虛擬化 2.0 - 快速指南

虛擬化 2.0 - 概述

虛擬化是一種技術，它幫助我們在硬體上安裝不同的作業系統。它們彼此完全分離且獨立。在維基百科中，您可以找到如下定義：“在計算中，虛擬化是一個廣泛的術語，指的是計算機資源的抽象化。

虛擬化向其使用者、應用程式或終端使用者隱藏計算資源的物理特性。這包括使單個物理資源（例如伺服器、作業系統、應用程式或儲存裝置）看起來像多個虛擬資源一樣工作。它還可以包括使多個物理資源（例如儲存裝置或伺服器）看起來像單個虛擬資源一樣工作……”

虛擬化通常是：

從一個物理資源建立多個虛擬資源。
從一個或多個物理資源建立一個虛擬資源。

虛擬化的型別

如今，虛擬化一詞廣泛應用於許多概念，其中一些在下面進行了描述：

伺服器虛擬化
客戶端和桌面虛擬化
服務和應用程式虛擬化
網路虛擬化
儲存虛擬化

現在讓我們詳細討論一下每個概念。

伺服器虛擬化

它是虛擬化您的伺服器基礎設施，您無需再為不同目的使用任何物理伺服器。

客戶端和桌面虛擬化

這類似於伺服器虛擬化，但這次是在使用者站點，您可以在其中虛擬化他們的桌面。我們用瘦客戶端替換他們的桌面，並利用資料中心資源。

服務和應用程式虛擬化

虛擬化技術將應用程式與底層作業系統和其他應用程式隔離，以提高相容性和可管理性。例如，Docker 可以用於此目的。

網路虛擬化

它是虛擬化基礎設施的一部分，尤其是在您要虛擬化伺服器時使用。它可以幫助您建立多個交換機、VLAN、NAT 等。

下圖顯示了 VMware 架構：

儲存虛擬化

這在資料中心中得到廣泛使用，在資料中心中您擁有大型儲存，它可以幫助您建立、刪除和分配儲存到不同的硬體。此分配是透過網路連線完成的。儲存領域的領導者是 SAN。下圖給出了一個示意圖：

瞭解不同型別的虛擬機器管理程式

虛擬機器管理程式是一個攔截作業系統對硬體的呼叫的薄軟體層。它也稱為**虛擬機器監視器**(VMM)。它在主機計算機上建立一個虛擬平臺，在此平臺上執行和監控多個客戶作業系統。

虛擬機器管理程式有兩種型別：

原生或裸機虛擬機器管理程式和
託管虛擬機器管理程式

現在讓我們詳細討論一下這兩種型別。

原生或裸機虛擬機器管理程式

原生虛擬機器管理程式是直接在主機硬體上執行的軟體系統，用於控制硬體並監控**客戶作業系統**。客戶作業系統在虛擬機器管理程式之上的單獨級別上執行。它們都具有虛擬機器管理器。

這種虛擬機器架構的示例包括**Oracle VM、Microsoft Hyper-V、VMWare ESX** 和 **Xen**。

託管虛擬機器管理程式

託管虛擬機器管理程式旨在在傳統作業系統內執行。換句話說，託管虛擬機器管理程式在主機作業系統之上添加了一個不同的軟體層。而客戶作業系統成為硬體之上的第三個軟體層。

託管虛擬機器管理程式的一個眾所周知的例子是**Oracle VM VirtualBox**。其他包括**VMWare Server 和 Workstation、Microsoft Virtual PC、KVM、QEMU** 和 **Parallels**。

瞭解本地虛擬化和雲

虛擬化是使雲計算工作的基本技術之一。但是，虛擬化並非雲計算。雲計算是由不同的提供商根據某些成本向您提供的服務。

在企業網路中，虛擬化和雲計算通常一起用於構建公共或私有云基礎設施。在小型企業中，每種技術將分別部署以獲得可衡量的效益。透過不同的方式，虛擬化和雲計算可以幫助您最大限度地減少裝置支出，並充分利用您現有的裝置。

如前所述，虛擬化軟體允許一臺物理伺服器執行多個獨立的計算環境。在實踐中，這就像為每臺購買的物理伺服器獲得多臺伺服器一樣。這項技術是雲計算的基礎。雲提供商擁有大量裝滿伺服器的資料中心來為其雲服務提供支援，但他們無法將單個伺服器分配給每個客戶。因此，他們虛擬地對伺服器上的資料進行分割槽，使每個客戶端都能使用同一軟體的單獨“虛擬”例項（可以是私有網路、伺服器場等）進行工作。

小型企業最有可能透過訂閱基於雲的服務來採用雲計算。最大的雲計算提供商是**擁有 Azure 的微軟**和**亞馬遜**。

微軟提供了以下說明，您可以從中瞭解如何在無需額外支出的情況下利用額外的基礎設施來幫助您的業務。您可以擁有內部部署的基本基礎設施，而在雲端，您可以擁有所有基於虛擬化技術的服務。

虛擬化 2.0 - 優缺點

在本章中，我們將討論一些虛擬化最常見的優點和缺點。

虛擬化的優勢

以下是虛擬化的一些最公認的優勢，並進行了詳細說明。

使用虛擬化實現高效的硬體利用率

虛擬化透過減少對物理硬體系統的需求來降低成本。虛擬機器使用高效的硬體，從而降低硬體數量、相關的維護成本並減少電力以及冷卻需求。您可以在短短幾秒鐘內分配記憶體、空間和 CPU，使您更獨立於硬體供應商。

使用虛擬化提高可用性

虛擬化平臺提供許多物理伺服器上沒有的高階功能，從而提高了正常執行時間和可用性。儘管供應商的功能名稱可能不同，但它們通常提供諸如即時遷移、儲存遷移、容錯、高可用性和分散式資源排程等功能。這些技術使虛擬機器持續執行或使它們能夠從計劃外的停機中恢復。

能夠將虛擬機器從一臺伺服器移動到另一臺伺服器可能是虛擬化最大的單一優勢之一，它具有廣泛的用途。隨著技術的不斷成熟，它能夠進行遠端遷移，例如能夠將虛擬機器從一個數據中心遷移到另一個數據中心，無論網路延遲如何。

