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網管人雜誌

本文刊載於 網管人雜誌第 112 期 - 2015 年 5 月 1 日出刊,NetAdmin 網管人雜誌 為一本介紹 Trend Learning 趨勢觀念、Solution Learning 解決方案、Technology Learning 技術應用的雜誌,下列筆記為本站投稿網管人雜誌獲得刊登的文章,網管人雜誌於每月份 1 日出刊您可於各大書店中看到它或透過下列圖示連結至博客來網路書店訂閱它。

文章目錄

1、前言
2、新版特色功能剖析
          整體支援度大幅提升
          不同產品的互通性程度
          VM 虛擬主機硬體版本
          vCenter Server 運作架構翻新
          Fault Tolerance 支援多核心
          3D 圖形加速的新選擇 vGPU
3、實作跨 vCenter Server vMotion
4、結語

1、前言

目前,企業或組織的運作環境當中,主流的虛擬化平台為 VMware vSphere ESXi 5.x 版本,以最後一版的 ESXi 5.5 來說,是在 2013 年 9 月時推出。現在,最新版本的 VMware vSphere ESXi 6.0 版本,則在 2015 年 3 月正式發行。

圖 1、vSphere 6.0 虛擬架構示意圖

在最新版本的 vSphere 6.0 當中,最令大家期待的功能之一,應該就是 vMotion 即時遷移機制的增強功能,因為此項即時遷移機制已經打破了地域及其它相關限制。現在,vMotion 即時遷移機制不只可以跨越 vSwitch 虛擬交換器,也可以跨越不同的 vCenter Server 伺服器之外,更可以跨越地域的限制,只要執行遷移的網路環境,能支援封包延遲時間在 100ms 之內,那麼就能達成跨越地域限制的 vMotion 即時遷移。

在本文中,也將會實作跨越不同的 vCenter Server 主機,進行 VM 虛擬主機的 vMotion 即時遷移部分。

圖 2、跨越地域限制的 vMotion 即時遷移架構示意圖

2、新版特色功能剖析

整體支援度大幅提升

不免俗的在每一個新版本釋出時,一定會大幅提升實體及虛擬資源等相關支援程度,那麼我們看看主流支援度的部分。現在,在每一組 vSphere 6.0 所建立的 Cluster 當中,可以運作最多 64 台 ESXi 主機,以及多達 8,000 台的 VM 虛擬主機。每一台 vSphere ESXi 6.0 實體主機中,可以支援 480 Physical CPUs 以及 6 TB 的 Memory,搭配某些硬體伺服器甚至可以支援多達 12 TB 的 Memory

下列表格當中,概略列出舊版本的 vSphere 5.5,以及最新版本 vSphere 6.0 在支援度方面的比較,詳細的支援度內容請參考 VMware 文件 – Configuration Maximums vSphere 6.0


不同產品的互通性程度

新版本雖然支援最多的特色功能,但企業或組織所追求的則是線上營運系統的穩定性。因此,當企業或組織評估新版本特色功能的同時,在版本升級以及互通性方面也必須格外注意才行,但隨著時間的演變造成線上營運服務的多元化,以及使用者需求不斷變更的情況下,企業或組織的運作環境往往越趨複雜,這也讓版本升級過程變得困難。

事實上,你可以透過 VMware 官方網站所提供的 Product Interoperability Matrixes 線上工具,來幫助你在評估及了解每一項產品版本之間的互通性。

舉例來說,假設企業或組織內部所建置為 VMware vCenter Server 5.1 版本,管理人員希望安裝新版本的 ESXi 以嘗試新的特色功能,但從線上工具的查詢結果中可以知道,當管理人員為實體主機安裝 VMware ESXi 5.5 或 6.0 版本之後,便無法被現有的 VMware vCenter Server 5.1 所控管,如此一來當然也無法實作各種新的特色功能。

因此,透過線上工具可以有效讓管理人員,在嘗試新功能或建置環境之前,就能夠詳細瞭解產品版本的互通性,以減少各種因產品版本不同所造成的限制條件。

圖 3、Product Interoperability Matrixes 線上查詢工具

VM 虛擬主機硬體版本

在以往的 VMware vSphere ESXi 版本當中,都分別支援不同的 VM 虛擬主機硬體版本。不同的VM 虛擬主機硬體版本,除了提升 VM 虛擬主機的支援度之外,也才能讓 VM 虛擬主機擁有相關的特色功能。

舉例來說,若將 VM 虛擬主機運作在最新 VMware vSphere ESXi 6.0 虛擬化平台中,並將 VM 虛擬主機硬體版本升級至最新「version 11」的話,那麼該台 VM 虛擬主機除了支援 128 vCPU 及 4 TB vRAM 虛擬硬體之外,更擁有支援「Hot-Add RAM enhancements to vNUMA」特色機制,也就是線上為 VM 虛擬主機擴充虛擬記憶體之後,現在的 vNUMA 運作架構也能正確感知到。

