74、VMware vSphere自动化管理与操作指南

VMware vSphere自动化管理与操作指南

1. 自动化工具概述

在VMware vSphere环境中，有多种自动化工具可供选择，包括vCenter Orchestrator、PowerCLI、Perl SDK、Web服务开发者SDK以及VMware ESXi中的shell脚本。这些工具各有优缺点，选择时主要考虑两个因素：个人经验和要完成的任务。
- 选择依据
- 若有Perl脚本编写经验，使用vSphere SDK for Perl创建自动化工具可能最为高效。
- 熟悉PowerShell，则使用PowerCLI会更得心应手，它也是管理员最常用的工具，易于不同背景的人员采用。
- 若需要端到端的流程自动化，vCenter Orchestrator是首选。

2. 自动化工具的使用

2.1 PowerCLI脚本创建

PowerCLI基于面向对象的PowerShell脚本语言，为管理员提供了在vSphere环境中自动化任务的简单而强大的方式。若熟悉其他脚本语言，学习PowerShell和PowerCLI时，除语法外，最大的障碍是其一切皆基于对象。命令输出的结果是对象，因此要确保一个命令输出的对象类型与下一个命令的输入对象类型匹配。

2.2 vCLI管理ESXi主机

VMware的命令行界面vCLI是使用熟悉的esxcfg - *命令集管理ESXi主机的新方式。结合fastpass功能，可通过一次登录无缝管理多个主机。迁移管理和配置操作到vMA和vCLI非常简单，使用vMA的fastpass技术可快速完成。配置主机的fastpass后，设置fastpass目标即可透明地将命令传递给主机。

2.3 vCenter与vMA结合管理主机

新版vMA可将vCenter作为目标，这意味着使用vCLI管理所有主机时，无需手动将每个主机添加到fastpass目标列表。使用Bash（vi - admin用户的默认shell）的脚本环境，结合vCLI命令集和fastpass，可高效配置集群中的主机。

2.4 Perl工具包和VMware SDK用于虚拟服务器操作

vCLI主要用于主机管理，缺乏操作虚拟服务器的工具。借助Perl工具包和VMware SDK，可在命令行完成虚拟基础架构客户端能完成的任何任务。示例脚本位于vMA的/usr/share/doc/vmware - viperl/samples，辅助Perl应用开发的实用脚本位于/usr/lib/vmware - viperl/apps。SDK文档可在www.vmware.com/sdk获取。

3. vCenter Orchestrator配置与使用

3.1 配置vCenter Orchestrator

vCenter Orchestrator允许vSphere管理员对vSphere环境执行工作流等操作。要对Active Directory、UCS等进行编排或运行PowerShell脚本，需安装并配置相应的插件。可通过vCenter Orchestrator配置页面的“Plug - Ins”选项卡查看已安装的插件，前提是vCenter Orchestrator配置服务正在运行，并通过Web浏览器访问https://<计算机IP地址>或DNS名称8283。

3.2 使用vCenter Orchestrator工作流

配置并运行vCenter Orchestrator后，可使用vCenter Orchestrator客户端运行工作流。它自带了一些预安装的工作流以帮助自动化任务。若登录安装了vCenter Orchestrator的vCenter Server实例后看不到其图标，是因为vCenter Server安装程序将vCenter Orchestrator的开始菜单图标创建在用户特定的开始菜单一侧，只有安装时登录的用户才能看到，其他用户需将图标移至“所有用户”部分才能看到。

4. 资源分配与性能监控

4.1 CPU资源分析

当初级管理员认为VM因CPU利用率高而需要更多CPU容量时，情况并非一定如此。VM可能已使用了分配给它的所有周期，但由于ESXi主机整体CPU受限，VM无法获得足够的周期以正常运行。此时，为VM添加CPU容量不一定能解决问题。若主机确实受限，将VM迁移到其他主机，或更改该主机上VM的份额或CPU限制，可能有助于缓解问题。

4.2 性能监控

可通过多种方式监控性能，如使用性能计数器监控CPU、内存、磁盘和网络的使用情况。性能图有高级布局和概述布局，可根据需求选择。还可使用resxtop实用程序捕获性能数据。

监控对象	相关计数器
CPU	CPU Ready counter、CPU Usage In MHz (Average) counter、CPU Used (%USED) counter等
内存	Memory Fairness counter、Memory Swap Used (Average) counter等
磁盘	Disk Read Rate counter、Disk Usage (Average, Rate) counter、Disk Write Rate counter等
网络	Network Data Transmit Rate counter、Network Packets Transmitted counter等

5. 存储管理

5.1 存储设备与协议

存储设备的协议选择包括Fibre Channel、Fibre Channel over Ethernet、iSCSI和NFS等。不同协议有不同的特点和适用场景，如Fibre Channel适用于对性能要求较高的场景，iSCSI则更具成本效益。
- 存储设备架构 ：有主动 - 主动、主动 - 被动和不对称等架构，不同架构在性能和可靠性上有所差异。
- 存储阵列 ：包括中端和企业级阵列，具有自动分层、数据保护等功能。

