概念解析
虛擬機（Virtual Machine, VM）是VMware vSphere環境中的核心工作負載單元，它是在物理硬件之上通過虛擬化技術創建的虛擬計算機系統。每個虛擬機都擁有自己的虛擬CPU、內存、存儲和網絡接口，可以運行獨立的操作系統和應用程序，就像一台真實的物理計算機一樣。
虛擬機核心概念
- 虛擬硬件：虛擬機使用虛擬化的硬件組件，包括vCPU、vRAM、虛擬磁盤和虛擬網卡
- Guest OS：在虛擬機內部運行的操作系統，與宿主機操作系統相互隔離
- 虛擬磁盤：虛擬機的存儲設備，通常以VMDK文件形式存儲在數據存儲上
- 快照：虛擬機在特定時間點的狀態副本，用於備份和恢復
- 模板：預先配置的虛擬機鏡像，用於快速部署相同配置的虛擬機
虛擬機架構組件
- 虛擬機配置文件：包含虛擬機硬件配置信息的文本文件（.vmx）
- 虛擬磁盤文件：存儲虛擬機數據的二進制文件（.vmdk）
- 快照文件：存儲快照數據的文件（.vmsn, .vmsd）
- 日誌文件：記錄虛擬機運行信息的文件（.log）
- NVRAM文件：存儲虛擬機BIOS設置的文件（.nvram）
核心特性
- 硬件虛擬化：支持虛擬CPU、內存、存儲和網絡設備
- 資源分配：可動態調整虛擬機的計算、存儲和網絡資源
- 快照管理：支持創建、管理和恢復虛擬機快照
- 克隆功能：支持完整克隆和鏈接克隆兩種克隆方式
- 模板部署：通過模板快速部署標準化虛擬機
- 熱插拔：支持在虛擬機運行時添加或移除硬件資源
- 存儲遷移：支持在線遷移虛擬機存儲（Storage vMotion）
- 計算遷移：支持在線遷移虛擬機計算資源（vMotion）
- 高可用性：集成vSphere HA提供虛擬機故障恢復
- 性能監控：提供實時性能監控和歷史數據分析
實踐教程
通過vSphere Client創建虛擬機
# 1. 登錄vSphere Client
# 打開瀏覽器並訪問vCenter Server的Web界面
https://<vcenter-ip-or-fqdn>
# 2. 導航到創建虛擬機界面
# 在主頁或主機/集羣視圖中右鍵點擊目標主機或集羣
# 選擇"新建虛擬機"
# 3. 選擇創建類型
# 選擇"創建新虛擬機"（其他選項包括從模板部署、克隆虛擬機等）
# 4. 配置虛擬機基本信息
# 輸入虛擬機名稱（如"WebServer01"）
# 選擇存儲位置（數據存儲）
# 選擇兼容性（ESXi版本兼容性）
# 5. 選擇計算資源
# 選擇目標主機或集羣
# 如果選擇集羣，DRS會自動選擇最佳主機
# 6. 選擇存儲
# 選擇數據存儲
# 選擇磁盤置備類型：
# - 厚置備延遲置零（Thick Provision Lazy Zeroed）
# - 厚置備快速置零（Thick Provision Eager Zeroed）
# - 精簡置備（Thin Provision）
# 選擇磁盤格式（精簡或厚置備）
# 7. 自定義硬件配置
# CPU配置：
# - CPU數量（插槽數）
# - 每個插槽的核心數
# - CPU熱插拔：啓用/禁用
# 內存配置：
# - 內存大小（GB）
# - 內存熱插拔：啓用/禁用
# 硬盤配置：
# - 磁盤大小（GB）
# - 磁盤置備類型
# 網絡適配器：
# - 選擇網絡標籤（端口組）
# - 適配器類型（VMXNET3、E1000等）
# CD/DVD驅動器：
# - 數據存儲ISO文件
# - 客户端設備（物理光驅）
# - 不連接
# 8. 客户機操作系統配置
# 選擇操作系統系列（Windows、Linux等）
# 選擇具體版本（Windows Server 2019、Ubuntu 20.04等）
# 9. 完成創建
# 檢查配置摘要
# 點擊"完成"開始創建虛擬機
通過OVF模板部署虛擬機
