摘要

开展云计算实验，需要配备大量的主机用来搭建云计算平台。在有限的实验设备资源的基础上，介绍服务器虚拟化技术和Vmware vSphere技术，并结合相关实验室实际情况，构建云计算实验平台，满足实验人员开展云计算相关实验的需求。使用表明该平台稳定可靠，具有良好的经济性和扩展性，易于管理维护。
关键词:云计算；资源共享；虚拟机；分布式；数据存储；服务器

一、实验目的

加深学生对云计算技术与应用课程内容的理解和检验学生对本课程内容的掌握情况和动手能力的培养目的，重要的是增加对云计算的概念去完成分配虚拟化云计算平台完成实验。

二、实验内容

某学校现在采购回来A,B,C,D 4台服务器，其中A服务器内存32G，硬盘256G,B、C服务器内存都为128G，硬盘1TB， D服务器内存为32G，硬盘10TB。其中要求A、D服务器在机房1，B、C服务器在机房2，机房1和2属于不同的网段。请你利用所学云计算知识，设计一个云平台能实现以下功能：
1、对服务器进行集群管理，随时查看服务器的各种资源利用情况
2、每个机房要能够部署30台虚拟机，每台虚拟机配置内存2G，硬盘40G
3、实现Vsphere 的高级功能-DRS：
手动
全自动
负载时自动迁移

三、实验要求

在课程设计文档中用文字详细写出每一个阶段做哪些事情，有必要的话可以把网络拓扑结构画一下。最后一个实现Vsphere 的高级功能-DRS,必须要有截图过程。

四、实验环境

五、实验过程

（一）Vsphere虚拟化系统部署（安装基础云服务器）

1、打开VMware虚拟机，点击“文件”再点击创建新建虚拟机，在新建虚拟向导中选择“典型”模式，下一步之后在安装程序光盘映像文件(ios)：选择ESXI 6.0的ISO文件，在安装过程中配置好虚拟机的磁盘、内存、处理器，最后将安装完毕。
2、当文件加载完成之后，选择Continue按下“Enter”键开始安装ESXI 6.0。当出现EULA界面时，选择Accept and Continue按“F11”继续。选择磁盘时，选择Continue按下“Enter”键。选择键盘类型时，默认选择为：US Default，选择Continue按下“Enter”键。
3、当系统提示要配置ROOT用户密码时，输入安全性高的密码，选择Continue按下“Enter”键确认。在Confirm Install界面中选择Install按“F11”确认安装，安装结束后按下“Enter”键重启服务器。
4、等待一段时间后，服务器重启完成。此时应该要配置ESXI主机管理地址了，但是要注意，此时物理机必须要打开Vmware的虚拟机网卡，要不然连接会出问题。(虚拟网卡要在打开 “网络和Internet”设置，然后再点击更改适配器选项，在里面把虚拟机网卡打开计即可)
5、按下F2进入主机配置模式，此时要输入之前设置的ROOT用户的密码。选择第三个选项来配置管理网络，再选择“Network Adapters”下的“ipv4 configuration”，配置静态地址、子网掩码、默认网关。
6、打开Vmware vSphere Client后，输入刚才设置的EXSI服务器的ip地址、用户名和密码就可以登录了。当出现弹窗时，点击“忽略”即可。
7、同样地，作为创建和运行虚拟机以及虚拟设备的虚拟化平台，ESXI需要被安装在A、B、C、D这四台服务器上,我们在以后将通过vCenter来统一管理。

