62、VMware vSphere资源平衡与性能监控全解析

VMware vSphere资源平衡与性能监控全解析

1. vSphere资源平衡相关功能

在VMware vSphere环境中，有多种功能可用于平衡资源利用，确保系统高效运行。

1.1 vMotion配置与执行

vMotion允许在不中断最终用户的情况下，将运行中的虚拟机（VM）从一个物理ESXi主机迁移到另一个物理ESXi主机。要执行vMotion，必须确保ESXi主机和VM满足特定配置要求，同时vCenter Server会进行验证检查，以确保符合vMotion兼容性规则。

例如，当供应商为虚拟化基础设施中的某些来宾操作系统发布一系列补丁时，若主管要求使用vMotion避免停机，这是可行的，前提是满足上述配置和检查要求。不过，vMotion并非用于防止计划外停机的解决方案。

1.2 跨处理器家族确保vMotion兼容性

vMotion成功执行要求源和目标ESXi主机具有兼容的CPU家族。为缓解因处理器家族随时间变化可能产生的问题，vSphere提供了增强型vMotion兼容性（EVC），它可以屏蔽CPU家族之间的差异，以保持vMotion兼容性。

例如，当询问是否可以在集群中的主机上运行VM时更改集群的EVC级别，需要考虑实际情况，因为更改EVC级别可能会影响正在运行的VM。

1.3 Storage vMotion的使用

Storage vMotion用于将运行中的VM的虚拟磁盘从一个数据存储迁移到另一个数据存储，还可用于在厚和薄虚拟磁盘类型之间进行转换。

其两个有助于管理员应对vSphere环境中存储相关变化的功能如下：
- 虚拟磁盘迁移：可在不中断VM运行的情况下迁移虚拟磁盘。
- 磁盘类型转换：方便在厚和薄虚拟磁盘类型之间转换。

1.4 组合使用vMotion和Storage vMotion

同时使用vMotion和Storage vMotion在主机之间迁移VM时提供了更大的灵活性，并且在需要对主机进行维护而撤离VM时可以节省时间。

例如，当一位管理员试图在VM运行时将其迁移到不同的数据存储和不同的主机，并希望尽可能快速简单地完成任务时，应选择组合使用vMotion和Storage vMotion的迁移选项。

1.5 vSphere分布式资源调度器（DRS）的配置与管理

vSphere DRS使vCenter Server能够自动执行vMotion迁移过程，以帮助平衡集群内ESXi主机的负载。可以根据需要自动配置DRS，vCenter Server对DRS的行为以及启用DRS的集群内特定VM具有灵活的控制。

若想利用vSphere DRS对环境中的虚拟工作负载进行负载平衡，但由于业务限制，有一些工作负载不应使用vMotion自动移动到其他主机。此时可以使用DRS，通过设置特定规则来防止这些工作负载受到DRS影响。

1.6 存储DRS的配置与管理

存储DRS基于Storage vMotion，可自动平衡存储容量和I/O利用率。它使用数据存储集群，可以在手动或全自动模式下运行。有许多自定义设置，如自定义计划、VM和VMDK反亲和规则以及阈值设置，允许管理员针对特定环境微调存储DRS的行为。

管理员会通过以下两种方式收到存储DRS生成建议的通知：
- 系统提示：在vCenter Server界面中会有相应提示。
- 邮件通知：若配置了邮件通知，会收到相关邮件。

使用拖放方式将数据存储添加到数据存储集群可能存在的潜在缺点是可能会导致配置错误，因为拖放操作可能不会进行全面的兼容性检查。

2. VMware vSphere性能监控

监控VMware vSphere性能应结合主动基准测试和基于警报的被动操作。vCenter Server提供了多种方法来帮助管理员监控VM、主机以及库存中的分层对象，确保管理员不会对性能问题或容量不足情况毫无察觉。

