1.1. 虚拟化技术
1.1.1. 什么是虚拟化？
虚拟化是一种资源管理技术, 是将计算机的各种物理资源, 如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破物理设备结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的架构更好的方式来应用这些资源。这些资源的虚拟部分是不受现有资源的架构方式、地域或物理设备所限制。
虚拟化创建了一层隔离层，把硬件和上层应用分离开来，允许在一个硬件资源上运行多个逻辑应用。
虚拟化技术有：服务器虚拟化、应用程序虚拟化、展现层虚拟化、桌面虚拟化。
为什么要使用虚拟化？
解决物理架构存在的问题：
- 难以复制和移动
- 受制于一定的硬件组件
- 生命周期短
- 物理服务器的资源利用率低
虚拟化优点：
- 最大化利用物理机的资源，节省能耗
- 更方便地获取计算资源
- 无需关心硬件，虚机都是文件，方便数据迁移、保护
- 生命周期更长，不会随着硬件变化而变化
- 根据需求的变化，非常容易更改资源的分配
- 在线的数据、虚拟机迁移
- 高可用
- 自动资源调配
- 云计算减少整体拥有成本，包括管理、维护等
常见的虚拟化：计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化
x86服务器的虚拟化，更确切地说，包含以下三个方面
- 计算能力：CPU/Memory的虚拟化
- 存储：VMFS文件系统
- 网络：虚拟交换机
服务器虚拟化的方式：
服务器虚拟化有两种常见的类型
寄居架构（Hosted Architecture）作为应用安装在OS之上，基于现有操作系统，兼容性好，性能较差，功能单一，例如VMware WorkStation。
裸金属架构（Bare Metal Architecture），直接安装在硬件之上，本身就是OS，基于裸机（Bare Metal），硬件兼容性要求高，性能好，有许多高级功能,例如VMware Esxi。
1.1.2. ESXi
VMware ESXi是我们常说的ESXi主机，是整个VMware虚拟化技术中最核心的组件，组件的作用：ESXi用于协调物理计算机的资源，同时通过ESXi管理其上的虚拟机，如部署、迁移等操作。同时还可以通过ESXi对物理计算机上的网络存储资源仅从管理，ESXi通过配置虚拟交换机上的vSwitch管理配置网络资源，通过VMfs和nfs管理虚拟存储资源。
核心Hypervisor VMkernel 基于裸机的虚拟化虚拟CPU/内存VMFS存储支持虚拟交换机支持 。
ESXi的安装方式：可以安装在本地硬盘，存储网络盘， USB/SD卡，或者内存中。
ESXi的优点：精简的体系结构 ，更小的安全占用空间 ，简化的部署和配置 ，简化的修补和更新模式。
1.1.3. vCenter
vCenter Server定义：VMware vCenter Server是充当ESXi主机及其虚拟化中心管理点的服务，供管理员集中的统一的管理企业的虚拟化环境。
主要的作用是：提供集中的管理接口，供管理员可以管理整套的虚拟化环境，也可以为虚拟化提供更高级的功能，如，虚拟机迁移，分布式的服务，快速部署虚拟机。
vCenter的配置信息和清单信息主要保存在数据库中，这就是数据库服务器和数据库存储，同时vCenter管理主机时，有部分服务需要在各个主机上，比如，分布式虚拟交换机需要一定的分布式服务，同时在管理虚拟化的环境时，需要有相应的权限管理以及ACL用户访问控制。为了便于管理，需要统一的身份验证，vCenter提供了一些接口，供第三方程序进行连接。
每个vCenter可以管理1千台ESXi服务器以及1万台开机的虚拟机，许多跨越ESXi主机的服务必须要vCenter支持，如：HA, FT, vMotion, DRS, Storage vMotion, Storage DRS, dVS 等等。
安装完vCente后，便带有的管理功能，包括资源管理，模板管理，虚拟机分布，虚拟机管理，安全任务事件，和日志主机管理等，可扩展的组件，比如云平台管理，站点恢复管理，APP接口和更新管理等。
1.1.4. vSphere
VMware vSphere是VMware公司推出的虚拟化解决方案平台，平台涉及了二个服务六个方面。
二个服务：应用程序服务，基础架构服务。
六个方面：可用性，安全性，可扩展性，计算，存储，网络。其中前三个属于应用程序服务，后三个属于基础架构服务。
六个个方面分别用到了VMware vSphere中的不同技术/功能。
可用性：
VMware vSphere vMotion （从一个ESXi主机将正在运行的虚拟机移动到另一个ESXi主机上）
VMware vSphere Storage vMotion （将正在运行的虚拟机从一个存储设备移动到另一个存储设备）
vSphere HA （高可用集群中硬件失效时，虚拟服务器自动在集群中另一个主机上重新启动）Fault Tolerance （容错）
Data Recovery （数据恢复）
安全性：
VMware vShield Zones （虚拟数据中心操作系统提供安全支持）
VMware VMsafe （加强对运行虚拟软件的计算机的保护，是一个方案名称）
可扩展性：
DRS （Dynamic Resource Scheduler 分布式资源管理 使用VMotion自动平衡ESX集群）
热添加 （在不关机的情况下进行资源的添加，如内容，CPU，硬盘）
计算：
VMware ESXi DRS （ESXi 的分布式资源管理）
VMware DPM （动态电源管理）