（二）安装虚拟机

1、在VMware上打开ESXI主机后，运行Vmware vSphere Client输入账号密码登录进去。
2、右键已登录的服务器，选择新建虚拟机，选择“自定义”安装，点击下一步到“名称和位置”（我的命名为win-sever-2008-AD-1）；点击下一步到“存储器”无需更改；击下一步到“名称和位置”选择虚拟机版本:11；击下一步到“客户操作系统”选择Windows 2008 R2作为操作系统；击下一步到“CPU”，更改虚拟插槽数、每个虚拟插槽的内核数；击下一步到“内存”更改内存大小再选择处理器和内存大小，这要提前规划好来选择，以防后期资源不足，推荐是选择1个四核CPU和4GB内存；继续在“网卡”步骤和“SCSI控制器”选择适应的配置。
3、当选择磁盘时，特别需要注意的是磁盘的，一定要选择“Thin Provison”。选择这个Vmware会在整个磁盘中划分一个备用空间，但并不是真的分好了，而是随着你的实际使用，慢慢扩大到选择的上限。这样做的好处是在一开始，我们就能创建出许多的虚拟机，因为它们刚开始并不需要占据多少磁盘容量。
4、完成创建后，我们在“win-sever-2008-AD-1”服务器选择“摘要”，在存储器中导入安装所需要的镜像文件。打开数据存储后我们选择从本地上传操作系统ISO文件到云端，这个过程需要几分钟，具体速度根据物理机的配置而定。
5、当上传完毕后，我们需要右键“win-sever-2008-AD-1”打开虚拟机属性，点击CD/DVD驱动器，勾选上“打开电源时连接”，在数据存储ISO文件中浏览云端文件夹，找到我们刚刚上传的文件，双击保存路径。
6、随后我们启动虚拟机电源，经过一段时间的等待后会出现系统安装界面。我们选择简体中文，选择Windows 2008 R2 完整版进行安装。点击分配磁盘空间后，会开始一段较长的安装。
7、当安装结束后，我们要先去配置winR2-1的IP地址，将其IP设置为192.168.74.129，子网掩码为255.255.255.0，默认网关和首选DNS服务器都为192.168.74.2。
8、打开服务器管理，添加域服务。通过win+R快捷键打开“运行”，输入“dcpromo”，一直点击下一步，随后选择在新林中建新域，将域命名为“gzcc.com”，下一步后将域NetBIOS名称设为“GZCC”，再次下一步后设置林功能级别为Windows 2008 R2。
9、连续下一步后，设置连接域的密码。等待域服务安装完毕后，我们需要重启该电脑。
10、同样地，我们新建一台“win-sever-2008-AD-2”，也进行IP设置。设置完后点击计算机中的“更改设置”，再点击“更改”。将计算机名更改为Vcenter，域名为gzcc.com。随后要输入刚才设置的域服务的用户名和密码，当成功加入后我们需要重启该电脑。
11、以上是安装虚拟机并加入域的步骤，其实在一般安装虚拟机的过程中并不需要这么复杂，只需要选择需要的系统，规划好配置（内存2G，硬盘40G），安装好一台后利用模板功能批量生成就好了（详情在后面的步骤七）。我选择先在服务器A上安装两台虚拟机，为之后安装vCenter，给管理员提供可视化管理埋下铺垫。

（三）为数据中心部署Vcenter

1、右键“win-sever-2008-AD-2”打开虚拟机属性，点击CD/DVD驱动器，勾选上“打开电源时连接”，这次我们选择上传SQL安装数据包，在数据存储ISO文件中浏览云端文件夹，找到我们刚刚上传的文件，双击保存路径，随后将其挂载到win-sever-2008-AD-2上，这里也要勾选打开电源时连接。
2、为了使安装程序能够顺利运行，我们在这之前需要打开服务器，需要在
“服务器管理器”中，找到“功能”添加.NET框架，只需一直确定即可。
3、从“我的电脑”中打开SQL安装程序，一直选择下一步直到“功能选择”界面。在这里我们需要全部勾选安装程序提供的功能，防止缺少某个功能日后补装变得很麻烦。
4、随后进行“服务器配置”，除了服务“SQL全文筛选器后台程序启动器”的启动类型设置为手动，其他服务都是自动。下一步后进行“数据库引擎配置”，我们选择“混合模式”，并设置超级管理员“sa”的密码，同时添加当前用户作为SQL Server管理员。
5、在“Analysis Services 配置”中，服务器配置我们勾选“多维和数据挖掘模式”，在“添加当前用户”拥有对“Analysis Services”的管理权限。在“分布式重播控制器”中也添加当前用户，开始安装数据库。值得注意的是这个过程通常持续半个小时以上，我们需要耐心等待，安装过程中最后不要中途关机，否则极容易破坏当前环境导致后续实验出现无法解决的BUG。
6、当数据库安装完毕后，我们从“开始”界面找到SQL Server，输入超级用户“sa”和我们之前设置的密码，登录数据库。右击数据库点击“方面”，把第五个选项的值改为“True”，使在特殊情况下管理员可以登录到服务器。同时也新建一个名为“va_db”的数据库。
7、我们在服务器桌面点击“开始”在“管理工具”中找到“数据源（ODBC）”进行安装，在“用户DSN”选择添加“SQL Sever Native Client 11.0”，在名称输入：vc_db，服务器输入“Vcenter”，使用用户输入登录ID和密码SQL Server验证，ID、Passwd跟第六步设置的一样，输入之后点击下一步，勾选更改默认的数据库为：“va_db”、使用ANSI引用的标识符、使用ANSI的空值、填充及警告，应用程序意向为“READWRITE”。我们选择语言为简体中文，勾选“执行字符数据翻译”，再点击“完成”。
8、当点击“测试数据源”，显示成功之后，我们就完成了数据库的搭建。在随后的vCenter安装中，我们将会选择这个数据库作为我们的外部数据库。
9、与之前的上传文件类似，这次我们上传vCenter的安装包，随后在我的电脑中打开运行。
10、在架构模式的选择当中，我们选取嵌入式架构。随后创建新的域，输入域名“vsphere.local”（这作为以后登录vCenter的域名）和密码，接着下一步。
11、随后“指定服务账户”，选择指定用户服务账户，输入账户用户名和密码。接着进行“数据库设置”，我们选择使用外部数据库，填入我们之前创建的数据库名称、数据库用户名和密码。
12、随后是端口配置，要注意所配置的端口必须是可用的，并且要注意相关的规范，不要占用了日后其他服务所需要用到的端口，例如，HTTP端口推荐使用8080端口。
13、至此，我们完成了在服务器A上vCenter的安装，我们以后将会通过vCenter来集中管理其他服务器（包括其他机房的服务器）。

