虚拟化技术标准.docx
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虚拟化技术标准
虚拟化技术标准v1.0（总22页）
文档编号
虚拟化架构整合技术规范
文档版本
VMWARE虚拟化企业标准
虚拟化
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批准
2013-3-7
创建
1引言
1.1目的
1.2范围
本技术规范规定了虚拟化管理平台的逻辑架构、功能、性能、兼容性和安全等方面的要求，为XX虚拟化管理平台的建设提供依据。
1.3规范性引用文件
专用术语及名词解释
Alarm（警报）：
监控一个或多个虚拟机属性（如CPU负载）的实体。
警报使用绿色、红色和黄色码来发出通知（由可配置警报定义来发送）。
Clone（克隆）（名词）虚拟机的副本。
（动词）为虚拟机生成一个副本。
该过程包括在新的虚拟机上定制客户操作系统的选项。
克隆时，会提供一个定制该虚拟机客户操作。
Cluster（群集）:
群集是一种共享资源和管理接口的主机。
将主机添加到群集之后，主机的资源就是城城群集资源的一部分。
群集管理其中所有主机的资源。
DataCenter（数据中心）：
主机和虚拟机等清单对象的主要容器。
从数据中心可添加和组织清单对象。
通常，您会将主机、文件夹和群集添加到数据中心。
数据中心之间的交互式受限制的。
Datastore（数据存储）：
数据中心中的基础物理存储资源组合的虚拟表示。
数据存储是通过RAID、SAN或网络文件系统上的物理磁盘备份的文件系统卷。
数据存储是虚拟机文件的存储位置。
Guestoperatingsystem（客户操作系统）：
在虚拟机内运行的操作系统。
Host（主机）：
承载虚拟机的物理计算机。
HA（高可用）:
某台主机宕机，则该主机上的所有虚拟机都将在其他主机上重新启动。
Migration（迁移）:
一种功能，通过该功能可以将一个正在运行的虚拟机从一个主机迁移到另一个主机，而无需中断服务。
Resourcepool（资源池）：
计算资源的划分，用于管理虚拟机之间的资源分配。
Snapshot（快照）：
再现执行快照时的虚拟机状态，包括虚拟机所有磁盘上的数据状态，以及虚拟机是启动、关闭还是挂起状态。
可以在任何时刻执行虚拟机快照，并可以恢复到任何时刻的快照。
可以在虚拟机启动、关闭或挂起时执行快照。
可以将虚拟机配置为从快照中排除指定的磁盘。
Storage：
用于保存虚拟机文件以及虚拟机操作所必需的其他文件的逻辑容器。
数据存储能存在不同类型的物理存储，包括本地存储、ISCSI、光纤通道SAN或NFS.
Template（模板）：
一个虚拟机的主映像。
此映像通常包含指定的操作系统和配置，可提供硬件组件的虚拟副本。
模板可以选择包括已安装的客户操作系统和一组应用程序。
管理组件可以使用模板来创建新的虚拟机。
virtualmachine（虚拟机）:
虚拟化的x86个人计算机环境，可在其中运行客户操作系统以及相关的应用程序软件。
同一主机系统上可同时运行多台虚拟机。
2概述
2.1功能概述
2.2逻辑架构
新一代基于云计算理念而生的X86服务器虚拟化平台，从管理运维的角度来看，可以分为基础架构管理层、虚拟资源管理层和自动化服务管理层。
下面予以解释和描述：
从管理运维的角度来看一下几个层次的分工：
基础架构管理层主要是实现基础架构的管理，创建出虚拟资源，主要包括：
基本物理硬件的管理，包括CPU、内存、网络、存储等，包括硬件驱动、硬件虚拟化和硬件上具有的虚拟化功能调用；
虚拟资源创建，包括生成虚拟网卡、虚拟交换机、虚拟内存等。
虚拟资源管理层主要是进行虚拟资源的有效调度，实现虚拟化的功能，主要包括：
