Создание виртуальной сервисной инфраструктуры компании на базе приложения VMVARE

- API продукта доступны только для чтения;

- Нельзя использовать с продуктом Veeam Backup and Replication для создания резервных копий (хотя есть информация, что бесплатный Unitrends Enterprise Backup (UEB) может бэкапить VM бесплатного ESXi);

- Не поддерживается vCenter Server;

- Нет поддержки технологий миграции «live migration».

Таким образом, полноценного коммерческого решения на базе бесплатного ESXi создать нельзя. По масштабируемости представленные системы виртуализации очень похожи. Free-версия немного урезана, но это не самое главное. Помимо технических характеристик нужно учитывать еще и функционал гипервизоров. Основной недостаток Hyper-V в том, что он до сих пор не поддерживает технологию USB Redirection, которая используется для проброса аппаратных USB-портов, что позволяет подключать аппаратные USB-ключи к виртуальным машинам. К тому же Hyper-V пока не умеет «на лету» добавлять CPU, что делает его не лучшим выбором для некоторых компаний. Зато Hyper-V позволяет уменьшать размер диска, а не только увеличивать, как продукт VMware. Если нужен проброс USB-портов в виртуальную машину, то лучшим гипервизором будет VMware, даже бесплатный. С другой стороны, если необходимо шифрование виртуальной машины, то, возможно, дешевле будет использовать Hyper-V.

Кроме функционала гипервизора, нужно оценить и средства управления, у каждого вендора есть свое решение. Virtual Machine Manager (VMM) позволяет управлять серверами Hyper-V, у VMware средство управления называется vSphere, которое подразумевает использование ESXi хостов и vCenter Server для их централизованного управления.

Однозначно сказать нельзя, какой из гипервизоров лучше, Hyper-V или VMware. Все зависит от возможностей и потребностей компании. У VMware есть Fault Tolerance, у Microsoft - пока нет. У VMware лучше VDI, но у Microsoft организация VDI будет дешевле. Hyper-V менее требователен к «железу». В Hyper-V нет аналогов средств Distributed Resource Scheduler или же Storage DRS, которые в VMware используются для балансировки нагрузок между ресурсами хостов. Сравнительный подробный обзор характеристик гипервизоров представлен в различных источниках. [9, 10, 11, 12]

Для выполнения работы выбор был остановлен на бесплатном гипервизоре ESXi, т.к. он прекрасно подходит для разворачивания тестовых виртуальных сред, поддерживает проброс USB-портов в виртуальную машину, также в дальнейшем возможен перенос некоторых виртуальных машин на имеющийся в компании полнофункциональный ESXi сервер в датацентре.



3. Реализация виртуальной серверной инфраструктуры

3.1 Системные требования к хостовой машине

Создать простейшую виртуальную среду VMware vSphere можно практически на любом компьютере. Однако бесплатный гипервизор VMware ESXi предъявляет определённый набор требований к аппаратному обеспечению, а именно, является обязательным наличие поддержки виртуализации со стороны процессора и материнской платы. Процессор хостовой машины должен быть 64-битным и иметь не менее 2 ядер. Версии ESXi 5.0 для запуска хоста требовалось не менее 2 ГБ оперативной памяти. В версии ESXi 5.5 официально требуется уже 4 ГБ. Это значение более важно не для физических хостов ESXi, а для виртуальных - которые используются для тестирования возможностей инфраструктуры виртуализации. Объем памяти сервера должен быть достаточным для размещения всех запланированных виртуальных ресурсов, а также небольшой запасной объем (20-30%) на будущее. Оптимальный выбор - это специальная серверная память, у которой минимальная вероятность сбоев. Обязательно наличие как минимум одного (а лучше нескольких) сетевых интерфейсов. Одиночный сервер лучше оснастить хотя бы двумя сетевыми адаптерами, так как все сетевые соединения желательно резервировать, а если планируется использовать сетевое хранилище данных (Network Area Storage, NAS) или подключение дополнительных сетей, то понадобится больше интерфейсов.

Особое внимание надо уделить дисковой подсистеме - если не планируется хранить файловые архивы, то 1-3 современных диска большой емкости 1-2 ТБ будет вполне достаточно. Предпочтительнее выбирать специальные серверные варианты, они дороже, но надежнее. Для задач, требующих быстродействия, можно использовать SSD. Желательно заранее подумать о надежности хранения данных. Зеркальный RAID улучшает надежность системы, хотя даже в этом случае не стоит полностью исключать вероятность разрушения структуры массива и потери данных, поэтому для хранения данных совместно с ESXi-сервером широко используют NAS. Для экспериментов с VMware ESXi можно использовать любой компьютер с минимально подходящей конфигурацией.

Для установки и развертывания тестовой виртуальной среды на основе гипервизора VMware ESXi был выбран компьютер с конфигурацией, представленной в таблице 2.

Таблица 2

Аппаратная конфигурация хостовой машины

Компоненты	Характеристики
Процессор	CPU Intel Core i3-3220 3,3GHz
Материнская плата	ASUS H61M-K
Оперативная память	DDR3 1333 MHz 8 GB (2 модуля по 4)
Дисковая подсистема	SATA HDD Toshiba 500 GB
Сетевой адаптер 1	Realtek 8111F (интегрированная)
Сетевой адаптер 2	TP-LINK TG-3468 Gigabit PCI Express

3.2 Развертывание гипервизора

Для установки был выбран гипервизор VMware ESXi версии 5.5. Для получения и загрузки бесплатной версии VMware vSphere ESXi нужно пройти процедуру регистрации на сайте производителя vmware.com, затем в личном кабинете можно выбрать и скачать желаемый продукт, а также получить лицензионный ключ продукта. Регистрация доступна всем и бесплатна, как и сам продукт, если не выходить за рамки ограничений.