值得管理人員注意的部分是,VM 虛擬主機硬體版本一旦升級之後便「無法降級」。簡單來說,若企業或組織原本採用 VMware vSphere ESXi 5.5 虛擬化平台,此時的 VM 虛擬主機硬體版本為 version 10,管理人員欲嘗試新版本的特色功能,因此安裝一台新版本的 VMware vSphere ESXi 6.0 虛擬化平台,並將 VM 虛擬主機遷移後升級為 version 11。

那麼,這台 VM 虛擬主機便無法將虛擬主機硬體版本降級回 version 10,這會造成此台 VM 虛擬主機無法遷移回原本舊有的 VMware vSphere ESXi 5.5 虛擬化平台,因為舊版的 ESXi 5.5 平台無法辨別新版 version 11 的 VM 虛擬主機,這是管理人員最容易忽略的部分。

下列為各版本的 VMware vSphere ESXi 虛擬化平台,以及支援的 VM 虛擬主機硬體版本:


vCenter Server 運作架構翻新

在過去的 vCenter Server 版本當中,除了有安裝在 Windows 作業系統(vCenter Server on Windows),以及預載至 Linux 作業系統(vCenter Server Appliance,vCSA)的差別之外,還包含許多其它運作元件如 Single Sign-On、Inventory Service、vSphere Web Client等。目前,最新版本的 vCenter Server 6.0 將這些運作元件,全部整合在一起成為「PSC(Platform Services Controller)」。

圖 4、舊版中,常為選擇哪種作業系統的 vCenter Server 而困擾

此外,舊版中的 vCenter Server 在功能性方面也有所差異。舉例來說,採用 Linux 作業系統(vCenter Server Appliance,vCSA)時,便無法支援 Linked Mode、vCenter Server Heartbeat、SQL Server...等功能。並且,在支援度方面相較於安裝在 Windows 版本的 vCenter Server 也較低,例如,Windows 版本的 vCenter Server 可支援 1,000 台 ESXi 主機及 10,000 台 VM 虛擬主機,但 vCenter Server Appliance 僅能支援 100 台 ESXi 主機及 3,000 台 VM 虛擬主機。

現在,新版的 vCenter Server 6.0 版本中,不管是 Windows 或 Linux 的 vCenter Server,在支援度方面已經相同,一樣都支援 1,000 台 ESXi 主機及 10,000 台 VM 虛擬主機,並且每一組 Cluster 當中支援 64 台 ESXi 主機及 8,000 台 VM 虛擬主機之外,甚至 Windows 及 Linux 不同作業系統之間的 vCenter Server,現在也可以互相建立 Linked Mode 機制。

圖 5、不同作業系統的 vCenter Server 也能建立 Linked Mode

所以,管理人員可以不用再為了挑選哪種作業系統的 vCenter Server 而感到困擾,只需要決定採用「嵌入(Embedded)」或「外部(External)」的運作方式即可。如果你決定將vCenter Server 及 PSC 安裝在同一台主機當中,那麼就是採用嵌入(Embedded)的運作方式,如果將 vCenter Server 及 PSC 安裝在不同台主機,則是外部(External)的運作方式。

那麼,不同作業環境的運作架構中 vCenter Server 的硬體需求為何,下列表格中是因應不同運作規模的最低硬體需求,詳細資訊請參考 VMware 白皮書 – VMware vCenter Server 6.0 Deployment Guide 文件


若管理人員希望將現有的 vCenter Server 5.0 / 5.1 / 5.5 版本,升級為最新的 vCenter Server 6.0 版本時。首先,必須要注意的部分是 vCenter Single Sign-On 運作元件,若舊有的 vCenter Server 環境在建置時,便將 vCenter SSO 運作元件安裝在同一台主機時,便可以採用「內嵌 PSC」的運作方式,反之則是採用「外部 PSC」的運作方式。

此外,新版的 vCenter Server 6.0 內建預設資料庫已經更改為 PostgreSQL。所以,若舊有的 vCenter Server 環境在建置時採用 SQL Server Express 的話,那麼順利升級成為最新版本的 vCenter Server 6.0 之後,原有的資料庫內容會自動遷移並轉為採用 PostgreSQL 資料庫。

圖 6、舊版 vCenter Server 運作元件升級示意圖

當然,如果你的虛擬化運作架構是屬於大型規模,或是希望 vCenter Server 及 PSC 具有極度高可用性的話,那麼你也可以透過多台 vCenter Server 及 PSC 主機,同時整合 Network Load Balancer 設備,來達成整體服務的高可用性。