災難恢復

當您的伺服器虛擬化後，災難恢復非常容易。藉助虛擬機器的最新快照，您可以快速恢復並執行。組織可以更輕鬆地建立一個經濟高效的複製站點。如果資料中心或伺服器機房本身發生災難，您始終可以將這些虛擬機器移動到其他地方，例如雲提供商。擁有這種靈活性意味著您的災難恢復計劃將更容易實施，並且成功率將達到 99%。

節約能源

將物理伺服器遷移到虛擬機器並將它們整合到更少的物理伺服器上，意味著降低資料中心的每月電力和冷卻成本。它減少了碳足跡，有助於淨化我們呼吸的空氣。消費者希望看到公司減少汙染排放並承擔責任。

快速部署伺服器

您可以快速克隆映像、主模板或現有虛擬機器，以便在幾分鐘內啟動並執行伺服器。您無需填寫採購訂單、等待發貨和收貨，然後安裝、堆疊和連線物理機器，然後再花費額外的時間等待作業系統和應用程式完成安裝。藉助 Veeam 等虛擬備份工具，重新部署映像的速度非常快，以至於您的終端使用者幾乎不會注意到存在問題。

節省伺服器機房或資料中心的空間

想象一個簡單的例子：您有兩個機架，其中有 30 臺物理伺服器和 4 個交換機。透過虛擬化您的伺服器，它將幫助您減少物理伺服器使用的一半空間。結果可以在一個機架中使用兩臺物理伺服器和一個交換機，其中每臺物理伺服器容納 15 臺虛擬化伺服器。

測試和設定實驗室環境

當您在伺服器上測試或安裝某些內容並且它崩潰時，不要驚慌，因為不會丟失資料。只需恢復到以前的快照，您就可以繼續前進，就好像錯誤從未發生過一樣。您還可以將這些測試環境與終端使用者隔離，同時保持其線上狀態。完成工作後，將其部署到生產環境中。

將所有本地基礎設施遷移到雲端只需一天

如果您決定將整個虛擬化基礎設施遷移到雲提供商，您可以在一天內完成。所有虛擬機器管理程式都為您提供匯出虛擬伺服器的工具。

能夠劃分服務

如果您有一臺伺服器承載不同的應用程式，這可能會增加服務彼此崩潰的可能性，並提高伺服器的故障率。如果您虛擬化此伺服器，您可以將應用程式放在彼此隔離的環境中，就像我們之前討論的那樣。

虛擬化的缺點

儘管您無法找到虛擬化的許多缺點，但我們將討論以下一些突出的缺點：

額外成本

您可能需要投資虛擬化軟體，並且可能需要額外的硬體才能使虛擬化成為可能。這取決於您現有的網路。許多企業擁有足夠的能力來適應虛擬化，而無需花費太多現金。如果您的基礎設施超過五年，則需要考慮初始更新預算。

軟體許可

隨著越來越多的軟體供應商適應虛擬化的日益普及，這個問題正變得越來越不重要。但是，務必與您的供應商核實，以瞭解他們如何看待在虛擬化環境中使用軟體。

實施和管理虛擬化環境將需要具有虛擬化專業知識的 IT 員工。在使用者方面，典型的虛擬環境的操作方式與非虛擬環境類似。有些應用程式不適合虛擬化環境。

學習新的基礎設施

虛擬化 2.0 - 常用場景

虛擬化有多種用途，但最常用的兩種是**伺服器虛擬化**和**客戶端桌面虛擬化**。我們在前一章已經討論了它們的優勢以及為什麼它們被廣泛使用。

虛擬化桌面計算機

客戶端虛擬化也稱為VDI，它在集中式伺服器中執行整個桌面環境。所有處理都在伺服器中完成。客戶端裝置通常是瘦客戶端，充當連線I/O外設（例如鍵盤、滑鼠、顯示器、音訊聯結器甚至USB埠）到區域網的端節點。

如前所述，瘦客戶端硬體是一種計算機終端，提供鍵盤、滑鼠、顯示器、聲音外設插孔和USB裝置開放埠的I/O。

例如 - 印表機、快閃記憶體驅動器、網路攝像頭、讀卡器、智慧手機等。一些瘦客戶端包括傳統序列和/或並行埠，以支援舊裝置，例如收據印表機、秤、計時鐘等。瘦客戶端軟體通常包括GUI（圖形使用者介面）、雲訪問代理（例如RDP、ICA、PCoIP）、本地Web瀏覽器、終端模擬（在某些情況下）和一組基本本地實用程式。

瘦客戶端最大的生產商是惠普、戴爾和IBM。

執行特定程式解決方案

桌面虛擬化最著名的軟體之一是XenApp & XenDesktop。向任何裝置和任何地點的員工交付Windows、Linux、Web和SaaS應用程式或完整的虛擬桌面。

更多資訊可以在https://www.citrix.com/products/xenapp-xendesktop/找到

另一個主要供應商是VMware，其平臺稱為**VMware Horizon 7**。要購買並瞭解其所有功能和規格，請點選以下連結https://www.vmware.com/products/horizon.html

微軟是另一個提供商，它結合了遠端桌面服務和**Hyper-V**。有關此方面的任何其他資訊，請點選以下連結https://technet.microsoft.com/en-us/windowsserver/ee236407.aspx

設定測試和開發環境

虛擬化環境最強大的功能之一是能夠在幾分鐘內為不同的方法建立實驗室，尤其是在軟體開發中，然後將相同的基礎架構匯入生產環境。

關於測試環境，它將跨平臺功能引入您的開發測試環境，並使用您首選的編碼語言進行原生構建。它在您今天使用的裝置和平臺上測試您的應用程式：從Linux、Windows到iOS和Android。

上面提到的所有功能都可以透過私有云或公有云完成。這取決於我們根據需求想要使用什麼。您應該考慮您必須管理此雲的人力資源以及您想要花費的預算。

虛擬化 2.0 - 硬體

在本章中，我們將討論硬體的各個元件，例如CPU、記憶體、儲存和網路。

瞭解虛擬CPU

當我們安裝管理程式時，每個物理CPU都會被抽象成虛擬CPU。這會將每個核心的可用CPU週期進行劃分，並允許多個VM“共享時間”給定的物理處理器核心。一般來說，管理程式通常為每個vCPU（每個核心）分配一個工作負載。如果伺服器上的工作負載需要更多CPU週期，最好在特定虛擬CPU上部署更少的VM。

