刀片服务器与存储虚拟化架构的测试方法
- 来源:中国计算机报
- 关键字:网络信息服务
- 发布时间:2010-08-06 14:32
随着网络信息服务日趋多样化以及数据量的不断增加，用户对刀片服务器和存储虚拟化解决方案的需求日益增加。本文介绍了刀片服务器及存储虚拟化架构的测试方法，希望帮助用户通过一种科学有效的测试方法，综合考量刀片服务器及存储虚拟化架构能否满足实际应用的需求。
刀片服务器及存储虚拟化架构综合测试方案包括刀片及存储虚拟化多VLAN 结构可行性测试、虚拟机备份和软迁移测试、业务虚拟化硬迁移测试。由于篇幅有限，本文仅介绍刀片及存储虚拟化多VLAN 结构可行性测试、虚拟机备份和软迁移测试。
多VLAN结构可行性测试
刀片及存储虚拟化多VLAN结构可行性测试的目的，是对刀片服务器和存储虚拟化架构的可行性和系统完整性进行测试。在测试系统中，一个刀片上设置3个虚拟机。测试系统的架构如图所示。虚拟环境提供了与物理环境类似的网元，包括虚拟网络接口卡（vNIC）、虚拟交换机（vSwitch）和端口组。与物理服务器一样，每个虚拟机都有各自的vNIC。操作系统和应用程序通过标准网络设备驱动程序或VMware 优化的网络设备驱动程序与vNIC对话，vNIC相当于物理NIC。对外部网络而言，每个vNIC都像物理NIC 一样拥有自己的MAC 地址以及一个或多个IP地址。
vSwitch 的工作方式与物理交换机相同。每台物理服务器都有自己的vSwitch。
虚拟机通过连接到vSwitch 上行链路的物理以太网适配器与外部网络连接。
端口组是虚拟环境特有的一个概念。
一个vSwitch可以具有多个端口组。虚拟机将自己的vNIC 连接到端口组上，而不是连接到vSwitch 的特定端口上。即使连接到统一端口组的多个虚拟机位于不同的物理服务器上，这些虚拟机仍属于同一个网段。实际上，在一个刀片服务器中，分属于多个网段的虚拟机可以共存，而不同刀片服务器上的虚拟机也可以属于同一网段。
测试环境如下：单台物理服务器上配置ESX Server 3.5，并在上面配置3 个虚拟机，IP 地址分别设置为10.100.1.2、10.100.2.2、10.100.3.2，分属3个子网；ESX Server 的IP地址为192.168.1.2；物理服务器通过两块物理网卡连接到两台思科以太网交换机上；每台交换机上的4 个上行链路分别连接Dell EqualLogic 存储阵列和IP 地址为10.100.1.X、10.100.2.X、10.100.3.X 的3 个客户端，Dell EqualLogic 存储阵列的IP 地址为192.168.1.3，以上掩码均为255.255.255.0。
配置完测试环境后， 在DellEqualLogic存储阵列上划分出一个容量为600GB 的逻辑卷，映射给ESX服务器，并在ESX上配置iSCSI 协议。在ESX上安装虚拟机， 并将虚拟机文件存放到DellEqualLogic存储阵列划分出的600GB空间里。每个虚拟机配置200GB的虚拟磁盘。
测试结果显示，同一网段内的客户端和虚拟机之间可以正常连通，不在同一网段内的虚拟机之间不能正常连通。这表明用户可以在同一物理服务器上配置分属多网段的虚拟机，并且可以实现虚拟机之间的网络隔离。
作为存放VMware 虚拟机文件的存储阵列，Dell EqualLogic 存储阵列必须和刀片服务器上的ESX Server 属于同一网段。
本实验配置的存储网段为192.168.1.X，所有ESX Server的IP地址全部设置在这个网段中。这样一来，每个刀片服务器都可以和Dell EqualLogic 存储阵列连接。对于单台刀片服务器来说，ESX Server 的IP 地址其实是一个逻辑地址，并不赋予任何一个特定网卡，对外通信时可以通过任意一个网卡进行。两个物理网卡先连接到两个以太网交换机上，再连接到Dell EqualLogic 存储阵列的两个控制器上。
