发布日期：2024 年 8 月 15 日
撰稿人：Stephanie Susnjara、Ian Smalley
VMware 开发的虚拟化软件产品对许多企业的 IT 基础架构至关重要。
虚拟化软件在计算机硬件上创建一个抽象层。这允许将单个计算机的硬件元素（处理器、内存、存储等）划分为多个称为虚拟机 (VM) 的虚拟计算机。每个虚拟机都运行自己的操作系统 (OS)，并且行为类似于独立的计算机，尽管它是在实际底层计算机硬件的一部分上运行的。
虚拟化可以提高计算机硬件的使用效率，并为组织的硬件投资带来更大的回报。它还允许云供应商，例如 Amazon Web Services (AWS)、IBM Cloud、Microsoft Azure 和 Google Cloud，利用其现有的物理计算机硬件为更多用户提供服务。
在云时代，虚拟化是什么样的，在利用当前投资的同时进行迁移的最佳方式是什么？
1998 年由 Diane Greene、Scott Devine、Mendel Rosenblum、Edward Wang 和 Edouard Bugnion 组成的科学家团队创立了 VMware。1999 年，这家位于帕洛阿尔托的公司推出了 VMware Workstation 1.0，这是第一款允许用户在一台 PC 上以虚拟机形式运行多个操作系统的商业产品。
VMware 于 2001 年凭借 VMware GSX Server（托管式）和 VMware ESX Server（无主机式）进入服务器市场。2004 年，EMC Corporation 收购了 VMware。2016 年，Dell Technologies 收购了 EMC 并吸收了 VMware。VMware 凭借其服务器虚拟化平台 VSphere 成长为最重要的虚拟化服务供应商，拥有超过 500,000 名客户的市场份额。1
2023 年 12 月，半导体公司 Broadcom 以 690 亿美元完成了对 VMware 的收购，旨在扩展其多云战略。2Broadcom 已将该公司更名为 VmWare by Broadcom®。为简单起见，我们将在本页上将其称为 VMware。
自收购以来，Broadcom 已将其产品整合为两个主要产品组合：VMware Cloud Foundation (VCF) 和 VMware vSphere Foundation (VVF)。此外，Broadcom 已将 VMware 从永久许可证、支持和订阅 (SNS) 续订过渡到基于订阅的定价模式。
虚拟机 (VM) 是物理计算机的虚拟表示或仿真，它使用软件而不是硬件来运行程序和部署应用程序。
虚拟机的历史可追溯到 1964 年，当时 IBM 设计并推出了 CP-40，这是 IBM System/360 的一个实验性分时研究项目。后来，CP-40 依次演变为 CP-67 和 UNIX，且可提供能支持多个并发用户的计算机硬件，并为虚拟机奠定了基础。
1972 年 8 月 2 日，IBM 推出了被很多人视为首个虚拟机的 VM/370 以及首个支持虚拟内存的 System/370 大型机。
虚拟机 (VM) 是 VMware 虚拟化的基本单元。它是物理计算机的基于软件的表示。在虚拟机中运行的操作系统 (OS) 称为客户操作系统。
每个虚拟机包括以下内容：
- 存储虚拟机设置的配置文件。
- 是硬盘驱动器的软件版本的虚拟磁盘文件。
- 记录虚拟机活动的日志文件。这包括系统故障、硬件更改、虚拟机从一台主机到另一台主机的迁移以及虚拟机的状态。
VMware 提供了各种工具来管理这些文件。您可以使用 vSphere Client（用于虚拟机管理的命令行界面）配置虚拟机设置。您还可以使用 vSphere Web Services 软件开发工具包来配置使用其他程序的虚拟机。例如，您可以启用软件开发环境来创建一个虚拟机，用于测试软件程序。
使用 VMware 产品和服务来实现虚拟化可带来多项优点。
VMware 使您能够使用更多物理计算机的资源。管理员不喜欢在单个服务器操作系统上运行多个任务关键型应用程序，因为如果一个应用程序崩溃，可能会使操作系统不稳定，并使其他应用程序崩溃。消除这种风险的一种方法是在自己的专用物理服务器上，在自己的操作系统中运行每个应用程序。但是，这是低效的，因为每个操作系统可能只使用服务器 CPU 能力的 30％。使用 VMware，您可以在同一台物理服务器上运行每个应用程序自己的操作系统，从而更好地利用物理服务器的可用 CPU 能力。
