。

图：ESXi体系结构
4.3.2 VMkernel
VMkernel 是虚拟化的核心和推动力，由 VMware 开发并提供与其他操作系统提供的功能类似的某些功能，如进程创建和控制、信令、文件系统和进程线程。VMkernel控制和管理服务器的实际资源，它用资源管理器排定VM顺序，为它们动态分配CPU时间、内存和磁盘及网络访问。它还包含了物流服务器各种组件的设备驱动器——例如，网卡和磁盘控制卡、VMFS文件系统和虚拟交换机。
VMkernel 专用于支持运行多个虚拟机及提供如下核心功能：
u 资源调度
u I/O 堆栈
u 设备驱动程序
VMkernel 可将虚拟机的设备映射到主机的物理设备。例如，虚拟 SCSI 磁盘驱动器可映射到与 ESXi 主机连接的 SAN LUN 中的虚拟磁盘文件；虚拟以太网 NIC 可通过虚拟交换机端口连接到特定的主机 NIC。
4.3.3 虚拟机监视器VMM
每个 ESXi 主机的关键组件是一个称为 VMM 的进程。对于每个已开启的虚拟机，将在 VMkernel 中运行一个 VMM。虚拟机开始运行时，控制权将转交给 VMM，然后由 VMM 依次执行虚拟机发出的指令。VMkernel 将设置系统状态，以便 VMM 可以直接在硬件上运行。然而，虚拟机中的操作系统并不了解此次控制权转交，而会认为自己是在硬件上运行。
VMM 使虚拟机可以像物理机一样运行，而同时仍与主机和其他虚拟机保持隔离。因此，如果单台虚拟机崩溃，主机本身以及主机上的其他虚拟机将不受任何影响。
4.3.4 虚拟机
虚拟机是一个由VMkernel控制的软件构造体。所有虚拟机配置信息、状态信息和数据都封装在存储在数据存储中的一组离散文件中。这使虚拟机具有可移动性，并且易于备份或克隆。

图：虚拟机文件
4.3.4.1 虚拟机的特性
虚拟机具有如下基本特性：
u 分区：可在一台物理机上运行多个操作系统，并在多个虚拟机之间分配系统资源
u 隔离：虽然多个虚拟机可以共享一台计算机的物理资源，但它们相互之间保持完全隔离。由于隔离的原因，虚拟环境中运行的应用在可用性和安全性方面远优于在传统的非虚拟化系统中运行的应用。
u 封装：虚拟机实质上是一个软件容器，它将一整套虚拟硬件资源与操作系统及其所有应用捆绑或封装在一起。通过封装，虚拟机获得了超强的移动性并且易于管理。
u 硬件抽象化: 虚拟机完全独立于其底层物理硬件。可以为虚拟机配置与底层硬件上存在的物理组件完全不同的虚拟组件。
由于虚拟机独立于硬件，再加上它具备封装和兼容性这两个特性，因此可以在不同类型的 x86 计算机之间自由地移动它，而无需对设备驱动程序、操作系统或应用进行任何更改。事实上，您可以在一台物理计算机上混合运行不同类型的操作系统和应用。

图：虚拟机特性

4.3.4.2 虚拟机的组件
虚拟机通常有一个操作系统、VMware Tools 以及虚拟资源和硬件，其管理方式与物理计算机非常相似。在虚拟机上安装客户操作系统与在物理计算机上安装操作系统完全一样。您必须拥有操作系统供应商提供的包含安装文件的 CD/DVD-ROM 或 ISO 映像。
Ø 操作系统
虚拟机与所有标准 x86 操作系统和应用程序完全兼容。在一台物理主机的不同虚拟机里，可以根据应用需求同时运行不同的x86操作系统，彼此之间不会冲突，且对x86操作系统无需进行任何修改。
Ø VMware Tools
VMware Tools 是一套实用程序，能够提高虚拟机的客户操作系统的性能，并改善对虚拟机的管理。在客户操作系统中安装 VMware Tools 十分必要。虽然客户操作系统可以在未安装 VMware Tools 的情况下运行，但是您将无法使用某些重要功能，并失去一些便利性。VMware Tools 服务是一项在客户操作系统内执行各种功能的服务。该服务在客户操作系统启动时自动启动。
该服务可执行的功能包括：
· 将消息从 ESXi 主机传送到客户操作系统。
· 向 ESXi 主机发送心跳信号，使其知道客户操作系统正在运行。
· 实现客户操作系统与主机操作系统之间的时间同步。
· 在虚拟机中运行脚本并执行命令。
· 为使用 VMware VIX API 创建的与客户操作系统绑定的调用提供支持，除 Mac OS X 客户操作系统外。
· 允许指针在 Windows 客户操作系统的客户机和 Workstation 之间自由移动。
· 帮助创建 Windows 客户操作系统中由特定备份应用程序使用的快照。