在ESX中建立3 个虚拟机，每个虚拟机的网卡分属不同的端口组，每个端口组划定一个网段，3 个虚拟机之间不能相互访问。3 个端口组均不对应某个特定的物理网卡，而是通过负载均衡从两个物理网卡收发数据。两个物理网卡连接的物理交换机不必做特定的设置。交换机只具备交换功能，没有路由功能，因此只能将数据包根据对应网段进行转发。
虚拟机备份和软迁移测试
虚拟机备份和软迁移测试的目的，是对刀片服务器及存储虚拟化架构中虚拟机的可靠性进行测试。测试内容包括虚拟机的本地备份、移出和导入。
虚拟机备份的难点在于，如何保证数据的一致性，同时解决VMware 物理资源过度消耗的问题。目前业界通用的虚拟机备份方法有三种：第一，直接拷贝虚拟机配置文件（虚拟机处于关闭状态），并进行备份；第二，在每个VM 或ESX ServiceConsole 中安装本地备份程序；第三，VMware 集中备份（VCB-Proxy）。
1援备份方案1
通常情况下，在ESX Server 3.X 中，VMFS上的每个虚拟机都有一个目录。目录包含所有组成虚拟机的文件。对虚拟机进行备份的最简单有效的办法是将每个虚拟机对应的文件备份下来。处于开机状态的虚拟机不会实时刷新其硬盘配置文件，大量数据其实是存放在内存中的，备份时保存下来的硬盘配置文件很可能与虚拟机当前的状态信息不匹配。因此，采用上述备份方式时，虚拟机必须处于关机状态。
2.备份方案2
在每个VM中安装备份程序，就像在每台物理服务器或ESX Service Console 中安装备份程序一样，数据通过LAN 流入备份/恢复设备中。在ESX Service Console上安装备份代理程序，每台物理服务器只安装一套备份客户端即可备份其上所有的虚拟机。但是在备份时，需要用户手动执行虚拟机关闭、打开和快照等操作，备份操作复杂。在VM 上安装备份代理程序，能够针对单个虚拟机的单个文件进行备份，备份的灵活性更好。但是，每个VM 都需要安装一个备份客户端，备份的开销非常大，需要制定更合理的备份策略。
3.备份方案3
VCB 是VMware 专门用于备份的一个组件。在备份时，VCB执行一套脚本，使得虚拟机执行快照后即可恢复在线状态，接着对VM 的原始VMDK 文件进行分割压缩，然后将分割压缩（默认设置）后的文件复制到VCB PROXY 的暂存空间中，最后通过第三方备份软件将数据传送到代理服务器中。虽然此种备份方法十分复杂，构建备份系统的工作量较大，但是VMware推荐用户使用这种备份方式。用户采用这种备份方法，并结合第三方的备份软件，可以实现虚拟机文件级的备份恢复，功能十分强大。
本次测试采用了备份方法1。方法1的备份操作虽然较为原始，但是可以更好地保证虚拟机数据的完整性。
测试环境如下：在一台物理服务器上安装3 个虚拟机，包括Windows 2003Server、RadHat 和Ubantu； 安装了VMware 的物理服务器所在的网络中还有一台FTP 服务器；两台服务器之间可以相互连通。在ESX Service Console 中，Windows 2003 Server 目录下有Windows2003 Server.vmdk、Windows 2003 Server.vmx、Windows 2003 Server.vmxf、WindowsXP Professional.vmsd等文件，在RadHat和Ubantu的目录下也有相应扩展名的文件。
这些文件都是虚拟机的配置文件，只要将这些文件拷贝到其他地方并保存，即可实现该状态下虚拟机的备份。
在备份时，打开安装了ESX Server的服务器，并保持所有虚拟机处于关闭状态。
从ESX Service Console界面登录到网络中的FTP 服务器上，分别将Windows 2003Server、RadHat 和Ubantu 三个目录下的文件全部上传到该FTP服务器的本地硬盘上。断开FTP连接，备份结束。
导入测试如下：将物理服务器上的虚拟机全部删除，重新启动系统；通过ESXService Console 连接到FTP 服务器上，并将上传的3 个文件夹全部下载到本地；通过Virtual center中的Import VM 选择相应的.VMX 文件，并导入到ESX 上，打开相应的虚拟机即可实现虚拟机的重新导入。
