今天想跟大家分享一下 以 VMware 技術(shù)為底座的云間漫游方案 ，在開(kāi)始正文之前談?wù)勎以趯?xiě)這個(gè)話(huà)題時(shí)想到的幾個(gè)典故。
典故 1：科幻經(jīng)典巨作《2001: 太空漫游》是一部偉大的作品，電影和書(shū)都是。也正如《三體》的作者劉慈欣對該作品的薦言中寫(xiě)道：我所有作品都是對《2001：太空漫游》的拙劣模仿。
上個(gè)世紀 60 年代末所暢想的人類(lèi)將會(huì )在 2001 年實(shí)現太空漫游，其場(chǎng)景中有諸多對未來(lái)的想象與推測在今天都一一兌現了，但更多的是時(shí)至2020年我們還有很多領(lǐng)域沒(méi)有做到該作品所預測的那樣。2019年是該電影作品的50周年，我們人類(lèi)仍在宇宙探索的道路上步履蹣跚的前進(jìn)著(zhù)。我也帶著(zhù)對該作品崇高的敬意期待著(zhù)它的進(jìn)程。
典故 2：清楚的記得前東家作為網(wǎng)絡(luò )大廠(chǎng)，很早就提出了 Intercloud 的想法，并成立事業(yè)部，提供了解決方案。在這個(gè)事業(yè)部存在的那幾年了，作為一名中國員工總是帶著(zhù)這玩意不靠譜的心理預期去看待它。嘗試去閱讀 Intercloud 的文檔后，除了已知采用路由器構建VPN到公有云之外，并沒(méi)有別的讓我興奮的特色。以至于后來(lái)新 CEO Chunk 上臺后該事業(yè)部就被無(wú)情的連根拔了。也許是時(shí)機不成熟，也許是生態(tài)帶來(lái)的壁壘，或是別的什么原因我們不得而知。
好了，閑篇少敘。正式開(kāi)始正文部分，站在 2020 年這個(gè)時(shí)間節點(diǎn)來(lái)向大家介紹來(lái)自 VMware 可落地的云際漫游方案。
02、VMware 混合云體驗 （HCX）
在商業(yè)虛擬化領(lǐng)域 VMware 以接近 90% 的市場(chǎng)占有率獨占鰲頭，而如今更是通過(guò)一系列眼花繚亂的操作強力躋身云原生領(lǐng)域。收購 Heptio & Pivotal 等公司使得 VMware 更是成為了 CNCF（云原生基金會(huì )） 貢獻率第二的公司， 僅次于 Google。
即便在今天各個(gè)廠(chǎng)家與機構都在大力的參與云原生的事業(yè)，你可能會(huì )猜想容器Runtime會(huì )成為主流，虛擬機會(huì )逐漸淡出歷史舞臺？ 但就我們觀(guān)察到的趨勢卻恰恰相反，虛擬機正在通過(guò)改良基因而成為新一代的云原生Runtime。大量的超微虛擬機支持了 OCI（Open Container Initiative）標準。如 VMware 的 CRX，AWS 的 Firecracker，Openstack 主導的 Kata，還包括 Google 的 gVisor，都是以裁剪后的虛擬機為基底作為容器的Runtime。
它們無(wú)一例外都是借助了虛擬機天然的優(yōu)勢：強隔離，硬件虛擬化，網(wǎng)絡(luò )高性能，存儲方案多樣性等等。同時(shí)兼具了容器的輕量級和簡(jiǎn)便封裝的核心。但不管貴司采用的是何種Runtime，標準虛擬機或者容器，亦或超微虛擬機，事實(shí)上在應用有狀態(tài)時(shí)依然是難以遷移的。也就是我們常說(shuō)的帶存儲遷移，這給云際漫游帶來(lái)了實(shí)質(zhì)性的障礙。
