目录
1 绪论 2
1.1 研究背景 2
1.2 研究意义 2
1.3 研究内容 3
1.4 论文结构 3
2 虚拟化基础及Vmware迁移转换工具 4
2.1 虚拟化基础 4
2.2 VMware工具 5
2.2.1 VMware vSphere 5.0 5
2.2.2 VMware vCenter Converter Standalone 8
3 X86资源池动态部署典型场景分析 10
3.1 VMware虚拟化环境搭建情况介绍 10
3.1.1 虚拟化环境概览 10
3.1.2 虚拟化环境的搭建 11
3.1.3 虚拟化环境情况 12
3.2 X86资源池动态部署场景分析 12
3.2.1 场景分类：资源使用率过高 12
3.2.2 场景分类：计划性迁移或规划性调整 14
3.2.3 场景分类：设备故障 15
3.2.4 场景分类：VMware ESXi和VMware vCenter Server升级 15
3.2.5 场景分类：非功能测试 16
3.2.6 场景分类：设备报废 16
4 动态部署方法 16
4.1 VMware虚拟化迁移手段分析 17
4.1.1 动态热迁移：迁移主机、迁移存储、热配置 17
4.1.2 关机冷迁移：迁移主机和存储 18
4.1.3 OVF模板迁移 18
4.1.4 Physical toVirtual 18
4.2 X86资源池迁移类型实践与总结 21
4.2.1 群集内迁移：典型场景为资源使用率过高、ESXi和vCenter Server升级、非功能测试 21
4.2.2 跨群集迁移：典型场景为计划性迁移、设备故障 22
4.2.3 跨VC迁移：典型场景计划性迁移 23
4.2.4 P2V：典型场景为设备报废 24
5 总结与展望 27
X86资源池的动态部署
摘 要
新业务的不断发展和新一代核心系统的建设，给集中测试环境管理及运维带来了前所未有的压力。面对迅速膨胀的环境需求，为了提高环境管理和维护的效率，集中测试环境采用了目前十分流行的虚拟化和自动化技术对测试环境进行管理。借助VMware虚拟化技术，集中测试环境实现了对VMware虚拟化环境的集中式管理，更加方便快捷的进行环境部署和变更，实现了更方便的对系统进行备份和恢复，更容易的对虚拟机进行克隆和迁移，更方便的对虚拟机进行监控等诸多进步。借助自动化技术，实现了集中测试环境的系统自动化部署、变更，实现了几千台系统的自动化运维，不仅高效的完成数量庞大的重复性任务，极大的提高工作效率，而且更能保障实施成功率。但是，环境的需求不是一成不变的，集中测试环境的部署情况多样。在环境使用、测试支持、运行维护的过程中，常常需要我们灵活部署、计划性调整虚拟化分区的部署配置，以便适应测试运维任务需求。新一代环境以X86服务器为主，因此，研究X86资源池在不同应用场景下的灵活部署方法，对于集中测试环境的管理与维护具有重大意义。
本文首先介绍了虚拟化技术和VMware迁移转换工具，然后分析了集中测试环境资源池动态调整主要适用场景，然后结合几个典型实际应用场景介绍相关X86资源池动态调整实现方式，并对实践过程中的典型问题进行总结分析。
关键词：VMware迁移转换工具 X86资源池 动态调整
目 录
1 绪论 2
1.1 研究背景 2
1.2 研究意义 2
1.3 研究内容 3
1.4 论文结构 3
2 VMware虚拟化及自动化技术概述 4
2.1 虚拟化概念 4
2.2 VMware虚拟化环境 5
2.2.1 VMware虚拟化体系结构的优点 5
2.2.2 VMware虚拟化体系结构介绍 6
2.2.3 存储虚拟化 9
2.2.4 网络虚拟化 10
2.3 自动化管理与运维 13
3 VMware虚拟化环境分析 14
3.1 VMware虚拟化环境搭建情况介绍 14
3.1.1 虚拟化环境概览 14
3.1.2 虚拟化环境的搭建 15
3.1.3 虚拟化环境的管理 15
3.2 VMware虚拟化环境的特点 16
3.2.1 虚拟机数量庞大 16
3.2.2 虚拟机安全性高 16
3.2.3 性能监控的必要性 16
4 VMware虚拟化环境下的自动化管理与运维 17
4.1 VDP备份虚拟机 17