圖 7、高可用性 vCenter Server 及 PSC 運作架構示意圖

Fault Tolerance 支援多核心

FT(Fault Tolerance)特色功能,在過去舊版本中一直被管理人員所詬病的,就是 VM 虛擬主機的 vCPU 數量。現在,新版的 vSphere 6.0 當中啟用 FT 功能的 VM 虛擬主機,最多可以支援至 4 vCPUEnterprise Plus 版本),若是採用 StandardEnterprise 版本則最多只能支援至 2 vCPU

並且,在舊版的 Fault Tolerance 運作環境中,啟用 FT 功能的 VM 虛擬主機,除了不能有任何「快照(Snapshot)」之外,虛擬磁碟也僅能使用「EZT(Eager Zeroed Thick)」格式。新版的 FT 功能,支援 VM 虛擬主機能夠建立快照,並且在虛擬磁碟的部分則支援所有格式,也就是「Thin、Thick、EZT」三種格式都支援。

此外,在舊版的 Fault Tolerance 特色功能中,主要及次要 VM 虛擬主機之間,資料同步的機制稱之為「Record-Replay」。新版的 Fault Tolerance 其資料同步機制則稱為「Fast Checkpointing」,它的運作方式是採用 xvMotion(Cross-vCenter vMotion)運作機制,也就是採用持續不斷且大量的Checkpoints(Multiple/Sec)動作,達成主要及次要 VM 虛擬主機之間的資料同步作業。

圖 8、新版 Fault Tolerance 運作架構示意圖

3D 圖形加速的新選擇 vGPU

在舊版中對於 3D 圖形加速的部份,如果實體伺服器並沒有安裝 GPU 顯示卡,那麼只能採用「Soft 3D(Software 3D Renderer)」的方式,也就是利用實體伺服器的 CPU / Memory 資源來模擬 3D 圖形加速機制,所以實體伺服器的運算資源很容易被消耗掉。

若實體伺服器有安裝 GPU 顯示卡,例如,NVIDIA GRID K1/K2 顯示卡,那麼可以利用「vSGA(Virtual Shared Graphics Acceleration)」方式,將實體 GPU 顯示卡的 3D 圖形加速機制,以共享機制分享給多台 VM 虛擬主機,或是採用「vDGA(Virtual Dedicated Graphics Acceleration)」方式,直接對應實體 GPU 顯示卡的 3D 圖形加速機制,給予少部分的 VM 虛擬主機使用。

上述兩種 3D 圖形加速機制,若以 NVIDIA GRID K1 顯示卡為例,在 vSGA 的部分雖然可以提供給多達 32 台 VM 虛擬主機使用,但在 3D 效能的部份仍會略顯不足。而採用 vDGA 機制時,雖然可以提供強力的 3D 效能,但 1 片 NVIDIA K1 顯示卡卻僅能提供給 4 台 VM 虛擬主機使用,則是比較可惜的地方。

現在,在新版的 vSphere 6.0 搭配 Horizon 6.1 版本,支援新的 3D 圖形加速機制稱之為「vGPU」。簡單來說,新的 vGPU 機制在 3D 圖形加速效能方面,擁有比 vSGA 更好以及接近 vDGA 的 3D 效能,而在支援的 VM 虛擬主機數量部分,也比本來 vDGA 機制多上許多。

舉例來說,舊版的 vSGA 機制最多只能給予 VM 虛擬主機 512 MB 的顯示卡記憶體資源,但是在 512 MB 當中,只有 256 MB 會使用到 NVIDIA GRID K1 顯示卡,另一半 256 MB 則是使用 ESXi 主機資源。現在,採用 vGPU 機制可以使用完整的 NVIDIA GRID K1 顯示卡記憶體,並且有「512MB、1GB、2GB、4GB」等類型可供選擇,當然選擇使用越多記憶體便會減少 VM 虛擬主機的可用數量。

圖 9、NVIDIA GRID vGPU 運作架構示意圖

3、實作跨 vCenter Server vMotion

在最新版本的 vSphere 6.0 當中,對於 vMotion 即時遷移機制有很大的功能增強。現在,你可以針對線上運作中的 VM 虛擬主機,進行跨 vSwitch 虛擬交換器、跨 vCenter Server、遠距離...等的 vMotion 即時遷移作業。

在 vMotion 即時遷移的網路環境部份,每個 vMotion 的操作將會需要 250Mbps 的網路頻寬,若是要進行遠距離的 vMotion 即時遷移,則必須確保延遲時間在 100ms 之內。此外,在跨 vCenter Server 的部份並沒有作業系統的分別,也就是說你可以將在 Windows vCenter Server 控管環境中的 VM 虛擬主機,vMotion 即時遷移至 vCenter Server Appliance 的控管環境當中。