那我們著(zhù)眼當下， 傳統的企業(yè)數據中心采用的大量的 VMware vSphere 技術(shù)棧的業(yè)務(wù)，絕大多數都是帶狀態(tài)的業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)的平滑遷移是我們率先需要解決的。將這些業(yè)務(wù)遷移到 VMware 下一代的技術(shù)平臺，亦或是遷移到 VMware 技術(shù)棧的公有云平臺。當然你可以用于新老平臺間，私有云與公有云間的容災保護。該解決方案就是 VMware HCX，混合云際漫游。
VMware HCX 提供一套能夠多云間虛擬機遷移的解決方案，上圖中可概覽到，在私有云環(huán)境中用戶(hù)可以通過(guò) HCX 將老版本的虛擬機業(yè)務(wù)平滑的遷移到 VMware 最新的技術(shù)棧如 VCF / SDDC中。也可以遷移至啟用了 VMware 技術(shù)棧的公有云，如 VMC on AWS / Azure。在撰寫(xiě)本文的同時(shí)，我們也迎來(lái)了久違的 VMC on AliCloud，意味著(zhù)國內用戶(hù)可以通過(guò) HCX 方案將虛擬機業(yè)務(wù)遷移或災備在阿里云。正如我擬定的標題一樣，HCX 是一套云際漫游方案，所以我們還可以實(shí)現公有云到公有云間的遷移或容災，也可同時(shí)再與您的私有云遷移備份聯(lián)動(dòng)，是一套 Mesh 形態(tài)的方案。
HCX 方案的主要商業(yè)價(jià)值：
- 數據中心搬遷 / 新構數據中心的遷移 / 原數據中心的升級
- 嘗試采用混合云 / 混合云間的用量平衡
- 制定災備計劃 / 采用混合云進(jìn)行災備
- 其他平臺遷移至 VMware 新一代的技術(shù)棧
03、HCX 架構與特性概述：
被遷移的虛擬機最低平臺版本可以從 ESXi 5.5 開(kāi)始或更高， 也可以是非 VMware 技術(shù)棧的虛擬機如 KVM 或 Hyper-V（需要Agent）。整個(gè)虛擬機遷移的過(guò)程可以是平滑的，批量的，有計劃的，去重壓縮的，甚至是無(wú)業(yè)務(wù)中斷的和二層延展的遷移方式。讓我們通過(guò) HCX 的架構示意圖一探究竟。
源站點(diǎn)數據中心需要部署 HCX，并集成 VC，NSX（網(wǎng)絡(luò )虛擬化）組件為可選項。目標站點(diǎn)也是類(lèi)似部署 HCX 與 VC 集成，但 NSX 為必選項。通過(guò)最少一組或多組的 HCX InterConnect 進(jìn)行加密隧道組網(wǎng)，并可選結合去重壓縮或二層延展。也可加持 SRM 做顆粒度更高的容災計劃。
核心技術(shù)點(diǎn)：
構建加密通道，在私有云間或到公有云，可理解為多通道 VPN：
- 支持多路徑通道 / 自動(dòng)最優(yōu)路徑， TCP會(huì )話(huà)修剪。
- 可構建在私有專(zhuān)線(xiàn)上如 MPLS VPN 或 SDH 等， 也可以基于互聯(lián)網(wǎng)出口構建（甚至無(wú)需固定公網(wǎng)IP）， 當然兩種或多種形態(tài)的鏈接可同時(shí)存在。
可雙向批量遷移，同時(shí)結合去重壓縮技術(shù)減少廣域網(wǎng)開(kāi)銷(xiāo)：
- 構建鏈路時(shí)可輕松的附帶出重壓縮功能，和流量管控。在批量遷移虛擬機時(shí)帶來(lái)可觀(guān)的廣域網(wǎng)開(kāi)銷(xiāo)節省。
- 支持批量，按計劃的批量熱遷移和批量溫遷移。熱遷移即虛擬機不關(guān)機遷移，溫遷移在同步時(shí)業(yè)務(wù)無(wú)影響遷移切換時(shí)虛擬機重啟。
網(wǎng)絡(luò )功能延展，保持原 IP 遷移，改動(dòng) IP 遷移，或二層延展遷移：
- 批量遷移時(shí)可選是否同時(shí)修改被遷移虛擬機的 IP （需要 VM Tools 的支持）。
