虛擬化打破了物理硬件與操作系統及在其上運行的應用程序之間的硬性連接。操作系統和應用程序在虛擬機中實現虛擬化之後，便不再因位於單臺物理計算機中而受到種種束縛。物理元素（如交換機和存儲器）的虛擬等效於在可跨越整個企業的虛擬基礎架構內運行。
與物理機一樣，虛擬機是運行操作系統和應用程序的軟件計算機。管理程序用作虛擬機的運行平臺，並且可以整合計算資源。每個虛擬機包含自己的虛擬（基於軟件的）硬件，包括虛擬 CPU、內存、硬盤和網絡接口卡。
虛擬化計算機：
x86計算機硬件被設計爲只能運行單個操作系統和單個應用程序，這導致了大多數計算機未得到充分利用。即使安裝了衆多應用程序，大多數計算機仍無法得到充分利用。在最基本的層次上，通過虛擬化可以在單臺物理計算機上運行多個虛擬機，且所有虛擬機可在多種環境下共享該物理計算機的資源。在同一物理計算機上，不同的虛擬機可以獨立、並行運行不同的操作系統和多個應用程序。
下圖所示的就是一臺物理主機在虛擬化前和虛擬後的差別：
虛擬化基礎架構：
除了虛擬化單臺物理計算機之外，還可以使用 VMware vSphere 構建整個虛擬基礎架構，其規模包括數千臺互聯的物理計算機和存儲設備。通過虛擬化，可以動態移動資源和處理能力，分配硬件資源。無需向每個應用程序永久分配服務器、存儲器或網絡帶寬。
雲計算：
虛擬基礎架構是雲計算的基礎。雲計算依賴於可擴展的彈性模型來提供 IT 服務，而該模型本身依賴於虛擬化纔可正常工作。VMware vSphere 即可提供該虛擬化。（在雲計算中，提供商通過 Internet 按需提供託管服務。雲計算類似於公共設施，如電力和電話。用戶可以隨時使用所需的服務級別，而無需負責服務的生產和管理。）
服務器整合：
通過虛擬化進行服務器整合使您可以更充分地利用現有的服務器。此外，還使您可以限制需要管理、支持、存儲和購買的物理資源。通過整合現有的工作負載並利用剩餘的服務器以部署新的應用程序和解決方案，可以實現較高的整合率。
業務連續性：
通過虛擬化，IT 可以縮短甚至消除計劃和非計劃的停機時間。例如，使用 vSphere 可以將虛擬機實時遷移到其他主機，並隨時對物理服務器執行維護，而無需用戶介入或中斷服務。通過使用 High Availability 和 FaultTolerance 等 vSphere 功能，可以縮短非計劃停機時間。
傳統的災難恢復計劃需要手動執行復雜的步驟來分配恢復資源、執行裸機恢復、恢復數據並驗證系統是否可以使用。VMware vSphere 簡化了此環境。硬件配置、固件、操作系統和應用程序變爲存儲在磁盤上一些文件中的數據。使用備份或複製軟件保護這些文件便可確保整個系統受到保護。無需更改這些文件便可將它們恢復到任何物理計算機上，因爲虛擬機獨立於硬件
vSphere 是VMware公司推出一套服務器虛擬化解決方案，目前的最新版本爲5.0 。vSphere5 中的核心組件爲 VMware ESXi 5.0.0（取代原ESX）, ESXi是一款可以獨立安裝和運行在祼機上的系統，因此與他我們以往見過的VMware Workstation 軟件不同的是它不再依存於宿主操作系統之上。在ESXi安裝好以後，我們可以通過vSphere Client 遠程連接控制，在ESXi 服務器上創建多個VM（虛擬機），在爲這些虛擬機安裝好Linux /Windows Server 系統使之成爲能提供各種網絡應用服務的虛擬服務器，ESXi 也是從內核級支持硬件虛擬化，運行於其中的虛擬服務器在性能與穩定性上不亞於普通的硬件服務器，而且更易於管理維護
VMware vSphere 是用於虛擬化的軟件組件套件。這些組件包括 ESXi、vCenter Server 以及在 vSphere 環境中實現許多不同功能的其他軟件組件。
VMware vSphere是由虛擬化層、管理層和接口層組成。
虛擬化層
VMware vSphere 的虛擬化層包括基礎架構服務和應用程序服務。基礎架構服務可以虛擬化、聚合和分配硬件或基礎架構資源。基礎架構服務包括以下類型：
計算服務包含從完全不同的服務器資源虛擬化而成的 VMware 功能。計算服務從許多離散的服務器中聚合這些資源，並將其分配給應用程序。
存儲服務可在虛擬環境中高效利用和管理存儲器的技術集。
網絡服務在虛擬環境中簡化並增強網絡的技術集。
應用程序服務是用於確保應用程序可用性、安全性和可擴展性的服務集。如：vSphere High Availability和 Fault Tolerance。
管理層
VMware vCenter Server 是配置和管理虛擬化 IT 環境的中央點。
接口層
用戶可以通過 GUI 客戶端（如 vSphere Client 或 vSphere Web Client）訪問 VMware vSphere 數據中心。此外，用戶可以通過使用命令行界面和 SDK 進行自動管理的客戶機訪問數據中心。
VMware vSphere 組件和功能：
vSphere 的兩個核心組件是 VMware ESXi和 VMware vCenter Server。
ESXi： 是用於創建和運行虛擬機的虛擬化平臺，它將處理器、內存、存儲器和資源虛擬化爲多個虛擬機。通過 ESXi可以運行虛擬機，安裝操作系統，運行應用程序以及配置虛擬機。配置包括識別虛擬機的資源，如存儲設備
vCenter Server ：vCenter Server 是一種 Windows 服務，安裝後自動運行。充當連接到網絡的 ESXi 主機的中心管理員。vCenter Server 可用於將多個主機的資源加入池中並管理這些資源。vCenter Server 還提供了很多功能，用於監控和管理物理和虛擬基礎架構。