讓我們考慮以下示例來了解虛擬CPU的邏輯。

我有一臺物理伺服器，它有兩個處理器（CPU 1和CPU 2），每個處理器有四個物理核心。總共有2 * 4 = 8個物理核心。

根據一些計算，我們的管理程式為每個物理核心提供了5-10個vCPU。

總共有[8個物理核心 *（5到10個vCPU）] 40-80個vCPU，這意味著我們可以最多為虛擬機器分配80個vCPU。

瞭解虛擬記憶體

簡單來說，虛擬記憶體就是機器的RAM。虛擬機器的記憶體資源設定決定了主機有多少記憶體分配給虛擬機器。虛擬硬體記憶體大小決定了虛擬機器中執行的應用程式可用的記憶體量。

虛擬機器的記憶體資源不能超過其配置的虛擬硬體記憶體大小。**ESXi主機**將記憶體資源使用限制在對虛擬機器最有用的最大量，以便您可以接受無限記憶體資源的預設值。

您可以新增、更改和配置虛擬機器記憶體資源或選項以增強虛擬機器效能。您可以在建立虛擬機器時設定大多數記憶體引數，也可以在安裝**客戶作業系統**後進行設定。大多數管理程式都需要在更改設定之前關閉虛擬機器。

在下圖中，您可以看到總物理記憶體在兩個虛擬機器之間分配。

瞭解虛擬儲存

儲存虛擬化是將來自多個網路儲存裝置的物理儲存（資料叢集）合併到看起來像單個儲存裝置中，並且可以透過中央控制檯進行管理。我們無法為虛擬機器分配超過資料叢集物理提供的儲存。

您將在檔案的末尾看到這些副檔名。在用作虛擬機器一部分的所有檔案中，不同的管理程式喜歡使用不同的檔案型別。一些比較常見的是**VDI、VHDX、VMDK**和**HDD**。

在以下示例中，我們有一個總共12 TB的資料叢集和四個虛擬機器，我們為每個虛擬機器分配了儲存。總共分配給它們的儲存最大為12 TB。

瞭解虛擬網路

我們將透過一個簡單的示例來討論虛擬網路是如何完成的。

我們在同一主機上運行了虛擬機器1、2、3和4。他們希望來回傳送網路流量。這是透過虛擬網絡卡（如下圖所示，vNIC）完成的，該網絡卡虛擬連線到由管理程式建立的虛擬交換機（vSwitch）。

此虛擬交換機與伺服器的物理卡（pNIC）通訊，該物理卡連線到物理交換機（pSwitch），然後與網路的其餘裝置通訊。

請檢視以下示意圖。

虛擬化2.0 - Microsoft Hyper-V

在本章中，我們將討論Microsoft Hyper-V及其各個模組。

在Windows Server 2012中安裝Hyper-V

Microsoft Hyper-V，稱為Windows Server虛擬化，是一個本機（裸機）管理程式。它可以在執行Windows作業系統的x86-64系統上建立虛擬機器，從Windows 8開始。Hyper-V取代了**Windows Virtual PC**，成為Windows NT客戶端版本的硬體虛擬化元件。執行Hyper-V的伺服器計算機可以配置為將單個虛擬機器公開到一個或多個網路。

Hyper-V最初與Windows Server 2008和Windows 7一起釋出，並且從那時起，所有Windows Server版本和一些客戶端作業系統都免費提供。

讓我們看看如何透過以下步驟在Windows Server 2012中安裝Hyper-V角色。

**步驟1** - 要安裝Hyper-V角色，請轉到“伺服器管理器”→“管理”→“新增角色和功能”。

**步驟2** - 點選“下一步”。

**步驟3** - 選擇“基於角色或基於功能的安裝”選項→點選“下一步”。

**步驟4** - 我們將在本地安裝Hyper-V角色，如“從伺服器池中選擇伺服器”→點選“下一步”。

**步驟5** - 從角色列表中，選中“Hyper-V”伺服器角色→點選彈出視窗上的“新增功能”→點選“下一步”。

**步驟6** - 點選“下一步”。

**步驟7** - 選擇將參與虛擬化並負責網路交換的伺服器的物理網路介面卡→點選“下一步”。

**步驟8** - 在“遷移”下，保留預設設定→點選“下一步”。

**步驟9** - 選擇要儲存檔案的路徑→點選“下一步”。

**步驟10** - 點選“安裝”並等待安裝進度條完成。

在Windows 10工作站中安裝Hyper-V

要在Windows 7、8、10版本中安裝它，您必須檢查您的計算機是否支援虛擬化。以下是基本要求 -

Windows 10專業版或企業版64位作業系統。
具有二級地址轉換 (SLAT) 的64位處理器。
至少4GB系統RAM。
BIOS級硬體虛擬化支援。

在我的情況下，我們有一臺筆記型電腦**HP Probook 450 G3**，它支援它。

在繼續安裝之前，請按照以下步驟操作。

**步驟1** - 確保在BIOS設定中打開了硬體虛擬化支援，如下所示 -

**步驟2** - 在搜尋欄中鍵入“開啟或關閉Windows功能”，然後點選該功能，如下所示。

**步驟3** - 選擇並啟用Hyper-V。

使用Hyper-V建立虛擬機器

在本節中，我們將學習如何建立虛擬機器。首先，我們必須開啟Hyper-V管理器，然後按照以下步驟操作。

**步驟1** - 轉到“伺服器管理器”→點選“Hyper-V管理器”。

**步驟2** - 點選左側面板上的“新建”或“操作”按鈕。

**步驟3** - 雙擊“虛擬機器…”

**步驟4** - 將開啟一個新表格→鍵入新機器的名稱→點選“下一步”。

**步驟5** - 將開啟一個新表格，您必須在其中分配記憶體。請記住，您不能選擇超過物理記憶體的記憶體。

**步驟6** - 在“連線”下拉框中，選擇您的物理網路介面卡→點選“下一步”。

**步驟7** - 現在是建立虛擬硬碟的時候了，如果您已經有一個，請選擇第二個選項。

步驟 8 − 選擇要安裝的 ISO 映象 → 點選“完成”。

步驟 9 − 點選完成之後，您將收到如下所示的提示資訊。

步驟 10 − 要連線到虛擬機器，右鍵單擊建立的虛擬機器 → 點選“連線…”。

步驟 11 − 之後，您的 ISO 映象將繼續安裝。

使用 Hyper-V 設定網路

Hyper-V vSwitch 是一種軟體，2 層乙太網網路流量交換機。它允許管理員將虛擬機器連線到物理或虛擬網路。它在 Hyper-V 管理器安裝中預設可用，幷包含用於安全和資源跟蹤的擴充套件功能。