Ограничения не затрагивают физическую (железную) часть сервера, то есть можно использовать любое оборудование. Бесплатная версия может объединять виртуальные машины в кластеры и не может выделять больше 8 физических процессоров на одну виртуальную машину. Таким образом, для нужд домашних пользователей и небольших компаний возможностей бесплатной версии вполне достаточно.

Доступные для скачивания установочные файлы дистрибутивов гипервизора версии 5.5 и клиента для подключения к VMware vSphere:

- VMware-VMvisor-Installer-201512001-3248547.x86_64.iso

- VMware-viclient-all-5.5.0-3237766.exe

При попытке загрузиться и установить ESXI с образа не на серверную конфигурацию оборудования, очень часто выдается ошибка «No Network Adapters», проблема связана с отсутствием поддержки в ESXi большинства стандартных недорогих сетевых плат. Компания VMware при построении гипервизора ESXi использовала монолитный подход, который подразумевает, что все драйвера устройств помещены в гипервизор. При возникновении ошибки нужно интегрировать недостающие драйвера непосредственно в дистрибутив. В данном случае понадобится драйвер Realtek 8111F под плату Asus H61M-K и драйвер для TP-LINK TG-3468, которая также на чипсете Realtek. В интернете можно найти подходящий драйвер формата VIB: net55-r8168-8.045a-napi.x86_64.vib [13]

Программа для интеграции драйвера в ISO образ называется ESXi Customizer, последняя версия (ESXi-Customizer-v2.7.2.exe) доступна на сайте разработчика (www.v-front.de). Интерфейс программы несложен и представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 Интерфейс ESXi Customizer

Полученный измененный образ гипервизора можно записать на диск или создать загрузочное USB-устройство c помощью утилиты unetbootin. Сам процесс установки достаточно простой, потребуется ввести пароль для root-пользователя и сделать несколько подтверждений. Когда гипервизор ESXi успешно установлен, можно приступать к его настройке и запуску. После удаления загрузочного носителя и перезагрузки сервер должен запустить только что установленный гипервизор.

Первый этап создания виртуальной среды - задание параметров управляющей сети гипервизора, понадобится следующая информация:

- сетевой адаптер, используемый для управления гипервизором;

- параметры IPv4 гипервизора - IP адрес, маска, шлюз;

- параметры IPv6 (при наличии);

- серверы доменных имен;

- полное доменное имя гипервизора.

В дальнейшем управление гипервизором и всей виртуальной средой может осуществляться с любого компьютер с ОС Windows, на котором установлен vSphere Client, представленный на рисунке 7.

Рисунок 7 Интерфейс VMware vSphere Client

При подключении через клиента открывается рабочий экран как на рисунке 8. Клиент запущен и успешно подключен к гипервизору ESXi.

Рисунок 8 Рабочий экран vSphere клиента

Если открыть раздел Inventory, рабочий стол программы будет состоять из 4 частей, которые позволяют управлять гипервизором и виртуальной средой на его базе:

- дерево элементов выбранного среза виртуальной среды;

- выбранный срез виртуальной среды;

- вкладки параметров;

- рабочая зона.

Выбранный срез виртуальной среды - это один из набора элементов управления. Для виртуальной среды на базе одного физического сервера с бесплатной версией гипервизора ESXi список элементов управления включает только инвентарь (Inventory). Основная управляющая структура - это дерево элементов рабочего стола vSphere Client, которое в режиме Inventory отображает физические сервера и созданные виртуальные машины. Каждый элемент структуры имеет специфическое выпадающее контекстное меню, вызываемое правой кнопкой мыши. В рабочей зоне выводится информация и задачи управления виртуальной средой. Количество и назначение вкладок параметров также зависят от выбранного элемента. Основные настройки находятся на вкладке «Configuration», модуль состоит из двух частей: «Hardware» (аппаратная часть) - параметры физических и виртуальных компонентов - процессор, память, сеть, хранилища и так далее; «Software» (программная часть) - параметры гипервизора и операционных систем.

Для завершения первичной настройки гипервизора рекомендуется добавить пользователя ESXi с административными правами или изменить имя пользователя для администратора сервера, доступ на сервер пользователя с именем root лучше запретить из соображений безопасности. Настройка локальных пользователей осуществляется на вкладке «Local Users & Groups», при первом запуске гипервизора уже имеется три пользователя как на рисунке 9.

Рисунок 9 Локальные пользователи сервера

Также очень важна настройка службы времени на сервере ESXi, так как при создании виртуальной компьютерной среды на всех виртуальных компьютерах должно быть установлено точное время. Настройка Time Configuration производится на вкладке Configuration в разделе Software, где надо активировать службу NTP client и добавить не менее двух IP адресов выбранных серверов точного времени.

После установки гипервизор в течение 60 дней будет работать в тестовом режиме, при этом будут доступны все возможности программы, чтобы поработать с различными конфигурациями, или же можно сразу ввести лицензию ESXi, но при этом потерять часть функционала системы. Для этого на вкладке конфигурации (Configuration) в подразделе программных настроек (Software) надо выбрать характеристики лицензии (Licensed Features), в зависимости от лицензии отобразятся текущие возможности гипервизора. Ссылка Edit вызывает окно управления лицензиями, где можно ввести ключ, полученный с сайта VMware при регистрации, как на рисунке 10.