# 1. 準備OVF模板
# 獲取OVF模板文件（.ovf）和相關虛擬磁盤文件（.vmdk）
# 2. 在vSphere Client中部署OVF模板
# 右鍵點擊目標主機或集羣
# 選擇"部署OVF模板"
# 3. 選擇OVF模板源
# 選擇本地文件或URL
# 瀏覽並選擇.ovf文件
# 4. 驗證模板信息
# 檢查OVF模板的詳細信息
# 接受最終用户許可協議（如果存在）
# 5. 選擇名稱和文件夾
# 輸入虛擬機名稱
# 選擇存儲位置（文件夾）
# 6. 選擇計算資源
# 選擇目標主機或集羣
# 7. 選擇存儲
# 選擇數據存儲
# 選擇磁盤格式和存儲策略
# 8. 配置網絡映射
# 將模板中的網絡映射到目標環境中的網絡
# 9. 自定義模板
# 根據需要自定義硬件配置
# 配置客户機操作系統設置（如果支持）
# 10. 完成部署
# 檢查配置摘要
# 點擊"完成"開始部署
虛擬機基本管理操作
# 1. 啓動虛擬機
# 在vSphere Client中右鍵點擊虛擬機
# 選擇"電源" -> "打開電源"
# 2. 關閉虛擬機
# 方法一：正常關機（在Guest OS中執行關機操作）
# 方法二：強制關閉電源
# 右鍵點擊虛擬機 -> "電源" -> "關閉電源"
# 3. 重啓虛擬機
# 右鍵點擊虛擬機 -> "電源" -> "重新啓動客户機操作系統"
# 或者 -> "電源" -> "重置"
# 4. 暫停虛擬機
# 右鍵點擊虛擬機 -> "電源" -> "掛起"
# 5. 編輯虛擬機設置
# 右鍵點擊虛擬機 -> "編輯設置"
# 可以添加/移除硬件、調整資源配置等
# 6. 快照管理
# 創建快照：右鍵點擊虛擬機 -> "快照" -> "拍攝快照"
# 管理快照：右鍵點擊虛擬機 -> "快照" -> "快照管理器"
# 恢復快照：在快照管理器中選擇快照並點擊"恢復到快照"
# 刪除快照：在快照管理器中選擇快照並點擊"刪除"
# 7. 克隆虛擬機
# 右鍵點擊虛擬機 -> "克隆" -> "克隆到虛擬機"
# 按嚮導完成克隆配置
真實案例
案例：企業級虛擬機部署和管理平台
某金融服務公司需要為其開發、測試和生產環境部署大量虛擬機，通過標準化的虛擬機模板和自動化流程實現高效管理：
# 虛擬機管理架構
虛擬機管理策略:
模板設計:
- Windows Server 2019 Standard模板:
硬件配置:
CPU: 2插槽 x 2核心 = 4 vCPU
內存: 8 GB
磁盤1: 50 GB (系統盤, Thin Provision)
磁盤2: 100 GB (數據盤, Thin Provision)
網絡: VMXNET3適配器
系統配置:
操作系統: Windows Server 2019 Standard
系統語言: 英文
時區: UTC+8
管理員賬户:
用户名: Administrator
密碼: 符合公司安全策略的複雜密碼
網絡配置:
IP分配: DHCP（生產環境使用靜態IP）
DNS: 192.168.1.10, 8.8.8.8
安全配置:
防火牆: 啓用
自動更新: 啓用
遠程桌面: 啓用
軟件預裝:
- VMware Tools
- 公司標準殺毒軟件
- 系統監控代理
- PowerShell 7.0
- Ubuntu 20.04 LTS模板:
硬件配置:
CPU: 2插槽 x 1核心 = 2 vCPU
內存: 4 GB
磁盤1: 20 GB (系統盤, Thin Provision)
磁盤2: 50 GB (數據盤, Thin Provision)
網絡: VMXNET3適配器
系統配置:
操作系統: Ubuntu 20.04 LTS