如果您嘗試在設定過程完成後立即建立虛擬機器，則無法將其連線到網路。

要設定網路環境，您需要在 Hyper-V 管理器的右側面板中選擇虛擬交換機管理器，如下面的螢幕截圖所示。

虛擬交換機管理器有助於配置 vSwitch 和全域性網路設定，只需在您有需要時更改預設的“MAC 地址範圍”。

建立虛擬交換機很容易，並且有三種可用的 vSwitch 型別，如下所述：

外部 vSwitch 將 Hyper-V 主機的物理網絡卡與虛擬網絡卡連結，然後允許您的虛擬機器訪問主機外部。這意味著您的物理網路和網際網路（如果您的物理網路連線到網際網路）。
內部 vSwitch 應用於構建獨立的虛擬網路，當您需要將虛擬機器彼此連線以及連線到管理程式時。
專用 vSwitch 將建立一個虛擬網路，其中所有連線的虛擬機器都可以相互看到，但不能看到 Hyper-V 主機。這將完全隔離該沙箱中的虛擬機器。

在這裡，我們選擇了“外部”，然後選擇“建立虛擬交換機”。將開啟一個包含 vSwitch 設定的表格，我們將在其中填寫如下所示的欄位。

名稱 − 是我們將用於識別 vSwitch 的名稱。
備註 − 是供我們描述的，通常，我們會新增易於理解的描述。
連線型別 − 如前所述為外部，並在我的伺服器上選擇物理網路介面卡。

輸入完所有內容後，單擊“確定”。

使用 Hyper-V 為虛擬機器分配處理器和記憶體

在本節中，我們將瞭解如何為在伺服器上執行的虛擬機器分配 CPU、記憶體和磁碟資源。在 Hyper-V 中分配 CPU 或任何其他型別的資源的關鍵是要記住一切都是相對的。

例如，Microsoft 釋出了一些有關虛擬化 Exchange Server 的指南。其中一項列出的內容是，無論 Exchange 執行在虛擬機器上還是專用伺服器上，Exchange 的總體系統要求都是相同的。

要分配上述功能之一，我們需要點選右側面板中的“設定…”選項卡。

要為選定的虛擬機器分配更多記憶體，請單擊螢幕左側的“記憶體”選項卡。您還將擁有“啟動 RAM”，您可以在其中為虛擬機器分配與物理記憶體一樣多的 RAM → 點選“確定”。

要分配更多處理器，請單擊面板左側的“處理器”選項卡。然後，您可以輸入虛擬機器的虛擬處理器數量。

如果需要擴充套件或壓縮虛擬硬碟的容量，請單擊左側面板上的“IDE 控制器 0” → 點選“編輯”。

完成以上所有更改後，單擊“下一步”。

根據您的需要選擇其中一個選項（所有選項都有各自的描述），然後單擊“下一步”。

單擊“完成”並等待該過程完成。

在 Hyper-V 中使用檢查點

Hyper-V 中的檢查點稱為快照，它們可以幫助我們將機器恢復到過去所需的某個狀態。

要建立檢查點，我們應按照以下步驟操作。

步驟 1 − 透過單擊選擇虛擬機器。在左側面板上，單擊“檢查點”。

步驟 2 − 以下檢查點將在 Hyper-V 管理器控制檯的主介面中建立，並帶有相應的日期和時間。

VMware Workstation Player

在本章中，我們將瞭解如何安裝 VMware Workstation Player 及其用法。

安裝 VMware Workstation Player

VMware Workstation Player 是一個“託管式 hypervisor”，因此您必須先安裝作業系統才能繼續安裝它。

VMware Workstation Player 是免費版本，可用於非商業、個人和家庭用途。他們還鼓勵學生和非營利組織受益於此產品。要下載 VMware Workstation Player，您可以點選以下連結 https://www.vmware.com/products/player/playerpro-evaluation.html。要安裝 VMware Workstation Player，請按照以下步驟操作。

步驟 1 − 單擊如下螢幕截圖所示的“立即下載”。

步驟 2 − 您將看到一個檔案已下載 → 雙擊它。

步驟 3 − 將彈出一個表格，初始化 VMware 的安裝 → 點選“下一步”。

步驟 4 − 選中“我接受許可協議中的條款”複選框 → 點選“下一步”。

步驟 5 − 再次點選“下一步”按鈕。

步驟 6 − 保留預設值並點選“下一步”。

步驟 7 − 再次點選“下一步”。

步驟 8 − 點選“安裝”。

步驟 9 − 桌面將建立一個圖示。點選它，將彈出一個表格，您有兩個選擇：如果您想將其用作非商業版本，只需輸入您的電子郵件地址。如果您想將其用作商業版本，請選中第二個選項並輸入您的序列號。

使用 VMware Workstation 建立虛擬機器

要建立虛擬機器，我們必須按照以下步驟操作。

步驟 1 − 點選“播放器”→ 檔案 → 新建虛擬機器。

步驟 2 − 將彈出一個表格，要求您找到“啟動磁碟”、“啟動映像”或稍後安裝作業系統。

我們將選擇第二個選項並點選“瀏覽”。然後，我們必須點選要安裝的 ISO 映象。完成所有操作後，點選“下一步”。

步驟 3 − 由於我正在安裝 Windows Server 2012，因此將彈出一個表格，要求輸入序列號 → 如果要啟用 Windows 的非商業版本，請直接點選“下一步”。

