VMware ESXi 是 VMware vSphere 虛擬化平臺(tái)中的裸機(jī)管理程序。作為用于創(chuàng)建和運(yùn)行虛擬機(jī) (VM)的裸機(jī)管理程序，VMware ESXi 在其上運(yùn)行并直接訪問硬件，無需安裝操作系統(tǒng)。與其他類型的管理程序相比，這種對(duì)硬件的直接訪問使其性能更好、運(yùn)行速度更快且可擴(kuò)展性更強(qiáng)。這使得 VMware ESXi 非常適合與 VMware vSphere 平臺(tái)中的其他組件一起用于大規(guī)模虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu) (VDI) 。

VMware ESXi 服務(wù)器的含義

VMWare ESXi 是 VMware 的裸機(jī)或 Type-1 管理程序的名稱。管理程序是一種特殊的操作系統(tǒng)，您可以在其中創(chuàng)建、運(yùn)行和管理多個(gè)虛擬機(jī)。每個(gè) VM 都可以有自己的客戶操作系統(tǒng)和一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序。來賓操作系統(tǒng)可以是任何通用操作系統(tǒng)，如 Windows、macOS、Linux 等。

因此，單個(gè) VMWare ESXi Server 可以同時(shí)支持多個(gè) Windows VM 或多個(gè) Windows、macOS 和 Linux VM 的組合。這稱為服務(wù)器整合，這種做法可以讓您節(jié)省硬件、冷卻和電力成本，并最大限度地利用物理資源。

作為 Type-1 hypervisor，VMWare ESXi Server 直接運(yùn)行在物理基礎(chǔ)設(shè)施之上。因此，術(shù)語“裸機(jī)”。此特性不同于 Type-2 管理程序的特性，后者必須安裝在操作系統(tǒng)之上。下圖說明了兩者之間的區(qū)別。

由于 VMware ESXi 不在操作系統(tǒng)上運(yùn)行，它可以直接訪問底層資源，如 CPU、RAM、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)。出于這個(gè)原因，VMware ESXi 的性能比任何 Type 2 管理程序都要好得多。因此，這些 VM 上的虛擬機(jī)和應(yīng)用程序的運(yùn)行速度比它們?cè)?Type 2 管理程序上的運(yùn)行速度快得多。

VMWare ESXi 是構(gòu)成 VMware VSphere 的組件之一，VMware VSphere 是一套用于虛擬化的軟件解決方案。通常與 ESXi 一起工作的其他組件包括VCenter Server、vCenter Server 數(shù)據(jù)庫、VMware 目錄服務(wù)等。

VMware ESXi 特性

VMware ESXi 依靠微內(nèi)核 VMkernel 來運(yùn)行構(gòu)成 VMware 虛擬化平臺(tái)的硬件、訪客系統(tǒng)和服務(wù)層。VMkernel 運(yùn)行物理硬件和來賓 VM，直接連接到 CPU 和內(nèi)存，并使用通過另一個(gè)模塊鏈接的模塊來訪問硬件的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)組件。

VMware ESXi 的顯著特性包括：

小尺寸

只有 150 MB，Vmware 將 ESXi 吹捧為世界上最小的管理程序。除了更易于維護(hù)之外，占地面積小通常意味著來自外部威脅的攻擊面減少。這也意味著 ESXi 不需要經(jīng)常打補(bǔ)丁。

安裝方便

由于其體積小，安裝速度更快，使您能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)設(shè)置您的基礎(chǔ)設(shè)施。您甚至可以從 USB 閃存驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng) ESXi。

用戶友好的管理工具

ESXi 提供了一個(gè)內(nèi)置的、符合 HTML5 標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器供管理使用。需要自動(dòng)化操作的組織還可以利用 vSphere 命令行界面進(jìn)行基于表述性狀態(tài)傳輸 (REST) 的遠(yuǎn)程管理和應(yīng)用程序編程接口 (API)。

安全設(shè)計(jì)

存在于您的 VM 中的數(shù)據(jù)使用內(nèi)置加密保護(hù)，不會(huì)被窺探。添加基于角色的訪問以及廣泛的日志記錄和審計(jì)功能，您從一開始就獲得了一個(gè)安全的虛擬平臺(tái)。

可擴(kuò)展的可靠性

無論您的應(yīng)用程序要求如何，單個(gè) ESXi 管理程序都可以配置為在 6 TB 內(nèi)存上運(yùn)行多達(dá) 128 個(gè)虛擬 CPU 和 120 個(gè)設(shè)備。ESXi 還具有稱為虛擬機(jī)文件系統(tǒng) (VMFS) 的高性能集群文件系統(tǒng)，即使物理存儲(chǔ)有限，也可以分配更多存儲(chǔ)資源。VM 也可以同時(shí)使用多個(gè) CPU。

