VMWARE從5.5到6.0版本的升級(jí)方案和實(shí)施

羅堃 傅彰凱

四川大學(xué)華西第二醫(yī)院 四川 成都 610041

1 系統(tǒng)概況

1.1 VMWARE5.5現(xiàn)狀

四川大學(xué)華西第二醫(yī)院信息中心原有虛擬化環(huán)境如下： VMWARE 5.5 集群由 6 臺(tái) DELL R720 PC 服務(wù)器組成，HDS 及 IBM V3700 存儲(chǔ)接入 EMC 存儲(chǔ)虛擬化設(shè)備 VPLEX 后接入 VMWARE 5.5 集群。

1.2 虛擬化升級(jí)目標(biāo)

目前5.5版本較低，很多功能受限，兼容性不夠，需要升級(jí)到目前常用版本6.0。同時(shí)集中存儲(chǔ)EMC VPLEX已使用七年，設(shè)備老舊需要更換。由于醫(yī)療生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)在老環(huán)境運(yùn)行了5年并且還要繼續(xù)使用，升級(jí)必須最大可能的保證生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)零丟失，停機(jī)時(shí)間盡量短。

2 升級(jí)方案

2.1 VMVARE vMotion原理[1]

VMware VMotion能夠在兩臺(tái)正在運(yùn)行的服務(wù)器之間進(jìn)行實(shí)時(shí)遷移，具有零停機(jī)性能，能夠大幅度提高了服務(wù)器的可用性，保證交易數(shù)據(jù)的完整性。用戶(hù)可以手工遷移服務(wù)器上的虛擬機(jī)至另外一臺(tái)服務(wù)器，從而在不間斷服務(wù)的情況下，升級(jí)和維護(hù)原來(lái)的服務(wù)器。

VMotion從一臺(tái)物理服務(wù)器將虛擬機(jī)遷移到另外一臺(tái)虛擬機(jī)要用到下述三項(xiàng)技術(shù)：

2.1.1 虛擬機(jī)的全部狀態(tài)信息被壓縮在一套存儲(chǔ)于共享存儲(chǔ)器的文件中。作為載體的存儲(chǔ)器類(lèi)型可以是光纖通道（Fibre Channel），iSCSI存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（iSCSI Storage Area Network，SAN）或者網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)器（Network Attached Storage，NAS）。VMware的群集虛擬機(jī)系統(tǒng)（VMFS）允許多臺(tái)ESX服務(wù)器同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)虛擬機(jī)文件。

2.1.2 虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存和執(zhí)行狀態(tài)在一個(gè)高速的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行快速傳輸，允許虛擬機(jī)即時(shí)地在源ESX服務(wù)器和目標(biāo)ESX服務(wù)器之間進(jìn)行信息交換。在遷移過(guò)程中，VMotion只是在點(diǎn)陣圖里對(duì)信息交換進(jìn)行監(jiān)控，所以整個(gè)轉(zhuǎn)移過(guò)程對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)是透明的。一旦整個(gè)內(nèi)存和系統(tǒng)狀態(tài)全部復(fù)制到目標(biāo)ESX服務(wù)器中，VMotion就會(huì)自動(dòng)終止源虛擬機(jī)，同時(shí)將點(diǎn)陣圖轉(zhuǎn)移到目標(biāo)ESX服務(wù)器中，并在目標(biāo)ESX服務(wù)器中重新啟動(dòng)虛擬機(jī)。上述整個(gè)操作假如是在一個(gè)千兆以太網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，那么不用兩秒的時(shí)間就可以完成。

2.1.3 虛擬機(jī)使用的網(wǎng)絡(luò)同樣也會(huì)被目標(biāo)ESX服務(wù)器虛擬化，確保在實(shí)時(shí)遷移之后，虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)身份和連接能夠得到保留。VMotion將MAC地址作為進(jìn)程的一部分來(lái)進(jìn)行管理。一旦目標(biāo)機(jī)被激活，VMotion會(huì)檢查網(wǎng)絡(luò)路由器來(lái)確保它能識(shí)別虛擬機(jī)MAC地址新的物理位置。由于虛擬機(jī)使用VMotion來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)遷移，它的執(zhí)行狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)身份和動(dòng)態(tài)鏈接都能夠得到保護(hù)，所以對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，整個(gè)遷移過(guò)程并沒(méi)有引起服務(wù)器停機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)中斷。

2.2 VMVARE Storage vMotion原理[2]

移動(dòng)磁盤(pán)文件之前，Storage vMotion會(huì)在目標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中為虛擬機(jī)創(chuàng)建一個(gè)新的虛擬機(jī)主目錄。接著，將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的虛擬機(jī)實(shí)例，其配置保留在新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。然后，Storage vMotion 會(huì)為每個(gè)所移動(dòng)的虛擬機(jī)磁盤(pán)創(chuàng)建一個(gè)子磁盤(pán)，用于在父磁盤(pán)處于只讀模式的同時(shí)捕獲寫(xiě)活動(dòng)的副本。將原始父磁盤(pán)復(fù)制到新的存儲(chǔ)位置。子磁盤(pán)重新成為新位置中新復(fù)制的父磁盤(pán)的父磁盤(pán)。完成到新虛擬機(jī)副本的轉(zhuǎn)移后，原始實(shí)例將關(guān)閉。然后從 VMware vStorage VMFS 中刪除源位置的原始虛擬機(jī)主目錄。