4.2 自动化运维 20
4.2.1 自动化运维工具 20
4.2.2 自动化脚本 20
4.3 虚拟机迁移及P2V 21
4.4 性能监控 22
4.5 异常监控 23
5 总结与展望 24
5.1 总结 25
5.2 展望 25
致谢 27
1绪论
1.1研究背景
信息系统在现代商业银行的发展中一直起着至关重要的作用，是现代商业银行得以快速发展的有力支撑。测试环境为了完成软件测试工作所搭建的软件运行环境，包含计算机硬件、软件和测试数据等。它是建行整个信息系统中十分重要的组成部分，它承载着所有测试任务的基础环境，贯穿于测试的各个阶段，对于测试任务的执行效果有着重要的影响。测试环境的部署交付能力直接关系到测试任务能否按计划开展，更在某种程度上决定了测试实施的真实性和正确性。
新业务的不断发展和新一代核心系统的建设，给测试环境管理及运维带来了前所未有的压力。面对迅速膨胀的业务需求，如何更安全、便捷的集中管理我们的信息系统，提高环境运行维护的效率，是摆在我们面前亟需解决的问题。
1.2研究意义
当下的基于X86体系结构的计算机硬件是专为运行单个操作系统和单个应用程序而设计的，因此大部分计算机资源远未得到充分利用，造成服务器资源的极大浪费。虚拟化技术使得在单台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都可以共享同一台服务器的资源，极大地提高资源的利用效率，并且简化了信息系统的基础架构，便于集中式的管理。目前集中测试环境中的基于X86体系结构的物理主机绝大部分已经采用虚拟化技术进行管理。
虚拟化环境下的运行维护有了新的特点。虚拟化环境下可以更容易的实现对系统的备份和恢复，更容易的实现虚拟机的克隆和迁移，更方便的实现对虚拟机的监控，因此新的虚拟化环境下可以采用更方便的方法进行虚拟机的运维。我行自行研发了RSP平台，目前虚拟化环境的管理很多时候已经由RSP自动完成，包括虚拟机的创建，ESXi主机的初始化，网络及存储的初始化，大大提高的工作效率。不过，X86资源池的动态部署，仍需环境维护人员进行手动部署。因此，研究X86资源池的动态部署方法，于集中测试环境的管理与维护具有重大意义。
1.3研究内容
本论文首先介绍了VMware虚拟化技术，VMware vSphere和VMware vCenter Converter Standalone。其次，介绍了VMware虚拟化迁移手段，包括动态热迁移、关机冷迁移、OVF模板迁移和P2V。然后介绍了VMware虚拟化环境的搭建情况，然后总结日常工作，分析了X86资源池动态部署的六个典型应用场景。
再次，结合几个典型的场景介绍了X86资源池动态部署的手段和类型。本章主要围绕实际工作中涉及到的X86资源池动态部署需求，以迁移手段和迁移类型为基本着眼点，对迁移场景的部署方案实践进行了详细介绍。
最后，结合测试环境的学习成果，对一年来的工作进行总结。
1.4论文结构
本论文共分为六章。
第一章：绪论。本章概括性的介绍了论文的研究背景、研究内容以及组织结构，确定了论文的研究范围和立题目标，为后续章节的论述做好了铺垫。
第二章：虚拟化基础。本章主要介绍了虚拟化技术在集中测试环境的使用情况，VMware迁移转换工具以及迁移手段。
第三章：集中测试环境虚拟机化情况。
第四章：X86资源池动态调整技术的主要适用场景。本章展开对动态调整主要适用场景的需求分析。
第五章：绕实际工作中涉及到的X86资源池动态部署需求，以迁移手段和迁移类型为基本着眼点，对迁移场景的部署方案实践进行了详细介绍。
第六章：总结与回顾。本章对论文的研究工作进行了总结，并对未来工作做出了一些展望。
2虚拟化基础及VMware迁移转换工具
2.1虚拟化技术
虚拟化是一个广义的术语，是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率的思路，在IT领域就叫做虚拟化技术。