2.1 性能监控工具概述

vCenter Server提供了多种工具来洞察vSphere环境和其中运行的VM的行为：
- 警报机制 ：警报定义可以附加到vCenter Server内的几乎任何对象，是主动提醒vSphere管理员或数据中心工作人员潜在性能问题或资源使用情况的理想方式。
- 摘要选项卡内容区域 ：ESXi主机和VM的摘要选项卡上的内容区域提供资源使用的快速概览信息，可作为性能的快速衡量标准，但如需更详细的性能信息，还需深入了解vCenter的其他工具。
- 相关对象选项卡 ：在vCenter Server对象、数据中心对象、集群对象和ESXi主机上的相关对象选项卡提供了一般性能和资源使用的概述，包括CPU利用率、主机和来宾内存使用以及存储使用空间。虽然信息有限，但有助于隔离可能导致ESXi主机性能问题的VM。
- 资源分配选项卡 ：对于ESXi集群、资源池和VM，资源分配选项卡提供了CPU、内存和存储资源如何被整个池使用的情况，有助于分析整体基础设施利用率，还可轻松调整单个VM或资源池的预留、限制和/或份额。
- 性能选项卡 ：vCenter Server的性能选项卡提供了一个强大的工具，可创建图表来描绘给定ESXi主机或VM随时间的实际资源消耗情况，提供历史信息，可用于趋势分析。
- vCenter Operations Manager Foundation ：VMware允许免费安装企业监控解决方案vCenter Operations Manager Foundation，虽然免费许可证的默认功能有限，但功能比标准性能选项卡有所提升。
- resxtop ：VMware提供的resxtop可深入查看vSphere中的所有计数器，帮助隔离和识别管理程序中的问题，它仅在vSphere管理助手（vMA）内运行。

2.2 使用警报进行主动监控

管理员可以根据vCenter Server提供的预定义触发器为VM、主机、网络和数据存储创建警报。这些警报可以监控资源消耗或对象状态，并在满足特定条件（如高资源使用或低资源使用）时发出警报。警报触发后，可以通过电子邮件或简单网络管理协议（SNMP）陷阱通知管理员，还可以自动运行脚本或采取其他措施来纠正VM或主机可能遇到的问题。

vSphere的每次修订都会增加内置默认警报的数量，默认警报通常是通用的，例如：
- 主机的存储状态、CPU状态、电压、温度或电源状态发生变化。
- 集群遇到vSphere高可用性（HA）错误。
- 数据存储的可用磁盘空间不足。
- VM的CPU使用、内存使用、磁盘延迟或容错状态发生变化。

由于默认警报可能过于通用，管理员通常需要创建自己的警报。在创建警报时，需要考虑警报范围。警报可以在vCenter Server对象、数据中心级别、集群级别、主机级别或VM级别创建，定义在某个对象上的警报将应用于该对象在vCenter Server层次结构下的所有对象。同时，警报还与特定类型的对象相关联，例如某些警报仅适用于VM，而其他警报仅适用于ESXi主机。

以下是创建不同类型警报的具体步骤：

创建资源消耗警报（以监控VM快照磁盘空间使用为例）
1. 若vSphere Web Client未运行，请启动它并连接到vCenter Server实例。
2. 导航到库存视图，如“主机和集群”或“VM和模板”，可使用导航器或主页上的图标。
3. 右键单击数据中心对象，选择“警报” -> “新建警报定义”。
4. 在“警报设置”对话框的“常规”选项卡中，输入警报名称和描述。
5. 从“监控”下拉列表中选择“虚拟机”。
6. 确保选中“监控特定条件或状态，例如CPU使用”的单选按钮，然后点击“下一步”进入“触发器”部分。
7. 在“触发器”选项卡上，点击“添加/加号”按钮添加新触发器。
8. 添加触发器类型“VM快照大小（GB）”，虽然还有其他可用触发器，如“VM CPU需求与授权比率”、“VM CPU就绪时间”等，但此警报仅关注快照大小。
9. 确保“运算符”列设置为“高于”。
10. 将警告和关键条件分别更改为1 GB和2 GB，然后点击“下一步”进入“操作”屏幕。
11. 在“操作”选项卡上，指定警报触发时应采取的其他操作，可用操作包括“发送通知电子邮件”、“通过SNMP发送通知陷阱”、“更改VM的电源状态”、“迁移VM”。若留空“操作”选项卡，警报将仅在vSphere Web客户端内提醒管理员，此处先留空。
- 若要让vCenter Server为触发的警报发送电子邮件，必须使用SMTP服务器配置vCenter Server。从vSphere Web客户端选择导航器中的vCenter Server，然后选择“管理” -> “设置”选项卡，点击右侧的“编辑”按钮，在左侧列表中选择“邮件”，并提供SMTP服务器和发件人账户，建议使用易识别的发件人账户，如vcenter - alerts@lab.local。
- 若要让vCenter Server发送SNMP陷阱，必须在同一vCenter Server设置对话框的“SNMP接收器”下配置SNMP接收器，可指定1至4个管理接收器来监控陷阱。
12. 点击“完成”创建警报。要查看刚创建的警报，从左侧导航器中选择数据中心对象，然后点击“管理” -> “警报定义”选项卡。