在客户操作系统中安装 VMware Tools 后，它还会提供 VMware 设备驱动程序，包括 SVGA 显示驱动程序、用于某些客户操作系统的 vmxnet 网络连接驱动程序、用于某些客户操作系统的 BusLogic SCSI 或 LSI Logic 驱动程序、用于在虚拟机之间进行有效内存分配的内存控制驱动程序、用于将 I/O 置于静默状态（使用 VMware Data Recovery 或 VMware vStorage API for Data Recovery）以进行备份的同步驱动程序、用于实现文件夹共享的内核模块以及 VMware 鼠标驱动程序。
Ø 虚拟硬件
每个虚拟机都有虚拟硬件，这些虚拟硬件在所安装的客户操作系统及其应用中显示为物理硬件。每个客户操作系统都能识别出常规硬件设备，但它并不知道这些设备实际上是虚拟设备。虚拟机具有统一的硬件（少数选项可以由系统管理员控制）。统一硬件使得虚拟机可以跨 vSphere 主机进行迁移。

图：虚拟硬件
ESXi 主机将为每个虚拟机提供一个 x86 基础平台，可以选择要在该平台中安装的设备。基础虚拟机完全符合 x86 架构的系统标准。下图是所有 Windows 虚拟机中均配备的标准 VMware 设备驱动程序。标准虚拟设备驱动程序具有可移植性，您无需为每台虚拟机重新配置操作系统。如果将这些文件复制到其他 ESXi 主机，则即使硬件截然不同，这些文件仍然可以正常运行，且无需重新配置硬件。

图：虚拟机看到的硬件
4.4 vSphere存储体系结构
ESXi 提供主机级别的存储器虚拟化，即采用逻辑方式从虚拟机中抽象物理存储器层。
ESXi 虚拟机使用虚拟磁盘来存储其操作系统、程序文件，以及与其活动相关联的其他数据。虚拟磁盘是一个较大的物理文件或一组文件，可以像处理任何其他文件那样复制、移动、归档和备份虚拟磁盘。您可以配置具有多个虚拟磁盘的虚拟机。
要访问虚拟磁盘，虚拟机需使用虚拟 SCSI 控制器。这些虚拟控制器包括 BusLogic Parallel、LSI Logic Parallel、LSI Logic SAS 和 VMware Paravirtual。虚拟机只能查看和访问以上类型的 SCSI 控制器。
驻留在 vSphere 虚拟机文件系统 (VMFS) 数据存储或在物理存储上部署的基于 NFS 的数据存储上的每个虚拟磁盘。从虚拟机的角度而言，每个虚拟磁盘看上去都好像是与 SCSI 控制器连接的 SCSI 驱动器。实际的物理存储设备是通过并行 SCSI、iSCSI、网络、光纤通道还是主机上的 FCoE 适配器来访问，这对客户机操作系统以及虚拟机上运行的应用程序而言是透明的。
除虚拟磁盘外，vSphere 还提供称为裸设备映射 (RDM) 的机制。在虚拟机内部的客户机操作系统需要对存储设备的直接访问权限时，RDM 非常有用。
当虚拟机与存储在数据存储上的虚拟磁盘进行通信时，它会发出 SCSI 命令。由于数据存储可以存在于各种类型的物理存储器上，因此根据 ESXi 主机用来连接存储设备的协议，这些命令会封装成其他形式。
ESXi 支持光纤通道 (FC)、Internet SCSI (iSCSI)、以太网上的光纤通道 (FCoE) 和 NFS 协议。无论主机使用何种类型的存储设备，虚拟磁盘始终会以挂载的 SCSI 设备形式呈现给虚拟机。虚拟磁盘会向虚拟机操作系统隐藏物理存储器层。这样可以在虚拟机内部运行未针对特定存储设备（如 SAN）而认证的操作系统。
下图描述了使用不同存储器类型的五个虚拟机，以说明各个类型之间的区别。

