11月教學文 - vSphere 5 新功能概觀 (上) @ 天空之城

本月的教學文，也同時於網管人 11 月號雜誌刊載。幾個月前 Weithenn 邀請我寫些虛擬化專欄的文章，我考慮了一段時間。原因是我寫文章算是很隨性，閒暇時間也不固定，沒辦法定時交稿，深怕供應量不足，面臨催稿壓力。不過由於這個專欄文章自由度夠，所以我答應了，第一篇就寫了 vSphere 的 What's New。如果反應還可以，未來應會不定期刊載，或採用與 Weithenn 共筆的方式再繼續寫下去。

在此直接用複製貼上的方式發表於 blog，分上下兩篇，就不再另外貼圖囉 :)

VMware vSphere 5 新功能概觀

虛擬化是雲端的基礎，領導廠商VMware於今年七月正式發表vSphere 5，並在八月底開放下載試用。對於這新一代的雲端作業系統，相信大家都很想知道，多了哪一些新的、更進階的重要功能？vSphere每個世代躍進幅度都很大，筆者針對一些較重要與較受矚目的功能，在此向大家介紹、快速總覽vSphere 5：

版本與授權的部分

vSphere 5 版本

vSphere for Enterprise簡化為Standard、Enterprise、Enterprise Plus三種版本，移除了vSphere 4的Advanced Edition。至於for SMB環境，則還是維持了Essentials、Essentials plus兩種版本。除此之外，並新增了vRAM Licensing Model，新的授權模式將不限制在伺服器實體CPU核心數與總實體記憶體，任何版本的vSphere 5均含有vRAM Entitlements。

vRAM Entitlements

隨著vSpher 5推出而一併發佈的vRAM Entitlements，由客戶所採購的vSphere Edition決定了每個實體CPU可以有多少vRAM的配額，然後加總得出一個vRAM Pool (並非看總實體記憶體有多少)，如果您的VMs開機起來後的vRAM用量超過這個 Pool，那麼就必須再額外購買License添加於vRAM Pool裡才行。

由於一開始vRAM limit per CPU限制較嚴格，這使得高密度記憶體用量的設備，例如刀鋒或多記憶體插槽的伺服器會非常吃虧，購置授權許可的成本可能會因vRAM Entitlements而暴增，馬上引發了許多用戶的抗議聲浪，認為有徵收vTax之嫌。VMware隨後也從善如流，著手修改授權模式，在三週後放寬了vRAM限制，並明定單一VM的vRAM使用授權在vRAM Pool裡計算最多算到96GB，大於此也不須付額外License費用。值得注意的是，免費版vSphere Hypervisor能使用32GB記憶體限制，指的是實體記憶體，而非vRAM。另外用於桌面虛擬化 (VMware View) 的VMs，沒有vRAM Entitlements的問題。

ESXi host的部分

ESXi Only

vSphere 5已經不再有ESX版本，只剩下ESXi。ESX本身有含Service Console(或稱COS)提供管理者當作管理介面，而ESXi只有精簡的Hypervisor提供安裝，主要透過remote CLI來控管，兩者的配置指令並不相同，使用者轉換到ESXi平台需要一點時間來適應。請注意，ESXi並非免費，ESX可以做到的事情ESXi基本上都能做到。但是ESXi有free的vSphere Hypervisor，只提供「單機」虛擬化，所以這個部分應該要個別分開來看。多個ESXi hosts要被vCenter所控管，進而達到企業級應用的功能，是要付費的。

Image Builder

vSphere 5的Image Builder讓您可以客製化ESXi的安裝映像檔，為不同硬體類型的實體Server打造專屬的Installation Images，部署各式各樣不同配置的ESXi。這一系列的VIBs(VMware Installation Bundles)由不同的軟體元件所組成，比方說Patchs或Drivers，將不同的ESXi image套用於不同規格的硬體伺服器。與Auto Deploy的功能搭配使用，能在短期內快速、大量部署ESXi host至資料中心。

Auto Deploy Server

Auto Deploy Server提供了靈活的部署環境，藉由PXE Server、DHCP Server、TFTP Server所組成的群體帶動達到安裝自動化。伺服器可從PXE網路啟動，由DHCP取得IP、導向TFTP Server下載image至實體伺服器的記憶體來啟動運作程序。短時間內即可部署數十、數百部ESXi hosts，並由vCenter套用不同的Host Profile給予不同的ESXi host，既不須硬碟，也不須存在於USB、SD Card，完全在實體的RAM運作。

這種將ESXi與實體Server切割、分開的概念稱為Stateless，好處是重新部署、更新ESXi Hypervisor到任何一台伺服器上都非常快速方便，只要伺服器重新開機，Reload image後，彈指間就是另一種配置(等於重新安裝ESXi)，快速應付任何一種所需要的環境，有助於雲端資料中心的資源配置，更加具備彈性。

ESXi firewall

新增的防火牆模組，坐落於vmnic與Virtual Switch之間，依據防火牆規則透過vmknic檢查數據封包，並提供類似舊版ESX firewall的圖形化介面，讓管理者能以vSphere Client來設定firewall，避免掉從ESX轉換到ESXi的過渡期不適應command設定，造成規則錯誤或疏漏的問題。當然，若您很熟悉ESXi，亦可直接使用CLI配置防火牆。

