VMware-虚拟机存储管理

VMware虚拟机存储管理
1）实现虚拟机共享存储
VMware vSphere环境中对共享存储的访问是通过VMware vStorage VMFS实现的，这是一种专为虚拟机设计的高性能集群文件系统。

VMware vStorage VMFS是专为虚拟服务器环境而设计、构造和优化的，可让多个虚拟机对由集群式存储构成的整合池进行共享访问，从而提高资源利用率。

VMware vStorage VMFS还为分布式基础架构服务奠定了基础，例如虚拟机和虚拟磁盘文件实时迁移，以及分布式资源调度、整合备份和自动灾难恢复。

作为文件系统，VMware vStorage VMFS将构成虚拟机的所有文件存储在一个目录中。

经过
优化，可以支持大型文件，同时也可以执行许多小型的并发写操作。

通过自动处理虚拟机文件，VMware vStorage VMFS对整个虚拟机进行封装，使其很容易成为灾难恢复解决方案的一部分。

事实上，VMware Infrastructure 3之所以被TechTarget评为“2006年度灾难恢复产品”,VMware vStorage VMFS是主要原因之一。

作为逻辑卷管理器，VMware vStorage VMFS实现了一个存储资源界面，使得多种类型的存储（SAN iSCSI和NAS）能够以可承载虚拟机的数据存储的形式出现。

通过以聚合存储资源方
式实现那些数据存储的动态增长，VMware vStorage VMFS可提供在最少停机或无停机的情况
下增加共享存储资源池的能力。

VMware vStorage VMFS与传统文件系统
传统文件系统在指定时间只允许一台服务器对同一文件进行读写访问。

与之相对，VMware vStorage VMFS使用共享存储来允许多个VMware ESX实例对同一存储资源进行并发读写访问。

VMware vStorage VMFS利用分布式日志来允许跨这些多服务器资源池进行快速、弹性的恢复。

此外，VMware vStorage VMFS提供了进行灾难恢复所必需的虚拟机快照功能，并且是VMware Con solidated Backup （VCB用来提供虚拟环境代理备份的界面。

VMware vStorage VMFS与CFS 和CVM
VMware vStorage VMFS并不包含当今的其他集群文件系统（CFM）和集群卷管理（CVM）
系统所提供的每一项功能。

但是，没有任何其他CFS/CVM可提供VMware vStorage VMFS的
功能。

其分布式锁定方法加强了虚拟机与底层存储资源之间的联系，这是所有其他CFS或CVM都无法企及的。

VMware vStorage VMFS的独特功能使虚拟机可以无缝地加入集群，并且不会产生管理开销。

2）存储连接选项
VMware在VMware vSphere软件中内置了一个功能强大的存储界面，可为您提供广泛的存储虚拟化连接选项，同时为虚拟机提供一致的存储表示形式。

VMware vStorage VMFS^过了优化、严格测试和认证，可用于广泛的光纤通道和iSCSI SAN设备，而且还与NAS设备兼容。

这种广泛的兼容性让您可以将现有存储资源轻松连接到虚拟基础架构。

使用VMware vStorage VMFS,虚拟磁盘文件对虚拟机显示为装载的SCSI设备。

虚拟磁盘对操作系统隐藏了SAN的所有间歇性错误。

这样，虚拟磁盘对虚拟机就显示为本地SCSI 目标，独立于所使用的具体存储类型，因此即使操作系统没有经过SAN适用性认证，也可以在虚拟机中运行。

光纤通道SAN
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存储区域网络（SAN）为VMware vSphere环境提供了强大的功能，包括VMware VMotion和VMware DRS在SAN中进行存储整合即可实现数据保护和灾难恢复的一致应用。

光纤通道SAN是许多组织中最常见的基础架构。

光纤通道SAN的采购和部署成本非常昂贵，在具有多个服务器、交换机和阵列的大型环境中尤其是如此。

但是，在光纤通道SAN中使用VMware技术，可以在SAN中的单个共享存储资源上整合许多虚拟机，从而简化管理，同时提高可扩展性、可靠
性和性能。

网络连接存储（NAS ）设备可提供所有VMware vSphere 功能。

网络连接存储通过标准 LAN 或
WAN 网络提供对存储的文件级访问。

通常，NAS 设备仅按照数据存储、数据访问 以及存储和访问管理进行定制。

NAS 系统一般包含一个或多个硬盘，并提供某种程度的冗 余（RAID 。

通常，NAS 系统也称为文件服务器，因为 NAS 以文件级访问为基础。

3）虚拟机实时存储迁移
SAN 环境的关键技术。

在光纤通
道
SAN 中，基础架构方面的更改会非常耗时并且容易出错,
因为设备通过物理端口地址连 接到网络，而这些地址是明确分配的并编码在设备的硬件中
通过消除光纤通道SAN 的高 昂成本和复杂性，iSCSI 支持增加了在中小型企业中全面部署 VMware 的可能性。

利用VMware 技术，iSCSI 启动器与 VMware ESX 内核集成在一起，从而允许直接
从VMware ESX 服务器主机对iSCSI 存储进行本机访问。

既可以使用硬件启动器，也可以使
用软件启动器。

软件启动器支持网卡绑定。

硬件启动器支持多路径功能和从 SAN 启动。

NAS
iSCSI SAN
作为虚拟化的技术领导者，VMware 提供执行虚拟机磁盘文件实时迁移的能力，并且 是具备此能力的唯一提供商。

使用新的 VMware Storage VMotion 功能，您可以在不中断服 务的情况下跨异构阵列实时迁移虚拟数据存储，从而可以减少或消除计划内停机。

VMware Storage VMotion 采用了 VMware VMotion （—种经过生产验证的技术，可用于 无中断地在物理服务器之间迁移虚拟机）的相同原理，并应用这些原理来将虚拟机磁盘文 件从一个共享存储位置迁移到另一个位置。