系統語言: 英文
時區: Asia/Shanghai
管理員賬户:
用户名: sysadmin
密碼: 符合公司安全策略的複雜密碼
網絡配置:
IP分配: DHCP
DNS: 192.168.1.10, 8.8.8.8
安全配置:
UFW防火牆: 啓用
SSH訪問: 僅允許密鑰認證
自動安全更新: 啓用
軟件預裝:
- OpenSSH Server
- VMware Tools
- Docker CE
- Python 3.8
- 系統監控代理
部署流程:
開發環境部署:
- 使用鏈接克隆快速創建開發測試虛擬機
- 自動分配開發網絡段IP
- 部署週期: 5分鐘內完成
- 生命週期: 30天自動銷燬
測試環境部署:
- 使用完整克隆創建測試虛擬機
- 自定義配置以匹配測試需求
- 部署週期: 15分鐘內完成
- 生命週期: 根據項目週期確定
生產環境部署:
- 從模板部署全新虛擬機
- 手動配置生產環境特定參數
- 完整的安全加固流程
- 集成監控和備份策略
- 生命週期: 持續運行直至退役
管理策略:
資源分配:
- 開發虛擬機: 2 vCPU, 4 GB RAM
- 測試虛擬機: 4 vCPU, 8 GB RAM
- 生產虛擬機: 根據應用需求定製
備份策略:
- 開發環境: 無備份
- 測試環境: 每週快照
- 生產環境: 每日備份 + 實時複製
監控策略:
- 所有虛擬機: CPU、內存、磁盤和網絡監控
- 生產虛擬機: 應用層監控和告警
安全策略:
- 定期安全補丁更新
- 定期漏洞掃描
- 訪問控制和審計日誌
這種虛擬機管理方案的優勢：
- 標準化部署：通過模板確保所有虛擬機的一致性配置
- 快速交付：顯著縮短虛擬機部署時間
- 資源優化：通過合理的資源配置提高資源利用率
- 安全合規：統一的安全配置和管理策略
- 簡化運維：自動化的生命週期管理減少人工干預
配置詳解
虛擬機高級配置選項
# 虛擬機高級配置參數
虛擬機配置:
CPU配置:
CPU熱插拔:
啓用: true
注意事項:
- 需要Guest OS支持
- 可能在某些操作系統版本中不穩定
CPU預留:
數量: "2000 MHz"
説明: "為虛擬機預留2GHz的CPU資源"
CPU限制:
數量: "4000 MHz"
説明: "限制虛擬機最多使用4GHz的CPU資源"
CPU份額:
級別: "normal"
自定義值: 1000
説明: "在資源競爭時的相對優先級"
內存配置:
內存熱插拔:
啓用: true
要求:
- Guest OS必須支持內存熱插拔
- 虛擬機必須使用EFI固件
內存預留:
大小: "4 GB"
説明: "為虛擬機預留4GB內存資源"
內存限制:
大小: "8 GB"
説明: "限制虛擬機最多使用8GB內存資源"
內存份額:
級別: "high"
自定義值: 20480
説明: "在資源競爭時的相對優先級"
存儲配置:
虛擬磁盤類型:
精簡置備:
特點: 按需分配存儲空間
優點: 節省存儲空間
缺點: 可能出現存儲超分配
厚置備延遲置零:
特點: 創建時分配全部空間，但不立即清零
優點: 創建速度快，性能穩定
缺點: 佔用固定存儲空間
厚置備快速置零:
特點: 創建時分配全部空間並清零
優點: 性能最佳，安全性高
缺點: 創建時間長，佔用固定存儲空間
虛擬SCSI控制器:
類型: "LSI Logic SAS"
共享總線: "virtual"
熱插拔: "true"
磁盤模式:
獨立持久: "磁盤更改永久保存，不受快照影響"
獨立非持久: "磁盤更改在重啓後丟失"
從屬: "磁盤更改受快照影響"
網絡配置:
虛擬網卡類型:
VMXNET3:
特點: 高性能，支持高級功能
適用: 大多數現代操作系統
E1000:
特點: 兼容性好