对虚拟CPU/RAM/Disk/Network进行有效调度。
实现动态资源调度、动态电源管理、在线迁移、高可用性、容错等虚拟化必备的功能。
自动化服务管理层主要是解决资源的自动调度和管理，包括：
虚拟机生命周期管理
计费管理
容量规划管理
配置管理
性能管理
2.3物理架构
虚拟化物理架构由三个组件组成：
服务器、网络、存储。
下面对各组建进行说明。
物理服务器主要是用于实现虚拟化，承载所有虚拟机，主机需要遵循以下规范：
（1）使用主流厂商的服务器并满足虚拟化软件兼容
（2）服务器应尽量采用同系列CPU
（3）服务器应配置多块网卡以及HBA卡
（4）虚拟化软件应安装在本地硬盘，并实现RAID保护
网络提供足够的带宽给虚拟机以及虚拟化管理，网络需要遵循以下规范：
（1）使用主流厂商的网络设备
（2）网络设备端口速度应为千兆及以上
（3）网络设备应为冗余结构，并提供服务器6个及以上接口
（4）服务器的管理流量应与虚拟机数据流量隔离
（5）服务器应使用多块网卡实现冗余
存储主要提供存储空间给与服务器使用，存储需要遵循以下规范：
（1）使用主流厂商的存储设备
（2）通过标准的SAN环境连接到共享存储
（3）光纤交换机应实现冗余
（4）服务器应配置多块HBA卡实现冗余
3虚拟化平台通用技术规范
3.1可用性（）
3.1.1集群管理
将多台物理服务器组成一个集群，同一集群内的虚拟机间能够支持负载均衡、在线迁移、故障切换等多种高可用性功能。
能在单一的管理界面中实现对大型虚拟化数据中心环境的操作自动化、资源优化以及高可用性等功能。
提供客户端访问或Web浏览器的访问形式，以便通过任一联网设备访问虚拟集群资源。
对虚拟化集群，可以实现最便捷、最高效、最安全、最可靠的管理。
其主要特点包括：
（1）集中管理功能，使管理员能够通过单一界面来组织、监控和配置整个环境，从而降低运营成本。
提供了多种组织结构分层视图以及拓扑视图，清楚地表明了主机与虚拟机的关系。
（2）性能监控功能，包括CPU、内存、磁盘I/O和网络I/O的利用率图表，可提供必要的详细信息，用于分析主机服务器和虚拟机的性能。
（3）通过任务调度和警报功能实现的操作自动化提高了对业务需求的响应速度，并确保了优先执行最紧急的操作。
（4）利用部署向导和虚拟机模板可以实现快速部署。
3.1.2故障切换
在对物理服务器和虚拟机的运行状态进行监控的过程中，一旦虚拟机本身或者虚拟机所在物理服务器发生故障时，能够在集群内以以下几种方式进行故障切换：
如果仅仅是虚拟机出现故障而物理服务器仍然正常运行，可以在本地重新启动故障虚拟机，承担原有工作负载。
如果是物理服务器发生故障，可以在其它正常运行的物理服务器上，重新加载或接管在故障物理服务器上运行的虚拟机，承担原有的工作负载。
须提供以下两种应对计划外宕机的高可用功能，而且这些高可用功能应当是与虚机OS和应用无关的。
（1）虚机自动重启。
物理服务器意外停机后，自动将该物理服务器上的虚拟机在其他物理服务器上重启，目标物理服务器可以是多台，根据业务负载和性能容量来自动选择，无需人工干预。
（2）虚机在线切换。
主虚拟机所在的物理服务器意外停机后，自动将影子虚拟机激活为正常虚拟机对外提供服务。
切换过程中正在运行的进程（包括用户操作、网络服务、在线交易等）不会意外终止，不产生业务中断和数据丢失。
3.1.3虚拟机备份和恢复
支持对虚拟机的运行状态进行快速在线备份，虚拟机不需要暂停或关闭。
支持虚拟机在需要的时候恢复到任一备份点，恢复后虚拟机的状态应该与备份时一致。
支持文件级别和image级别的备份方式
支持带重复数据删除能力的备份方式
能够和主流第三方备份软件厂家的备份产品无缝结合，实现全数据中心的完善的备份恢复机制
3.1.4虚拟化环境整体灾备
虚拟化环境的整体灾备功能包括：