VMware 允许您使用更少的物理服务器运行更多的应用程序。更少的物理服务器需要更少的数据中心空间以及更少的供电和冷却能源。
VMware 可以通过平衡虚拟化基础架构中的工作负载帮助组织更好地配置应用程序和资源，并优化其 IT 运营。
以下是 VMware 虚拟化的主要组件及其工作原理。
VMware 虚拟机管理程序
VMware 使用其核心虚拟机管理程序产品对物理计算机进行虚拟化。虚拟机管理程序是一个薄薄的软件层，它与物理计算机（称为主机）的底层资源交互，并将这些资源分配给其他操作系统（称为客户）。客户操作系统向虚拟机管理程序请求资源。
虚拟机管理程序将每个客户操作系统分开，以便每个操作系统都可以在不受其他操作系统干扰的情况下运行。如果一个客户操作系统出现应用程序崩溃、变得不稳定或被恶意软件感染，也不会影响主机上运行的其他操作系统的性能或操作。
VMware ESXi
VMware ESXi 是一种面向数据中心的 Type 1 或“裸机”虚拟机管理程序，它取代了与计算机物理组件交互的主要操作系统。ESXi 继承了 ESX，后者是一个更大的虚拟机管理程序，使用更多的主机资源。（VMware 已停止使用 ESX。）
以下是 VMware ESXi 与其他几种流行的 Type 1 虚拟机管理程序的比较：
- VMware ESXi 与 Hyper-V：Microsoft 的 Hyper-V 是一种虚拟机管理程序产品，允许您在同一台服务器或客户端计算机上运行多个操作系统。与 VMware 的 ESXi 一样，Hyper-V 是一种 Type 1 虚拟机管理程序，可与底层物理计算和内存资源交互。Hyper-V 的工作方式与 ESXi 不同，它使用分区来管理其 VM。Hyper-V 必须与 Windows 操作系统一起运行。激活后，它会与 Windows 操作系统一起安装在根分区中，从而使 Windows 具有对底层硬件的访问权。然后，它在子分区中运行客户操作系统，通过根分区与物理硬件通信。Hyper-V 还随 Windows 10 客户端一起提供，与 VMware 的 Workstation Pro Type 2（托管式）虚拟机管理程序竞争。
- VMware ESXi 与 Citrix：Citrix 的主要虚拟机管理程序产品是 Citrix Hypervisor（以前称为 XenServer）。Citrix Hypervisor 供个人用户和中小型企业使用。相比之下，VMware ESXi 专为中小型和大型企业设计，不适合个人用途。
- VMware ESXi 与 KVM：VMware ESXi 和 KVM 都是虚拟机管理程序，但 KVM 是 Linux 内核（操作系统的核心）的一部分。KVM 虚拟机管理程序是开源的，因此其代码库是透明的。与 VMware ESX1 相比，这是一个显著的优势。借助 KVM，您可以使用与 Linux 内核集成的各种开源虚拟化管理工具。与许多开源项目一样，它们可能需要额外的配置工作。您还可以使用 Red Hat® OpenShift® Virtualization，它为基于 KVM 构建的虚拟服务器提供了一套管理工具。
VMware 在其早期历史中依赖于 Linux。其虚拟机管理程序的早期版本 ESX 包括一个 Linux 内核（管理计算机硬件的操作系统的核心部分）。当 VMware 发布 ESXi 时，它用自己的内核取代了 Linux 内核。ESXi 支持各种 Linux 客户操作系统，包括 Ubuntu、Debian 和 FreeBSD。
VMware 是一家成熟的基于服务器的虚拟机管理程序公司，还销售虚拟化桌面操作系统的软件。本节介绍一些桌面虚拟化软件及其工作原理。
VMware Workstation Pro 和 VMware Fusion Pro
VMware Workstation Pro 和 VMware Fusion Pro 包含 Type 2 虚拟机管理程序。与完全取代底层操作系统的 Type 1 虚拟机管理程序不同，Type 2 虚拟机管理程序是作为桌面操作系统上的一个应用程序运行的。这项功能可让台式机用户在主（主机）操作系统上运行第二个操作系统。
Workstation Pro 与运行 Windows 和 Linux 操作系统的 PC 兼容。VMware 还提供与 macOS 系统兼容的 Fusion Pro。这些产品免费供个人使用，付费用于商业用途。