（四）配置远程ISCSI存储

1、在服务器D上创建一台虚拟机命名为“Storage1”（在此存放虚拟机的实际存储数据），安装openfire系统来管理ISCSI存储。我们上传openfieresa的ISO文件加载到存储Storage1来提供安装服务。当给虚拟机选择磁盘类型时，选择SCSI类型，并且多添加几个磁盘。
2、安装完虚拟机之后，打开刚才挂载的ISO文件进行openfire进行安装。勾选第一个磁盘，随后进行下一步。点击edit进行配置，勾选“Enable IPv4 support”下的“Manual conflguration”，输入IP Address和Prefix(Netmask)子网编码长度。
3、然后点击“ok”后，我们把“Hostname”设置为Storage，将服务器的时区设置为上海为标准。当安装完成之后，我们就可以通过openfiler网页端来登录。
4、在Volumes标签下，我们可以选择前去查看磁盘，随后根据实验需要创建磁盘，设置具体参数。同时也要创建出RAID-0磁盘阵列，扩大存储空间。我们还要对物理卷进行分区，组成新的卷组，在其下组建新的分区。
5、为了能够正常使用，我们还需要远程连接ISCSI服务器，配置ISCSI target（将服务器B和服务器C作为target），把它与物理卷关联在一起。

（五）利用vCenter管理数据中心

1、在服务器A的虚拟机 “win-sever-2008-AD-1”中在“摘要”中的存储器选定“datastore1”右键打开存储浏览器，在数据存储浏览器中点击导入，选择数控镜像iso文件“SQLFULL_CHSiso”。
2、在服务器A的虚拟机 “win-sever-2008-AD-2”中在“摘要”中的“编辑设置”，选择“CD/DVD驱动器1”中的“数据存储iso文件”，选定数据库镜像文件。
3、进入虚拟机时会弹出安装中心，再此安装之前我们先安装服务管理器中的“功能”点击“添加功能”选择.NET Framework3.5.1功能——点击”添加所需的角色服务”；然后我们再安装，选择“全新SQL Server独立安装或向现有安装添加功能”安装之后点击确定；到下一步选择指定可用版本的“Evaluatiom”，点击下一步勾选“我接受许可条款”；点击下一步到产品更新取消“包括SQL Server产品更新”；点击下一步到“安装程序支持规则”状态是“已通过”，Windows防火墙可能会显示警告；点击下一步到“设置角色”选择“SQL Server 功能安装”；点击下一步到功能选择“全选”；点击下一步到“安装规则”状态为“已通过”；在实例配置中选择“默认实例”；“磁盘空间要求”点击下一步。
4、回到服务器A下的win-sever-2008-AD -2登录管理程序，输入vCenter所在虚拟机的IP地址，用户名为之前设置的域名和密码。点击“入门”标签下的创建数据中心，进行主机的添加。
5、输入目标主机的IP地址、用户名（该账户用来永久管理其运转）和密码。当确定所有信息无误后，点击下一步就可以等待主机的添加了。
6、在这一步中，我们可以把服务器B、服务器C、服务器D都与服务器A设置在数据中心下，实现高效化管理。