Рисунок 10 Окно ввода лицензионного ключа



3.3 Виртуализация серверной инфраструктуры компании

Для реализации проекта по виртуализации серверной инфраструктуры была выбрана компьютерная сеть филиала компании «ТриЛан» в г. Вологда. Упрощенная схема исходной серверной инфраструктуры компании представлена на рисунке 11. Сеть включает в себя:

- 35 рабочих станций на ОС MS Windows 7, объединенных в домен;

- 3 ноутбука;

- сервер с ОС Windows Server 2008 R2 (на схеме - DC, контроллер домена);

- веб-сервер на ОС Ubuntu 14.4;

- АТС на базе ПО Free IP PBX Elastix 2.5;

- 6 IP-телефонов

- оргтехника (сетевые принтеры, сканер, МФУ);

- сетевое оборудование (коммутаторы, точка доступа Wi-Fi);

- интернет-шлюз, выполняющий функцию межсетевого экрана на базе ПО Kerio Control Software Appliance.



Рисунок 11 Исходная серверная инфраструктура

Для оптимизации серверной инфраструктуры сети предлагается перевести в виртуальную среду интернет-шлюз (межсетевой экран), веб-сервер, АТС, а также добавить виртуальный вторичный контроллер домена (обозначен как DC-2 на рисунке 11). Схема сети с гипервизором и виртуальными серверами представлена на рисунке 12.



Рисунок 12 Виртуализованная серверная инфраструктура

В результате основные плюсы виртуализации будут таковы:

- один сервер вместо 4 отдельных компьютеров;

- легче обслуживание и резервное копирование;

- при нехватке ресурсов какой-либо системе, ее можно будет перенести на более мощный виртуальный сервер без полной переустановки.



3.4 Создание виртуальной среды

Основа виртуальной компьютерной среды в VMware - это виртуальные сети и коммутаторы. Виртуальные сети необходимы для того, чтобы гипервизор ESXi организовал правильную коммутацию виртуальных машин между собой, а так же с локальной сетью и внешней средой. Сложность инфраструктуры зависит от количества физических сетевых адаптеров сервера. В данном случае для развертывания несложной виртуальной сетевой инфраструктуры необходимо создать два виртуальных коммутатора:

- для внутренней коммутации виртуальных машин между собой и подключения к локальной сети,

- для подключения виртуальной среды к внешнему миру (интернету).

Сразу после первого запуска установленного гипервизора имеется один виртуальный коммутатор vSwitch0, подключенный к одному из сетевых адаптеров (Local Network). Надо создать отдельный виртуальный коммутатор для присоединения гипервизора ESXi к внешней сети (Internet) через второй физический сетевой адаптер. Чтобы посмотреть список физических адаптеров сервера, на вкладке настроек (Configuration) нужно выбрать сетевые адаптеры (Network Adapters) в разделе железа (Hardware).

Выберем Сети (Networking) этой же вкладки и на рабочем поле отобразится структура виртуальных сетей хоста. Нажимаем «Add Networking», выбираем служебную сеть (VMkernel). Далее появится страничка «Network Access», на которой отмечаем нужный физический адаптер vmnic и внизу будет проект коммутатора как на рисунке 13.



Рисунок 13 Создание виртуального коммутатора

Пункт «Connection Settings» позволяет ввести метку сети (Network Label). На странице «IP Connection Settings» можно ввести или изменить IP-адрес и маску виртуального интерфейса сервера как на рисунке 14.

Рисунок 14 Настройка сетевого интерфейса сервера

По умолчанию созданный коммутатор имеет максимальное число портов - 120, это может быть избыточно, так как на каждый порт гипервизор резервирует некоторый объем оперативной памяти сервера для стека. Если нужен небольшой коммутатор для нескольких виртуальных машин, количество портов лучше уменьшить до минимального значения - 24. Изменить число портов коммутатора можно в его конфигурации на вкладке «Ports», где надо выделить элемент vSwitch и нажать «Edit» и в дополнительном окне поправить число портов на вкладке «General».

Рисунок 15 Настройка числа портов коммутатора

3.5 Создание виртуальных машин

Для построения виртуальной серверной инфраструктуры надо создать четыре виртуальных машины с параметрами как в таблице 3.

Большинство параметров созданных виртуальных машин при возникновении каких-то проблем в дальнейшем можно будет поменять: добавить память, сетевые адаптеры, изменить число виртуальных процессоров и ядер, указать другие типы контроллеров. Следует отметить, что виртуальные машины с АТС Elastix и межсетевым экраном Kerio должны иметь по два сетевых адаптера для подключения к локальной и внешней сетям через виртуальные коммутаторы.

Для создания виртуальной машины запускаем vSphere Client и соединяемся с гипервизором. На дереве элементов (левая боковая колонка) выбираем сервер, на котором будем создавать виртуальную машину. Создать виртуальную машину можно одним из трех способов: нажать на соответствующую иконку вверху или на нужный элемент в меню «Commands» (Команды) на рабочем столе; а можно вызвать всплывающее меню и выбрать «New Virtual Machine».