图：访问不同类型存储器的虚拟机
4.5 vSphere网络体系结构
vSphere 是唯一一款具有丰富虚拟网络连接网络组件的解决方案，它使数据中心内的虚拟机网络连接就像在物理环境中一样轻松、简单。此外，它还具有一系列在物理环境中由于诸多限制而根本无法实现的新功能。
虚拟环境提供了与物理环境类似的网络组件，例如虚拟网络接口卡、vSphere Distributed Switch (VDS)、分布式端口组、vSphere Standard Switch (VSS)和端口组。
与物理机类似，每个虚拟机都有自己的虚拟网卡，也称作 vNIC。操作系统和应用程序通过标准设备驱动程序或经 VMware 优化的设备驱动程序与虚拟网卡进行通信，此时虚拟网卡就像物理网卡。对于外部环境而言，虚拟网卡具有自己的 MAC 地址以及一个或多个 IP 地址，和物理网卡完全一样，它也能对标准以太网协议做出响应。事实上，仅当外部代理检查 MAC 地址中 6 个字节的供应商标识符时，才能确定自身正在与虚拟机通信。虚拟交换机（或 vSwitch）的工作方式与第二层物理交换机的工作方式类似。使用 VSS，每个主机均拥有自身的虚拟交换机配置，在 VDS 中，单个虚拟交换机配置则跨多个主机。
4.5.1 vSphere标准交换机（VSS）
4.5.1.1 VSS概念
vSphere 标准交换机的运行方式与物理以太网交换机十分相似。它检测与其虚拟端口进行逻辑连接的虚拟机，并使用该信息向正确的虚拟机转发流量。可使用物理以太网适配器（也称为上行链路适配器）将虚拟网络连接至物理网络，以将 vSphere 标准交换机连接到物理交换机。此类型的连接类似于将物理交换机连接在一起以创建较大型的网络。即使 vSphere 标准交换机的运行方式与物理交换机十分相似，但它不具备物理交换机所拥有的一些高级功能。
4.5.1.2 VSS架构和网络特性
端口组为每个端口指定了诸如宽带限制和 VLAN 标记策略之类的端口配置选项。网络服务通过端口组连接到标准交换机。端口组定义通过交换机连接网络的方式。通常，单个标准交换机与一个或多个端口组关联。
端口组将多个端口聚合在一个公共配置下，并为连接到带标记网络的虚拟机提供稳定的定位点。
每个端口组都由一个对于当前主机保持唯一的网络标签来标识。使用网络标签，可以使虚拟机配置可在主机间移植。对于数据中心中物理连接到同一网络的所有端口组（即每组都可以接收其他组的广播），会赋予同一标签。反过来，如果两个端口组无法接收对方的广播，则会赋予不同的标签。

图：vSphere 标准交换机网络
4.5.2 vSphere 分布式交换机（VDS）
4.5.2.1 VDS概念
vSphere Distributed Switch 在数据中心上的所有关联主机之间充当单一交换机。这使得虚拟机可在跨多个主机进行迁移时确保其网络配置保持一致。
分布式端口是连接到主机的 VMkernel 或虚拟机的网络适配器的 vSphere Distributed Switch 上的一个端口。
分布式端口组是与 vSphere Distributed Switch 相关联的端口组，用于指定各成员端口的端口配置选项。分布式端口组可定义通过 vSphere Distributed Switch 连接到网络的方式。
4.5.2.2 VDS架构
vSphere Distributed Switch 就像是所有关联主机之间的一个交换机。这使您能够设置跨所有成员主机的网络配置，并使得虚拟机可在跨多个主机进行迁移时保持其网络配置一致。