（六）虚拟机模板的使用

1、我们需要先确立哪台虚拟机要被设置为模板，要在这台虚拟机上进行一定的配置后就能转换为模板。先进入B服务器，新建一台虚拟机，安装成功后进入该电脑上的“本地用户和组”中，启用Administrator账号，并且设置密码。
2、将以前的旧账号先禁用，随后重启电脑来检验设置。成功登录后我们把旧账号先删除，到控制面板下的系统属性，打开用户配置文件，删除未知账号信息。
3、点击sysprep.exe程序，对该系统进行模板转换前的准备工作。做完这些之后，我们回到vCenter右键该台虚拟机，点击模板下的转化为模板，就可以用来批量创建虚拟机了。
4、右击先建立的模板，选择从此模板部署虚拟机。输入新虚拟机的名称，选择要部署的位置和具体的服务器。选择虚拟磁盘格式，并选择虚拟机存储。
5、在选择客户机自定义时，我们可以使用现有的自定义规范自定义（提前设置好可以简化许多操作）。在客户机自定义中，我们可以选择目标操作系统、输入名称信息、选择虚拟机名称并输入系统序列号。输入管理员密码和选择时区，如果没有新命令就跳过进行下一步。
6、随后选择“典型设置”之后，我们确认一下之前所设置的东西，就可以完成客户机自定义了。我们可以接着完成模板的部署了。
7、我们可以在服务器B和服务器C上快速地部署模板（每台服务器部署30台虚拟机），需要注意的是虽然60台虚拟机是运行在服务器B和服务器C上，但实际存储是位于服务器D的。

（七）配制高级服务：vMotion

1、冷迁移必须关机，可以更改存储器位置，也可以更改挂载主机(同时连接外部存储器)。进行最基本的检查：存储器的空间是否足够。
2、热迁移可以开机，但是它的文件位置必须在外部存储器上，而且主机必须开启vMotion功能，虚拟机存储位置不改变。进行最基本的检查：（1）检查各种硬件配置是否兼容（2）检查服务器当前的负载情况
3、vMotion是一个很方便的功能，可以帮助我们快速迁移虚拟机，只是我们需要提前做好相关设置来确保迁移功能的正确运行。
4、我们要检查被迁移主机和目标主机的vMotion功能是否打开。
5、我们还要检查被迁移主机上是否连接了云端上的ISO文件。如果有，我们要去掉勾选“打开电源时连接”，并且将设备类型更改为客户端设备。
6、当目标主机可被选中迁移时，我们可以选择“更改主机”，然后选择资源池，设置vMotion迁移的优先级。
7、我们还可以选择更改数据存储，前提是目标存储要有足够的空间来转储。
8、vMotion是比较手动化的功能，当理解了以后，可以为理解DRS提供帮助，即一种类似于自动化vMotion的功能。

（八）配置高级服务: DRS

1、回到服务器A下的win-sever-2008-AD-2登录vCenter，右键主机名新建群集，输入群集名称并勾选“打开vSphere DRS”（DRS正是用于群集的功能之一，用来动态地分配资源）如下图：

2、设置群集名称和选定此群集的功能，名称为：duster1，勾选在群集功能下的“打开vSphere DRS”,如下图：

3、在自动化级别红，我们先选择全自动级别，迁移阈值调至中间。

4、在电源管理中，关闭该功能，没有特殊需要不必设置该功能。

5、在兼容性设置中，我们先禁用EVC，暂时不需要这类功能。

6、在虚拟机的交换文件策略中，我们选择“将交换文件存储在与虚拟机相同的目录中”。

7、检查一下配置之后，如果没有错误就点击完成。

8、选择一台服务器，将其拖动到DRS-cluster群集中（我们会将服务器B和服务器C拖入进来）。

9、再次检查目标群集

10、我们可以随意拖动主机到我们设置好的集群中。我们可以看到在群集下面会有ESXI主机和若干台虚拟机，这些东西现在都属于群集而不是某一台服务器。

11、因为我们之前选择的是手动模式，所以在启动一台虚拟机时DRS会建议最适合运行这台虚拟机的最佳ESXI主机（服务器B或服务器C），就只是建议而已，不是全自动化的自动设置。