测试结果显示，虚拟机的映像配置文件可以正常传输到FTP服务器，并可正常导入到ESX Server中。虚拟机映像配置文件可以正常备份、移出和导入。
……
刀片服务器及存储虚拟化架构综合测试方案包括刀片及存储虚拟化多VLAN 结构可行性测试、虚拟机备份和软迁移测试、业务虚拟化硬迁移测试。由于篇幅有限，本文仅介绍刀片及存储虚拟化多VLAN 结构可行性测试、虚拟机备份和软迁移测试。
多VLAN结构可行性测试
刀片及存储虚拟化多VLAN结构可行性测试的目的，是对刀片服务器和存储虚拟化架构的可行性和系统完整性进行测试。在测试系统中，一个刀片上设置3个虚拟机。测试系统的架构如图所示。虚拟环境提供了与物理环境类似的网元，包括虚拟网络接口卡（vNIC）、虚拟交换机（vSwitch）和端口组。与物理服务器一样，每个虚拟机都有各自的vNIC。操作系统和应用程序通过标准网络设备驱动程序或VMware 优化的网络设备驱动程序与vNIC对话，vNIC相当于物理NIC。对外部网络而言，每个vNIC都像物理NIC 一样拥有自己的MAC 地址以及一个或多个IP地址。
vSwitch 的工作方式与物理交换机相同。每台物理服务器都有自己的vSwitch。
虚拟机通过连接到vSwitch 上行链路的物理以太网适配器与外部网络连接。
端口组是虚拟环境特有的一个概念。
一个vSwitch可以具有多个端口组。虚拟机将自己的vNIC 连接到端口组上，而不是连接到vSwitch 的特定端口上。即使连接到统一端口组的多个虚拟机位于不同的物理服务器上，这些虚拟机仍属于同一个网段。实际上，在一个刀片服务器中，分属于多个网段的虚拟机可以共存，而不同刀片服务器上的虚拟机也可以属于同一网段。
测试环境如下：单台物理服务器上配置ESX Server 3.5，并在上面配置3 个虚拟机，IP 地址分别设置为10.100.1.2、10.100.2.2、10.100.3.2，分属3个子网；ESX Server 的IP地址为192.168.1.2；物理服务器通过两块物理网卡连接到两台思科以太网交换机上；每台交换机上的4 个上行链路分别连接Dell EqualLogic 存储阵列和IP 地址为10.100.1.X、10.100.2.X、10.100.3.X 的3 个客户端，Dell EqualLogic 存储阵列的IP 地址为192.168.1.3，以上掩码均为255.255.255.0。
配置完测试环境后， 在DellEqualLogic存储阵列上划分出一个容量为600GB 的逻辑卷，映射给ESX服务器，并在ESX上配置iSCSI 协议。在ESX上安装虚拟机， 并将虚拟机文件存放到DellEqualLogic存储阵列划分出的600GB空间里。每个虚拟机配置200GB的虚拟磁盘。
测试结果显示，同一网段内的客户端和虚拟机之间可以正常连通，不在同一网段内的虚拟机之间不能正常连通。这表明用户可以在同一物理服务器上配置分属多网段的虚拟机，并且可以实现虚拟机之间的网络隔离。
作为存放VMware 虚拟机文件的存储阵列，Dell EqualLogic 存储阵列必须和刀片服务器上的ESX Server 属于同一网段。
本实验配置的存储网段为192.168.1.X，所有ESX Server的IP地址全部设置在这个网段中。这样一来，每个刀片服务器都可以和Dell EqualLogic 存储阵列连接。对于单台刀片服务器来说，ESX Server 的IP 地址其实是一个逻辑地址，并不赋予任何一个特定网卡，对外通信时可以通过任意一个网卡进行。两个物理网卡先连接到两个以太网交换机上，再连接到Dell EqualLogic 存储阵列的两个控制器上。
在ESX中建立3 个虚拟机，每个虚拟机的网卡分属不同的端口组，每个端口组划定一个网段，3 个虚拟机之间不能相互访问。3 个端口组均不对应某个特定的物理网卡，而是通过负载均衡从两个物理网卡收发数据。两个物理网卡连接的物理交换机不必做特定的设置。交换机只具备交换功能，没有路由功能，因此只能将数据包根据对应网段进行转发。
虚拟机备份和软迁移测试