Таблица 3

Конфигурация виртуальных машин

№	Виртуальные машины, их функции и конфигурации
1	kerio - межсетевой экран на основе Kerio Control 8.2 Software Appliance. Гостевая ОС - CentOS 4/5/6 (32-bit) Процессор - 1 vCPU Память - 1 GB Виртуальный жесткий диск - 40 GB Сеть - 2 виртуальных адаптера VMXNET3
2	winserver2008 - вторичный контроллер домена MS Windows Server 2008. Гостевая ОС - Microsoft Windows Server 2008 (32-bit) Процессор - 1 vCPU Память - 2 GB Виртуальный жесткий диск - 40 GB Сеть - виртуальный адаптер VMXNET3
3	ubuntu - веб-сервер Apache на базе Linux Ubuntu. Гостевая ОС - Ubuntu Linux (32-bit) Процессор - 1 vCPU Память - 512 MB Виртуальный жесткий диск - 20 GB Сеть - 1 виртуальный адаптер VMXNET3
4	elastix - программная АТС на базе системы IP PBX Elastix Гостевая ОС - CentOS 4/5/6 (32-bit) Процессор - 1 vCPU Память - 2 GB Виртуальный жесткий диск - 40 GB Сеть - 2 виртуальных адаптера E1000

Появится всплывающее окно создания новой виртуальной машины как на рисунке 16, состоящее из нескольких вкладок, на которых задаются параметры. На первой вкладке предлагается выбор виртуальной машины со стандартной (Typical) конфигурацией или пользовательской (Custom), которая дает доступ к выбору большего числа параметров, таких как число виртуальных процессоров, объем оперативной памяти, выбор диска. Далее надо ввести имя создаваемой виртуальной машине и задать параметры:

- место расположения файлов виртуальной машины;

- версия виртуальной машины (для ESXi v.5 лучше выбрать 8);

- задать гостевую операционную систему из выпадающего меню;

- указать число виртуальных процессоров и виртуальных ядер на каждый процессор (этот параметр потом можно менять);

- задать размер оперативной памяти виртуальной машины;

- сконфигурировать виртуальные сетевые адаптеры для виртуальной машины;

- выбрать тип контроллера и жесткий диск виртуальной машины.

Рисунок 16 Создание новой виртуальной машины

При настройке виртуальных сетевых адаптеров нужно выбрать метки виртуальных сетей для каждого из них, чтобы они были правильно подсоединены (рисунок 17).

Адаптеры различных виртуальных машин, подсоединенные к сети с одной меткой, будут видеть друг друга. Тип адаптера лучше оставить VMXNET3 как наиболее подходящий для использования в виртуальных сетях. При возникновении проблем его можно будет поменять на старый вариант сетевых адаптеров - E1000.

Рисунок 17 Настройка сетевых адаптеров виртуальной машины

Размер оперативной памяти виртуальной машины можно удобно выбрать на восьмой вкладке конфигуратора в гигабайтах или мегабайтах и задать их число как на рисунке 18.

Рисунок 18 Настройка объема оперативной памяти

Контроллер жесткого диска у виртуальной машины должен быть SCSI, при настройке есть выбор из трех эмуляторов адаптеров и VMware Paravirtual как на рисунке 19. По умолчанию можно оставить VMware Paravirtual, если возникнут проблемы, то тип контроллера изменить на LSI.

Рисунок 19 Выбор контроллера жесткого диска

Жесткий диск виртуальной машины может быть выбран из трех видов (рисунок 20):

1. резервирование всего объема с разметкой по мере необходимости (Thick Provisioning Lazy Zeroed);

2. резервирование всего объема с немедленной разметкой всего виртуального диска (Thick Provisioning Eager Zeroed);

3. резервирование объема по мере необходимости (Thin Privisioning).

Рисунок 20 Выбор размера, типа и расположения диска

Здесь оптимальный параметр - с резервированием всего объема с разметкой по мере необходимости (Thick Provisioning Lazy Zeroed). Выполняется быстро, диск быстро работает и занимает не очень большой объем на физическом жестком диске. Место для размещения файла виртуального диска лучше указать вместе с остальными файлами виртуальной машины.

Дополнительные параметры (Advanced Options) -менять не требуется. На последней вкладке следует проверить список введенных параметров виртуальной машины (рисунок 21). Для завершения надо нажать на кнопку «Finish» внизу окна. На этом создание виртуальной машины закончено, и она появляется в дереве элементов в левой колонке. [17, 18, 19]

После создания виртуальных машин, на них надо установить операционные системы и произвести необходимую настройку как на обычных физических компьютерах. Для установки операционных систем на созданные виртуальные машины необходимо подготовить:

- файл с образами установочных дисков требуемых операционных систем в формате ISO;

- IP адреса для сетевых адаптеров виртуальных машин в пределах пулов IP-адресов для каждой виртуальной сети.



Рисунок 21 Завершение создания виртуальной машины

3.6 Установка операционных систем

Сначала требуется загрузить все файлы с образами дисков в формате ISO на дисковое хранилище сервера под управлением гипервизора ESXi. Для этого через vSphere Client надо соединиться с гипервизором, в дереве элементов выбрать сервер и на вкладке конфигурации выбрать запоминающие устройства (Storage) в разделе оборудования (Hardware). Выбирать запоминающее устройство, на котором планируется создать хранилище установочных образов и в контекстном всплывающем меню выбирать элемент «Browse Datastore» (Обзор содержимого хранилища). Далее в окне файлового менеджера можно создать папку, в которой будут храниться все образы дисков. Есть возможность просмотреть содержимое новой папки как показано на рисунке 22, а также загрузить в нее с локального компьютера файл или сразу папку с помощью кнопки «Upload files to this datastore». Процесс загрузки выбранного файла с образом диска операционной системы в формате ISO займет некоторое время, в зависимости от скорости канала передачи данных между управляющим компьютером и сервером под управлением гипервизора ESXi.

Рисунок 22 Обзор файлов на дисковом хранилище

Для виртуальных компьютеров под управлением ОС Linux, желательно вручную задать адреса MAC виртуальных адаптеров, иначе при переносе виртуальной машины на другой физический сервер, сетевой адаптер возможно не будет найден. Следует учитывать, что в пределах виртуальной инфраструктуры введенные вручную сетевые адреса не должны повторяться во избежание конфликта. Эта процедура также делается через vSphere Client. Для выбранной виртуальной машины на дереве элементов в контекстном меню вызвать элемент «Edit Settings» (Изменение параметров), где в можно посмотреть список виртуальных сетевых адаптеров и поменять их параметры (MAC address) вручную как показано на рисунке 23.