组成计算机的硬件一般包括CPU、内存、硬盘、主板、网卡和光纤卡等。像中央处理器（CPU）制造商Intel、AMD、IBM和龙芯等依据差异的标准制造出各自型号的CPU一样，内存、硬盘、主板、网卡和光纤卡等硬件也是型号繁多，虚拟化技术可以为我们带来统一管理的好处。面对极其丰富多样的基础设施，中间件和操作系统等。我们可以通过虚拟化技术实现对硬件屏蔽底层的差异，不管是系统管理员还是上层的服务，都可以用统一的方式使用下层的资源，让管理和使用更加方便、高效。
虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
虚拟化技术有很多定义，下面给出一些定义：
虚拟化是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如处理器、网络、内存及存储等，予以抽象、转化后呈现出来，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。
虚拟化是某种用户和应用程序都可以很容易从中获益的方式来表示计算机资源的过程，而不是根据这些资源的实现、地理位置或物理包装的专有方式来表示它们。换句话说，它为数据、计算能力、存储资源以及其他资源提供了一个逻辑视图，而不是物理视图。
虚拟化是表示计算机资源的逻辑组（或子集）的过程，这样就可以用从原始配置中获益的方式访问它们。这种资源的新虚拟视图并不受实现、地理位置或底层资源的物理配置的限制。
虚拟化对一组类似资源提供一个通用的抽象接口集，从而隐藏属性和操作之间的差异，并允许通过一种通用的方式来查看并维护资源。
图1是传统的物理体系结构与VMware虚拟化体系结构的对比，从图中可以看出，传统的物理体系结构只能支持一个操作系统，在当前服务器配置都相对很高的情况下，很容易造成服务器资源的极大浪费。在VMware虚拟化体系结构下，经过VMware对存储、网络等进行虚拟化后，一个服务器上可以虚拟出多套虚拟硬件设备，同时运行多个操作系统，支持多个应用的同时进行，实现了服务器的整合，提高了资源的利用效率；并且易于复制和移动，便于集中式管理，实现了运营维护的灵活性，提高了桌面的可管理性和安全性；通过缩减物理基础架构和提高服务器比率，降低数据中心成本。
图1.传统的物理体系结构与VMware虚拟体系结构的对比
2.2VMware工具
2.2.1VMware vSphere
vSphere 5.0体系结构如图所示
图 vSphere解决方案构件图
vSphere去掉了原来的ESX，因保留了ESXi。一个在物理服务器上运行的虚拟化层，它将处理器、内存、存储器和资源虚拟化为多个虚拟机。VMware vCenter Server是配置、置备和管理虚拟化 IT 环境的中央点。它提供基本的数据中心服务，如访问控制、性能监控和警报管理功能。
VMware vSphere Client实现允许用户从任何 Windows PC 远程连接到 vCenter Server 或 ESXi 的界面。VMware vSphere Web Client允许用户从各种 Web 浏览器和操作系统远程连接到 vCenter Server 的 Web 界面。vSphere 虚拟机文件系统 （VMFS）是针对 ESXi 虚拟机的高性能群集文件系统。vSphere Virtual SMP可使单一的虚拟机同时使用多个物理处理器。vSphere vMotion可以将打开电源的虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器，同时保持零停机时间、连续的服务可用性和事务处理完整性。但不能将虚拟机从一个数据中心移至另一个数据中心。
vSphere Storage vMotion可以在数据存储之间迁移虚拟机文件而无需中断服务。可以将虚拟机及其所有磁盘放置在同一位置，或者为虚拟机配置文件和每个虚拟磁盘选择单独的位置。虚拟机在 Storage vMotion 期间保留在同一主机上。
通过 Storage vMotion 迁移的功能，使您能够在虚拟机运行时将虚拟机的虚拟磁盘或配置文件移动到新数据存储。通过 Storage vMotion 迁移，可以在不中断虚拟机可用性的情况下，移动虚拟机的存储器。