廣泛的支持和兼容性

ESXi 作為企業(yè)平臺(tái)的流行意味著硬件供應(yīng)商和應(yīng)用程序合作伙伴的廣泛支持，以及與廣泛的應(yīng)用程序和客戶操作系統(tǒng)的兼容性。

VMware ESXi 要求

由于占用空間小，ESXi 可以在主機(jī)上運(yùn)行，??只需滿足以下要求：

• 兩個(gè)CPU核心
• 2006 年 9 月后發(fā)布的單個(gè) 64 位 x86 處理器
• 4 GB 內(nèi)存、千兆網(wǎng)絡(luò)適配器和 4GB 驅(qū)動(dòng)器

但是，為了獲得更好的性能，建議主機(jī)具有四個(gè)或更多 CPU 內(nèi)核和至少 8 GB 的 RAM，以及雙千兆或更快的以太網(wǎng)適配器和冗余驅(qū)動(dòng)器。

如果您的組織正在運(yùn)行 64 位 VM，則必須為 ESXi 服務(wù)器中的 x64 CPU 啟用硬件虛擬化。此外，必須在 BIOS 中啟用這些 CPU 中的禁止執(zhí)行/禁止執(zhí)行 (NX/XD) 位。NX 代表 Never eXecute，在 AMD CPU 中可用；eXecute Disable 是 Intel 版本的位。NX/XD 位在硬件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域保留內(nèi)存，以防止它們?cè)趷阂夤魰r(shí)被劫持。因此，它為 ESXi 服務(wù)器提供了額外的安全層。

其他要求包括小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口 (SCSI) 磁盤或本地和非網(wǎng)絡(luò)、邏輯單元號(hào)配置（LUN 配置）的獨(dú)立磁盤冗余陣列 (RAID)，具有用于托管 VM 的未分區(qū)空間。還支持串行 ATA (SATA) 磁盤。

ESXi 主機(jī)支持從硬盤驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器或 USB 介質(zhì)上的統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口 (UEFI) 引導(dǎo)。還支持使用 UEFI 對(duì) ESXi 主機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)和配置。對(duì)于兼容硬件，ESXi 還可以從 2 TB 或更大大小的磁盤引導(dǎo)。

要開始使用 ESXi 來滿足您的虛擬化要求，請(qǐng)將其直接安裝在主機(jī)的硬盤上。安裝也很簡單——啟動(dòng)安裝程序并完成向?qū)А０惭b后，您可以從控制臺(tái)更改主機(jī)選項(xiàng)并使用基于 HTML5 的 vSphere Client 啟動(dòng)虛擬機(jī)。

VMware ESXi 許可模式和成本

VMware ESXi 作為免費(fèi) vSphere Hypervisor 版本的一部分提供。因此，該工具本身是免費(fèi)使用的。但是，為了更易于管理，您可能希望將 vSphere Server、vSphere 管理工具和其他 VMware 功能與 ESXi 一起使用。這意味著以每個(gè) CPU 為基礎(chǔ)支付許可費(fèi)用，許可證最多可用于 32 個(gè)物理內(nèi)核。對(duì)于超過 32 個(gè)物理內(nèi)核的 CPU，您需要更多的許可證。

還有各種配置各不相同的 vSphere 版本。在撰寫本文時(shí)，這些版本的成本也各不相同，最便宜的三臺(tái)服務(wù)器和每臺(tái)服務(wù)器兩個(gè)處理器的成本為 510 美元，最昂貴的成本為 6,545 美元。您需要為基礎(chǔ)支持和生產(chǎn)支持單獨(dú)支付費(fèi)用。

ESXi 服務(wù)器與 Hyper-V

Microsoft Hyper-V 是 ESXi 服務(wù)器模型中的另一種 1 型管理程序。Hyper-V 最初是作為 Windows Server 2008 的一個(gè)組件發(fā)布的。它是后來的 Windows Server 版本以及 64 位版本的 Windows 10 專業(yè)版、企業(yè)版和教育版中的免費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)組件。