Рисунок 23 Настройка МАС-адреса вручную

Для установки операционной системы нужно выбрать виртуальную машину на дереве элементов, открыть ее терминал (элемент управления «Open Console» - Открыть консоль) и запустить машину (рисунок 24).

Рисунок 24 Доступ к консоли виртуальной машины

Для загрузки из ISO-образа нажать на кнопку CD/DVD, выбрать «Connect to ISO image on a datastore» (Подсоединить ISO образ из хранилища сервера), где подключить записанный образ диска с операционной системой, и перезапустить виртуальную машину, послав сигнал CTRL-ALT-DEL (меню Guest - «Send Ctrl-Alt-del»), как на рисунках 25 и 26. Виртуальная машина перезапустится и загрузится с подключенного диска с установочным образом операционной системы.

Рисунок 25 Подключение образа загрузочного диска

Рисунок 26 Перезапуск виртуальной машины

Сам процесс установки ничем не отличается от установки ОС на физический компьютер (рисунок 27).

Рисунок 27 Установка операционной системы через консоль

После завершения установки нужно произвести настройку всех операционных систем, после чего можно использовать созданные виртуальные машины.

3.7 Установка VMware Tools

VMware Tools - это набор утилит, улучшающий взаимодействие виртуальной машины и гипервизора, что увеличивает производительность операционной системы в виртуальной машине, а также расширяет возможности управления виртуальной машиной.

Компания VMware предоставляет VMware Tools для Windows и всех основных дистрибутивов Linux, их можно найти и скачать на сайте компании по адресу: https://packages.vmware.com/tools/esx/index.html

Сначала надо выбрать нужную версию гипервизора ESXi (или Latest - последний), затем Windows или нужный дистрибутив Linux.

Виртуальный сервер может работать и без VMware Tools, но при этом теряется удобство, в гостевой операционной системе отсутствуют некоторые важные функции и возможности по интеграции с гипервизором, отсутствуют оптимизированные драйвера для виртуальных устройств (например, сетевой драйвер vmxnet3).

Помимо этого, невозможно использовать опции Shutdown или Restart из панели инструментов, будет доступна только опция Power, поэтому для корректного выключения виртуальной машины, потребуется завершать ее работу через консоль. Некоторые метрики производительности (например, CPU), встроенные в ОС, неверно показывают потребление ресурсов в виртуальной среде. [14]

После установки VMware Tools становятся доступными следующие возможности:

- расширенное управление памятью;

- улучшенное быстродействие видеоадаптера и мыши;

- оптимизированные драйвера для ОС;

- синхронизация времени.

Для установки VMware Tools на виртуальную машину в контекстном меню надо выбрать пункт Install VMware Tools. При выполнении данной операции к виртуальной машине монтируется образ с установочными файлами, и дальнейшие действия производятся изнутри ОС.

В операционных системах Microsoft Windows надо через проводник зайти на примонтированный диск, запустить установку и выбрать вариант Typical. После установки необходимо отсоединить образ VMware Tools от виртуальной машины через пункт Eject CD/DVD в контекстном меню. После чего надо перезагрузить операционную систему.

Для ОС семейства Linux способ установки VMware Tools отличается, также требуется наличие в системе определенного набора пакетов (Perl). Рекомендуется ставить open-vm-tools, он есть в репозиториях практически всех современных дистрибутивов.

Далее описана установка для CentOS Linux, которая производится через безопасное соединение ssh с сервером и требует наличия прав суперпользователя root. Для того чтобы установить VMware Tools, сначала нужно установить пакет Perl:

# yum install perl

Проверка наличия обновлений:

# yum check-update

Просмотреть полученный список пакетов, обновить:

# yum update

Перегрузка операционной системы:

# /sbin/shutdown -r now

После успешной перегрузки системы опять соединиться по ssh с сервером и установить VMware Tools.

Создать репозиторий для установщика пакетов yum:

# cat > /etc/yum.repos.d/vmware-tools.repo << EOF

[vmware-tools]

name=VMware Tools

baseurl=http://packages.vmware.com/tools/esx/5.5latest/rhel6/x86_64

enabled=1

gpgcheck=1

EOF

Здесь в строчке “baseurl=” важно правильно указать версию гипервизора и дистрибутив Linux. В данном примере это 5.5latest - последняя редакция ESXi v5.5 и Red Hat Linux (CentOS Linux) v6 соответственно. URL можно проверить в браузере, где можно увидеть список необходимых пакетов rpm для установки. После чего можно устанавливать драйверы:

# yum install vmware-tools-esx-kmods

и непосредственно программы:

# yum install vmware-tools-esx-nox

Установщик yum сам выберет все модули, которые необходимо установить из репозитория для работы. Также можно установить VMware Tools при помощи программы управления пакетами rpm. Для этого необходимо загрузить все необходимые модули при помощи программы wget. После установки перезагрузить операционную систему виртуальной машины командой:

# /sbin/shutdown -r now

После загрузки ОС необходимо проверить все ли в порядке.

3.8 Управление виртуальными машинами

Настройка автостарта виртуальных машин на сервере VMware ESXi позволяет установить автоматический запуск всех или некоторых виртуальных машин при загрузке гипервизора после включения или перезапуска хостовой машины.