vSphere High Availability （HA）可为虚拟机提供高可用性的功能。如果服务器出现故障，受到影响的虚拟机会在其他拥有多余容量的可用服务器上重新启动。vSphere Distributed Resource Scheduler （DRS）通过为虚拟机收集硬件资源，动态分配和平衡计算容量。此功能包括可显著减少数据中心功耗的 Distributed Power Management （DPM） 功能。vSphere 存储 DRS：在数据存储集合之间动态分配和平衡存储容量和 I/O。该功能包括管理功能，将降低虚拟机性能的空间不足风险和 I/O 瓶颈风险降到最低。
vSphere Fault Tolerance通过使用副本保护虚拟机，可以提供连续可用性。为虚拟机启用此功能后，即会创建原始或主虚拟机的辅助副本。在主虚拟机上完成的所有操作也会应用于辅助虚拟机。如果主虚拟机不可用，则辅助虚拟机将立即成为活动虚拟机。vSphere Distributed Switch （VDS）虚拟交换机可以跨多个 ESXi 主机，使当前网络维护活动显著减少并提高网络容量。效率获得提升，可使虚拟机在跨多个主机进行迁移时确保其网络配置保持一致。
减少申请，占用测试服务器数量和时间周期。一般测试环境的机器都为所有测试组共用，当一个测试组完成测试工作后，由另一个测试组申请测试机继续使用，每一个测试组一般都会为了保证测试工作不会受之前的系统影响而会将测试机进行重装，这样增加了测试工作的环节，也是很多测试工作无法并行。如果使用虚拟化技术后，各个测试组可以共用同一台测试机，在各自的虚拟机里使用自己独立的操作系统，这样可以使很多测试工作并行处理，提高了测试效率，减少了测试时间。
一台物理服务器上可以独立运行多种操作系统：虚拟化的主要技术特点就是可以在同一台X86架构上的服务器进行逻辑分区，在不同的逻辑分区内安装基于X86架构的操作系统，例如Windows、Linux。
通过连接管理服务器，可以同时看到，并管理多个虚拟机：如果局域网内有多台ESX服务器，那么我们可以通过管理服务器管理ESX服务器和它上面的虚拟服务器，达到简化管理的目的。
利用快照等功能可以方便的备份和回退：在测试工作时经常会变换版本，修改配置文件，当由于测试工作造成系统崩溃的情况时往往还需要重新安装操作系统、恢复原来的软件版本。如果使用虚拟机快照工作可以简单、快捷的将当时的系统状态保存下来，需要恢复时只需要几十秒钟的时间，大大降低了测试过程中的恢复准备时间，提高了测试效率。
开发完成后，可以直接迁移到生产环境。如果在生产也使用了VMware虚拟化技术，那么在测试环境中测试完应用系统可以直接迁移到生产环境中VMware虚拟机上，而不需要进行安装工作。
2.2.2 VMware vCenter Converter Standalone
VMware vCenter Converter Standalone是一种用于将虚拟机和物理机转换为VMware虚拟机的可扩展解决方案。此外，还可以在vCenter Server环境中配置现有虚拟机。
Converter Standalone简化了虚拟机在以下产品之间的转换：VMware Workstation、VMware Fusion、VMware Server、VMware Player 。VMware托管产品既可以是转换源，也可以是转换目标。运行在vCenter Server 管理的ESX 实例上的虚拟机既可以是转换源，也可以是转换目标。运行在非受ESX主机上的虚拟机既可以是转换源，也可以是转换目标。还可以使用VMware Consolidated Backup (VCB) 映像创建VMware虚拟机。
通过Converter Standalone 迁移使用Converter Standalone 进行迁移涉及转换物理机、虚拟机和系统映像以供VMware托管和受管产品使用。可以转换vCenter Server管理的虚拟机以供其他VMware产品使用。可以使用Converter Standalone 执行若干转换任务。将正在运行的远程物理机和虚拟机作为虚拟机导入到vCenter Server管理的独立ESX/ESXi或ESX/ESXi主机。将由VMware Workstation或Microsoft Hyper-V Server托管的虚拟机导入到vCenter Server管理的ESX/ESXi主机。