虚拟机备份和软迁移测试的目的，是对刀片服务器及存储虚拟化架构中虚拟机的可靠性进行测试。测试内容包括虚拟机的本地备份、移出和导入。
虚拟机备份的难点在于，如何保证数据的一致性，同时解决VMware 物理资源过度消耗的问题。目前业界通用的虚拟机备份方法有三种：第一，直接拷贝虚拟机配置文件（虚拟机处于关闭状态），并进行备份；第二，在每个VM 或ESX ServiceConsole 中安装本地备份程序；第三，VMware 集中备份（VCB-Proxy）。
1援备份方案1
通常情况下，在ESX Server 3.X 中，VMFS上的每个虚拟机都有一个目录。目录包含所有组成虚拟机的文件。对虚拟机进行备份的最简单有效的办法是将每个虚拟机对应的文件备份下来。处于开机状态的虚拟机不会实时刷新其硬盘配置文件，大量数据其实是存放在内存中的，备份时保存下来的硬盘配置文件很可能与虚拟机当前的状态信息不匹配。因此，采用上述备份方式时，虚拟机必须处于关机状态。
2.备份方案2
在每个VM中安装备份程序，就像在每台物理服务器或ESX Service Console 中安装备份程序一样，数据通过LAN 流入备份/恢复设备中。在ESX Service Console上安装备份代理程序，每台物理服务器只安装一套备份客户端即可备份其上所有的虚拟机。但是在备份时，需要用户手动执行虚拟机关闭、打开和快照等操作，备份操作复杂。在VM 上安装备份代理程序，能够针对单个虚拟机的单个文件进行备份，备份的灵活性更好。但是，每个VM 都需要安装一个备份客户端，备份的开销非常大，需要制定更合理的备份策略。
3.备份方案3
VCB 是VMware 专门用于备份的一个组件。在备份时，VCB执行一套脚本，使得虚拟机执行快照后即可恢复在线状态，接着对VM 的原始VMDK 文件进行分割压缩，然后将分割压缩（默认设置）后的文件复制到VCB PROXY 的暂存空间中，最后通过第三方备份软件将数据传送到代理服务器中。虽然此种备份方法十分复杂，构建备份系统的工作量较大，但是VMware推荐用户使用这种备份方式。用户采用这种备份方法，并结合第三方的备份软件，可以实现虚拟机文件级的备份恢复，功能十分强大。
本次测试采用了备份方法1。方法1的备份操作虽然较为原始，但是可以更好地保证虚拟机数据的完整性。
测试环境如下：在一台物理服务器上安装3 个虚拟机，包括Windows 2003Server、RadHat 和Ubantu； 安装了VMware 的物理服务器所在的网络中还有一台FTP 服务器；两台服务器之间可以相互连通。在ESX Service Console 中，Windows 2003 Server 目录下有Windows2003 Server.vmdk、Windows 2003 Server.vmx、Windows 2003 Server.vmxf、WindowsXP Professional.vmsd等文件，在RadHat和Ubantu的目录下也有相应扩展名的文件。
这些文件都是虚拟机的配置文件，只要将这些文件拷贝到其他地方并保存，即可实现该状态下虚拟机的备份。
在备份时，打开安装了ESX Server的服务器，并保持所有虚拟机处于关闭状态。
从ESX Service Console界面登录到网络中的FTP 服务器上，分别将Windows 2003Server、RadHat 和Ubantu 三个目录下的文件全部上传到该FTP服务器的本地硬盘上。断开FTP连接，备份结束。
导入测试如下：将物理服务器上的虚拟机全部删除，重新启动系统；通过ESXService Console 连接到FTP 服务器上，并将上传的3 个文件夹全部下载到本地；通过Virtual center中的Import VM 选择相应的.VMX 文件，并导入到ESX 上，打开相应的虚拟机即可实现虚拟机的重新导入。
测试结果显示，虚拟机的映像配置文件可以正常传输到FTP服务器，并可正常导入到ESX Server中。虚拟机映像配置文件可以正常备份、移出和导入。
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