使用持续时间和操作频率创建警报（以基于VM网络使用触发警报为例）
1. 若vSphere Web Client未运行，请启动它并连接到vCenter Server实例。
2. 导航到库存视图，如“主机和集群”或“VM和模板”。
3. 从左侧导航器中选择数据中心对象。
4. 选择中间内容区域的“管理”选项卡。
5. 选择标签栏下方的“警报定义”按钮以显示警报定义。
6. 点击“添加/加号”图标创建新警报。
7. 提供警报名称和描述。
8. 将“监控”下拉列表设置为“虚拟机”。
9. 选择“监控特定条件或状态，例如CPU使用”的单选按钮，然后点击“下一步”。
10. 在“警报定义”对话框的“触发器”屏幕上，点击“加号/添加”图标添加新触发器。
11. 添加“VM网络使用（kbps）”类型的触发器。
12. 将“条件”设置为“高于”。
13. 将“警告”列的值设置为500，并将“条件持续时间”设置保留为5分钟。
14. 将“警报”列的值设置为1000，并将“条件持续时间”设置保留为5分钟。
15. 在“操作”选项卡上，点击“加号/添加”图标并添加“发送通知电子邮件”操作。
16. 对于新创建的操作，确保“正常 -> 警告”设置为“一次”，“警告 -> 关键”设置为“重复”。
17. 最后，将“重复操作间隔”设置为15分钟。
18. 点击“完成”创建警报。此警报将在VM网络使用超过500 kbps持续5分钟以上时发送电子邮件警报，但仅发送一次；若超过1000 kbps持续5分钟以上，将再次发送电子邮件，然后每15分钟发送一次，直到手动将警报重置为绿色或使用量降至1000 kbps以下。

对于vCenter Server中的其他类型对象，创建警报的过程与上述类似。通过合理配置和使用这些功能和工具，管理员可以更好地平衡资源利用并监控vSphere环境的性能。

以下是一个简单的mermaid流程图，展示创建VM快照磁盘空间使用警报的流程：

graph LR
    A[启动vSphere Web Client并连接到vCenter Server] --> B[导航到库存视图]
    B --> C[右键单击数据中心对象，选择新建警报定义]
    C --> D[在常规选项卡输入名称和描述]
    D --> E[选择监控虚拟机]
    E --> F[选择监控特定条件或状态]
    F --> G[进入触发器部分添加触发器]
    G --> H[选择VM快照大小触发器]
    H --> I[设置运算符为高于]
    I --> J[设置警告和关键条件]
    J --> K[进入操作屏幕指定操作]
    K --> L[完成创建警报]

此外，为了更清晰地展示不同类型警报的触发条件和操作，我们可以使用表格：
| 警报类型 | 触发条件 | 操作 |
| ---- | ---- | ---- |
| VM快照磁盘空间使用警报 | 快照大小高于1GB（警告），高于2GB（关键） | 可选择发送邮件、SNMP陷阱等 |
| VM网络使用警报 | 网络使用高于500kbps持续5分钟（警告），高于1000kbps持续5分钟（关键） | 正常 -> 警告：一次邮件；警告 -> 关键：重复邮件，每15分钟一次 |

3. 性能监控工具详细分析

3.1 各工具的优势与适用场景

为了更清晰地了解每个性能监控工具的特点，我们可以通过以下表格进行对比：
| 工具名称 | 优势 | 适用场景 |
| ---- | ---- | ---- |
| 警报机制 | 可主动提醒潜在问题，能根据不同对象和条件灵活配置 | 提前发现性能瓶颈和资源异常情况 |
| 摘要选项卡内容区域 | 快速获取资源使用概览 | 日常巡检时快速查看整体状态 |
| 相关对象选项卡 | 有助于定位导致性能问题的VM | 排查ESXi主机性能问题时 |
| 资源分配选项卡 | 分析整体基础设施利用率，方便调整资源配置 | 进行资源规划和优化时 |
| 性能选项卡 | 提供历史数据和趋势分析 | 长期性能评估和容量规划 |
| vCenter Operations Manager Foundation | 功能比标准性能选项卡更强大 | 需要深入分析和高级监控功能时 |
| resxtop | 深入查看所有计数器，帮助识别管理程序问题 | 故障排查和底层性能分析时 |