圖 10、新版 VMware vSphere 6.0 vMotion Enhanced 運作架構示意圖

事實上,只要相關的前置作業及運作環境準備妥當,那麼執行跨 vCenter Server 的 vMotion 作業,跟以往舊版的 vMotion 操作流程上並無不同。

首先,我們可以看到在此測試環境當中,有兩台 vCenter Server 主機分別是「vcsa-01a、vcsa-02a」,以及三台 ESXi 主機「esx-01a、esx-02a、esx-01b」。

目前,我們要針對名稱為「VM」的虛擬主機,將它從「vcsa-01a.weithenn.org」的 vCenter Server 控管環境中,線上不中斷的搬移至「vcsa-02a.weithenn.org」的 vCenter Server 控管環境內。請點選該台 VM 虛擬主機,在右鍵選單當中選擇「移轉」項目。

圖 11、準備進行跨 vCenter Server vMotion 作業

在彈出的 VM 移轉視窗當中,請先點選「同時變更計算資源和儲存區」項目,接著點選「請先選取計算資源」子項目,然後按下一步鈕繼續跨 vCenter Server vMotion 程序。

圖 12、選取 VM 虛擬主機的移轉類型

在選取計算資源頁面中,請點選我們要移轉的目的地 vCenter Server 主機,此實作環境為「vcsa-02a.weithenn.org」接著依序展開 DataCenter 及 Cluster 後,點選其中所管控的 ESXi 主機,此實作環境為「esx-01b.weithenn.org」,若相關運作環境備妥的話,在下方的相容性區塊中便會顯示「相容性檢查成功」的訊息,此時便能按下一步鈕繼續移轉程序。倘若,相關運作環境有問題無法通過相容性檢查作業的話,那麼便無法按下一步鈕進行移轉程序。

圖 13、選取移轉目的地的計算資源

在選取儲存區中,將會顯示剛才所點選的目的地 ESXi 主機所能連接到的儲存資源,此實作環境中該主機的共享儲存資源為「nfs01」,同樣的通過相容性檢查作業後,在下方的相容性區塊中便顯示「相容性檢查成功」訊息,此時便能按下一步鈕繼續移轉程序。

圖 14、選取移轉目的地的儲存資源

在選取資料夾頁面中,你可以直接點選 DataCenter 物件,或是選取相關的 VM 擺放資料夾也可以,通過相容性檢查作業後按下一步鈕繼續移轉程序。

圖 15、選取 VM 虛擬主機擺放的目的地資料夾

在選取 vMotion 優先順序頁面中,請選擇「以高優先順序排程 vMotion(建議)」項目。此項目雖然會耗用 ESXi 主機較多的 CPU 運算資源,但是可以加快整個 vMotion 即時遷移所花費的時間,請按下一步鈕繼續移轉程序。

圖 16、以高優先順序排程進行 vMotion 即時遷移作業

最後,確認相關的組態設定內容是否正確無誤,便能按下完成鈕進行 vMotion 即時遷移作業。

圖 17、確認相關的組態設定內容是否正確無誤

按下完成鈕之後,便會立即進行 vMotion 即時遷移作業。此時,在 vSphere Web Client 管理介面的下方,可以看到最近的工作區塊,在「狀態」欄位中可以看到整個 vMotion 即時遷移的進度百分比,當即時遷移作業完成後將狀態欄位將顯示為「Completed」,便表示 VM 虛擬主機已經遷移完成。

圖 18、VM 虛擬主機已經遷移完成

當 VM 虛擬主機即時遷移作業完成後,在 vSphere Web Client 管理介面中,我們可以看到此實作環境中,原本的「VM」虛擬主機運作在「vcsa-01a」vCenter Server 主機,所控管的虛擬化環境當中。現在,則是已經線上不中斷的即時遷移至「vcsa-02a」vCenter Server 主機,所控管的虛擬化環境內,輕鬆完成 VM 虛擬主機跨 vCenter Server 主機,進行vMotion 即時遷移的動作。

圖 19、跨 vCenter Server 主機 vMotion 即時遷移 VM 虛擬主機

4、結語

透過本文的新功能說明,相信讀者已經了解到,在新版的 vSphere 6.0 當中舊有的功能增強部分,以及新增的特色功能機制,還有在 vCenter Server 版本升級的部分該注意哪些。同時,在本文的下半部則直接實戰演練,最受管理人員囑目的跨 vCenter Server 主機 vMotion 即時遷移 VM 虛擬主機。

事實上,相信讀者也同樣感覺到,在虛擬化運作環境中操作的部份其實並不複雜,重要的部分反而是整體運作架構的規劃,以及運作環境的建置。
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