虛擬化技術(shù)由于其在提高基礎(chǔ)設(shè)施可靠性和提升資源利用效率等方面的巨大優(yōu)勢，應(yīng)用越來越廣泛。同時，虛擬化技術(shù)本身也在快速發(fā)展，虛擬網(wǎng)絡(luò)接入領(lǐng)域，802.1Qbg、802.1Qbh等標(biāo)準(zhǔn)相繼推出，虛擬服務(wù)器高可用方面，HA、FT、DRS、DPS、vMotion等技術(shù)也在不斷演進(jìn)。相應(yīng)的虛擬化管理技術(shù)必須同步發(fā)展，才能解決虛擬化帶來的需求。

一、虛擬化的技術(shù)和管理需求

1.主流的服務(wù)器虛擬化技術(shù)簡介

在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器領(lǐng)域，虛擬化技術(shù)目前仍處于快速發(fā)展的階段，IDC統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，VMware和Hyper-V處于領(lǐng)導(dǎo)者地位。KVM陣營由于Redhat的加入，將成為第三支最有力量的參與者（如圖1所示）。

圖1  虛擬化產(chǎn)品市場份額

從技術(shù)發(fā)展方向來看，服務(wù)器虛擬化的有四種分類（如表1所示），其中完全虛擬化技術(shù)是目前使用最為普遍的技術(shù)，VMware、Hyper-V、KVM、XEN等產(chǎn)品均已支持該技術(shù)。

表1 虛擬化技術(shù)分類

2.虛擬化對管理的影響因素之一：vSwitch

服務(wù)器虛擬化引入了虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（vSwitch）的概念，如圖2所示，使用虛擬化軟件技術(shù)仿真出來的二層交換機(jī)，位于物理服務(wù)器中。vSwitch創(chuàng)建虛擬的網(wǎng)絡(luò)接口（vNIC）鏈接VM，并使用物理網(wǎng)卡連接外部的物理交換機(jī)。

圖2  vSwtich結(jié)構(gòu)

vSwitch的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理方式產(chǎn)生了巨大的影響，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

1）從網(wǎng)絡(luò)管理的范圍來看，不僅要覆蓋物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器、防火墻等），還要延伸到服務(wù)器內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)交換功能，因此需要有不同于SNMP/CLI等傳統(tǒng)的管理手段來管理實現(xiàn)對vSwitch的管理。

2）從網(wǎng)絡(luò)的可視性來看，由于虛擬服務(wù)器和物理網(wǎng)絡(luò)之間多了一層vSwitch，使得傳統(tǒng)的基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)可視化管理手段失效（比如流量無法全部感知影響流量分析管理、終端接入無法感知影響網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯?/p>

3）從網(wǎng)絡(luò)的可控性來看，由于一個物理網(wǎng)絡(luò)接口下面將連接一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，接入層的管控能力從原來針對一個終端擴(kuò)展成針對一個網(wǎng)絡(luò)（包含多個VM終端），需要有手段區(qū)分每個VM終端來達(dá)到接入層的控制（而不僅僅是區(qū)分接入接口，因為接入接口下移到服務(wù)器內(nèi)部的vSwitch上了）。

3.虛擬化對管理的影響因素之二：遷移

為提供VM系統(tǒng)的可靠性，服務(wù)器虛擬化技術(shù)提供了VM遷移、高可用性（HA）、熱備容錯、資源池調(diào)度等特性，這些特性都會影響VM的物理部署位置，不僅使虛擬服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的物理位置的可視性變得困難，并且使得服務(wù)器接入物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要一定的網(wǎng)絡(luò)資源配置，其接入位置的動態(tài)性就要求物理網(wǎng)絡(luò)配置能提供隨需而動的管理能力。

以下以VMware舉例，介紹這幾種特性及對網(wǎng)絡(luò)管理的影響和需求。

1)VM遷移－vMotion

vMotion有幾種實現(xiàn)，目前對VM服務(wù)中斷影響最小、遷移性能最佳的實現(xiàn)方式是在線遷移（Live Migration），如圖3所示。一般物理機(jī)之間要采用SAN或NAS之類的集中式共享外存設(shè)備，同時考慮操作系統(tǒng)內(nèi)存執(zhí)行狀態(tài)的遷移[注：主流的內(nèi)存遷移技術(shù)是預(yù)拷貝技術(shù)，通過多個輪次的增量拷貝，直至內(nèi)存不再更新。不在此詳述]，停機(jī)時間非常短暫。

圖3  vMtoion示意圖

2)高可用性HA

有兩種HA模式：1）物理服務(wù)器故障，可在具有備用容量的其他生產(chǎn)服務(wù)器中自動重新啟動受影響的所有虛擬機(jī)（如圖4左所示）；2）VM操作系統(tǒng)出現(xiàn)故障，HA 會在同一臺物理服務(wù)器重啟啟動受影響的虛擬機(jī)（如圖4右所示）。