步驟 4 − 完成上述步驟後，將開啟一個對話方塊。點選“是”。

步驟 5 − 點選“下一步”。

步驟 6 − 在“最大磁碟大小”框中，輸入虛擬硬碟的值，在本例中為 60GB。然後點選“下一步”。

步驟 7 − 點選“完成”。

使用 VMware Workstation 設定網路

要設定 VMware Workstation 中虛擬機器的網路模式，我們必須點選“編輯虛擬機器設定”。

將開啟一個包含網路設定的表格，並在該表格的左側面板上點選“網路介面卡”。

在此表格的左側，您可以看到如下螢幕截圖所示的網路模式。

如果要限制虛擬機器的頻寬使用，請點選“高階”並設定入站和出站頻寬。

使用 VMware Workstation 為虛擬機器分配處理器和記憶體

要為 VMware Workstation 中的虛擬機器分配記憶體，我們必須點選“編輯虛擬機器設定”。將開啟一個表格，我們必須點選“記憶體”。

在左側面板上，我們必須手動輸入記憶體量或透過上下移動箭頭來輸入，如下面的螢幕截圖所示。

如果點選“處理器”。在左側面板上，我們必須輸入 vCPU 的數量，如下面的螢幕截圖所示。

注意 − 如果您設定的 vCPU 超過主機支援的數量，則虛擬機器將無法啟動。

使用 VMware Workstation 複製虛擬機器

要建立虛擬機器的副本，我們必須使用 VMware Workstation 商業版。

讓我們看看如何在實踐中透過以下步驟操作。

步驟 1 − 開啟 VMware 管理控制檯，右鍵單擊要複製的虛擬機器。點選“管理”。

步驟 2 − 點選“克隆…”，將開啟一個嚮導。

步驟 3 − 點選“下一步”。

步驟 4 − 點選“建立完整克隆”並點選“下一步”。

步驟 5 − 為將要建立的克隆命名，然後點選“完成”。

以下螢幕截圖描述了克隆過程。

克隆過程完成後，將開啟以下視窗。

虛擬化 2.0 - VirtualBox

在本章中，我們將瞭解什麼是 VirtualBox 以及詳細討論其各種元件。

安裝 VirtualBox

首先，我們將下載 VirtualBox 並安裝它。我們應該按照以下步驟進行安裝。

步驟 1 − 要下載 VirtualBox，請點選以下連結 https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads 現在，根據您的作業系統選擇要安裝的版本。在本例中，將是第一個（Windows 主機）。

步驟 2 − 選擇選項後，點選“下一步”。

步驟 3 − 您將看到一個詢問應用程式安裝位置的選項。我們可以保留預設設定並點選“下一步”。

步驟 4 − 選擇以下螢幕截圖所示的選項後，點選下一步。

步驟 5 − 將彈出一個對話方塊，詢問是否繼續安裝。點選“是”。

步驟 6 − 在下一步中，點選“安裝”。

步驟 7 − 勾選啟動 VirtualBox 複選框，然後點選“完成”。

步驟 8 − VirtualBox 應用程式現在將開啟，如下面的螢幕截圖所示。現在，我們已準備好安裝虛擬機器。

使用 VirtualBox 建立虛擬機器

要使用 Oracle VirtualBox 建立虛擬機器，我們應該按照以下步驟操作。

步驟 1 − 首先，點選桌面上的“Oracle VM VirtualBox”圖示，如下面的螢幕截圖所示。

步驟 2 − 下一步是點選“新建”按鈕，該按鈕位於螢幕的左上角。

步驟 3 − 將彈出一個表格，要求您輸入虛擬機器的引數。這些引數將是：

名稱 − 我們必須為此虛擬機器指定一個友好的名稱。
型別 − 輸入將要安裝在其上的作業系統。
版本 − 輸入之前選擇的該作業系統的特定版本。

填寫完以上所有引數後，點選“下一步”。

步驟 4 − 選擇在此虛擬機器中需要分配的記憶體量 → 點選“下一步”。

步驟 5 − 選擇三個硬碟選項中的一個，然後點選“建立”。

步驟 6 − 為虛擬硬碟選擇副檔名（建議使用大多數虛擬機器使用的通用副檔名，例如 VHD）→ 點選“下一步”。

步驟 7 − 選擇是將虛擬硬碟設定為動態還是固定。這取決於您的需求 → 點選“下一步”。

步驟 8 − 為虛擬硬碟檔案命名，並選擇虛擬機器的磁碟大小 → 點選“建立”。

透過選擇“專家模式”，可以一步完成以上所有步驟。

建立的虛擬機器將如下面的螢幕截圖所示。

使用 VirtualBox 設定網路

VirtualBox 中有兩種網路模式，分別是 −

NAT 網路和
僅主機網路。

下面將詳細解釋這兩種網路模式。

NAT 網路

要設定 NAT 網路，應按照以下步驟操作。

步驟 1 − 轉到 Oracle VM VirtualBox 管理器 → 點選“首選項…”。

步驟 2 − 點選“網路”，然後在左側面板中點選“NAT 網路”選項卡。

步驟 3 − 點選“+”按鈕，如下面的螢幕截圖中突出顯示的那樣。

步驟 4 − 在這裡，我們需要輸入“網路名稱”以及將進行 NAT 的此網路的 IP 範圍，以便能夠訪問網際網路和其他網路。

僅主機網路

要設定僅主機網路，應按照以下步驟操作。

步驟 1 − 如果點選“僅主機網路”選項卡，則可以建立與其他網路隔離的網路。但是，虛擬機器主機之間以及與管理程式機器通訊。點選“+”號。

步驟 2 − 將繼續建立主機介面，如下面的螢幕截圖所示。

步驟 3 − 如果點選 VirtualBox Host 按鈕，則可以編輯設定。

步驟 4 − 如果希望主機獲取“DHCP IP”，請點選“DHCP 伺服器”選項卡，並選中“啟用伺服器”複選框 → 點選“確定”。

步驟 5 − 在“介面卡”選項卡中，輸入管理程式的 IP。

完成網路模式的所有準備工作後，現在可以為虛擬機器分配網路了。

為此，請點選面板左側的虛擬機器，然後右鍵點選“網路”選項，將開啟一個表格。

每臺機器最多可以有四個乙太網介面卡。下圖突出顯示了四個部分，下面將對它們進行解釋。

選中“啟用網路介面卡”複選框以啟用虛擬機器上的 vNIC 並將其連線到一個網路。
您可以建立許多網路，因此我們必須在“名稱”下拉框中選擇其中一個。
在介面卡型別下拉框中，我們必須選擇管理程式具有的物理網絡卡。
混雜模式：在這裡，如果我們不希望虛擬機器彼此通訊，可以選擇“拒絕”。

