VMware ESXi 详细介绍

一、发展历程

1. 前身 ESX

VMware ESXi 最初的前身是 ESX。ESX 是 VMware 推出的早期服务器虚拟化产品，在虚拟化领域有着重要的地位。它为后来 ESXi 的发展奠定了基础，提供了很多基础的虚拟化技术和理念。

2. ESXi 的诞生

在 2004 年 9 月，VMware 内部将 ESX 的替代品称为 VMvisor，后来更名为 ESXi，其中“i”代表“集成”。ESXi 的出现是为了提供一种更精简、更高效、更安全的虚拟化解决方案。

3. 版本迭代

ESXi 经历了多个版本的不断迭代和改进。从早期的 ESXi 3.5、ESXi 4、ESXi 5 等版本，到现在的较新的版本，每个版本都在性能、功能、稳定性等方面有所提升。例如，ESXi 6.x 版本在网络、存储、安全等方面进行了一系列的优化和增强；ESXi 7.x 版本则进一步提升了性能和可扩展性，支持更高配置的虚拟机等。

二、架构特点

1. 独立的操作系统

ESXi 本身可以看作是一个独立的操作系统，直接安装在物理服务器的硬件上，不依赖于其他操作系统。它具有自己的内核，称为 VMkernel，这是整个系统的核心，负责管理和分配物理服务器的硬件资源给虚拟机使用。

2. 微内核架构

VMkernel 是一个微内核，具有三个主要的接口。一是硬件接口，直接与物理服务器的硬件进行交互，包括 CPU、内存、硬盘、网卡等，实现对硬件资源的访问和控制；二是客户系统接口，用于与虚拟机进行通信，将硬件资源分配给虚拟机，并监控虚拟机的运行状态；三是服务控制台接口，为管理员提供管理和配置 ESXi 系统的界面和工具。

3. 模块式设计

VMkernel 使用模块来访问网络或存储设备等。这些模块包括但不限于 net/e1000（网络模块）、scsi/aic79xx（存储模块）等，大多数模块都属于 GPL，并已调整以在 VMkernel 上运行。这种模块式的设计使得 ESXi 可以灵活地支持各种不同的硬件设备，同时也方便了系统的扩展和升级。

三、功能特性

1. 高效的硬件整合与资源分配

（1）硬件整合

能够将多台物理服务器的硬件资源整合到一个物理服务器上，通过创建多个虚拟机来运行不同的业务系统或应用程序。这样可以大大提高硬件资源的利用率，减少服务器的数量，降低数据中心的空间、电力和散热等成本。

（2）资源分配

支持对 CPU、内存、存储、网络等硬件资源进行精细的分配和管理。管理员可以根据每个虚拟机的需求，为其分配相应的资源，确保每个虚拟机都能够获得足够的资源来运行，同时避免资源的浪费。例如，可以为关键业务的虚拟机分配更多的 CPU 资源和内存，以保证其性能。

2. 强大的虚拟机管理功能

（1）虚拟机创建与配置

管理员可以通过 ESXi 的管理界面或命令行工具，快速创建虚拟机，并对虚拟机的配置进行调整，如设置虚拟机的 CPU 数量、内存大小、硬盘容量、网络连接等。同时，ESXi 支持多种操作系统作为虚拟机的客户操作系统，包括 Windows、Linux、Unix 等，具有广泛的兼容性。

（2）虚拟机迁移

ESXi 支持多种虚拟机迁移技术，如 vMotion、Storage vMotion 等。vMotion 可以在不中断虚拟机运行的情况下，将虚拟机从一个物理服务器迁移到另一个物理服务器，实现服务器的在线维护和升级；Storage vMotion 则可以在不影响虚拟机运行的情况下，将虚拟机的存储从一个存储设备迁移到另一个存储设备，实现存储的在线迁移和管理。

（3）虚拟机高可用性

提供了高可用性（HA）和容错（FT）等功能，确保虚拟机的连续运行。HA 功能可以在物理服务器出现故障时，自动将虚拟机迁移到其他正常的物理服务器上重新启动；FT 功能则可以为虚拟机创建一个实时的副本，当主虚拟机出现故障时，副本虚拟机可以立即接管，保证业务的不间断运行。