ESXi 和 Hyper-V 各有優(yōu)缺點(diǎn)。這兩個(gè)系統(tǒng)的一些共同特點(diǎn)是：

• 存儲(chǔ)部署：?Hyper-V 的彈性文件系統(tǒng) (ReFS??) 就像 VMware 的 VMFS。然而，就集群而言，VMFS 比 Hyper-V 等價(jià)物更簡單。
• 快照技術(shù)：這是指使用 VM 及其數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)副本，最終目標(biāo)是防止數(shù)據(jù)丟失。Hyper-V 允許在生產(chǎn)環(huán)境中運(yùn)行快照并將持久性檢查點(diǎn)導(dǎo)出到其他位置，這些功能在 VMware 套件中不可用。Hyper-V 還允許每個(gè) VM（虛擬機(jī)）有 64 個(gè)快照，而 VMware 允許有 32 個(gè)。
• 內(nèi)存管理：?VMware 使用了多種復(fù)雜的技術(shù)，而 Hyper-V 只使用了一種。
• 操作系統(tǒng)支持：?VMware 支持 Windows、macOS、Linux 和 Unix，但 Hyper-V 支持僅限于 Windows、Linux 和 FreeBSD。
• 安全性：?VMware 支持靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)加密，但 Hyper-V 安全性是通過 Active Directory 管理的。
• 定價(jià)：?VMware 過去按處理器收費(fèi)，但現(xiàn)在已轉(zhuǎn)變?yōu)槲④浀氖召M(fèi)模式，根據(jù)主機(jī)上的內(nèi)核數(shù)量收費(fèi)。

建筑學(xué)

VMware ESXi 體系結(jié)構(gòu)主要由 VMkernel 和運(yùn)行在其上的進(jìn)程組成。現(xiàn)在讓我們談?wù)?VMkernel 和其中的一些進(jìn)程。

虛擬機(jī)內(nèi)核

VMkernel 在技術(shù)上是一個(gè)操作系統(tǒng)。與其他操作系統(tǒng)一樣，VMkernel 創(chuàng)建和控制進(jìn)程、控制服務(wù)器上的硬件設(shè)備、使用文件系統(tǒng)、管理應(yīng)用程序資源等等。然而，它的主要功能是支持虛擬機(jī)。
在 VMkernel 上運(yùn)行的主要進(jìn)程包括以下內(nèi)容。

直接控制臺(tái)用戶界面 (DCUI)

DCUI 是本地配置和管理界面。您只能在本地訪問 DCUI，即在 VMware ESXi 服務(wù)器本身上。它的用戶界面是菜單驅(qū)動(dòng)的，外觀和感覺類似于 BIOS 界面。您主要將 DCUI 用于初始配置和故障排除目的。

虛擬機(jī)監(jiān)視器 (VMM)

VMM 為虛擬機(jī)提供執(zhí)行環(huán)境。此進(jìn)程始終伴隨著相應(yīng)的虛擬機(jī)可執(zhí)行 (VMX) 進(jìn)程。這意味著每個(gè)運(yùn)行的 VM 總是伴隨著一個(gè) VMM 進(jìn)程和一個(gè) VMX 進(jìn)程。前者負(fù)責(zé)虛擬化客戶操作系統(tǒng)指令和管理內(nèi)存，而后者管理特定設(shè)備的 I/O。

通用信息模型 (CIM) 系統(tǒng)

CIM 系統(tǒng)為遠(yuǎn)程應(yīng)用程序提供了一個(gè)接口，以便它們可以訪問相關(guān) ESXi 服務(wù)器上的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層硬件資源。通過一組 API 提供訪問權(quán)限。CIM 系統(tǒng)由稱為 CIM 代理的對(duì)象管理器和 CIM 提供程序的集合組成。CIM 提供程序由 VMware 自己編寫，也由想要一種方法來管理和監(jiān)視其制造設(shè)備的硬件供應(yīng)商編寫。

下圖描繪了 VMware ESXi 體系結(jié)構(gòu)的簡化表示。它包括 VMkernel、上面提到的主要進(jìn)程以及其他進(jìn)程，如 vpxa、SNMP、hostd 和 syslog。

ESX 和 ESXi 版本

ESXi 并不是第一個(gè) VMware 管理程序。在 ESXi 出現(xiàn)之前，有 VMware ESX。ESXi 于 2011 年首次發(fā)布，與 ESX 4.0 Update 3 發(fā)布的同一天。正式版本名稱也是 ESXi 4.0 Update 3。ESXi 和 ESX 一直共存到 2014 年，當(dāng)時(shí) ESX 在 ESX 4.1 Patch 11a 之后停產(chǎn)。

ESXi 具有與 ESX 相同的功能，但占用空間小得多。這意味著 ESXi 的攻擊面更小，因此比 ESX 更安全。占地面積小也意味著該管理程序消耗的資源少于 ESX。給定相同的硬件計(jì)算資源規(guī)格（例如，類似的 CPU、RAM、存儲(chǔ)），ESXi 系統(tǒng)將比 ESX 系統(tǒng)擁有更多的虛擬機(jī)可用資源。總而言之，ESXi 架構(gòu)優(yōu)于 ESX 架構(gòu)，這解釋了為什么 ESX 已停產(chǎn)，而 ESXi 在撰寫本文時(shí)已發(fā)布 ESXi 7.0 Update 3g。