5.2 存储DRS（SDRS）

SDRS可对数据存储集群进行自动化管理，包括自动化设置、配置、启用和禁用等操作。其运行时行为受评估计划、延迟、覆盖设置等因素影响。可通过Schedule Storage DRS Task Wizard设置任务计划。

graph LR
    A[存储DRS] --> B(自动化设置)
    A --> C(配置)
    A --> D(启用/禁用)
    B --> E(评估计划)
    B --> F(延迟设置)
    B --> G(覆盖设置)
    D --> H(任务计划设置)

6. 高可用性（HA）与容错（FT）

6.1 高可用性（HA）

HA可确保在主机出现故障时，VM能自动重启。启用HA时需进行准入控制，设置故障转移容量等参数。还可通过数据存储心跳检测主机状态，监控VM的运行情况，并设置VM的重启优先级。
- HA层级 ：包括物理层、操作系统层、虚拟化层和应用层。
- 隔离响应 ：当主机与网络隔离时，可设置相应的响应策略。

6.2 容错（FT）

FT可实现虚拟机的连续可用性，即使主机出现故障，VM也不会中断运行。实现FT需满足一定的条件，如使用特定的磁盘类型、配置相应的证书等。

7. 安全与权限管理

7.1 认证与授权

认证方式包括AAA模型中的认证、Active Directory集成、CHAP认证以及本地用户和组认证等。授权则通过角色和权限进行管理，可创建自定义角色，为用户和组分配不同的权限。
- 权限管理 ：可对主机、vCenter Server等对象进行权限设置，确保只有授权用户能进行相应操作。
- 安全策略 ：包括防火墙设置、网络访问控制等，以保障系统的安全性。

7.2 日志与审计

记录系统日志和用户操作日志，可用于安全审计和故障排查。可通过Syslog Collector收集和管理日志，还可将日志导出进行分析。

8. 虚拟机管理

8.1 虚拟机创建与克隆

可通过New Virtual Machine wizard创建新的虚拟机，选择合适的硬件配置和操作系统。还可使用Clone Virtual Machine wizard克隆虚拟机，或克隆为模板以便快速部署。
- 硬件配置 ：包括CPU、内存、磁盘等配置，可根据实际需求进行调整。
- 操作系统安装 ：可使用ISO镜像或网络安装方式安装操作系统。

8.2 虚拟机迁移与资源分配

可使用vMotion和Storage vMotion进行虚拟机的实时迁移，确保业务的连续性。同时，合理分配虚拟机的资源，如CPU、内存和存储I/O，可提高系统的性能和利用率。
- 资源池 ：可创建资源池对虚拟机的资源进行集中管理和分配。
- 资源监控 ：实时监控虚拟机的资源使用情况，及时调整资源分配。

9. 总结与展望

通过合理使用VMware vSphere的各种自动化工具和功能，可提高系统的管理效率、可靠性和性能。在未来的工作中，可进一步探索这些工具的高级应用，如结合人工智能和机器学习技术实现更智能的资源管理和故障预测。同时，持续关注技术的发展，及时更新和升级系统，以适应不断变化的业务需求。

VMware vSphere自动化管理与操作指南

10. 网络管理

10.1 网络接口与交换机

网络接口卡（NIC）是网络连接的基础，可用于虚拟机、主机等设备。在配置NIC时，需考虑网络拓扑、带宽需求等因素。交换机分为标准交换机和分布式交换机，分布式交换机具有更好的扩展性和管理性。
- 标准交换机 ：可通过 esxcfg-vswitch 等命令进行配置，支持端口组、VLAN等功能。
- 分布式交换机 ：可通过vCenter Server进行集中管理，支持链路聚合、NetFlow等高级功能。

交换机类型	特点	配置方式
标准交换机	简单易用，适用于小型环境	命令行配置
分布式交换机	扩展性好，管理方便，适用于大型环境	vCenter Server管理

10.2 VLAN与网络隔离

VLAN可用于网络分段和隔离，提高网络的安全性和性能。可通过配置VLAN端口、VLAN ID等参数实现VLAN的划分。同时，可设置网络隔离策略，确保不同VLAN之间的通信安全。
- VLAN配置 ：可通过 switchport trunk allowed vlan 等命令配置VLAN端口。
- 网络隔离 ：可通过防火墙、访问控制列表等方式实现网络隔离。

graph LR
    A[网络管理] --> B(网络接口)
    A --> C(交换机)
    B --> D(NIC配置)
    C --> E(标准交换机)
    C --> F(分布式交换机)
    E --> G(端口组配置)
    E --> H(VLAN配置)
    F --> I(链路聚合)
    F --> J(NetFlow配置)

