作者：尹正杰

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一.常見的虛擬化技術

1.虛擬化技術的優勢

當物理機資源足夠某一應用使用，并有多余的富余時，可以把多余的資源提供給其它的應用使用，這時就需要一種計算資源“打包技術”。

2001年vmware公司提出來虛擬機，即在一臺物理機上運行多個虛擬機，讓不同或相同的應用使用虛擬機運行，這就達到了共享一臺物理機計算資源的方式。

虛擬化就是通過模擬計算機的硬件，來實現在同一臺計算機上同時運行多個不同操作系統的技術。

計算機系統虛擬化就是對計算機資源的抽像。在物理機中創建軟件或虛擬表示形式的應用、服務器、存儲和網絡，以減少IT開銷，同時提高效率和敏捷性。

虛擬化技術可以使IT部門更輕松地進行管理以及降低擁有成本和運維成本。
	- 可以提高IT敏捷性;
	- 靈活性;
	- 可擴展性;
	- 同時大幅節約成本;
	- 更高的工作負載移動性;
	- 更高的性能和資源可用性;
	- 自動化運維;

2.虛擬化管理程序 Hypervisor（VMM）

Hypervisor也稱VMM（Virtual Machine Monitor)，即虛擬機監視器。一種運行在物理機和虛擬機操作系統之間的中間軟件層，可以允許多個操作系統和應用共享硬件。

Hypervisor是所有虛擬化技術的核心。 非中斷地支持多工作負載遷移的能力是Hypervisor的基本功能。

Hypervisors是一種在虛擬環境中的“元”操作系統。他們可以訪問服務器上包括磁盤和內存在內的所有物理設備。

Hypervisors不但協調著這些硬件資源的訪問，而且在各個虛擬機之間施加防護。

當服務器啟動并執行Hypervisor時，它會加載所有虛擬機客戶端的操作系統同時會分配給每一臺虛擬機適量的內存，CPU，網絡和磁盤。

目前市場上各種x86 管理程序(hypervisor)的架構存在差異，三個最主要的架構類別包括：
	半虛擬化(Hypervisor Type I):
		虛擬機直接運行在系統硬件上，創建硬件全仿真實例，被稱為“裸機”型。 
		裸機型在虛擬化中Hypervisor直接管理調用硬件資源，不需要底層操作系統，也可以將Hypervisor看作一個很薄的操作系統。
		這種方案的性能處于主機虛擬化與操作系統虛擬化之間。
		這種虛擬化方案需要我們修改各個guest虛擬機的內核，這也就是為不同的虛擬機打上可能需要打上不同的內核驅動。
		例如：Xen
		
	硬件輔助全虛擬化(HypervisorTyep II):
		虛擬機運行在傳統操作系統(HOST OS)上，同樣創建的是硬件全仿真實例，被稱為“托管（宿主）”型。
		托管型/主機型Hypervisor運行在基礎操作系統上，構建出一整套虛擬硬件平臺（CPU/Memory/Storage/Adapter），使用者根據需要安裝新的操作系統和應用軟件，底層和上層的操作系統可以完全無關化，如Windows運行Linux操作系統。
		主機虛擬化中VM的應用程序調用硬件資源時需要經過:VM內核->Hypervisor->主機內核，因此相對來說，性能是三種虛擬化技術中最差的。
		例如：kvm
		
	軟件全虛擬化(Hypervisor Type III):
		所謂的軟件全虛擬化，即非硬件輔助全虛擬化，模擬CPU讓VM使用，效率低。
		例如：QEMU
		 

3.操作系統虛擬化

稱為輕量級虛擬化，允許操作系統內核擁有彼此隔離和分割的多用戶空間實例（instance），這些實例也被稱之為容器。

其是基于Linux內核中的namespace,cgroup,chroot,iptables,overlayFS等技術實現。

例如：LXC，Docker，Podman，Pouch等。

如果非要劃分的話，其實操作系統虛擬化本質上屬于軟件全虛擬化(Hypervisor Type III)的一個分支。只不過其不需要模擬CPU，而是和宿主機共用同一個內核。