该技术支持主动进行存储迁移，可简化阵列刷 新和停用、提高存储I/O 性能，并提供高效的存储容量管理功能。

VMware Storage VMotion 实际应用
Storage VMotion 通过磁盘快照、REDO log 父/子磁盘关系和快照整合等核心 VMware
技术，支持在虚拟机运行时进行独立于 LUN 的虚拟机磁盘文件迁移。

下面是其工作原理：
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1. 移动磁盘文件之前，Storage VMoti on 会在目标数据存储中为虚拟机创建一个 新的虚拟机
主目录。

2. 接着，将会创建一个新的虚拟机实例。

其配置保留在新的数据存储中。

3. 然后，Storage VMotion 会为每个所移动的虚拟机磁盘创建一个子磁盘，用于 在父磁盘处于
只读模式的同时捕获写活动的副本。

4.
将原始父磁盘复制到新的存储位置。

5.
子磁盘重新成为新位置中新复制的父磁盘的父磁盘。

6. 完成到新虚拟机副本的转移后，原始实例将关闭。

然后，从 VMware vStorage
VMFS 中删除源位置的原始虚拟机主目录。

整个过程所花费的时间与冷迁移大致相同，并且与虚拟机磁盘的大小有关。

从原始虚
拟机到新实例的最终切换可在两秒内完成， 并且对应用程序用户是透明的。

Storage VMotion 使用独立于特定存储类型的高级拷贝引擎技术。

这意味着它适用于您已有的任何存储类型。

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4）虚拟化性能基础知识
虚拟化性能与传统IT性能
当今生产环境中的大多数服务器都仅运行单个应用程序。

虽然这种方法可以确保应用程序平稳操作，但只利用了底层硬件上可用IT资源的一小部分。

与之相对，虚拟化技术使用虚拟机逐个承载这些应用程序,从而可以在单个物理服务器上同时运行多个应用程序。

通过同时运行多个虚拟机，可以促使物理服务器达到更高的利用率，不过具有一定的性能开销。

可用性
驻留在同一物理服务器上的各个虚拟机共享底层硬件资源，但是彼此完全隔离，就像是从物理上分离的一样。

这意味着，如果一个虚拟机遇到可用性问题，它不会影响运行在该服务器上的其他虚拟机中的应用程序的可用性。

当底层硬件本身遇到性能或可用性问题时，VMware能够在不中断服务的情况下，自动将应用程序从一台物理服务器实时迁移到另一台。

此功能在备份和恢复方面具有许多相对于物理基础架构的优势，但是VMware还利用实时迁移来实现一些高级功能，例如基于策略的硬件资源动态分配。

资源分配
VMware解决方案可对四类主要硬件资源进行虚拟化：处理器、内存、存储和网络，并使用一流的虚拟机管理程序动态分配这些资源以平衡不断变化的应用程序需求。

下面这几个部分
将介绍每种资源类型对性能的影响。

对CPU的性能影响
CPU虚拟化增加了不同程度的开销，具体取决于许多不同的因素。

对于大量使用处理器的应用程序，任何CPU虚拟化开销都可能造成总体性能降低。

VMware解决方案能够以高度有效的方式平衡处理器负载，并且VMware虚拟机能够充分利用多核和多处理器配置，从而支持运行大量使用处理器的工作负载（如数据库和电子邮件服务器），而不会对应用程序性能造成负面影响。

对内存（RAM）的性能影响
虚拟化不会减少运行应用程序及其主机操作系统所需的RAM量，与任何软件一样，虚拟
化层自身需要使用一部分RAM。

因此，内存通常是一个限制因素，决定了总共可在单个物理服务器上整合多少个虚拟机。

VMware技术仅添加了非常小的内存开销，并提供了高级内存管理机制，如RAM过量使用和透明页共享（可随应用程序负载的增加和减少自动地扩充和缩减为每个虚拟机分配的RAM量）。

与使用传统静态虚拟内存相比，此功能让您可以实现更高级别的服务器整合。

对存储的性能影响
虚拟机运行未经修改的完整操作系统，因此需要几个GB的存储空间来保存应用程序、文档、设备驱动程序及其他数据。

在单个物理服务器上整合多个虚拟机时，它们组合起来的文件大小和同时快速访问所存储数据的需要会影响I/O性能。

VMware 解决方案通过VMware vStorage VMF帮助改善I/O 性能，VMware vStorage VMFS 可为虚拟机提供对共享数据存储的并发访问。

集中式的存储有助于减少延迟和提高吞吐量，并
为实时迁移和整合备份等独特功能奠定了基础。

对网络连接的性能影响
虚拟基础架构中的网络连接规模调整和性能注意事项与物理IT环境中的网络连接注意事
项非常相似。

在大多数情况下，虚拟化工作负载的网络吞吐量与物理工作负载的网络吞吐量相当。

VMware提供了一个理想的平台，可在单个物理服务器上的虚拟机之间实现安全的高速网络连接，并支持在物理环境中要依赖使用附加硬件才能提供安全性和隔离的网络拓扑。

您还可
以跨物理服务器透明地建立具有高吞吐量的虚拟机网络，因为每个虚拟机具有各自的IP地址，
并且最多可以利用四个虚拟网卡（NIC。