Для этого в настройках сервера на вкладке «Configuration» нужно выбрать в разделе «Software» пункт «Virtual Machine Startup/Shutdown» где будут доступны настройки автозапуска как на рисунке 28.

В вызванном диалоговом окне отображается список всех виртуальных машин, которые с помощью кнопок «Move Up» и «Move Down» можно перемещать по 3 разделам списка:

- Automatic Startup (автозапуск);

- Any Order (другой порядок);

- Manual Startup (ручной запуск).

Также доступны такие настройки как время задержки включения и выключения (по умолчанию установлено 120 секунд), выбор варианта действия при выключении виртуальной машины.

Рисунок 28 Настройка автозапуска виртуальных машин

Важный момент в управлении виртуальной инфраструктурой - это создание снимков состояния виртуальных машин.

Снимки (или снапшоты) необходимо делать перед каждым изменением и если потом что-либо получится не так, как надо, то всегда можно восстановить исходное состояние машины из снимка и попробовать пойти другим путем. Однако не рекомендуется создавать множество снапшотов, так как из-за этого расходуется место на физическом диске, снижается быстродействие и может быть нарушена целостность виртуального жесткого диска. Оптимально хранить не более двух снимков, и если надо создать новый снимок, то сначала лучше удалить самый старый.

Для создания снимка на дереве элементов в левой боковой колонке выбрать сервер, перейти на вкладку «Snapshot» и выбрать «Take Snapshot». В появившемся окне ввести понятное название и краткое описание снимка, чтобы было понятно, когда и зачем он сделан. Для запуска процесса нажать кнопку «OK».

Создание снимка занимает некоторое время, в зависимости от объема виртуального жесткого диска. После завершения процесса результат можно проверить на вкладке «Snapshot», выбрав «Snapshot Manager». Появится окно с деревом снапшотов, где появится только что полученный снимок, а также его название и описание. Там же можно восстановить исходное состояние виртуальной машины из созданного снимка.



4. Оценка производительности

Главная рекомендация по улучшению производительности виртуальной инфраструктуры - это выдача виртуальным машинам ресурсов по минимуму, что означает в данном случае выделение не большего количества памяти и процессоров, чем реально нужно для работы ВМ.

Если на гипервизоре работает небольшое количество виртуальных машин, то для мониторинга системы вполне хватает штатных средств, встроенных в VMware ESXi. Для этого выбираем нужный сервер и переходим на вкладку Performance. [15] На выпадающем меню «Switch to» можно выбрать параметр мониторинга, где доступны такие пункты:

- CPU - использование процессора;

- Datastore - использование хранилища;

- Disk - задержка и скорость чтения/записи на диск;

- Memory - использование памяти;

- Network - использование сети;

- Power - потребление электропитания;

- Storage Adapter - использование дисковых адаптеров;

- Storage path - загрузка при наличии нескольких путей;

- System - загрузка системы;

- Virtual flash - если есть ssd кэширование;

- vSphere Replication - репликация.

В данном случае наиболее интересующими являются показатели использования памяти и процессора. В состоянии, когда все виртуальные машины выключены, сам VMware гипервизор потребляет незначительное количество ресурсов. Графики потребления гипервизором ресурсов процессора и памяти представлены на рисунках 29 и 30 соответственно.

Далее рассмотрим показатели использования памяти и ресурсов процессора более подробно при запущенных на гипервизоре виртуальных машинах.

Рисунок 29 Использование ресурсов процессора гипервизором без ВМ

4.1 Использование памяти

При оценке использования памяти виртуальными машинами нужно учитывать, что в VMware есть несколько видов памяти. Так, для каждой виртуальной машины на вкладке Summary в vSphere Client можно увидеть показатели:

- Memory - это количество оперативной памяти, выделенное виртуальной машине при создании. Это количество памяти доступно в гостевой ОС и за этот предел она выйти не может.

- Memory Overhead - рассчитанное максимальное количество памяти, которое может потребоваться гипервизору на поддержание работы виртуальной машины сверх используемой памяти.

На панели Resources доступны такие показатели (таблица 4):

- Consumed Host Memory - это количество физической памяти хоста ESXI, выделенной виртуальной машине. Часто не превышает значения Memory, но иногда бывает больше, т.к. Consumed Host Memory включает в себя часть Memory Overhead (Overhead, используемый гипервизором).

- Active Guest Memory - это количество памяти, которое по данным гипервизора VMkernel активно используется гостевой ОС, вычисляется статистически.

Рисунок 30 Использование памяти хоста гипервизором без ВМ



Таблица 4

Показатели использования ресурсов на панели Resources

Показатель	elastix	kerio	ubuntu	winserver
Consumed Host CPU, MHz	67	11	6	20
Consumed Host Memory, MB	298	474	533	1823
Active Guest Memory, MB	61	61	133	245

На вкладке «Resource Allocation» можно посмотреть показатели для Host Memory:

- Overhead Consumption - текущий объем затрат памяти на поддержку виртуальной машины.

- Consumed - это объем потребляемой ВМ физической памяти хоста ESXi, меняется постоянно и включает накладные расходы гипервизора. Здесь Consumed = Private + Overhead Comsumption.

Для Guest Memory на той же вкладке есть другие показатели:

- Private - объем памяти физически хранимый хостом для ВМ;

- Shared - объем памяти, который может быть отдан другим ВМ от разницы между сконфигурированным объемом (Configured Memory) и потребляемым (Consumed). Здесь Private + Shared = Guest Memory;

- Swapped - объем памяти, сброшенный в файл подкачки vswp, данный показатель должен быть нулевым или небольшим;

- Compressed - это объем памяти, после сжатия страниц с помощью механизма Memory Compression и хранимый в VM Compression Cache;

- Ballooned - объем памяти, взятый balloon-драйвером (vmmemctl), чтобы передать ее другим ВМ при нехватке памяти;

- Unaccessed - память, которую гостевая ОС ни разу не использовала;

- Active - активно используемая память ВМ по статистике гипервизора.