圖4  HA場景示意圖

3)熱備容錯（Fault Tolerance）：

如圖5所示，原始實例創(chuàng)建一個在另一臺物理服務(wù)器上運(yùn)行的實時影子，VM故障時可不重啟完成切換，防止由硬件故障導(dǎo)致的應(yīng)用程序中斷，相當(dāng)于熱備份。

圖5  FT場景示意圖

4)動態(tài)資源調(diào)度：

基于預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，跨資源池動態(tài)平衡計算、分配資源。如圖6所示，管理員可以將Exchange server和Apache Server移動到其他物理服務(wù)器，使SAP系統(tǒng)得到更多的空閑資源。

圖6  動態(tài)資源調(diào)度示意圖

4.遷移對網(wǎng)絡(luò)管理的影響和需求分析

在上述場景中，VM位置都發(fā)生了改變，VM能否正常運(yùn)行，不僅需要在服務(wù)器上的資源合理調(diào)度，網(wǎng)絡(luò)連接的合理調(diào)度也是必須的。

圖7  VM、網(wǎng)絡(luò)遷移示意圖

如圖7所示,如果把虛擬機(jī)VM1從物理服務(wù)器pSrv1遷移到物理服務(wù)器pSrv2上，其網(wǎng)絡(luò)連接從原來的由pSRV1上虛擬交換機(jī)vSwitchA的某個VSI(屬于VLAN100的端口組)接入到邊緣物理交換機(jī)Edge Switch1，變成由pSRV2上vSwitchB的某個VSI接入到Edge SwitchB。若遷移后對應(yīng)的Edge Switch的網(wǎng)絡(luò)配置不合適，則VM1遷移后就可能不能正常使用。比如原先對VM1的訪問設(shè)置了ACL，以屏蔽非法訪問；或設(shè)置了QoS，以保障VM1上業(yè)務(wù)運(yùn)行帶寬等服務(wù)質(zhì)量。都需要在發(fā)生VM創(chuàng)建或vMotion時同步調(diào)整相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接配置。并且，為了保證VM的業(yè)務(wù)連續(xù)性，除了虛擬化軟件能保證VM在服務(wù)器上的快速遷移，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接配置遷移也需要實時完成，即網(wǎng)絡(luò)需要具有"隨需而動"的自動化能力，這也就需要利用虛擬化軟件提供管理API。目前主要的API技術(shù)有如下幾種。

1)VMware ESX/ESXi的管理API

VMware對外提供的管理接口主要是vShpere API（如圖8所示），管理系統(tǒng)可通過調(diào)用API接口對VMware進(jìn)行管理。

圖8  VMware管理接口

2)Hyper-V的管理API

微軟的Hyper-V提供了類似VMware vCenter的集中管理產(chǎn)品SCVMM（System Center Virtual Machine Manager），并可以提供WMI和powerShell形式的API接口管理能力。

3)通用的虛擬化API

為解決虛擬化產(chǎn)品管理的兼容性問題，業(yè)界出現(xiàn)了針對虛擬化的通用API技術(shù)，典型的是Libvert技術(shù)（如圖9所示）。注：Libvert目前支持KVM、Xen、VMware等主流虛擬化產(chǎn)品。

圖9  Libvert技術(shù)架構(gòu)#p#

二、虛擬化趨勢下的可視性管理

服務(wù)器虛擬化后，虛擬服務(wù)器規(guī)模劇增，以及虛擬化軟件的遷移特性使虛擬服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的物理位置的可視性變得困難。當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)異常時，需要從服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)各方面進(jìn)行分析診斷，對網(wǎng)絡(luò)管理員來講，需要清楚虛擬服務(wù)器VM位于哪個物理服務(wù)器、通過哪個物理網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接口接入網(wǎng)絡(luò)，甚至需要了解vSwitch上的網(wǎng)絡(luò)配置（比如VLAN），特別是服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的邊界鏈接的可視性。如果對這些信息無法可視化管理，就無法有效的分析和定位故障。

因此需要使用服務(wù)器虛擬化管理技術(shù)將虛擬化網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息納入到統(tǒng)一的資源可視化管理中。

1.虛擬資源視圖

通過虛擬資源視圖，可以查看物理服務(wù)器、虛擬交換機(jī)、VM的資源從屬關(guān)系信息。同時在虛擬交換機(jī)管理視圖中，其提供了服務(wù)器中虛擬網(wǎng)絡(luò)的配置能力（端口數(shù)量、端口組、VLAN、和物理網(wǎng)卡的綁定關(guān)系等）。在虛擬機(jī)的管理視圖中，可以提供分配的計算資源、GuestOS信息的可視性等功能。

2.虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>