2.3 遷移方案及操作

首先，對(duì)現(xiàn)有VMWARE的一臺(tái)物理主機(jī)進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)之前，需要在線遷移改物理主機(jī)中的所有虛擬機(jī)到其他物理主機(jī)。

遷移完成后將該物理機(jī)從VMWARE集群中刪除，在該物理機(jī)上重新安裝EXSI6.0系統(tǒng)。EXSI6.0安裝完成后，在該物理機(jī)上新建虛擬機(jī)，搭建vcenter6.0。

在虛擬化管理網(wǎng)絡(luò)中無(wú)DNS，VMware建議主機(jī)全名規(guī)則如下：服務(wù)器品牌標(biāo)識(shí)-型號(hào)-IP地址其中：操作系統(tǒng)類(lèi)型；服務(wù)器品牌標(biāo)識(shí)：DELL代表是戴爾；型號(hào)：服務(wù)器的型號(hào)。

使用IP地址來(lái)標(biāo)識(shí)主機(jī)。注意：ESXi主機(jī)名不得超過(guò)26個(gè)字符，否則配置HA將失敗，另外需要加域則不得超過(guò)15個(gè)字符。最終，主機(jī)命名如下ESX-DELL-R720-203。

vCenter 6.0 U2可支持Oracle或SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。從華西附二醫(yī)院的IT環(huán)境以及管理員的數(shù)據(jù)庫(kù)使用習(xí)慣來(lái)看，本次采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。

華西附二醫(yī)院使用VMware企業(yè)版License授權(quán)，只支持虛擬標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)。

2.3.1 “虛擬交換機(jī)”命名規(guī)則如下: 類(lèi)型：標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)(vSS)、分布式交換機(jī)(vDS)；序號(hào)：系統(tǒng)自動(dòng)生成。

2.3.2 “端口組”命名規(guī)則如下：網(wǎng)絡(luò)端口組命名

<交換機(jī)類(lèi)型>-<網(wǎng)絡(luò)區(qū)域>-<功能>-<網(wǎng)絡(luò)地址段>-

其中：交換機(jī)類(lèi)型：vSS（標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)）、vDS(分布式交換機(jī))；功能：管理(MGT)、vMotion(vMotion)、網(wǎng)絡(luò)區(qū)域（專(zhuān)

線[Pri]/內(nèi)網(wǎng)[Int]/外網(wǎng)[Ext]）、業(yè)務(wù)(VM)。物理網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口配置：

esxi主機(jī)上行鏈路vmnic(主)和上行鏈路vmnic(備)所連接的2個(gè)物理交換機(jī)之間必須確保有級(jí)聯(lián)；

esxi主機(jī)上行鏈路連接的物理交換機(jī)端口，必須關(guān)閉 STP 生成樹(shù)協(xié)議；

esxi主機(jī)上行鏈路連接的物理交換機(jī)端口，開(kāi)啟fastport功能；

四臺(tái)物理交換機(jī)之間（即物理交換機(jī)與物理交換機(jī)）的級(jí)聯(lián)，要開(kāi)啟STP生成樹(shù)協(xié)議（Use “bpduguard” to enforce STP boundary），并且trunk放通所有vlan。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)命名規(guī)范：根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是本地存儲(chǔ)還是共享存儲(chǔ)的不同，本次采用不同的命名規(guī)范。本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)命名規(guī)范可以采用LocalDisk-的命名規(guī)范，例如LocalDisk-203。

本地存儲(chǔ)LocalDatastore命名如下：

主機(jī)名 RAID 存儲(chǔ)命名ESX-DELL-R720-203 Raid 1 LocalDisk- 203

共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)命名規(guī)范：<存儲(chǔ)品牌簡(jiǎn)稱(chēng)>-<型號(hào)>-< -<存儲(chǔ)編號(hào)>-<存儲(chǔ)類(lèi)型>-<功能>-<序號(hào)>，其中：

存儲(chǔ)品牌：IBM、HDS；型號(hào)：存儲(chǔ)的具體型號(hào)；設(shè)備類(lèi)型：表示提供存儲(chǔ)的類(lèi)型：NFS、ISCSI、SAN；功能：承載的虛擬機(jī)還是其他類(lèi)型的文件，如VM、ISO；LUN：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大??；LUN ID：從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)映射的LUN ID。本次共享存儲(chǔ)DataStore配置如下：

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名稱(chēng) 功能IBM-V3700-SAN-VM-2T-Lun0 放置VM IBM-V3700- SAN-VM-2T-Lun1 放置VM IBM-V3700- SAN-VM-2T-Lun2 放置VM HDS-SAN-VM-2T-Lun3 放置VM HDS-SAN-ISO-2T-Lun4 放置ISO及模版