На производительном хосте VMware ESXi значения показателей Compressed, Ballooned, Unaccessed - должны быть около нуля, так как это означает, что машины не конкурируют за ресурсы, не сжимают страницы и не перераспределяют память между собой. Низкий показатель Active может говорить о том, что виртуальной машине выделен слишком большой объем памяти. [16, 20]

Потребление памяти хоста в реальном времени (вкладки Performance и VM) при запущенных виртуальных машинах показано на рисунках 31 и 32.

Рисунок 31 Использование памяти хоста при работе ВМ

Рисунок 32 Использование ресурсов хоста при работе ВМ

Таким образом, при запущенных виртуальных машинах усредненные (Average) значения использования памяти такие:

Granted = 3250 MB - объем памяти, предоставленный ВМ;

Consumed = 4419 MB - объем физической памяти, выделенной ВМ, включая накладные расходы памяти гипервизором;

Active = 245 MB - память, активно используемая ВМ (по данным гипервизора). Показатели Balloon и Swap нулевые.

На данный момент объем физической памяти хоста (8 GB) превышает объем памяти, выделенный виртуальным машинам, поэтому при потребности есть возможность использовать больший объем за счет резерва и технологии Memory Overcomitment, позволяющей выделять для ВМ больше памяти, чем есть на физическом сервере.

4.2 Использование ресурсов процессора

С точки зрения гипервизора ESXi процессоры делятся на три типа:

- физические (physical, PCPU, socket) процессоры (сокеты), по количеству которых лицензируется ESXi;

- логические (logical, LCPU) - физические ядра физического процессора, в случае hypertreading - логические, каждый LCPU это одна очередь команд;

- виртуальные (virtual, vCPU) - процессоры виртуальной машины.

Один vCPU работает только на одном LCPU, следовательно, виртуальная машина с одним vCPU работает на одном ядре. ESXi в обязательном порядке распределяет по разным ядрам процессоры одной ВМ. На одном ядре может выполняться несколько vCPU разных виртуальных машин. [17]

В данном случае на гипервизоре развернуты 4 виртуальные машины, каждая имеет один vCPU. Физический процессор (Socket) имеет 2 физических ядра (Cores), каждое из которых разделено на 2 логических процессора по технологии Hyperthreading (всего 4 LCPU), в результате на каждый vCPU выделено по одному логическому процессору.

Потребление ресурсов CPU хоста, отображаемое в реальном времени на вкладках VM и Performance при запущенных виртуальных машинах показано на рисунках 32 и 33 соответственно.

Рисунок 33 Использование CPU хоста при работе ВМ

При работе ВМ загрузка процессора не превышает 3,7-7,9 % для каждого логического ядра. Наибольшую нагрузку на ядро осуществляет ВМ с запущенной АТС Elastix (рисунок 32). Наименее загруженное ядро у ВМ с веб-сервером на Ubuntu.

Для проверки использования процессорных ресурсов под нагрузкой на трех виртуальных машинах были запущены ресурсоемкие задачи: на MS Windows Server - установка обновлений ОС, а на двух Linux-машинах (ubuntu и elastix) - подсчет контрольной суммы командой:

# md5sum /dev/urandom

Скриншот графика параметра CPU usage при нагрузке представлен на рисунке 34.

Рисунок 34 Использование CPU при работе ВМ с нагрузкой

Тестирование под нагрузкой длилось около 1 часа. По метрикам гипервизора параметр CPU usage на разных ядрах достигал 83-99%. Использование процессора на MS Windows Server по данным в TaskManager колебалось в пределах 25-99 %, установка обновлений завершилась успешно. На ВМ с Ubuntu веб-сервер Apache продолжал работу, все ВМ в процессе тестирования сохраняли работоспособность.

Из полученных данных по загрузке ядер процессора можно сделать вывод, что все виртуальные машины стабильно работают при максимальном использовании процессора. Также существует возможность для выделения более чем одного логического ядра (LCPU) на виртуальную машину, при ее медленной работе.

Таким образом, была протестирована способность гипервизора поддерживать работу виртуальных машин при малых и высоких нагрузках.



Заключение

В ходе выполнения данной работы были рассмотрены технологии виртуализации компьютерных систем, которые применимы как на уровне обычных пользователей, так и для больших корпоративных систем.

Современный рынок продуктов для виртуализации достаточно хорошо развит, многие производители аппаратного обеспечения не остаются в стороне и расширяют поддержку технологий виртуализации без ущерба для производительности. Интерфейсы для использования виртуальных машин стали проще, поддерживается миграция с одной виртуальной платформы на другую. Виртуализация прочно занимает свое место среди инструментальных средств и необходимых технологий проектирования IT-инфраструктуры предприятия. Технология виртуализации позволяет поднять с 15% до 85% коэффициент загруженности серверов. Даже рядовые пользователи находят применение виртуальным машинам, что связано с ростом производительности аппаратных платформ настольных компьютеров и возможностью поддержки на одной машине нескольких пользовательских окружений. Идеи, заложенные в технологиях виртуализации, открывают широкие возможности по их использованию.

В данной работе были проделаны следующие шаги:

1. Изучены технологии виртуализации, а также средства и подходы для виртуализации серверов.

2. Сделан обзор возможностей платформ виртуализации Microsoft Hyper-V и VMware ESXi.

3. Реализована платформа для виртуализации серверной инфраструктуры.