4.常見的虛擬化技術管理工具

如上圖所示，目前是支持虛擬化技術的產品有很多，咱們的課程主要介紹VMware和KVM相關的技術棧。

5.使用虛擬機的優勢

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如上表所示，相比于物理機，虛擬機比物理機有明顯的優勢。

虛擬機(VM)是物理計算機及其組件軟件的表現形式，虛擬化軟件可將物理機機器組件轉換為文件。

虛擬機(VM)包含一組規范和配置文件，并由主機和物理資源提供支持。

每個虛擬機都配置有虛擬設備，這些虛擬設備可提供與物理硬件相同的功能，但更便攜，安全且易于管理。

虛擬機組件包含:
	- 客戶機操作系統:
		底層對應的是宿主機的一個目錄文件。
		
	- VMware Tools:
		是一組驅動程序，使用這些驅動程序，客戶機操作系統可以高效地與服務器硬件進行交互。
        VMware Tools額外增加的功能，使ESXI可以更好地管理虛擬機對物理硬件的使用。    
		
	- 虛擬資源:
		例如: CPU，內存，網絡適配器，磁盤和控制器，串行和并行端口。

二.vSphere概述

1.vSphere常見術語

如上表所示，介紹了vSphere常見術語。

2.vSphere 特性

- vSphere Client:
	從 ESXI 6.5+之后的版本默認支持基于WebUI的方式進行管理。
	
- vCenter Server(vCSA):
	支持基于圖形化的方式管理，早期管理基于命令行方式。
	
- ESXI Quick Boot:
	啟動速度更快，目前最高支持Dell 730xd等相關產品。
	參考鏈接:
		https://knowledge.broadcom.com/external/article?legacyId=52477
		https://www.dell.com/support/kbdoc/en-us/000181689/dellemc-esxi-7-0-quick-boot-compatibility-guide
	
- Support for Remote Direct Memory Access(RDMA):
	從vSphere 6.7+之后的版本才支持，可以提高傳輸效率。
	
- vSphere persistent memory:
	介于內存和磁盤一種存儲機制，需要調用"NVDIMM"特性。
	
- Per-VM Enhanced VMotion Compatibility(EVC):
	從vSphere 6.7+之后的版本才支持，可以提升VM在線遷移的兼容性。
	
- Virtuak Trusted Platform Module(vTPM):
	這是主板的一個加密芯片，vSphere 5.x支持TPM 1.2，vSphere 6.7支持 2.0版本。
	基于vTPM可以讓特定的客戶機安裝特定的操作系統，不讓其進行遷移等相關工作，算的上是一種比較安全的加密機制。
	
- Precision Time Protocol(PTP):
	用于更精確的時間同步的特性，早期支持NTP，現在的版本還支持PTP。
	
- vSphere with Kubernetes
	當在vSphere集群中啟用了vSphere with Kubernetes的功能時，將Hypervisor層創建Kubernetes控制平面。
	并創建了一些特定的對象，這些對象允許在ESXI中運行Kubernetes工作負載。
	
- VMware Sphere Configuration maximums:
	如上表所示，表示7.0支持的最大的一個配置容量。
	參考鏈接:
		https://www.vladan.fr/configuration-maximums/
		
- Vsphere 支持如下幾種存儲技術:
	- Fibre Channel-based storage
	- FCoE
	- iSCSI-based storage
	- Network File System(NFS)
	- Vmware is's virtual SAN(VSAN)

3.ESXI架構圖

如上圖所示，ESXI架構包含了很多個組件，這里簡單了解即可，后期隨著課程深入會逐步了解。

ESXI 常見術語說明:
VM Kernel：
      ESXI操作系統的核心，控制著大多數其他組件。
      VM kernel負責資源管理和調度、運行虛擬機（VMs）以及分配主機管理所需的進程。

    VMM:
          虛擬機監視器（VMM）是在Vmkernel內部運行的一個進程，它虛擬化客戶操作系統指令并管理客戶操作系統內存。
          VMM向VM kernel發送存儲和網絡請求，并將所有其他請求傳遞給VMX進程。

    Scheduler:
          資源調度程序也位于VMkernel內部。
          它的工作是從VMM和VMX進程獲取硬件資源請求，并將其調度到底層物理系統。