Vcenter6.0搭建完成后，創(chuàng)建VMWARE6.0集群，將該主機(jī)加入此集群，配置網(wǎng)絡(luò)，使其與5.5集群的網(wǎng)絡(luò)配置完全一樣。

將另一臺(tái)物理機(jī)從VMWARE5.5集群脫離，主機(jī)脫離集群并不會(huì)影響主機(jī)上的虛擬機(jī)運(yùn)行。將此主機(jī)加入VMWARE6.0集群。

遷移此臺(tái)主機(jī)上所有虛擬機(jī)到6.0主機(jī)上，由于跨了版本，不支持在線遷移，需要先關(guān)閉虛擬機(jī)，再遷移。關(guān)機(jī)時(shí)間需與業(yè)務(wù)對(duì)接，在業(yè)務(wù)低峰進(jìn)行關(guān)機(jī)操作，每臺(tái)虛擬機(jī)停機(jī)時(shí)間約為2~5分鐘。

此臺(tái)物理機(jī)上的虛擬機(jī)遷移全部完成后，將此臺(tái)物理機(jī)從VMWARE集群中刪除，在該物理機(jī)上重新安裝EXSI6.0系統(tǒng)。

安裝EXSI6.0系統(tǒng)完成后將此臺(tái)主機(jī)加入VMWARE6.0集群，并配置網(wǎng)絡(luò)，使其與本集群的其他主機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置完全一樣。將另一臺(tái)物理機(jī)從VMWARE5.5集群脫離，重復(fù)之前的操作。當(dāng)所有虛擬機(jī)遷移到VMWARE6.0集群后，WMWARE版本升級(jí)完成。

由于已升級(jí)到vmware6.0，存儲(chǔ)部分可以通過(guò)VMWARE的Storage vMotion功能在線完成，將新購(gòu)存儲(chǔ)接入vmware6.0集群后，可以開(kāi)始在線遷移存儲(chǔ)。

3 風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)控制

3.1 兼容性風(fēng)險(xiǎn)

Storage vMotion 要求和限制[2]，VMWARE 官方手冊(cè)解釋如下：

虛擬機(jī)及主機(jī)必須滿足資源和配置要求，才能通過(guò)Storage vMotion 遷移虛擬機(jī)磁盤(pán)。

Storage vMotion應(yīng)遵循以下要求和限制：

3.1.1 虛擬機(jī)磁盤(pán)必須處于持久模式或者必須是裸設(shè)備映射（RDM）。對(duì)于虛擬兼容性模式RDM，只要目標(biāo)不是NFS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，就可以遷移映射文件或在遷移期間將磁盤(pán)轉(zhuǎn)換為厚置備或精簡(jiǎn)置備磁盤(pán)。如果轉(zhuǎn)換映射文件，則會(huì)創(chuàng)建新的虛擬磁盤(pán)，并將映射的LUN的內(nèi)容復(fù)制到此磁盤(pán)。對(duì)于物理兼容性模式RDM，則只能遷移映射文件。

3.1.2 不支持在Vmware Tools安裝期間進(jìn)行虛擬機(jī)遷移。

3.1.3 由于VMFS3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不支持大容量虛擬磁盤(pán)，因此，您無(wú)法將大于2TB的虛擬磁盤(pán)從VMFS5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)移至VMFS3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

3.1.4 虛擬機(jī)正在其上運(yùn)行的主機(jī)必須包括Storage vMotion的許可證。

3.1.5 ESXI5.0和更高版本的主機(jī)不需要vMotion配置即可通過(guò)Storage vMotion執(zhí)行遷移。

3.1.6 運(yùn)行虛擬機(jī)的主機(jī)必須能夠訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和目標(biāo)存儲(chǔ)。

3.1.7 通過(guò)vMotion和Storage vMotion進(jìn)行的同時(shí)遷移數(shù)有限制。

3.2 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)

無(wú)線系統(tǒng)操作平臺(tái)應(yīng)有基于用戶(hù)身份角色的狀態(tài)防火墻和用戶(hù)策略管理功能，針對(duì)每個(gè)用戶(hù)創(chuàng)建獨(dú)特的角色并實(shí)現(xiàn)基于用戶(hù)身份角色的網(wǎng)絡(luò)安全策略控制、帶寬管理、端到端QoS等功能。支持將違反策略的客戶(hù)端列入黑名單，從而終止他們的會(huì)話并拒絕他們進(jìn)一步連接網(wǎng)絡(luò)[3]。

3.3 數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：虛擬機(jī)在存儲(chǔ)遷移過(guò)程中出現(xiàn)故障，導(dǎo)致虛擬機(jī)文件丟失或損壞。

應(yīng)對(duì)方案：在虛擬機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)遷移操作之前，以虛擬機(jī)克隆方式完全備份虛擬機(jī)。