完成以上所有引數後，點選“確定”。

為虛擬機器分配處理器和記憶體

要使用 VirtualBox 為虛擬機器分配處理器和記憶體，應按照以下步驟操作。

步驟 1 − 要分配處理器和記憶體，必須在選擇虛擬機器後點擊“設定”。

步驟 2 − 點選左側選項卡上的“系統”，然後點選“主機板”選項卡。左右移動箭頭以分配記憶體，如下面的螢幕截圖所示。

步驟 3 − 要分配處理器，請點選“處理器”選項卡。左右移動箭頭以分配處理器數量，如下面的螢幕截圖所示。

步驟 4 − 完成所有更改後 → 點選“確定”。

使用 VirtualBox 複製虛擬機器

要使用 VirtualBox 複製虛擬機器，應按照以下步驟操作。

步驟 1 − 要複製之前建立的虛擬機器，請右鍵點選虛擬機器並選擇“克隆”。將開啟一個嚮導。

步驟 2 − 輸入克隆機器的名稱，然後點選“下一步”。

步驟 3 − 選擇一個選項，然後點選“克隆”。

步驟 4 − 新建立的虛擬機器將如下面的螢幕截圖所示。

在 VirtualBox 上刪除虛擬機器

要刪除 VirtualBox 上的虛擬機器，應按照以下步驟操作。

步驟 1 − 首先，我們必須右鍵點選要刪除的虛擬機器，然後點選“刪除”。

步驟 2 − 要完全刪除虛擬機器，請選擇“刪除所有檔案”。

虛擬化 2.0 - OpenStack

在本章中，我們將討論 Openstack 及其在虛擬化中的作用。

瞭解 Openstack

OpenStack 是一種用於構建和管理公共和私有云的雲計算平臺的軟體。Openstack 擁有最大的社群之一。它由OpenStack 基金會管理，這是一個負責監督開發和社群建設的非營利組織。其官方網頁為 – https://www.openstack.org/。

OpenStack 用於部署虛擬機器和其他處理管理雲環境的不同任務的例項。OpenStack 被視為 – 基礎設施即服務 (IaaS)。基於 Openstack，請參見以下示意圖，該圖描述了它是如何管理的。

來源 − https://www.openstack.org/

Openstack 平臺由 Web UI 儀表板管理。它包含九個核心關鍵元件。

這些關鍵概念的詳細描述如下 −

Nova 是一個計算引擎。它用於部署和管理大量虛擬機器。
Swift 是一個用於物件和檔案的儲存系統。
Cinder 是一個塊儲存元件。它訪問磁碟驅動器上的特定位置。
Neutron 提供網路功能。
Horizon 是 Openstack 的儀表板。它是唯一的圖形介面（Web UI）。
Keystone 提供身份服務。它本質上是所有使用者的中央列表。
Glance 為 OpenStack 提供映象服務。在這種情況下，“映象”指的是硬碟的映象（或虛擬副本）。
Ceilometer 提供遙測服務，使雲能夠為雲的各個使用者提供計費服務。
Heat 允許開發人員將雲應用程式的要求儲存在一個檔案中，該檔案定義了該應用程式所需的資源。

Openstack 的發行版本在以下插圖中說明。

安裝 Openstack

由於 Openstack 是一個開源平臺，因此可以透過不同的軟體發行版以多種方式安裝和部署它。每個發行版都為雲作業系統增加了自己的價值。

對於希望試用 Openstack 的新系統管理員，可以獲得預安裝的 Openstack 平臺 ISO 映象。它們可以從以下連結下載https://docs.openstack.org/image-guide/obtain-images.html

要手動安裝它們，主要發行版為 −

Ubuntu − https://www.ubuntu.com/cloud/openstack
Red Hat − https://www.rdoproject.org/
Suse − https://www.suse.com/products/suse-openstack-cloud/

我們必須瞭解 Openstack 是用於企業環境的，要安裝它，我們應該具備以下硬體要求。

安裝要求

Openstack 的安裝要求如下 −

至少 5 臺具有以下角色的機器 −
- 1 臺用於 MAAS 伺服器的機器。
- 1 臺用於 Autopilot 的機器。
- 3 臺或更多用於雲的機器 −
  - 至少一臺必須具有 2 個網絡卡。
  - 至少 3 臺必須具有 2 個磁碟。
一個專用交換機來建立私有云 LAN。
透過該 LAN 上的路由器訪問網際網路。

對於此實驗室，我們有一臺虛擬機器，我們將安裝Devstack。它設計用於在單個筆記型電腦、PC 或虛擬機器上安裝。它包含用於開發評估的原始上游程式碼。它支援 −

Ubuntu 14.04/16.04
Fedora 23/24
CentOS/RHEL 7
Debian 和
OpenSUSE

此版本的連結為 – https://docs.openstack.org/devstack/latest/#install-linux

在 Ubuntu 14.04 上安裝 Openstack

要在 Ubuntu 14.04 上安裝 Openstack，應按照以下步驟操作。

步驟 1 − 從以下連結下載安裝指令碼 - https://git.openstack.org/cgit/openstack-dev/devstack

使用此命令 – git clone https://git.openstack.org/openstack-dev/devstack

步驟 2 − 透過鍵入以下命令瀏覽 Devstack 資料夾 – $ cddevstack。

步驟 3 − 使用以下命令執行檔案stack.sh ./stack.sh，安裝過程將繼續，如下所示 −

步驟 4 − 輸入您的密碼。

步驟 5 − 現在將花費大約 15-20 分鐘才能完成安裝過程，在此期間，它將下載並安裝所有庫。

步驟 6 − 在安裝結束時，我們將看到主機的 IP、用於管理它的 URL 以及用於管理它的使用者名稱和密碼。

步驟 7 − 要登入，必須在瀏覽器中輸入：主機 IP、在安裝期間輸入的使用者名稱和密碼。

步驟 8 − 在主儀表板中，您將看到“例項”概述。

步驟 9 − 要建立新例項，或者簡單地說要建立虛擬機器，請點選“例項”。

步驟 10 − 點選“啟動例項”。

步驟 11 − 填寫以下所示的所有欄位。

步驟 12 − 我們將看到建立的例項，如下面的螢幕截圖所示。

準備基礎設施

虛擬化，至少在伺服器級別，已經使用了一段時間。從那時起，這個概念已經擴充套件到使用者、應用程式、網路、安全、儲存，當然也擴充套件到桌面虛擬化（VDI）。因此，為了在所有這些概念中推廣，我們必須事先準備一個基礎架構，該架構被分成一些關鍵元件。