自动执行恢复计划以缩短恢复时间
可集成在一个界面完成所需的容灾配置，简化灾难恢复计划的管理工作
支持无中断的恢复计划测试，确保恢复过程的安全可靠
利用定制脚本扩展恢复计划
监视远程站点的可用性，并提示用户可能会发生的站点故障
利用基于角色的访问控制方法来控制对恢复计划的访问
完成故障切换测试之后，自动清除测试环境
可实现多生产站点对应一个恢复站点的灾备模式以节省总体拥有成本
3.2可靠性
虚拟化占用的空间越小，面对外部威胁的受攻击面就越小，而且还可以大幅减少所需的补丁程序数量；虚拟化层需要足够的精简稳定，以保证产品的可靠性和数据中心的稳定性。
无需应用通常所需的所有补丁程序，减少与通用服务器操作系统相关的安全风险。
3.3可维护性
虚拟化的硬件部件需要更换时，可使用在线迁移技术消除计划内停机，不影响业务正常运行。
虚拟化平台同时支持内外网的管理操作，支持通过WEB及Client两种方式连接管理中心，并提供统一管理视图，可管理跨越多个物理数据中心的虚拟化平台计算资源。
3.4可扩展
为满足运营需要，充分考虑将来虚拟化的扩展，虚拟化的软硬件应具有良好的可扩展性。
3.4.1可扩展性的内容
包括但不限于：
（1）虚拟机性能的扩展；
（2）虚拟机磁盘空间的扩展；
（3）主机资源的扩展；
（4）主机存储空间的扩展；
（5）群集和资源池的扩展；
（6）管理平台的扩展；
（7）其它应用的扩展。
3.4.2可扩展性的要求
虚拟机扩展性
项目
最高配置
每个虚拟机支持的虚拟CPU个数
64
每个虚拟机支持的内存大小
1TB
每个虚拟磁盘大小
2TB
每个虚拟机的虚拟磁盘数量
60
资源池扩展性
项目
最高配置
HA群集
每个HA群集的主机
32
每个HA群集的虚拟机
4000
HA群集中每个主机的虚拟机
512
每个群集的故障切换主机
32
故障切换主机占群集的百分比
100%
DRS群集
每个DRS群集的主机
32
每个DRS群集的虚拟机
1280
DRS群集中每个主机的虚拟机
256
资源池
每个主机的资源池
1600
每个资源池的子资源池
1024
每个资源池的树深度
8
每个群集的资源池
1600
管理平台扩展性
项目
最高配置
主机
1000
已启动的虚拟机
10000
已注册的虚拟机
15000
每个数据中心的主机
500
3.5可测试性
为快速准确判断虚拟化故障的位置和原因，减少维修次数、时间、费用。
虚拟化应有良好的可测试性。
虚拟化设备应充分考虑测试点的设置，对测试点应进行详细的特性描述。
所采用的测试手段应易于掌握，测试设备和工具尽量通用。
应设置故障自诊断。
3.6功能性指标
1
支持HA功能，当一台物理机发生故障时，之上的VM（虚拟机）可以实现在集群之内的其它物理机上重新启动，保障业务连续性。
2
支持在线的VM迁移功能，无论有无共享存储，都可以实现VM在集群之内的不同物理机之间在线迁移，保障业务连续性。
3
具有容错机制，可以保证在硬件故障情况之下，业务系统的不中断运行，保障高级别的业务连续性。
4
具有合理的内存调度机制，能够实现内存的过量使用，保障内存资源的充分利用。
5
支持将多个物理机组成集群，同时支持动态资源分配功能，可以实现VM所拥有的资源（尤其是内存、存储等）可以自动地进行再分配，保障业务系统的服务水平。
6
具有智能的电源管理功能，可以将集群内的物理机自行下电，支持节能减排的政策性要求。
7
每个虚拟机可以支持虚拟多路CPU技术，以满足高负载应用环境的要求。
8
虚拟机不但可以通过文件系统访问存储设备，而且支持直接访问裸设备，可直接使用本地硬盘或集中存储，如SAN、NAS和iSCSI来安装虚拟机。
9
虚拟化平台内建分布式虚拟交换机，实现VM之间或与物理机之间的网络调度，通过虚拟交换机对虚拟化集群环境进行统一的网络管理；同时提供网络接口，支持第三方虚拟网络交换机如CISCONexus1000V等。