    User worlds:
          就像大多數操作系統一樣，在ESXI中，用戶世界空間是供非內核進程執行的。


VMX:
      在ESXI主機上運行的每個VM都有一個在User worlds空間中運行的虛擬機執行輔助進程（Virtual Machine Execution，VMX）。
      VMX進程控制VM的鍵盤、鼠標和屏幕（KMS），遠程終端，以及一些非關鍵的I/O操作，如CD-ROM。
      請勿將其與"*.VMX"文件混淆，這個文件存儲的是虛擬機的配置信息。

    vpxa:
         vCenter Server的代理服務，負責與vCenter Server通信和同步操作。

    hostd:
          hostd是ESXi主機的管理代理服務，負責處理ESXi主機的各種管理任務，包括虛擬機的操作記錄（如開關機、快照等）、用戶登錄信息等。
          所有圖形和命令行界面（CLI）以及應用程序編程界面（API）調用都通過hostd路由到相應的VMX或內核進程。

    FDM:
          代理容錯域管理器，FDM可能會發出錯誤的群集警報，表明主機上的vSphere HA代理無法訪問其他主機的某些管理網絡地址。

4.vSphere兼容性選擇

如上圖所示，我們可以在官網看到ESXI和服務器硬件資源，驅動，服務器品牌等的兼容性。

參考鏈接:
	https://compatibilityguide.broadcom.com/
	https://compatibilityguide.broadcom.com/search?program=hsm&persona=live&column=partnerName&order=asc

5.博通(broadcom)收購vmware我們要關注的八卦

2023年11月23日，晶片巨人博通（Broadcom）官方宣布，以約690億美元的價格，收購虛擬軟體提供商 VMware，當中有610億美金的合約收購，而 VMware則以80億美金的負債出售。

一旦這筆交易達成，這將是今年以來半導體史上最大的一筆并購，也是歷史上排名前三的大公司，僅次于微軟（Microsoft）對動視暴雪（Activision Blizzard）支付的687億美元（不包括負債等），以及戴爾（Dell）對 EMC （EMC）的670億美元（包括負債在內）。

2023年，隨著VMware被博通（Broadcom）收購，VMware產品停止了永久訂閱，僅以按年付費訂閱的形式提供服務。這無疑是增加了客戶在VMware的使用成本，也給VMware的未來帶來眾多不確定因素。

2024年2月Broadcom終止了VMware經銷商和服務提供商的所有合作伙伴關系，并且邀請了超過 18,000 家活躍的VMware經銷商合作伙伴重新參與Broadcom Advantage合作伙伴計劃。值得一提的是，在2023年5月，據CRN報道，VMware經銷商合作伙伴超過28,000家。

2024年11月起，個人版VMware Workstation與Fusion轉為免費，但需通過博通官網注冊下載，商業版仍嚴格采用訂閱制，取消永久許可支持。

 
博通此前曾取消ESXi 7.x/8.x免費版（改為訂閱制），此次重啟免費版是應對社區壓力的調整。

博通自2025年4月起向許可證過期用戶發送法律警告函，禁止安裝任何更新（包括補丁和安全修復），否則視為侵權。

當前唯一官方免費版本為ESXi 8.0 Update 3e（產品名：VMware vSphere Hypervisor 8）。

三.ESXi7.0 安裝部署

1.準備客戶機

如上圖所示，我們創建一個客戶機用來安裝ESXI。

2.開啟ESXI虛擬機

如上圖所示，我們根據提示逐步安裝即可，安裝的步驟可參考我之前的筆記。

參考鏈接:
	http://www.rzrgm.cn/yinzhengjie/p/18930206

3.查看物理網卡

如上圖所示，我們發現ESXI主機就一塊名為"vmnic0"的物理網卡。

4.vlan設置

如上圖所示，如果物理網卡上聯是trunk接口，則需要填寫對應的VLAN ID喲~

5.配置ESXI的IP地址

如上圖所示，我們可以為ESXI配置IP地址，然后基于WebUI的方式訪問即可。

6.訪問ESXI的WebUI

如上圖所示，我們成功登錄到頁面啦

7.配置授權碼

如上圖所示，我們為ESXI分區許可證進行激活，授權碼:  JJ2WR-25L9P-H71A8-6J20P-C0K3F