第一個是**管理程式**，我們已經在前面的章節中討論過它。這項工作需要的一些重要規範包括——處理器、記憶體和網路模式等。

網路 - 區域網和廣域網最佳化

VDI 可能會非常消耗資源——這包括網路上的流量。擁有良好的**核心交換基礎設施**將有助於緩解此問題，因為它允許管理員建立圍繞流量流動的某些規則和策略。

為 VDI 特定流量設定**QoS 指標**可以幫助消除擁塞並確保正確的流量具有適當的優先順序。至於離開資料中心的流量，瞭解使用者所在的位置並根據某些條件最佳化他們的體驗變得非常重要。

另一個重要的方面是儲存。大型組織將擁有眾多儲存控制器。同時，一些較小的組織將只使用一個。無論可用的儲存控制器數量多少，都需要針對 VDI 對其進行適當的調整。

為了防止啟動和處理風暴，組織必須檢視其映像的 IOPS 需求。為了緩解處理方面的難題，管理員可以考慮使用**快閃記憶體技術**（**NetApp、Fusion-IO、XtremIO**）或**SSD 技術**（**Violin、Nimbus**）來幫助解除安裝這類工作負載。此外，像 Atlantis ILIO 這樣的中間平臺執行在虛擬機器之上，該虛擬機器利用大量 RAM 作為關鍵儲存庫。

理解不同的檔案系統

檔案系統根據其功能而有所不同。下面列出了一些最常見的檔案系統：

虛擬機器檔案系統 - VMFS
網路檔案系統 - NFS
新技術檔案系統 - NTFS
原始裝置對映 - RDM

讓我們詳細討論一下每個檔案系統。

虛擬機器檔案系統

**VMFS** 是 VMware 專有的檔案系統。它是一個叢集檔案系統，可以同時掛載到多個伺服器上。這有助於每個主機同時連線到任何檔案系統，這是 VMware 首選的專有系統所期望的。大多數 VMware 管理程式都可以與其他檔案系統一起使用，但預設選擇和首選選擇是 VMFS。

網路檔案系統

NFS 是最初由 Sun 開發的系統，但現在是一個開放標準系統。在 UNIX 和 Linux 世界中普遍使用。它是一個分散式檔案系統。它可以掛載到一臺伺服器上，網路將用於共享資訊到多臺機器。

新技術檔案系統

NTFS 是 Windows NT 作業系統的標準檔案結構。它用於檢索和儲存硬碟上的檔案。

原始裝置對映

RDM 幫助虛擬機器檔案系統中的任何檔案充當任何原始裝置的代理。它允許虛擬機器訪問並使用儲存裝置。

在不同型別的儲存之間進行選擇

所有儲存裝置都分為三類，分別是：

直連儲存
網路附加儲存
儲存區域網路

讓我們詳細瞭解一下每個儲存型別。

直連儲存

DAS 是您的本地硬碟驅動器。我們可以在每臺機器中擁有一個或多個本地硬碟驅動器。它主要用於小型虛擬化系統。此解決方案適用於少量虛擬機器。它是最便宜、最簡單的儲存方法。您也可以使用此方法連線外部硬碟驅動器，將任何虛擬機器載入到該外部硬碟驅動器上，這是一種快速簡便的啟動方法。

例如 - 一臺在其上具有本地硬碟的伺服器。這種型別的管理程式最多隻能容納 10-20 臺虛擬機器。示例裝置可以是具有八個本地硬碟的 HP 伺服器，如下所示。

網路附加儲存

NAS 是“任何與網路上的其他使用者共享其自身儲存並充當最簡單形式的檔案伺服器的伺服器”。網路附加儲存透過網路共享檔案。一些最常用的協議是**SMB、NFS、CIFS** 和**TCP/IP**。當您訪問 Windows 系統上檔案伺服器上的檔案時，它就是 NAS。

NAS 將使用乙太網連線透過網路共享檔案。NAS 裝置將具有 IP 地址，然後可以透過該 IP 地址透過網路訪問。NAS 最大的供應商是**QNAP** 和**聯想**。

下圖顯示了 NAS 的工作原理。

儲存區域網路

SAN 允許多臺伺服器共享儲存池；使其對伺服器看起來好像它是本地或直連儲存。已經開發了一種專用的網路標準**光纖通道**，以允許以高速在伺服器和儲存之間移動塊。它使用專用的交換機和基於光纖的佈線系統，這使其與穿越繁忙企業網路的日常流量分開。而成熟的 SCSI 協議則支援伺服器主機匯流排介面卡與磁碟系統之間的通訊。