内存过量分配 （允许分配多于物理机的内存量）
存储：
VMFS （虚拟机的文件系统）
Thin Provisioning （精简配置）
存储I/O控制
网络：
分布式交换机
网络I/O控制
总结来说，vSphere是VMware针对对虚拟化技术的一整套软件解决方案。
vSphere关于高可用的解决方案：
在站点级别：有set recovery manager,实现站点的数据备份。
在数据级别，有VMware Data Recovery以及其他第三方的备份解决方案
在存储级别：通过Storage vMotion可以保存储的可用性
在服务器级别：有VMware vMotion 和DRS动态资源分布等保证主机级的可用性。
在组件级别：有网卡绑定、存储多路径等功能保障网络、存储的可用性。
在虚拟化级别：
HA（High Availability），当服务器发生故障时，HA自动的到其他的宿主机上进行虚拟机的重启，保障其虚拟机的可用性以及业务的连续性；
Fault Tolerance（FT），FT容错系统的设计目标是：出现计划外的中断时，某个备份的虚拟机可以立即去完成任务，确保不出现服务的中断。 FT体提供了比HA更高的业务连续性，实现了应用程序的零停机和零数据丢失。
DRS—Distributed Resource Scheduler,动态负载均衡，实现了动态负载均衡连续的智能优化保证了所有的应用需要的资源，DRS可以实现跨资源池的动态调整计算资源，可基于预定义的规则，智能的分配资源，注意：规划DRS时，是围绕着业务进行组织和规划的，而不是硬件。
维护模式：VMware提供了针对故障的保护，实现零停机的计划运维，同时，针对计划外的停机和灾难也提供了相应的保护机制。
1.1.5. 虚拟机
什么是虚拟机？
虚拟机是一个逻辑的计算机，可以在其上运行受支持的客户端操作系统和应用程序的虚拟硬件集； 从本质上来说，或者是从存储的角度来看，是一组离散的文件。
虚拟机文件包括：
.vmx – 虚拟机配置文件（文本）
.nvram – 虚拟机BIOS文件（二进制）
.vmdk – 虚拟磁盘描述文件（仅描述信息，非常小）
-flat.vmdk – 虚拟磁盘数据文件（实际数据）
-rdm.vmdk – 裸设备映射虚拟磁盘文件
.vswp/vmx-*.vswp – vmkernel swap文件，也称为虚拟机交换文件
.vmtx –模板的配置文件（文本）
.vmsd/.vmsn/-delta.vmdk – 虚拟机快照文件及磁盘delta数据文件
.log – 虚拟机日志文件
.vmss – 挂起状态文件
虚拟机的模板：
通过虚拟机的模板快速的部署虚拟机，模板是虚拟机的主副本，用于创建和部署新的虚拟机。模板通常包括一个客户操作系统，一组应用程序和一个特定的虚拟机配置的映像。
如何管理模板？
在制作模板时，我们可以选择将虚拟机转化为模板，也可以选择克隆为模板。若是转换为模板，则是选择为该虚拟机添加模板标记，并转化为模板，效率很快，此时虚拟机必须处于关闭状态才可以进行。若选择克隆为模板，则是先客隆虚拟机，再制作模板，所以，耗时很长，但是克隆为模板时，虚拟机的电源是可以开启的也可以是关闭的。在选择用模板部署虚拟机时，可以选择通过模板部署虚拟机，也可以选择转换为虚拟机来修改模板。同时，在部署虚拟机的过程中，我们可以选择使用规范或者自定义的向导完成部署后的自定义工作。比如，刷新SID，加入域等，以减少部署虚拟机后的后序工作。
克隆虚拟机：克隆是虚拟机的一个精确副本，被克隆的虚拟机的电源是可以开启的，也可以是关闭的。
虚拟机迁移： 迁移主机，迁移存储，同时迁移主机与存储。
虚拟机迁移的方式：
冷迁移：虚拟机电源处于关闭或者挂起状态。
热迁移：虚拟机电源处于开机状态。
迁移主机 – vMotion
迁移数据存储 – Storage vMotion
同时迁移主机和存储 – Cross-Host vMotion，或者称为无共享存储的vMotion。
vSpher vMotion：减少由于主机维护、升级等引起的虚拟机计划内宕机时间可以用于控制主机资源的负载均衡。虚拟机开机时，将虚拟机从一个主机在线迁移到另一个主机，虚拟机数据应当位于可以被两台主机同时访问的共享存储上，两台主机的CPU必须兼容主机与虚拟机需要满足vMotion的条件。
Storage vMotion：减少由于存储维护引起的计划内宕机时间存储资源的负载均衡在线地更改虚拟磁盘格式及文件名。虚拟机开机时，将虚拟机从一个存储在线迁移到另一个存储，不可以跨越虚拟数据中心不迁移主机、无宕机时间
虚拟机快照：通过快照保留虚拟机的状态，以便可以反复的回到同一状态。
快照提供了一种临时的容错解决方案，快照的工作原理：当为虚拟机拍摄快照时，会生成快照的状态文件，保留拍摄快照时虚拟机运行的状态信息，同时，将元虚拟机的磁盘变为只读磁盘，并且新建一块新的增量虚拟磁盘，拍摄快照后的变更数据，写入增量虚拟磁盘中；恢复快照时，将增量虚拟磁盘删除，清除所有变更后的快照信息。并再次新建增量磁盘，如果想在删除快照，则上块增量虚拟磁盘中的数据写入到只读磁盘中，并删除增量虚拟磁盘，这样就保留了快照后的信息，删除了快照节点，可以在开启，关闭和挂起时拍摄快照。拍摄快照也可以选择是否捕获虚拟机内存状态，设置状态和虚拟的磁盘状态，但是虚拟机快照只是一种临时的容错方案，不能替代备份方案，如果虚拟机的数据损坏，快照无法完成修复。所以，依然需要规划虚拟机的数据保护。同时，为了比避免增量磁盘过大需要对虚拟机的快照做及时的删除。
虚拟机快照是虚拟机某一时间点的状态，虚拟机磁盘状态、虚拟机BIOS、及配置状态虚拟机内存状态，可以通过快照记录虚拟机状态用于测试、备份数据源、快速恢复等用途。