3. 安全性能保障

（1）加密功能

具有强大的加密功能，可以对虚拟机的数据进行加密，保护敏感数据的安全。例如，在虚拟机的存储和传输过程中，对数据进行加密，防止数据被窃取或篡改。

（2）访问控制

基于角色的访问控制功能可以简化管理，管理员可以根据用户的角色和职责，为其分配相应的访问权限，确保只有授权的用户能够访问和操作相关的资源。例如，管理员可以为普通用户分配只读权限，使其只能查看虚拟机的状态和信息，而不能进行修改和操作。

（3）日志与审计

广泛的日志记录和审核功能可以记录系统的操作和事件，方便管理员进行监控和追溯，提高了系统的安全性和可问责性。管理员可以通过查看日志，了解系统的运行情况和用户的操作行为，及时发现和解决安全问题。

4. 良好的网络管理功能

（1）虚拟网络

支持创建虚拟网络，管理员可以根据业务需求，创建不同的虚拟网络，并将虚拟机连接到相应的虚拟网络中。虚拟网络可以实现虚拟机之间的隔离和通信，提高网络的安全性和灵活性。例如，可以创建一个内部测试网络，将测试用的虚拟机连接到该网络中，与生产网络进行隔离，避免测试过程中对生产网络造成影响。

（2）网络连接

支持多种网络连接方式，包括以太网、光纤通道、iSCSI 等，可以满足不同的网络存储需求。同时，ESXi 还支持网络负载均衡和故障切换等功能，提高网络的可用性和可靠性。

5. 便捷的管理界面与工具

（1）用户界面

提供了基于 HTML5 标准的内置现代用户界面，管理员可以通过浏览器访问 ESXi 的管理界面，进行日常的管理操作，如虚拟机的创建、启动、停止、删除等，以及对物理服务器的监控和管理。

（2）命令行界面

对于熟悉命令行操作的管理员，ESXi 提供了 vSphere 命令行界面，管理员可以通过命令行工具进行批量操作和自动化脚本编写，提高管理效率。

（3）API 接口

提供了便于开发人员使用的、基于 REST 的 API 接口，开发人员可以使用这些 API 接口，开发自己的管理工具和应用程序，实现对 ESXi 系统的自动化管理和集成。

四、应用场景

1. 企业数据中心

是企业数据中心虚拟化的理想选择。企业可以将各种业务系统，如企业资源规划（ERP）系统、客户关系管理（CRM）系统、数据库系统等，迁移到 ESXi 上的虚拟机中运行，提高服务器的利用率，降低硬件成本和管理成本。同时，ESXi 的高可用性和容错功能可以保证业务系统的连续运行，提高企业的业务连续性。

2. 云计算平台

ESXi 是构建云计算基础架构的重要组成部分。云计算服务提供商可以使用 ESXi 搭建云计算平台，为用户提供虚拟机服务。用户可以根据自己的需求，在云计算平台上创建和使用虚拟机，实现资源的灵活分配和使用。

3. 测试与开发环境

开发人员和测试人员可以在 ESXi 上创建虚拟机，模拟不同的操作系统和软件环境，进行应用程序的开发、测试和调试。这样可以提高开发和测试的效率，降低成本，同时也可以避免对生产环境造成影响。

4. 灾难恢复

企业可以将 ESXi 作为灾难恢复的解决方案。通过定期备份虚拟机的状态和数据，并将备份存储在异地，当发生灾难时，可以快速恢复虚拟机，减少业务中断的时间和损失。

五、与其他相关产品的关系

1. VMware vSphere

VMware vSphere 是 VMware 的服务器虚拟化解决方案，ESXi 是 vSphere 的核心组件之一。vSphere 还包括另一个核心组件 vCenter Server，vCenter Server 是一项服务，用于管理网络中连接的多个 ESXi 主机，并将主机资源池化，实现集中管理和资源的统一调配。

2. 第三方工具

由于 VMware ESXi 在服务器虚拟化市场的领先地位，许多第三方软件和硬件供应商提供了与 ESXi 集成的工具和服务，如备份软件、监控插件、管理应用程序等，这些工具和服务可以进一步增强 ESXi 的功能和性能。