图：vSphere Distributed Switch 网络
与 vSphere 标准交换机一样，每个 vSphere Distributed Switch 也是虚拟机可以使用的网络集线器。分布式交换机可以在虚拟机之间进行内部流量转发或通过连接到物理以太网适配器（也称为上行链路适配器）链接到外部网络。
还可向每个分布式交换机分配一个或多个分布式端口组。分布式端口组将多个端口分组到一个公共配置下，并为连接到带标记网络的虚拟机提供稳定的定位点。每个分布式端口组都由一个对于当前数据中心唯一的网络标签来标识。VLAN ID 是可选的，它用于将端口组流量限制在物理网络内的一个逻辑以太网网段中。利用网络资源池，可以按网络流量的类型来管理网络流量。
除了 vSphere Distributed Switch 以外，vSphere 5 还为第三方虚拟交换机提供支持。
4.6 vCenter Server体系结构
4.6.1 vCenter Server组件模块
vCenter Server 位于 vSphere 的管理层下。vCenter Server 对数据中心进行便捷的单点控制。它运行于 Windows 64 位操作系统上，可提供许多基本的数据中心服务，例如：访问控制、性能监视以及配置。它可将各个计算服务器的资源整合起来，以供整个数据中心内的虚拟机共享。实现方法为：根据系统管理员设定的策略，管理分配给计算服务器的虚拟机以及分配给特定计算服务器内虚拟机的资源。
vCenter Server Windows 实施的一个低成本备用方案是以 vCenter Server 设备的形式提供，这是一个运行在基于 Linux 预配置设备中的 vCenter Server 实施。
即使万一无法访问 vCenter Server（例如，网络断开），计算服务器也能继续工作。可单独管理各个计算服务器，这些计算服务器将基于上一次设置的资源分配策略，继续运行分配给它们的虚拟机。vCenter Server 连接恢复后，它就能重新管理整个数据中心。
vCenter Server 提供了多种可供用户选择的界面，用以管理数据中心和访问虚拟机。用户可以选择最符合自身需求的界面，如 vSphere Client 、vSphere Web Client、或终端服务（如 Windows Terminal Service 或 Xterm）。

图：vCenter Server用户界面
虽然 vCenter Server 可以在没有扩展模块和插件等附加组件的情况下正常运行，但大多数的数据中心仍然包含了这些附加组件，以便简化虚拟 IT 环境的管理。
vCenter Server 组件包括用户访问控制、核心服务、分布式服务、vCenter Server 插件和 vCenter Server 接口：

图：vCenter Server组件

u 借助“用户访问控制”组件，系统管理员可针对不同用户创建不同级别的 vCenter Server 访问权限并进行管理。
u 核心服务是虚拟数据中心的基本管理服务。
u “分布式服务”是一种解决方案，它将 vSphere 功能扩展到单一物理服务器之外。vMotion、Storage vMotion、DRS、VMware HA 和 FT 均为分布式服务，它们能够为虚拟机实现高效的自动化资源管理和高可用性。
u vCenter Server 插件通过提供更多的特性和功能扩展了 vCenter Server 的功能。
u vCenter Server 接口可将 vCenter Server 与第三方产品和应用程序集成在一起。
5 软件定义的计算之功能特性
5.1 主机、集群、资源池
可以在非集群（独立式）vSphere 主机和集群中配置 CPU 和内存资源池。主机、群集和资源池提供了灵活而动态的方法,来组织虚拟环境中聚合的计算和内存资源,并将其链接回基础物理资源。
主机表示 x86 物理服务器的聚合计算和内存资源。例如,如果 x86 物理服务器具有四个双核 CPU(每个以 4 GHz 速度运行)和 32 GB 的系统内存,主机将提供 32 GHz 计算能力和 32 GB 内存来运行分配给它的虚拟机。
群集可作为单个实体发挥作用和进行管理。它表示共享相同网络和存储阵列的 x86 物理服务器组的聚合计算及内存资源。例如,如果服务器组中包含 8 台服务器,每台服务器有四个双核 CPU(每个 CPU 以 4 GHz 的速度运行)和 32 GB 内存,群集将聚合 256GHz 的计算能力和 256GB 的内存来运行虚拟机。
资源池是单个主机或群集的计算及内存资源的分区。资源池可以是分层的,也可以是嵌套的。您可以将任何资源池划分为较小的资源池,以进一步划分资源并将其分配给不同的组或用于各种不同的目的。借助资源池，您可以根据业务需要分层次地划分并分配 CPU 和内存资源。划分并分配 CPU 和内存资源的原因包括维护行政界限、执行收费政策，或者适应地域或部门划分。资源池还用于向其他用户和组委派权限。