11. 软件升级与补丁管理

11.1 vSphere Update Manager（VUM）

VUM可用于自动化软件升级和补丁管理，确保系统的安全性和稳定性。使用VUM时，需进行以下操作：
1. 安装VUM：按照安装向导进行安装，配置数据库和相关设置。
2. 创建基线：根据需求创建不同的基线，如关键主机补丁基线、非关键主机补丁基线等。
3. 扫描和修复：对主机和虚拟机进行扫描，发现补丁后进行修复。
4. 监控和报告：监控升级和补丁管理的进度，生成相关报告。

11.2 其他升级方式

除了VUM，还可使用其他方式进行升级，如手动升级、使用esxupdate工具等。手动升级适用于对升级过程有严格控制的场景，而esxupdate工具则可用于快速更新特定的软件包。

12. 数据保护与灾难恢复

12.1 数据备份

可使用VMware Data Protection（VDP）等工具进行数据备份，确保数据的安全性和可恢复性。备份策略可根据业务需求进行制定，如全量备份、增量备份等。
- 备份流程 ：选择备份目标、设置备份时间和频率、选择备份存储位置等。
- 恢复流程 ：在需要恢复数据时，选择相应的备份文件进行恢复。

12.2 灾难恢复

灾难恢复是保障业务连续性的重要手段，可使用Site Recovery Manager（SRM）等工具实现。SRM可在灾难发生时自动进行虚拟机的恢复和切换，确保业务的快速恢复。
- 灾难恢复计划 ：制定详细的灾难恢复计划，包括恢复目标、恢复时间等。
- 演练和测试 ：定期进行灾难恢复演练和测试，确保恢复计划的有效性。

13. 自动化工具深入应用

13.1 PowerCLI脚本高级应用

PowerCLI脚本可用于自动化各种任务，如批量创建虚拟机、配置网络等。在编写PowerCLI脚本时，可使用管道、变量等高级功能，提高脚本的灵活性和可维护性。
- 脚本示例 ：以下是一个简单的PowerCLI脚本示例，用于连接到vCenter Server并获取所有虚拟机的信息。

Connect-VIServer -Server vcenter.example.com -User admin -Password password
Get-VM | Select-Object Name, PowerState, NumCPU, MemoryMB
Disconnect-VIServer -Server vcenter.example.com -Confirm:$false

13.2 vCenter Orchestrator工作流定制

vCenter Orchestrator可用于创建自定义工作流，实现复杂的自动化任务。可通过拖放式界面设计工作流，将不同的操作组合在一起。
- 工作流设计步骤 ：
1. 打开vCenter Orchestrator客户端，创建新的工作流。
2. 从库中选择所需的操作，拖放到工作流设计界面。
3. 配置操作的参数和顺序，设置条件和循环等逻辑。
4. 测试和部署工作流。

14. 性能优化与调优

14.1 资源优化

合理分配和优化资源是提高系统性能的关键。可通过以下方式进行资源优化：
- CPU优化 ：调整CPU的分配和限制，避免CPU资源的浪费。
- 内存优化 ：使用内存压缩、透明页面共享等技术，提高内存的利用率。
- 存储优化 ：使用存储I/O控制（SIOC）等功能，优化存储I/O性能。

14.2 网络优化

网络优化可提高网络的带宽和可靠性。可通过以下方式进行网络优化：
- 链路聚合 ：使用LACP等协议进行链路聚合，增加网络带宽。
- 流量整形 ：设置流量整形策略，控制网络流量的分配。
- 网络隔离 ：通过VLAN等方式进行网络隔离，提高网络的安全性。

15. 安全加固与合规性

15.1 安全加固措施

为了保障系统的安全性，可采取以下安全加固措施：
- 防火墙配置 ：配置防火墙规则，限制网络访问。
- 认证和授权 ：使用强密码、多因素认证等方式加强认证和授权。
- 漏洞扫描 ：定期进行漏洞扫描，及时修复安全漏洞。

15.2 合规性管理

确保系统符合相关的合规性要求，如PCI DSS、HIPAA等。可通过以下方式进行合规性管理：
- 策略制定 ：制定符合合规性要求的安全策略。
- 审计和报告 ：定期进行审计和报告，确保系统的合规性。

16. 未来趋势与发展

随着技术的不断发展，VMware vSphere也将不断演进。未来可能会出现以下趋势：
- 智能化管理 ：结合人工智能和机器学习技术，实现更智能的资源管理和故障预测。
- 混合云集成 ：加强与公有云的集成，实现混合云环境下的统一管理。
- 容器化支持 ：支持容器化技术，满足企业对容器化应用的需求。

通过不断学习和掌握新的技术和功能，可更好地应对未来的挑战，提高系统的管理效率和性能。