将第三方备份或磁盘映像导入到vCenter Server 管理的ESX/ESXi 主机中。将由vCenter Server 主机管理的虚拟机导出到其他VMware 虚拟机格式。从VCB 映像创建VMware虚拟机。配置由vCenter Server管理的虚拟机，使其可以引导，并可安装VMware Tools或自定义其客户机操作系统。自定义vCenter Server 清单中的虚拟机的客户机操作系统（例如，更改主机名或网络设置）。缩短设置新虚拟机环境所需的时间。将旧版服务器迁移到新硬件，而不重新安装操作系统或应用程序软件。跨异构硬件执行迁移。重新调整卷大小，并将各卷放在不同的虚拟磁盘上。
Converter Standalone 组件Converter Standalone 应用程序由Converter Standalone服务器、Converter Standalone Worker、Converter Standalone客户端和Converter Standalone代理组成。Converter Standalone 服务器启用并执行虚拟机的导入和导出。Converter Standalone Server 包括两项服务：Converter Standalone服务器和Converter Standalone Worker。Converter Standalone Worker 服务始终与Converter Standalone 服务器服务一起安装。Converter Standalone 代理Converter Standalone 服务器会在Windows物理机上安装代理，从而将这些物理机作为虚拟机导入。可以选择在导入完成后从物理机中自动或手动移除Converter Standalone代理。Converter Standalone客户端Converter Standalone服务器与Converter Standalone客户端配合使用。客户端组件包含Converter Standalone用户界面，它提供对转换和配置向导的访问，并允许管理转换和配置任务。VMware vCenter Converter引导CD VMware vCenter Converter 引导CD 是单独的组件，可用于在物理机上执行冷克隆。Converter Standalone 4.3及更高版本不提供引导CD但可以使用先前版本的引导CD来执行冷克隆。
物理机的克隆和系统配置转换物理机时，Converter Standalone会使用克隆和系统重新配置步骤创建和配置目标虚拟机，以便目标虚拟机能够在vCenter Server 环境中正常工作。由于该迁移过程对源而言为无损操作，因此，转换完成后可继续使用原始源计算机。克隆是为目标虚拟机复制源物理磁盘或卷的过程。克隆涉及复制源计算机硬盘上的数据，并将该数据传输至目标虚拟磁盘。目标虚拟磁盘可能有不同的几何形状、大小、文件布局及其他特性，因此，目标虚拟磁盘可能不是源磁盘的精确副本。系统重新配置可调整迁移的操作系统，以使其能够在虚拟硬件上正常运行。如果计划在源物理机所在的同一网络上运行导入的虚拟机，则必须修改其中一台计算机的网络名称和IP地址，使物理机和虚拟机能够共存。此外，您还必须确保Windows源计算机和目标虚拟机具有不同的计算机名称。
注意不能在物理机之间移动原始设备制造商(OEM) 许可证。在您从OEM购买许可证后，该许可证会附加到服务器，而且不能重新分配。只能将零售和批量许可证重新分配给新物理服务器。如果要迁移OEM Windows映像，则必须拥有Windows Server Enterprise或Datacenter Edition 许可证才能运行多个虚拟机。