12、查看DRS-cluster的DRS界面，可以看到负载已经失衡了，资源图可以看到服务器B被闲置，而服务器C占据了许多资源。

13、我们更改DRS的自动化级别，将其更改为半自动，随后确认迁移操作后，负载值得到改善。

14、如果我们更改DRS的自动化级别为全自动，那么我们将连确认都不需要，DRS会自动地完成负载均衡，即直接由系统完成该操作。

总结

在本次课程实验中，通过一系列实验，我们主要了解了云计算与虚拟技术的配置，使我逐渐地理解到了云计算的真正意义，那就是将计算任务分布在许多计算机组成的资源池上，使得各种应用系统能够根据实际需要来获得对应的服务。
通过云计算，实现计算机与服务器的配合，他们将不再被孤立，利用分布式计算连接在一起，每一个部分都得到了充分的利用。在最初的安装基础云服务器，到创建一台台虚拟机，我体会到了虚拟化技术带来的好处，我可以任意地安装我想要的系统。在我利用vCenter将许多虚拟机集中在一起管理，从这里开始又进入了新的阶段。再通过远程存储设置，我开始能更好地进行磁盘空间的拓展。随着模板化的学习，我能够快速地利用其部署虚拟机，不必再一台台地慢慢配置。最后，vMotion和DRS功能的学习，让我明白了防止异常情况是多么地重要，通过及时的迁移使得数据能得到更好的保存，资源能更动态地调用。
云计算的初衷：节约资源，减少成本;任何理念的出现必须迎合用户的需求。随着信息技术的不断发展，我们对效率的要求也越来越高,用算盘的时代已经过去了，现在我们有时候要计算的数据是十分的庞大，可能要花很久的时间，如果再像以前一样，那么对于科技的发展是没有好处的。
在这次实训中，我学到很多东西，加强了自己的动手能力并且培养了我们自己的独立思考能力,其最深的体会是错误检查。实训课更重要的是做实验的过程，思考问题的方法，这与其他的实验是通用的，真正使我们受益匪浅，虽然在实验过程中遇到了一些困难，但是在跟同学之间的交流和帮助下，我自己也克服了很大困难，完成本次的实训任务，心中也颇有成就感。
对于机房的设计更是一次巨大的挑战，这涉及到了不同网段的设计，不同服务器之间如何管理、调用等各种复杂的东西。通过查阅资料，在老师和同学的帮助下，我一步步完成了实验，感觉自己的知识得到了锤炼，对于云计算有了个初步的了解，能够在以后的学习生活中进一步探索。

参考文献

[1] 何坤源.Vmware vSphere6.0虚拟化架构实战指南[M].北京:人民邮电出版社.2016.6.
[2] 陈志伟.让云落地云计算服务模式 SaaS PaaS和IaaS 设计决策[M].北京:电子工业出版社.2015.12
[3] 李劲.云计算数据中心规划与设计云计算数据中心规划与设计 [M].北京:人民邮电出版社.2018.3
[4] 何坤源. VMware vSphere 6.0虚拟化架构实战指南. 北京：人民邮电出版社，2017
[5] 王春海. VMware虚拟化与云计算应用案例详细. 北京：人民邮电出版社，2016

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【云计算】基于VMware Vsphere云平台的设计与实现

摘要

一、实验目的

二、实验内容

三、实验要求

四、实验环境

五、实验过程

（一）Vsphere虚拟化系统部署（安装基础云服务器）

（二）安装虚拟机

（三）为数据中心部署Vcenter

（四）配置远程ISCSI存储

（五）利用vCenter管理数据中心

（六）虚拟机模板的使用

（七）配制高级服务：vMotion

（八）配置高级服务: DRS

总结

参考文献

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一、 实验目的

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五、 实验过程

（一）Vsphere虚拟化系统部署（安装基础云服务器）

（二）安装虚拟机

（三）为数据中心部署Vcenter

（四）配置远程ISCSI存储

（五）利用vCenter管理数据中心

（六）虚拟机模板的使用

（七）配制高级服务：vMotion

（八）配置高级服务: DRS

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