注意，自 VMware Workstation Pro 和 Fusion Pro 开始，VMware 已停止使用 Workstation Player 和 VMware Fusion Player。4
VMware Tools
VMware Tools 是任何 Workstation Pro 或 Fusion Pro 环境都必不可少的实用程序集合。它允许在 Type 2 虚拟机管理程序中运行的客户操作系统，更好地与主机操作系统配合使用。
安装 VMware Tools 可以提高图形性能，并支持客户操作系统和主机操作系统之间的共享文件夹。您还可以在两个操作系统之间拖放文件以及剪切和粘贴。
虚拟桌面集成 (VDI) 和 VMware Horizon
虚拟桌面集成 (VDI) 提供集中式桌面管理，让您无需远程访问或现场访问即可配置桌面操作系统并排除故障。用户可以从任何地方的任何设备访问其应用程序和数据，而无需投资昂贵的高性能客户端端点设备。敏感数据保持安全，永远不会离开服务器。
由于 Broadcom 于 2023 年 12 月剥离了 VMware 的终端用户计算 (EUC) 部门，VMware 的 VDI 工具套件 VMware Horizon 将不再可用。
2024 年，投资公司 KKR 收购了该部门并将其更名为 Omnissa。Omnissa 平台包括 Horizon 和管理平台 Workspace ONE（以前也是 VMware 产品组合的一部分）。5
如前所述，自 Broadcom 收购以来，许多 VMware 产品不再作为单独的组件提供。两个主要产品是 VMware Cloud Foundation (VCF) 和 VMware vSphere Foundation (VVF)。
- VMware Cloud Foundation (VCF) 是一个私有云平台，可提供全栈超融合基础架构 (HCI)。它提供 vSphere、vSan、NSX 和 Aria 管理和 orchestra 套件。
- VMware vSphere Foundation (VVF) 是一个企业虚拟化平台，它可用于在传统 vSphere 环境中进行数据中心优化。该平台包括 VMware Tanzu Kubernetes Grid、Aria Operations 和 Aria Operations for Logs 等工具。
- 适用于 VCF 和 VVF 的 VMware 附加服务包括额外的存储、安全性、灾难恢复、生成式 AI 等。
尽管简化了产品组合，但 VMware vSphere 服务器虚拟化平台仍然提供三个版本：vSphere Foundation、vSphere Essentials Plus Kit 和 vSphere Standard。这三种方式均需通过订阅许可才能使用。
VMware vSphere Foundation (VVF) 是最完整的版本。附加组件包括 VMware Site Recovery、NSX Advanced Load Balancer 等。
如果客户希望在少量服务器上进行基本硬件整合或虚拟化，则仍可以购买 vSphere Essentials Plus Kit（最基本版本）或 vSphere Standard（介于 VVF 和 Essentials Plus Kit 之间）的订阅。
VMware vSphere 组件和技术
vSphere 的关键组件和技术包括以下内容：
VMware vCenter
vCenter Server 是 vSphere 的管理组件。通过它，您可以管理大量主机服务器上的虚拟机部署。vCenter Server 将虚拟机分配给主机，为其分配资源、监控性能并自动执行工作流程。该组件可用于根据用户自己的策略管理用户权限。
vCenter Server 具有三个主要组件：
- vSphere Client 是该平台的用户界面，它可为管理员提供基于浏览器的全套功能访问。
- vCenter Server 数据库是产品的数据存储库。它存储服务器主机运行虚拟机管理程序和虚拟机所需的数据。
- 借助 vCenter Single Sign-On，您只需一次登录即可访问整个 vSphere 基础架构。
在主机服务器上使用虚拟机管理程序将最大限度地利用该硬件，但是大多数企业用户需要的虚拟机数量将超过单个物理服务器所能容纳的虚拟机。这就是 VMware 的集群技术的用武之地。
VMware 通过将主机分组到一个集群中并将它们视为一台计算机，在主机之间共享资源。然后，您可以使用 VMware 的集群技术在集群中每个主机上运行的虚拟机管理程序之间池化硬件资源。将 VM 添加到集群时，您可以授予它对这些池化资源的访问权限。在 VMware 支持的企业中可能有许多集群。