物理机的热克隆和冷克隆尽管Converter Standalone4.3 及更高版本只支持热克隆，但仍然可以使用VMware Converter 4.1.x 引导CD执行冷克隆。根据您的虚拟环境，可以选择使用热克隆还是冷克隆。热克隆也叫做实时克隆或联机克隆，要求在源计算机运行其操作系统的过程中转换该源计算机。通过热克隆，可以在不关闭计算机的情况下克隆计算机。由于在转换期间进程继续在源计算机上运行，因此生成的虚拟机不是源计算机的精确副本。转换Windows 源时，可以设置Converter Standalone 使其在热克隆后将目标虚拟机与源计算机同步。同步执行过程是将在初始克隆期间更改的块从源复制到目标。为了避免在目标虚拟机上丢失数据，Converter Standalone可在同步前关闭某些Windows 服务。根据您的设置，Converter Standalone 会关闭所选的Windows 服务，以便在同步目标期间源计算机上不会发生重要更改。 Converter Standalone 可在转换过程完成后，关闭源计算机并打开目标计算机电源。与同步结合时，此操作允许将物理机源无缝迁移到虚拟机目标。目标计算机将接管源计算机操作，尽可能缩短停机时间。
注意：热克隆双引导系统时，只能克隆boot.ini文件指向的默认操作系统。要克隆非默认的操作系统，请更改boot.ini文件以指向另一个操作系统并重新引导。在引导另一个操作系统后，可以对其进行热隆。如果另一个操作系统是Linux 系统，则可以使用克隆Linux 物理机源的标准过程引导和克隆该系统。冷克隆也称为脱机克隆，用于在源计算机没有运行其操作系统时克隆此源计算机。在冷克隆计算机时，通过其上具有操作系统和vCenter Converter 应用程序的CD 重新引导源计算机。通过冷克隆，您可以创建最一致的源计算机副本，因为在转换期间源计算机上不会发生任何更改。冷克隆在源计算机上不留痕迹，但要求可直接访问所克隆的源计算机。 在冷克隆Linux 源时，生成的虚拟机是源计算机的精确副本，且您将无法配置目标虚拟机。必须在克隆完成后才能配置目标虚拟机。
2.3VMware虚拟化迁移手段分析
2.3.1动态热迁移：迁移主机、迁移存储、热配置
动态热迁移时在确保实现零停机时间而且不中断用户操作的前提下，迁移虚拟机主机或存储。
迁移主机的一个必要前提是目标主机能够访问到当前需要移动的虚拟机所在的存储，在虚拟机开机状态下进行，在虚拟机处于开机状态下时，为确保实现零停机时间而且不中断用户操作，整个主机移大概可以分成三步：
首先，虚拟机的整个状态由存储在共享存储器上的VMFS文件封装起来。
第二，虚拟机的活动内存及精确的执行状态通过高速网络快速传输，VMotion通过在位图中连续跟踪内存来确保用户察觉不到此传输期。一但整个内存和系统状态拷贝到目标ESXi Server，VMotion将终止源虚拟机的运行，将位图拷贝到目标ESXi Server，并在目标ESXi Server上恢复虚拟机的运行，整个过程在以太网需要不到2s的时间。
第三，虚拟机使用的网络也被底层ESXi Server虚拟化，确保即使在迁移之后，虚拟机的网络身份和网络连接也能保留下来。VMotion在此过程中管理虚拟MAC，一旦目标机被激活，Vmotion就会ping网络路由器，以确保它知道MAC的新物理位置。
虚拟机存储的迁移的一个必要前提是主机能够访问到目标存储。它也可以在虚拟机关机或开机的状态下迁移，但两种状态下的迁移在速度上有着明显的差异。关机状态下的迁移，实际上是将虚拟机文件从一个存储拷贝到另一个存储，属于存储的对拷。而开机状态下，虚拟机文件的拷贝则是通过TCP/IP通道，实际结果表明速度会慢很多。
热配置严格意义上不能被称为热迁移，是一类更简单的动态资源调整操作。但是在热配置需求时，如果所在服务器CPU或DB资源不足，则热配置需求的实现需要采用上述两种方式间接实现。
2.3.2关机冷迁移：迁移主机和存储
当虚拟机在关机状态下时，主机的迁移原理比较简单，只是更改一下虚拟机的配置文件，启动时从新的主机上启动即可。关机状态下的存储迁移，实际上是将虚拟机文件从一个存储拷贝到另一个存储，属于存储的对拷。
关机状态下同样可是实现4.1.1中只迁移存储或主机需求，但是集中测试环境实践中为确保实现零停机时间而且不中断用户操作，基本上遇不到关机迁移主机或存储场景。
但是面对同时迁移主机和存储的场景时，目前的VMware产品时无法实现热迁移的。