3.2 结合使用多种工具进行综合监控

在实际的vSphere环境中，单一工具往往无法满足全面监控的需求，因此需要结合多种工具进行综合监控。以下是一个简单的mermaid流程图，展示了如何结合使用这些工具：

graph LR
    A[日常巡检] --> B[查看摘要选项卡内容区域]
    B --> C{是否有异常}
    C -- 是 --> D[查看相关对象选项卡定位问题VM]
    D --> E[使用性能选项卡进行详细分析]
    E --> F[根据分析结果调整资源配置]
    C -- 否 --> G[继续日常巡检]
    H[定期分析] --> I[使用性能选项卡进行趋势分析]
    I --> J[结合警报机制设置合理阈值]
    J --> K[根据趋势和阈值调整资源规划]
    L[故障排查] --> M[使用resxtop深入查看计数器]
    M --> N[结合vCenter Operations Manager Foundation进行高级分析]
    N --> O[确定故障原因并解决问题]

4. 资源平衡与性能监控的最佳实践

4.1 资源平衡最佳实践

• 合理规划vMotion和Storage vMotion ：在进行VM迁移时，提前评估主机和存储的负载情况，选择合适的时间进行迁移，避免影响业务运行。例如，在业务低谷期进行大规模的迁移操作。
• 优化DRS和存储DRS配置 ：根据业务需求和资源使用情况，调整DRS和存储DRS的自动化级别和阈值设置。对于关键业务VM，可以设置更高的优先级，确保其资源稳定。
• 定期检查EVC级别 ：随着硬件的升级和变化，定期检查EVC级别是否需要调整，以确保vMotion的兼容性。

4.2 性能监控最佳实践

• 定制化警报设置 ：根据不同的业务需求和资源特点，定制个性化的警报规则。避免使用过于通用的默认警报，确保警报能够准确反映实际问题。
• 建立性能基准 ：定期对vSphere环境进行性能基准测试，了解系统的正常运行状态和性能指标。当出现性能异常时，可以快速对比基准数据，找出问题所在。
• 定期分析性能数据 ：利用性能选项卡和vCenter Operations Manager Foundation等工具，定期分析资源使用趋势和性能指标。根据分析结果进行资源规划和优化，避免资源浪费和性能瓶颈。

5. 常见问题及解决方案

5.1 资源平衡相关问题

• vMotion迁移失败 ：可能原因包括网络问题、主机兼容性问题、资源不足等。解决方案：检查网络连接是否正常，确保源和目标主机的CPU兼容性，增加主机资源。
• DRS无法自动平衡负载 ：可能是DRS配置不合理或阈值设置过高。解决方案：调整DRS的自动化级别和阈值，确保其能够根据实际情况进行自动迁移。

5.2 性能监控相关问题

• 警报频繁触发 ：可能是警报阈值设置过低或系统存在异常波动。解决方案：调整警报阈值，排除系统异常因素，确保警报的准确性。
• 性能数据不准确 ：可能是监控工具配置问题或数据采集错误。解决方案：检查监控工具的配置，确保数据采集正常，必要时重新配置监控工具。

6. 总结

通过对VMware vSphere资源平衡与性能监控相关功能和工具的深入了解，我们可以更好地管理和优化vSphere环境。合理配置和使用vMotion、Storage vMotion、DRS、存储DRS等资源平衡功能，结合警报机制、性能选项卡、vCenter Operations Manager Foundation等性能监控工具，能够确保系统的高效运行和资源的合理利用。同时，遵循资源平衡和性能监控的最佳实践，及时解决常见问题，将有助于提高vSphere环境的稳定性和可靠性，为企业的业务发展提供有力支持。在实际应用中，管理员应根据具体的业务需求和环境特点，灵活运用这些功能和工具，不断优化系统性能。