4. Проведено тестирование разработанной виртуальной среды.

Для выполнения поставленных целей взят за основу гипервизор VMware ESXi, установленный на тестовой платформе. На гипервизоре была развернута виртуальная среда с виртуальными сетями, установлено и настроено несколько виртуальных серверов.

Разработанное средство виртуализации обладает необходимым функционалом для использования в сети небольшой организации.

Виртуальная инфраструктура обладает более высоким уровнем управляемости и доступности, простотой развертывания новых сервисов. Однако при построении виртуальной ИТ-инфраструктуры в дальнейшем рекомендуется внедрение специализированных систем управления и мониторинга, которые интегрируются с платформой виртуализации и позволят своевременно реагировать на возникновение проблем. При работе с виртуальной инфраструктурой очень важна правильная настройка регулярного резервного копирования, желательно также внедрение ролевой модели администрирования и делегирования полномочий.

Повышение эффективности использования серверных мощностей в виртуальной инфраструктуре приводит к увеличению нагрузки аппаратную часть и сети передачи данных, поэтому может потребоваться увеличить надежность физического сервера и пропускную способность каналов передачи данных.



Список использованных источников

1 Виртуализация серверов [Электронный ресурс] // ITsave: сайт. Режим доступа: http://itsave.ru/виртуализация-серверов/

2 Виртуализация. Классификация и области применения [Электронный ресурс] // tadviser.ru: сайт. Режим доступа: http://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Виртуализация._Классификация_и _области_применения

3 Академия Microsoft: Введение в облачные вычисления. Лекция 3:Технологии виртуализации [Электронный ресурс] // Национальный Открытый Университет ИНТУИТ: сайт. Режим доступа: https://www.intuit.ru/studies/courses/673/529/lecture/11915

4 Джонс М. Виртуальный Linux. Обзор методов виртуализации, архитектур и реализаций (перевод на русский язык Костромин В.А.) [Электронный ресурс] // Библиотека сайта rus-linux.net: сайт. Режим доступа: http://rus-linux.net/kos.php?name=/papers/virtual/virtual-linux.koi

5 Анализ современных технологий виртуализации [Электронный ресурс] // habr.com: сайт. Режим доступа: https://habr.com/company/southbridge/blog/212985/

6 Самойленко А. Виртуализация: новый подход к построению IT-инфраструктуры [Электронный ресурс] // ixbt.com: сайт. Режим доступа: https://www.ixbt.com/cm/virtualization.shtml

7 Коржов В. Виртуализация и консолидация [Электронный ресурс] // CIT-forum Библиотека on-line: сайт. Режим доступа: http://citforum.ru/consulting/articles/virtualization/

8 Зачем же нужна виртуализация? [Электронный ресурс] // habr.com: сайт. Режим доступа: https://habr.com/post/91503/

9 Сравнение гипервизоров: KVM, Hyper-V или VMware? [Электронный ресурс] // xelent.ru: сайт. Режим доступа: https://www.xelent.ru/blog/sravnenie-gipervizorov-kvm-hyper-v-ili-vmware/

10 Наиболее актуальное сравнение VMware vSphere и Microsoft Hyper-V в Windows Server 2012 R2 [Электронный ресурс] // VMGU.RU: сайт. Режим доступа: http://www.vmgu.ru/news/vmware-vsphere-6-microsoft-hyper-v-2012-r2-comparison-2016

11 Сравнение Microsoft Hyper-V 2012 R2 vs VMware vSphere 5.5 [Электронный ресурс] // vMind.ru: сайт. Режим доступа: http://vmind.ru/2014/05/16/sravnenie-microsoft-hyper-v-2012-r2-vs-vmware-vsphere-5-5

12 Benchmark-Vergleich Virtualisierung VMware Citrix XenServer Proxmox VE MS Hyper-V 2012R [Электронный ресурс] // 4hf.de: сайт. Режим доступа: https://ww1.4hf.de/2015/01/benchmark-vergleich-virtualisierung-vmware-citrix-xenserver-proxmox-ve-ms-hyper-v-2012r2.html

13 VMware ESXi - добавление драйверов сетевой карты в образ [Электронный ресурс] // 140200.pro: сайт. Режим доступа: http://140200.pro/archives/1121/

14 Overview of VMware Tools [Электронный ресурс] // VMware Knowledge Base: сайт. Режим доступа: https://kb.vmware.com/s/article/340?rfId=&sliceId=1

15 Мониторинг ресурсов VMware ESXI 5.5 [Электронный ресурс] // pyatilistnik.org: сайт. Режим доступа: http://pyatilistnik.org/monitoring-resursov-vmware-esxi-5-5/

16 Использование памяти виртуальными машинами VMware vSphere [Электронный ресурс] // pyatilistnik.org: сайт. Режим доступа: http://pyatilistnik.org/ispolzovanii-pamyati-virtualnyimi-mashinami-vmware-vsphere/

17 Михеев М.О. Администрирование VMware vSphere 5. - М.: ДМК Пресс, 2012. - 504 с.

18 Кусек К., Ван Ной, Дэниел А. Администрирование VMware vSphere 5. Для профессионалов. - СПб.: Питер, 2013. - 384 с.

19 Как создать виртуальную машину VMware vSphere [Электронный ресурс] // stseprounof.org: сайт. Режим доступа: https://www.stseprounof.org/create-vm

20 Epping D. vCenter and Memory metrics [Электронный ресурс] // Yellow-Bricks.com: сайт. Режим доступа: http://www.yellow-bricks.com/2010/12/20/vcenter-and-memory-metrics/

Размещено на Allbest.ru

...