還以插件形式提供了其他 vSphere 組件，用於擴展 vSphere 產品的功能
VMware vSphere Client： 一個允許用戶從任何 Windows PC 遠程連接到 vCenter Server 或 ESXi 的界面。
VMware vSphere Web Client：一個允許用戶從各種 Web 瀏覽器和操作系統遠程連接到 vCenter Server 的 Web界面。
vSphere vMotion ：可以將打開電源的虛擬機從一臺物理服務器遷移到另一臺物理服務器，同時保持零停機時間、連續的服務可用性和事務處理完整性。但不能將虛擬機從一個數據中心移至另一個數據中心。
vSphere Storage vMotion：可以在數據存儲之間遷移虛擬機文件而無需中斷服務。可以將虛擬機及其所有磁盤放置在同一位置，或者爲虛擬機配置文件和每個虛擬磁盤選擇單獨的位置。虛擬機在 Storage vMotion 期間保留在同一主機上。
通過 Storage vMotion 遷移的功能，使您能夠在虛擬機運行時將虛擬機的虛擬磁盤或配置文件移動到新數據存儲。通過 Storage vMotion 遷移，可以在不中斷虛擬機可用性的情況下，移動虛擬機的存儲器。
vSphere High Availability (HA)
可爲虛擬機提供高可用性的功能。如果服務器出現故障，受到影響的虛擬機會在其他擁有多餘容量的可用服務器上重新啓動。
vSphere Fault Tolerance 通過使用副本保護虛擬機，可以提供連續可用性。爲虛擬機啓用此功能後，即
會創建原始或主虛擬機的輔助副本。在主虛擬機上完成的所有操作也會應用於輔助虛擬機。如果主虛擬機不可用，則輔助虛擬機將立即成爲活動虛擬機。
vSphere 數據中心的物理拓撲
典型的 VMware vSphere 數據中心由基本物理構建塊（例如 x86 虛擬化服務器、存儲器網絡和陣列、IP 網絡、管理服務器和桌面客戶端）組成。
vSphere 數據中心拓撲包括下列組件。
計算服務器：在祼機上運行 ESXi 的服務器。ESXi 軟件爲虛擬機提供資源，並運行虛擬機。每臺計算服務器在虛擬環境中均稱爲獨立主機。
存儲網絡和陣列：光纖通道 SAN 陣列、iSCSI SAN 陣列和 NAS 陣列是廣泛應用的存儲技術，VMware vSphere 支持這些技術以滿足不同數據中心的存儲需求。存儲陣列通過存儲區域網絡連接到服務器組並在服務器組之間共享。此安排可實現存儲資源的聚合，並在將這些資源置備給虛擬機時使資源存儲更具靈活性。
IP 網絡：每臺計算服務器都可以有多個物理網絡適配器，爲整個 VMware vSphere 數據中心提供高帶寬和可靠的網絡連接。
vCenter Server： vCenter Server 爲數據中心提供一個單一控制點。它提供基本的數據中心服務，如訪問控制、性能監控和配置功能。它將各臺計算服務器中的資源統一在一起，使這些資源在整個數據中心中的虛擬機之間共享。其原理是：根據系統管理員設置的策略，管理虛擬機到計算服務器的分配，以及資源到給定計算服務器內虛擬機的分配。
在 vCenter Server 無法訪問（例如，網絡斷開）的情況下（這種情況極少出現），計算服務器仍能繼續工作。服務器可單獨管理，並根據上次設置的資源分配繼續運行分配給它們的虛擬機。在 vCenter Server 的連接恢復後，它就能重新管理整個數據中心。
管理客戶端：VMware vSphere 爲數據中心管理和虛擬機訪問提供多種界面。這些界面包括VMware vSphere Client (vSphere Client)、vSphere Web Client（用於通過Web 瀏覽器訪問）或 vSphere 命令行界面 (vSphere CLI)。
預備知識：
支持虛擬機的基礎架構至少包含兩個軟件層：虛擬化層和管理層。在 vSphere 中，ESXi 提供虛擬化功能，用於將主機硬件作爲一組標準化資源進行聚合並將其提供給虛擬機。可以在獨立 ESXi 主機或 vCenter Server 管理的 ESXi 主機上運行虛擬機。
vCenter Server 可用於將多個主機的資源加入池中並管理這些資源，而且可以有效監控和管理物理及虛擬基礎架構。可以管理虛擬機的資源，置備虛擬機，調度任務，收集統計信息日誌，創建模板等。
vCenter Server還提供了 vSphere vMotion、vSphere Storage vMotion、vSphere Distributed Resource Scheduler (DRS)、vSphere High Availability (HA) 和 vSphere Fault Tolerance。這些服務可實現虛擬機的高效自動化資源管理及高可用性。
VMware vSphere Web Client 和 vSphere Client 是 vCenter Server、ESXi 主機和虛擬機的界面。通過vSphere Web Client 和 vSphere Client，可以遠程連接到 vCenter Server。也可以通過 vSphere Client 從任何Windows 系統直接連接到 ESXi。vSphere Web Client 和 vSphere Client 是用於管理 vSphere 環境所有方面的主界面。另外，它們還提供對虛擬機的控制檯訪問。
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