下圖顯示了 SAN 交換機的工作原理。

虛擬化 2.0 - 故障排除

在本章中，我們將討論網路通訊和效能緩慢的故障排除。

網路通訊故障排除

在虛擬環境中，要排除網路連線故障，我們應該按照一些步驟來找到解決方案。

網路通訊指示

我們遇到的一些症狀如下：

您無法連線到網際網路。
單臺虛擬機器無法與網路連線。
虛擬機器無法連線到網路。
無法獲取 IP。
單臺虛擬機器之間的 TCP/IP 連線失敗。

網路通訊錯誤

您也可能會遇到以下錯誤：

目標主機不可達
網路錯誤
連線被拒絕
網路電纜已拔出
Ping 請求找不到主機
請檢查名稱，然後重試
無法解析目標系統名稱等。

網路通訊解決方案

上述症狀和錯誤的解決方案如下：

確保**埠組名稱**與虛擬機器的網路介面卡相關聯，該介面卡存在於交換機或虛擬分散式交換機中。此外，還要確保拼寫正確。
確保您的虛擬機器中有足夠的**儲存容量**，有時它會影響連線。
驗證**虛擬網路介面卡**是否存在並已連線。
驗證虛擬機器**來賓作業系統**內的網路是否正確。
驗證**TCP/IP** 堆疊是否正常工作。
如果此虛擬機器是從物理系統轉換而來的，請驗證是否存在任何**隱藏的網路介面卡**。因為它可能具有隱藏的靜態路由。
驗證**vSwitch** 是否有足夠的埠供虛擬機器使用。
驗證虛擬機器是否配置了兩個**vNIC** 以消除 NIC 或物理配置問題。
確認您的虛擬機器的**防火牆**沒有阻止 Internet 訪問。
確認您的虛擬機器的**防病毒程式**沒有阻止 Internet 訪問。
確保已啟用**網路介面卡**。
關閉虛擬機器，然後重新啟動您的**主機**。
刪除和重新新增**虛擬網路卡介面卡**。

效能緩慢的故障排除

檢查您的 CPU 負載是否過高。您可以點選“CPU”。這將向您顯示虛擬機器正在消耗的 CPU 量。如果它非常高，您可以考慮新增更多 vCPU。在確保物理主機擁有比您將在虛擬機器內部配置的更多核心可用後，應執行此操作。我們還應該考慮虛擬機器內部的應用程式是否能夠利用多個 vCPU。

檢查記憶體

記憶體也可能是虛擬機器效能的一個嚴重限制。如果您未配置足夠的記憶體，虛擬機器通常會透過開始將其記憶體頁面交換到磁碟來響應。如果您的虛擬機器使用了超過 2/3 的記憶體，那麼我們應該分配更多記憶體。

檢視磁碟對齊

對於任何 Windows 7 之前、Windows 2008 Server 之前或更舊的基於 Linux 的系統，您的磁碟可能未對齊。未對齊可能會導致相當大的效能下降，尤其是在您下面的儲存沒有很多 IOPS 可供使用時。

根據應用程式需求，將虛擬磁碟格式化為特定格式或塊大小非常重要。例如 - Microsoft SQL 2005 伺服器的資料庫通常放在塊大小為 64KB 的 NTFS 上。

如果虛擬機器在某個時間點存在效能問題，則需要檢查病毒掃描程式。不僅要檢查受影響的虛擬機器，還要檢查其他虛擬機器。

如果您執行 P2V - 虛擬機器（意味著您將物理機轉換為虛擬機器），並且您之後沒有“清理”，則可能存在許多未使用的驅動程式甚至應用程式。

備份、還原和遷移虛擬機器

在本章中，我們將討論如何備份、還原和遷移虛擬機器。

複製虛擬機器

複製或克隆機器意味著建立其精確副本。大多數管理程式都支援此功能。透過複製機器，我們複製了每個細節，包括機器名稱和附加到機器的不同網路地址。

複製機器並將其投入使用並不總是最佳選擇，因為網路中的重複名稱或 IP 可能會成為問題。我們通常出於備份目的進行復制。

大多數管理程式可以在機器關閉時進行克隆。如果管理程式接受在機器開啟時進行克隆，建議將其關閉，因為此過程可能會使機器崩潰。實際上，我們已經討論了“如何在 VMware Workstation 中進行克隆”，請參閱前面的章節。

備份和恢復虛擬機器

有三種方法可以備份虛擬機器。

方法 1

最常見的方法是在來賓虛擬機器上安裝傳統的備份軟體。如果在我們的虛擬機器上使用 Windows 作業系統，我們可以使用“備份和還原”來備份機器，該功能位於“控制面板”中。

對於 Linux 作業系統，我們可以根據我們的需要使用許多開源工具，例如“Bacula”、“rsync”等。

方法 2

另一種策略或方法是複製定義虛擬機器的所有檔案。因此，我們將必須找出並找到定義我們的虛擬機器的所有單個檔案，並將它們複製到備用位置。其中一些檔案將很大。

示例：這裡，我們使用 VirtualBox 建立了幾個虛擬機器，如下所示。它們的名字是 - “AC2”、“Kali2016.1”、“test”、“Windows 2012”。

要找到我們必須複製或備份的檔案，我們必須右鍵單擊虛擬機器。轉到“儲存”，然後將滑鼠移動到虛擬硬碟上，它將顯示找到 VDI 檔案的完整路徑。

我們將把所有這些檔案儲存到另一個位置。

方法 3

備份和還原虛擬機器（VM）的第三種方法是使用第三方軟體。其中最好的軟體之一是**Veeam**，您可以在以下網址找到它 - https://www.veeam.com/

將物理伺服器轉換為虛擬伺服器

在本節中，我們將瞭解如何將物理機轉換為虛擬機器。在許多文獻中，這通常被稱為**P2V**。

VMware 推出了一款名為**vCenter Converter**的產品，它可以將物理機轉換為 VMware 虛擬機器。您可以從以下連結下載該軟體 - https://www.vmware.com/products/converter.html

微軟有一款名為**Disk2vhd**的產品，它可以將物理硬碟轉換為 VHD 格式的虛擬硬碟。您可以從以下連結下載它 – https://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/ee656415.aspx

我們只需要在物理伺服器上安裝該軟體，然後單擊“建立”，如下面的螢幕截圖所示。將建立一個 VHDX 檔案，該檔案可以匯入到虛擬化平臺中。

這兩種產品都可以在伺服器執行時進行機器轉換，並且都是免費的。所有虛擬化平臺供應商都提供一些 P2V 工具，並且通常都是免費的。從供應商的角度來看，他們非常希望您將物理機轉換為針對其虛擬化平臺最佳化的虛擬機器。

將虛擬伺服器轉換為物理伺服器

將虛擬伺服器轉換為物理伺服器，也稱為 V2P，當然比 P2V 轉換不太常見。但是，有時在基於開發的環境中需要這樣做。例如，產品需要在虛擬伺服器中進行測試，然後遷移到物理伺服器，或者克隆生產機器並將其遷移到測試環境。

虛擬化平臺供應商不提供此類工具。但是，您可以向硬體供應商請求，看看他們是否可以提供此類工具。

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