10
提供防病毒接口平台，可以与第三方杀毒软件或安全软件融合，实现虚拟化环境下的安全防范。
11
提供阵列间复制功能，可以在虚拟机级别进行跨存储阵列的复制，提供基本的容灾保护能力。
12
提供整合备份功能，能够利用重复删除技术对VM进行快速备份（全备份或增量备份）和恢复；同时提供备份接口，能够与第三方备份软件无缝兼容。
13
具有共享数据文件系统，支持逻辑卷的动态调整，可以聚合多个异构逻辑卷（LUN），并实现在线进行存储容量的增长。
14
具有存储精简配置能力，减少存储容量的需求。
15
支持在线存储迁移功能，无需中断或停机即可将正在运行的虚拟机从一个存储位置实时迁移到另一个存储位置；并且可以根据存储卷性能及容量情况进行自动迁移，消除存储隐患。
16
支持热添加CPU和内存功能，在不对用户造成中断的情况下，根据需要为虚拟机部署更多CPU和内存。
17
虚拟机支持3D图形加速功能，可以根据需要启用或停用。
18
具有I/O虚拟化能力（SR-IOV）,实现对复杂应用的性能优化
19
开放存储阵列接口规范，使主流的存储厂商可以将存储软件与虚拟化平台更好的整合。
20
提供自动化部署能力，虚拟化主机无需安装虚拟化软件，即可实现主机的虚拟化远程启动（PXE），通过虚拟化管理平台统一管理。
21
提供统一的图形界面管理软件，可以在一个地点完成所有虚拟机的日常管理工作，包括控制管理、CPU内存管理、用户管理、存储管理、网络管理、日志收集、性能分析、故障诊断、权限管理、在线维护等工作。
同时支持WebClient和命令行管理功能。
以及基于Linux平台的管理软件。
4虚拟化技术专项技术规范
4.1资源管理
4.1.1资源纳管（手动、自动）
升级物理服务器的配置后，例如增加CPU、内存等资源的数量，能够自动发现并将新增的资源加入到统一管理的虚拟化资源池中。
可以立即开始分配新增加的空闲资源，以提高整个系统的计算能力。
4.1.2资源清单
管理平台管理物理服务器和虚拟机的所有资源信息，包括拥有资源、配置、现状等。
可管理和查看的资源包括CPU、内存、电源、存储器和网络资源
可管理CPU或内存资源的分配份额，为虚拟机设定优先级、分配比例或分配特定的份额
可管理CPU或内存资源的分配预留，为虚拟机设定最少资源使用量
可管理CPU或内存资源的分配限制，为虚拟机设定资源使用量上限
可查看集群和单独虚拟机的资源分配信息
4.1.3拓扑管理
物理资源和虚拟化资源的拓扑管理
可查看完整的数据中心或特定对象的拓扑关系
可以虚拟机为中心、主机为中心、数据存储为中心显示拓扑关系
可打印和导出拓扑映射
4.1.4资源域管理
一个管理平台可以管理多个数据中心，一个数据中心内可包含多个集群，集群内可划分多个资源池，每个资源池包含若干虚拟机。
多个管理平台还可以级联以便于集中管理跨越多站点的多域环境。
4.1.5存储资源管理
虚拟化需支持本地存储和共享存储两种不同数据存储方式，支持FC-SAN、iSCSI-SAN和NAS等不同共享存储技术，以及主流厂商提供的不同存储阵列产品。
在SAN环境中，一个数据存储可以包含多个来自异构存储的LUN
，多台物理服务器可以共享同一个数据存储。
物理存储可以在线添加到管理列表中，也可以在线去除，数据存储可以实现在线的扩大和扩展。
鉴于性能等业务需求的情况下，对指定虚拟机可以实现对物理存储设备的直接访问能力，即：
该虚拟机可以直接访问LUN。
在这种情况下，不要求该类虚拟机支持在线迁移、负载均衡等要求。
支持通过交互方式、命令行格式实现对虚拟机存储的分配和调整，并提供对虚拟机透明的精简部署方式以节省存储空间，同时提供开放的虚拟架构和存储API，支持备份、管理软件对虚拟架构的存储进行配置和访问。