適用: 較老的操作系統
E1000e:
特點: 新一代Intel千兆網卡仿真
適用: 支持的現代操作系統
MAC地址:
手動指定: "00:50:56:XX:YY:ZZ"
自動分配: "由vSphere自動分配"
連接狀態:
開機時連接: true
允許Guest OS控制: true
高級參數:
CPU/MMU虛擬化:
模式: "自動"
選項: ["自動", "軟件", "硬件"]
I/O MMU:
啓用: true
説明: "啓用硬件I/O內存管理單元"
虛擬化CPU性能計數器:
啓用: true
説明: "允許Guest OS訪問CPU性能計數器"
虛擬機選項配置
# 虛擬機選項高級配置
虛擬機選項:
啓動選項:
固件: "BIOS" # 或 "EFI"
啓動延遲: "0秒"
關閉時啓用重試: false
強制Guest OS關機: "5分鐘"
同步客户機時間: true
與主機時間同步: true
高可用性:
重啓嘗試次數: 3
重啓間隔: "10秒"
最大重啓嘗試次數: 3
容錯:
啓用: false # 需要特定硬件和配置支持
日誌記錄:
啓用日誌記錄: true
日誌文件數量: 10
日誌文件大小: "1024 KB"
備份:
啓用來賓代理協調快照: true
創建快照前靜默客户機文件系統: true
其他選項:
啓用UUID: true
實例UUID: "564d1f1a-1234-5678-9012-123456789abc"
刪除時保留設備連接: false
故障排除
常見問題及解決方案
-
虛擬機無法啓動
# 檢查虛擬機狀態 # 在vSphere Client中查看虛擬機狀態和最近事件 # 檢查資源分配 # 確認主機是否有足夠的CPU、內存和存儲資源 # 檢查虛擬機配置文件 # 通過ESXi Shell或SSH檢查.vmx文件是否完整 # 檢查存儲連接 # 確認數據存儲是否可訪問 # 檢查虛擬磁盤文件是否存在且未損壞 # 查看虛擬機日誌 # 在vSphere Client中查看虛擬機控制枱輸出 # 檢查虛擬機日誌文件（.log） -
虛擬機性能問題
# 檢查資源使用情況 # 在vSphere Client的性能選項卡中查看CPU、內存、磁盤和網絡使用情況 # 檢查資源爭用 # 查看集羣或主機上的資源爭用情況 # 檢查存儲性能 # 檢查數據存儲的性能指標 # 確認沒有存儲瓶頸 # 檢查虛擬機配置 # 確認虛擬硬件配置適當 # 檢查是否啓用了CPU和內存預留 -
虛擬機網絡連接問題
# 檢查虛擬網卡配置 # 在虛擬機設置中確認網絡適配器已連接 # 確認選擇了正確的網絡標籤 # 檢查網絡配置 # 在Guest OS中檢查IP配置 # 確認網絡設置正確（IP、子網掩碼、網關、DNS） # 檢查網絡策略 # 檢查分佈式交換機或標準交換機配置 # 確認端口組配置正確 # 測試網絡連通性 # 在Guest OS中ping網關和外部地址 # 使用traceroute診斷網絡路徑 -
虛擬機存儲問題
# 檢查數據存儲狀態 # 在vSphere Client中查看數據存儲狀態 # 確認數據存儲有足夠的可用空間 # 檢查虛擬磁盤文件 # 確認.vmdk文件存在且未損壞 # 檢查磁盤置備類型是否適合工作負載 # 檢查存儲策略 # 確認虛擬機應用了正確的存儲策略 # 檢查存儲策略合規性狀態
最佳實踐
-
虛擬機規劃：
- 根據應用需求合理規劃虛擬機資源配置
- 考慮峯值負載和平均負載的差異
- 為未來的增長預留適當的資源空間
- 制定標準化的虛擬機模板
-
資源管理：
- 避免過度分配資源造成浪費
- 使用資源池合理分配和限制資源
- 定期監控和調整資源配置
- 啓用DRS實現資源的動態平衡
-
存儲優化：