VMware 允许您在其 vSphere 环境中创建和管理集群。集群支持众多 vSphere 功能，其中包括工作负载平衡、高可用性和容错弹性。
通过 VMware 集群，您可以使用多项 VMware 功能，使虚拟基础架构的运行平稳可靠。
VMware High Availability (HA)
VMware vSphere 的 High Availability (HA) 支持在底层硬件发生故障时于物理主机之间切换虚拟机。它监视集群，如果检测到硬件故障，就会在备用主机上重新启动其虚拟机。
VMware Fault Tolerance
虽然 vSphere HA 可以从中断中快速恢复，但在移动和重启虚拟机时，您仍然会遇到停机。如果您需要为任务关键型应用程序提供更多保护，vSphere Fault Tolerance 可提供更高的可用性。它承诺不会丢失数据、交易或连接。
VSphere Fault Tolerance 的工作原理是在不同的集群主机上分别运行主从虚拟机，并确保它们始终相同。如果其中一个主机出现故障，剩余的主机将继续运行，并且 vSphere Fault Tolerance 会创建一个新的从虚拟机，重新建立冗余。VSphere 实现了整个过程的自动化。
VMware Distributed Resource Scheduling (DRS)
如果允许许多 VM 在主机上以非托管方式运行，则会出现问题。某些 VM 对 CPU 和内存资源的要求比其他 VM 更高。这可能会导致工作负载不平衡，主机处理的工作超过其份额，而其他主机则处于空闲状态。VMware 分布式资源调度 (DRS) 通过平衡 ESXi 虚拟机管理程序之间的 VMware 工作负载来解决该问题。
DRS 是 vSphere Foundation 的一项功能，在共享资源的 ESXi 主机集群中工作。它监控主机 CPU 和 RAM 使用情况，并在它们之间移动虚拟机，以避免主机过度工作和使用不足。您可以设置这些分配策略，以积极重新分配资源或减少重新平衡资源的频率。
VMware 通过虚拟化服务器和桌面操作系统而声名鹊起。2012 年，该公司宣布计划通过软件定义数据中心 (SDDC) 的概念对数据中心内的一切进行虚拟化和自动化。
软件定义数据中心 (SDDC) 将虚拟化从计算扩展到存储和网络资源，提供单一软件工具集来管理这些虚拟化资源。它是服务器虚拟化多年发展的成果。
VMware 的 SDDC 元素包括以下内容。
VMware vSAN
VMware vSan 是 VMware 存储虚拟化解决方案的其中一部分。它可在 VM 与物理存储设备之间创建一个软件接口。该软件是 ESXi 虚拟机监控程序的一部分，它可将物理存储设备表示为可供同一集群中的计算机访问的单个共享存储池。
使用 VMware vSAN，您的虚拟机可以使用集群中任何计算机上的存储，而不是仅依赖可能会耗尽存储的单台计算机。这样，如果在物理计算机上运行的 VM 不使用存储空间，就可以避免浪费该计算机的存储空间。在其他主机上运行的 VM 也可以使用其存储。
VSAN 与 vSphere 集成为管理任务（例如高可用性、工作负载迁移和工作负载平衡）创建存储池。自定义策略可让您完全控制 vSphere 如何使用共享存储。
VMware Cloud
VMware 通过 VMware Cloud 品牌提供了多种云基础设施产品和服务。其中包括生态系统合作伙伴关系，以便在任意云上交付 VMware 基础设施。具体的合作伙伴关系则包括 IBM Cloud for VMware Solutions、Azure VM Solution 和 Google Cloud VMware Engine。
前面提到的 VMware Cloud Foundation (VCF) 属于 VMware Cloud 类别。该集成软件套件支持混合云运营。它还包括一系列用于计算、存储、网络和安全的软件定义服务。
各种云服务供应商都可将 VCF 作为一项服务提供。您可以通过 vSANReadyNode 将其部署在私有云环境中，这是由与 VMware 合作的原始设备制造商 (OEM) 提供的经过验证的服务器配置。VCF 在单一平台上支持容器化工作负载，支持人工智能/机器学习 (AI/ML) 工作负载、集成数据服务功能等。
VMware HCX