允许加载来自第三方存储厂商的经过认证的存储管理插件，以提供更全面的存储管理功能，例如与存储设备交互的多路径管理、对存储设备配置的发现与修改等。
会实时监测数据存储的空间利用率，并根据预配置的阀值触发告警。
4.1.6网络资源管理
提供对网卡和交换机等网络设备的虚拟化支持，虚拟网卡和虚拟交换机通过物理网络设备接入物理网络。
为了提高通信效率，减少对物理网络设备的压力，虚拟机之间的通信可配置为通过虚拟网卡以及虚拟交换机的方式进行，无须通过物理网卡。
多个物理网卡可以捆绑，为虚拟交换机提供更高的外联带宽。
支持数据中心级的虚拟交换机，即在集群内配置分布式虚拟交换机，跨多个物理服务器，从而保证虚拟网络的配置随着虚拟机在线迁移而自动改变。
可以使用第三方的分布式虚拟交换机，例如CiscoNexus1000V，从而获得更好的管理性、QoS、安全控制。
4.1.7模板管理
管理平台提供通过模板的方式克隆已有虚拟机，并进行批量自动部署的功能，包括：
支持将当前虚拟机的操作系统、应用、用户配置等数据保存为虚拟机模板；
模板可根据需要修改并重新保存；
支持通过模板快速、批量部署虚拟机，除必要的参数配置以外，通过模板创建虚拟机的过程可以自动化进行。
4.1.8镜像管理
已安装好OS的虚拟机可以作为基准镜像，可以把基准镜像克隆或转换为模板，也可以直接用基准镜像来克隆虚拟机，这种克隆也同样支持OS个性化配置。
4.1.9配置管理
管理平台可以对物理服务器的配置进行管理，可捕获已知、经过验证的配置（包括网络、存储和安全性设置）的蓝图，并将其应用于多个主机，以此方式简化设置。
主机配置文件策略还可以监控遵从性。
4.2虚拟机管理
4.2.1虚拟机生命周期管理
管理平台对虚拟机的生命周期管理包括：
通过默认规范或者自定义创建虚拟机
修改虚拟机的资源分配
启动、强制重启、强制关闭虚拟机
通过虚拟机OS重新启动或正常关闭虚拟机
删除虚拟机并回收资源
执行虚拟机快照、回退到快照点、删除快照点
备份虚拟机、恢复虚拟机数据
4.2.2虚拟机配置
在虚拟机创建后，支持通过交互方式对虚拟机进行配置，包括其对CPU、内存、网络、存储等资源的分配和调整。
在虚拟机操作系统安装后，在所需端口在防火墙上启用的情况下，支持通过管理平台直接抓取界面和传统的终端服务、程序访问等方式进行配置和访问。
4.2.3虚拟机批量部署
为了实现虚拟机的快速部署，管理平台提供了通过模板的方式克隆已有虚拟机，并进行批量自动部署的功能，包括：
支持将当前虚拟机的操作系统、应用、用户配置等数据保存为虚拟机模板；
模板可根据需要修改并重新保存；
支持通过模板快速、批量部署虚拟机，除必要的参数配置以外，通过模板创建虚拟机的过程可以自动化进行。
4.2.4P2V转换
P2V是指将物理服务器连同上面安装的操作系统和应用转换为虚拟机，常用于将已有应用系统由物理服务器平台迁移到虚拟机平台。
在X86平台上创建虚拟机时，应支持通过P2V方式实现虚拟机的快速部署。
P2V转换可以有两种方式：
在线进行：
物理服务器上的应用系统在正常运行的过程中实现P2V转换，转换完成后切换到虚拟机继续提供服务。
在线P2V转换不产生应用中断时间。
离线进行：
P2V转换在物理服务器关机、应用系统离线情况下进行，转换完成后启动虚拟机并开始提供服务。
P2V转换后，原有系统无须更改即可正常运行，并保证数据不丢失。
4.2.5V2V转换
不同的产品之间
不同的虚拟化产品之间，如VMware产品与Hyper-V、Xen之间。
普通虚拟机与标准OVF格式之间。
4.2.6虚拟机克隆
把一个系统的状态完全不变的复制到另一个系统上，形成两个完全相同的系统，其操作系统及应用程序均相同。
为了实现同构虚拟机的快速部署，管理平台支持通过交互、命令行等方式对现有虚拟机进行克隆，生成配置相同的新的虚拟机实例。