- 根據性能要求選擇合適的磁盤置備類型
- 使用存儲策略管理不同類型的存儲
- 定期清理不需要的快照
- 實施適當的備份和恢復策略
-
網絡配置：
- 使用分佈式虛擬交換機提高網絡性能和管理效率
- 為不同類型的流量配置獨立的網絡
- 實施網絡安全策略（防火牆、VLAN等）
- 定期審查網絡配置和性能
-
安全管理：
- 及時更新VMware Tools和Guest OS
- 實施強密碼策略和訪問控制
- 定期進行安全掃描和漏洞評估
- 啓用審計日誌記錄關鍵操作
-
監控和維護：
- 設置性能基線和告警閾值
- 定期檢查虛擬機健康狀況
- 實施自動化維護任務
- 制定災難恢復計劃
安全考慮
虛擬機安全配置
# 虛擬機安全強化配置
安全配置:
Guest OS安全:
- 啓用防火牆並配置適當規則
- 定期應用安全補丁和更新
- 實施最小化安裝原則
- 禁用不必要的服務和端口
- 配置入侵檢測系統（IDS）
- 實施文件完整性監控
虛擬化層安全:
- 保持ESXi和vCenter Server更新到最新版本
- 實施強身份驗證和訪問控制
- 啓用虛擬機加密（如果需要）
- 使用安全的虛擬網絡配置
- 定期審查虛擬機配置和權限
數據安全:
- 加密虛擬磁盤（靜態數據加密）
- 使用安全的備份和恢復流程
- 實施數據丟失防護（DLP）策略
- 定期驗證備份數據完整性
網絡安全:
- 使用獨立的管理網絡
- 實施網絡分段和隔離
- 配置安全的虛擬交換機
- 啓用網絡流量監控
虛擬機加密配置
# 虛擬機加密配置示例
加密配置:
虛擬機加密:
啓用: true
加密策略:
密鑰管理服務器: "vCenter Server密鑰提供程序"
加密算法: "AES-256"
密鑰輪換: "每年一次"
加密範圍:
- 虛擬機配置文件
- 虛擬磁盤文件
- 快照文件
- 內存文件
注意事項:
- 加密會影響性能（約10-15%）
- 需要備份加密密鑰
- 遷移加密虛擬機需要特殊處理
命令速查
| 命令/操作 | 描述 |
|---|---|
vim-cmd vmsvc/getallvms |
列出ESXi主機上的所有虛擬機 |
vim-cmd vmsvc/power.on <vmid> |
啓動指定虛擬機 |
vim-cmd vmsvc/power.off <vmid> |
關閉指定虛擬機 |
vim-cmd vmsvc/power.shutdown <vmid> |
正常關閉指定虛擬機 |
vim-cmd vmsvc/snapshot.create <vmid> "Snapshot Name" |
為虛擬機創建快照 |
vim-cmd vmsvc/snapshot.remove <vmid> <snapshot_id> |
刪除虛擬機快照 |
vim-cmd vmsvc/reload <vmid> |
重新加載虛擬機配置 |
esxcli vm process list |
列出正在運行的虛擬機進程 |
esxcli vm process kill -t soft -w <world_id> |
軟關閉虛擬機進程 |
govc vm.info <vm_name> |
使用govc工具查看虛擬機信息 |
總結
虛擬機創建和管理是VMware vSphere環境中的核心技能。通過本文檔的學習，你應該能夠：
- 理解虛擬機的核心概念和架構組件
- 掌握通過vSphere Client創建和配置虛擬機的方法
- 熟悉虛擬機的日常管理操作（啓動、停止、快照、克隆等）
- 瞭解虛擬機的高級配置選項和優化策略
- 排查常見的虛擬機問題
- 遵循虛擬機管理的最佳實踐和安全考慮
在下一文檔中，我們將學習vSphere網絡配置和管理，這是確保虛擬機之間以及虛擬機與外部網絡通信的關鍵技術。