ESXi Shell

含新的Command Line Interface，將以esxcli替換過時的esxcfg Command，由原先4.1版的TSM(Tech Support Mode)演進而來，主要用於維護及除錯用途，目前仍在發展之中，尚未完整。VMware在vSphere 5開始嘗試整合為單一CLI，改善以往必須要使用多種命令列工具，以及不同指令對管理者造成的困擾。

SSD Swap Cache

將高比例的VM集中在實體伺服器，需要大量的實體記憶體。但因為實體記憶體資源有限，不可能永無止盡的供應給VM，因此VMware 使用了TPS、Memory Ballooning、Memory Compression(4.1版以後提供)等方式讓VMs可超額使用記憶體，活化、有效率的運用記憶體資源。

如果上述方法都用盡，實體Memory依然不足，此時就必須由Hypervisor來做硬碟Swapping，因為虛擬機器並不曉得實際上記憶體已經不夠了，仍舊持續不斷的使用，此時VM自認為擁有的記憶體，其實全部或部分是來自硬碟，嚴重影響VM運作效能。vSphere 5現在可讓管理者將Swap檔案配置到SSD，藉由SSD讀寫效能比傳統硬碟優異的特性，增進VMkernel Swap的運作效能。

VM的部分

Virtual Machine

u Virtual Hardware 8：單一虛擬機器的虛擬硬體擴充能力，更加往上延伸。最大可使用到32個Virtual CPUs以及1TB的記憶體，足以勝任、肩負大型的Mission Critical Application於虛擬化平台的運作。(vSphere 4的Virtual Hardware Version 7，支援到8個Virtual CPUs，記憶體255GB。)

u 更好的3D 繪圖加速，提供桌面端更優異的體驗。

u VM支援USB 3.0裝置、讀卡機以及EFI：這裡指的是將vSphere client所在的遠端USB裝置，交付讓VM讀取，而非將USB裝置接在ESXi host上。有支援EFI的Guest OS也可以在Boot Options裡選EFI或傳統BIOS。

u 新的配置Multicore vCPUs使用者介面：以往想要使用一個實體的多核心CPU運作，在Guest OS會被辨識成多個Virtual CPU（Virtual SMP），可能就會造成軟某些體授權額外收費的問題。假使VM使用一個vCPU，又會產生實際上只運用到多核心的其中一核的問題。所以MultiCore Virtual CPUs可以讓VM「知道」它實際正使用一個實體的CPU，但上面有多個Cores。此功能在4.1版就有，但要到進階設定去調整，vSphere 5新增了圖形配置介面。

u vNUMA：邁入多核心處理器的時代，為了解決CPU與記憶體匯流排間的資料存取瓶頸，NUMA設計將系統分割為數個節點，固定的處理器、記憶體為相同節點，加快存取速度。一旦要存取不同節點，則透過Inter-connect交換資料。vNUMA技術可將硬體底層的NUMA架構傳遞給Guest OS，讓具有NUMA感知的應用程式，能夠完全發揮效益。

u Guest OS可選擇安裝MAC OS X Server v10.6 (Snow Leopard)：僅限於Apple Xserve system 3.1上安裝。

u 與舊版VMware Tools、Virtual Hardware相容：可讓vSphere 4的VM使用原來的VMware Tools與Virtual Hardware，運行於ESXi 5的host下，除非想使用到新功能，否則VM不必升級。

vCenter的部分

vSphere Web Client

早期我們可以透過Web Access功能，以瀏覽器登入vCenter管理VM，但功能受限，虛擬機器之外的大部分工作均不能使用，例如新增vSwitch、執行vMotion等。這次VMware以Adobe Flex架構改寫成為全新的Web Client，相容於IE7、Firefox 3.5以上的瀏覽器，即可登入vCenter使用Web介面管理虛擬化架構，執行絕大部分的vSphere功能，管理的實用性與可移動性大幅提升。

vCenter Appliance

VMware很早就在發展Linux版本的vCenter，到vSphere 5正式以VA形式跟大家見面。vCenter Appliance的好處是部署簡單快速，只要OVF檔Import到ESXi，馬上就可使用該vCenter來管理虛擬化環境，並且可以節省購買Windows OS的授權費用。但目前限制為：Linux vCenter沒有Update Manager、vCenter Linked Mode，不支援vCenter Server Heartbeat、預設DB2的資料庫可使用5個hosts，50個VMs左右、採用Remote DB只能選擇Oracle。

vCenter Server Heartbeat 6.4

vCenter可說是vSphere的管理中心，在VMware虛擬化架構中的重要性不言可喻，一旦vCenter失效，雖然不會影響ESXi、VM的運作，但資料中心會立即陷入管理上的麻煩。若希望vCenter Server停機時間能降到最低，則可以考慮使用vCenter Server Heartbeat。它能避免包括作業系統、網路、硬體與應用程式產生問題時，導致vCenter Downtime的發生。vCenter Server Heartbeat 6.4可在Windows AD裡Active、Passive Server當成唯一實體，配發單一Virtual IP，並與vCenter更進一步的整合，透過vSphere Client可監看Alerts與Events。