克隆过程可以选择与源虚拟机不同的虚拟磁盘格式（厚格式或者瘦格式）。
4.2.7虚拟机快照
管理平台支持对虚拟机的运行状态进行快速在线快照，虚拟机不需要暂停或关闭。
快照可以选择是否带当前内存映像。
支持虚拟机在在需要的时候恢复到任一快照点，恢复后虚拟机的数据与打快照时一致，如果是带内存的快照，恢复时直接回到打快照时的虚拟机运行状态。
4.2.8虚拟机运行控制
管理平台支持通过手动、自动和脚本的方式，对虚拟机的运行状态进行控制，包括虚拟机的启动、关闭、暂停、重新启动、恢复、快照，迁移操作等等。
4.3资源部署调度
4.3.1资源分配
管理平台提供了GUI交互、编程访问、命令格式，实现在物理服务器和虚拟机上对CPU、内存、网络、存储等资源的分配和调整。
4.3.2资源动态增减
为提高资源分配的灵活性，满足业务量变化时对资源的不同需求，虚拟机的资源可在物理服务器可用资源范围内的动态增加或减少。
支持基于手动的方式或者预先配置的策略，实现：
动态增加和减少虚拟网络设备
动态增加和减少虚拟存储资源
动态增加虚拟机CPU数量
动态增加虚拟机内存数量
在资源动态增减的过程中，虚拟机无须关闭重启、业务不应中断运行。
可以在资源数量范围内，动态调节虚拟机实际资源分配，例如CPU和内存的保留值、最大值、使用优先级。
4.3.3资源绑定
设备资源绑定是在虚拟化环境下对资源使用的一种限制，在某些应用场景下，出于性能、安全性等考虑，虚拟机可能需要绑定某些资源。
支持设备资源绑定的使用模式，可设置虚拟机以专享方式使用特定CPU内核、内存大小、物理网卡、HBA通道、存储设备等。
4.3.4资源使用优先级
支持对不同虚拟机设置不同的资源使用优先级，支持高、中、低、自定义。
当多个虚拟机共享CPU、内存和I/O等资源，特别是存在“资源复用”的情况时，级别高的虚拟机能够优先分配到资源，以体现不同的服务水平协议（SLA）
。
优先级的计算是动态的，即如果有虚拟机启动或关闭，其他虚拟机的资源分配比例会实时更新。
4.3.5迁移
迁移是指虚拟机的位置，由安装在一台物理服务器的Hypervisor上，转移到另外一台物理服务器的Hypervisor上，迁移过程中与迁移之后虚拟机仍然能够正常运行并继续提供服务。
在这一过程中一般不需要对服务器设置进行任何更改。
当物理服务器设备需要维护，或者在为了减少耗电需要关闭部分物理服务器时，可以利用虚拟机迁移技术。
虚拟机的迁移功能表现了服务器虚拟化对资源的抽象化和计算资源相对物理设备的独立性。
支持离线迁移和在线迁移两种不同的迁移形式：
离线迁移：
虚拟机停止运行后，通过共享存储或者存储复制等方式，迁移到另外一台物理服务器上重新启动。
两台物理服务器配置不同、存储方式不同、或者CPU类型和架构（Intel或AMD）也不同的时候，仍然可以进行离线迁移。
在线迁移：
如果两台物理服务器使用同类CPU、不绑定特定硬件，并采用共享存储，能够支持在业务不中断的情况下，实现虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器，即在线迁移。
迁移过程中虚拟机保持正常运行，网络上会出现ping包丢失。
4.3.6负载均衡
管理平台持续监测资源池中的虚拟机利用率以及智能地平衡计算容量，并通过在线迁移技术，把资源利用率高的宿主主机上的虚拟机迁移到最合适的目标节点上，从而实现虚拟计算环境中各个宿主主机的动态负载均衡，并确保每个虚拟机在任何节点都能及时地访问相应的资源，以达到整个系统中资源的充分利用和最佳的应用性能。
4.3.7节能管理
管理平台支持通过
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