VMware HCX 是一款可帮助公司使用混合计算环境的软件。它可让 IT 团队以适当的成本获取其所需的功能，并允许这些团队在自己的计算机上保存更多敏感数据。而其中的挑战则在于：让这些 VM 在不同的环境中协同工作。
HCX 是 VMware 针对混合云复杂性管理的解决方案。它是一种软件即服务 (SaaS) 产品，可让您管理不同环境（从本地数据中心到托管云环境）中的多个 vSphere 实例。
HCX 此前被称为 Hybrid Cloud Extension and NSX Hybrid Connect，它可对 vSphere 环境进行抽象以便其管理的 VM 无论在何处运行均具有相同的 IP 地址。HCX 使用优化后的广域网 (WAN) 连接将本地应用程序扩展到云端，而无需重新进行配置。如此一来，您便可在计算需求超过本地物理资源时从云端调用额外的计算能力，以维持本地应用程序的性能。
在零售业经常可以看到这种情况。电子商务需求的激增可能会耗尽数据中心的所有资源。您可以通过调用云中的计算资源来保持订单流动并避免客户感到沮丧。
HCX 允许您将数据复制到基于云的 vSphere 实例，以实现灾难恢复。如果您的本地基础设施变得不可用，您可以切换到备用服务器或系统，而无需重新配置 IP 地址。
与物理计算机一样，虚拟机需要备份。VMware vSphere 存储 API – 数据保护（以前称为用于数据保护的 VMware vStorage API 或 VADP）支持对 vSphere 虚拟机进行集中化、主机外、不受局域网限制的备份。VMware 的合作伙伴还提供了其他第三方备份解决方案。
VMware 快照是一个文件，用于保留给定时刻的虚拟机状态及其数据。它可以让您将虚拟机还原到快照拍摄时的状态。快照不是备份，因为它们仅保存原始虚拟磁盘文件中的更改。只有完整备份解决方案才能完全保护您的虚拟机。
开发人员越来越多地使用容器作为虚拟机的替代品。与虚拟机一样，容器是包含从物理硬件中抽象出来的应用程序的虚拟环境。但是，容器共享底层主机操作系统内核，而不是像虚拟机那样虚拟化整个操作系统。
Docker 和 Kubernetes 是两种使用最广泛的容器化技术。Docker 将应用程序打包到容器中，而 Kubernetes 在生产中编排和管理这些容器。
容器提供更高的敏捷性，并且比虚拟机更有效地使用物理计算能力，但它们并不适合所有情况。您可能希望开发一个全新的应用程序，将称为微服务的小块功能划分到单独的容器中，从而使应用程序开发和维护更加敏捷。另一方面，为按单个二进制程序运行而编写的旧式应用程序可能更适合在镜像其所用环境的虚拟机中运行。
通过使用 Tanzu Kubernetes Grid Integrated，您可将容器和 VM 组合使用。它可与 vSphere 集成，从而为容器与 VM 的无缝管理提供支持。
IBM® Cloud for VMware Solutions 旨在帮助您将 VMware 工作负载从本地迁移到 IBM Cloud。
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介绍虚拟机 (VM)、构建虚拟化计算环境的技术以及第一代云计算的基础。
如果没有虚拟化，云计算就不可能实现。没有虚拟机管理程序，虚拟化就无从谈起。这一薄层软件支撑着整个云生态系统。
IaaS、PaaS 和 SaaS 是三种最常用的云服务产品类型。它们有时称为云服务模型或云计算服务模型。
虚拟化是一个可以更高效地利用物理计算机硬件的过程，也是云计算的基础。
容器是软件的可执行单元，用于打包应用程序代码及其库和依赖项。它们允许代码在任何计算环境中运行，无论是桌面、传统 IT 还是云基础架构。
脚注
所有链接均为 ibm.com 外部链接
1 了解有关 VMware Cloud Foundation 的事实 — 第 1 部分，VMware Cloud Foundation，2019 年 9 月 17 日
2 对 Broadcom 收购 VMware 的解释：对您的 IT 战略的影响，Computer Weekly，2024 年 2 月 28 日
3 VMware by Broadcom 大幅简化产品阵容和许可模式，Broadcom，2023 年 12 月 11 日
4 VMware Workstation Pro：现已免费供个人使用，VMware，2024 年 5 月 13 日
5 Omnissa（前“VMware 终端用户计算业务”）简介，Omnissa，2024 年 4 月 25 日