图：资源池

5.2 虚拟机计算性能
5.2.1 CPU虚拟化
VMware通过CPU虚拟化技术解决了如何在一个操作系统实例中运行多个应用的难题。实现这一任务的困难之处在于每一个应用都与操作系统之间有着密切的依赖关系。一个应用通常只能运行于特定版本的操作系统和中间件之上。这就是Windows用户常常提到的“DLL地狱”。因此，大多数用户只能在一个Windows操作系统实例上运行一种应用，操作系统实例独占一台物理服务器。这种状况会导致物理服务器的CPU资源被极大地浪费。能够使多个操作系统实例同时运行在一台物理服务器之上，是VMware所提供的CPU虚拟化技术的价值所在。通过整合服务器充分利用CPU资源，可以给用户带来极大的收益。
服务器整合的益处能够得以实现的前提是工作负载并不需要知晓它们正在共享CPU，虚拟化层必须具备这种能力。这是CPU虚拟化与其它虚拟化形式所不同的地方。
具体实现方式是为每个虚拟机提供一个或者多个虚拟CPU（vCPU）。多个vCPU分时复用物理CPU。VMM必须为多个vCPU合理分配时间片并维护所有vCPU的状态，当一个虚拟机vCPU的时间片用完需要切换时，要保存当前vCPU的状态，将被调度的vCPU的状态载入物理CPU。
VMkernel在调度vCPU的时候采用“插槽-核心-线程”的拓扑逻辑。“插槽”指处理器单个封装件，该封装件可以具有一个或多个处理器内核且每个内核具有一个或多个逻辑处理器。
当vCPU需要运行时，VMkernel 会将一个vCPU映射到处理器调度一个执行线程的能力，它对应于一个 CPU 核心或一个超线程（如果 CPU 支持超线程）。超线程或多核 CPU 提供两个或多个调度vCPU运行的硬件基础。
可以将虚拟机配置为最多具有 64个vCPU。主机上许可的 CPU 数量、客户机操作系统支持的 CPU 数量和虚拟机硬件版本决定着您可以添加的vCPU 数量。
与vCPU和管理vCPU相关技术和概念如下：
Ø 处理器管理：
从客户操作系统vCPU发往ESXi VMkernel的指令被VMM拦截。在固定时间间隔内，VMKernel动态地在服务器和不同处理器（或多核处理器的内核）中分配VM工作负载。因此，VM指令根据每个处理器的工作负载从一个处理器（或内核）转移到另一个处理器。
Ø 多内核和虚拟化
多核处理器为执行虚拟机多任务的主机提供了很多优势。
Intel 和 AMD 均已开发了将两个或两个以上处理器内核组合到单个集成电路（通常称为封装件或插槽）的处理器。
例如，双核处理器通过允许同时执行两个虚拟 CPU，可以提供几乎是单核处理器两倍的性能。同一处理器中的内核通常配备由所有内核使用的最低级别的共享缓存，这有可能会减少访问较慢主内存的必要性。如果运行在逻辑处理器上的虚拟机正运行争用相同内存总线资源且占用大量内存的工作负载，则将物理处理器连接到主内存的共享内存总线可能会限制其逻辑处理器的性能。
研究显示使用多核心可以导致可观的耗电下降，并提供良好的性能。虚拟化是最好地利用多内核提供的高性能的技术之一，因为ESXi能够像管理物理处理器一样地管理核心。
Ø 对称多处理器
vSphere 虚拟对称多处理技术(Virtual SMP) 可以使单个虚拟机同时使用多个物理处理器，并能够在处理器之间均衡负载。必须具有虚拟 SMP，才能打开多处理器虚拟机电源。一些关键业务，比如数据库类应用（Microsoft SQL、Oracle、IBM DB2、SAP）和商业、科研应用，在开发的的时候就考虑了并行执行任务的需求，具有多个物理处理器的服务器就能利用SMP并从中获益。
Ø 超线程
超线程是在一个物理处理器或者内核上创建两个逻辑内核实例，从而在核心中并行执行任务，提高效率。在vSphere虚拟机的处理器分配中，一个超线程可以对应一个vCPU。
Ø CPU虚拟化类型
从架构上看，传统的X86平台并不是为支持