- 也可采用二層延展技術(shù)，使虛擬機平滑二層遷移，并能與原數據中心相同子網(wǎng)的虛擬機通訊，但出口已優(yōu)化至本地。
簡(jiǎn)化遷移難度：
- 用戶(hù)無(wú)需在目標數據中心開(kāi)啟 EVC 兼容模式。
- 遷移計劃中還可指定，遷移后同時(shí)升級虛擬機版本以及 VM Tools。
多向容災保護，并可結合 VMware SRM：
可在私有到私有，私有到公有云間制定容災計劃。如果該計劃由SRM制定，SRM 還可聯(lián)動(dòng)使用 HCX 構建的優(yōu)化通道和去重壓縮技術(shù)。
- HCX 的批量遷移可以為容災自動(dòng)產(chǎn)生容災種子文件，使得遷移完成后的虛擬機可以輕松的指定原數據中心的種子文件為其容災，大大減少了同步成本和網(wǎng)絡(luò )開(kāi)銷(xiāo)。
- HCX 提供容災演練，同步狀態(tài)追蹤，按計劃構建保護快照等高級功能。
- 源目站點(diǎn)由 HCX NET-EXT（VM） 來(lái)構建二層延展的隧道， 也就是我們常說(shuō)的 Overlay 路徑。
- HCX NET-EXT 阻斷源目站點(diǎn)的廣播報文。
- 橙色 VM-A20 保持IP 192.168.10.20 不變，遷移到目標站點(diǎn)。通過(guò) ARP 找到了目標站點(diǎn)的 NSX 路由器為網(wǎng)關(guān)。
- HCX Manager 向 NSX 路由器注入 VM-A20 的 32 位主機路由（即 NSX 路由器上增加 192.168.10.20/32 條目）。
- NSX 路由器通過(guò) BGP 對外宣告該主機路由，源數據中心路由器學(xué)習到 VM-A20 來(lái)自目標數據中心。
- 此時(shí)若 VM-A20 與 VM-A10 通訊，看似在一個(gè)子網(wǎng)，實(shí)際上是通過(guò) Underlay 路由進(jìn)行通訊的，并非走 HCX NET-EXT 的隧道。
這個(gè)過(guò)程是不是很像友商 SDN 的 Gateway Anywhere，VM 可以選擇就近的網(wǎng)關(guān)作為出口，又能跟通子網(wǎng)的其他VM通訊。你可能會(huì )說(shuō)這個(gè)方案又是 Overlay 又是 Underlay，還有 BGP，很復雜。其實(shí)這個(gè)是必要的，我們變向的解釋了為什么很多友商的 SDN 其控制層面是 MP-BGP，Overlay 采用 VxLAN 封裝，實(shí)現 Leaf 交換機承擔分布式網(wǎng)關(guān)的實(shí)質(zhì) ---- 全網(wǎng)主機路由。當然 HCX 使用這個(gè)方式只是作為二層延展遷移的過(guò)度時(shí)使用的技術(shù)，二層子網(wǎng)完全遷移完畢 HCX Manager 回收注入的路由條目。How？！與注入一樣 API Call。
以一張膠片匯總一下 HCX 的兩個(gè)版本的許可和功能集（ NSX企業(yè)版和 VCF 企業(yè)版默認包含了 HCX 高級版）。
04、Demo Time
本次的 Demo 環(huán)境會(huì )展示得比較簡(jiǎn)單，倒不是因為想偷懶，主要是 VMware 在公開(kāi) Hands on Lab 上有關(guān)于的 HCX 的動(dòng)手實(shí)驗。而且這個(gè)動(dòng)手實(shí)驗的指南有中文版本，除了沒(méi)有安裝步驟，幾種遷移的場(chǎng)景的操作都包含了。步驟和截圖也相當豐富，我就沒(méi)必要贅述了。有興趣的讀者可以訪(fǎng)問(wèn) https://labs.hol.vmware.com/ 找到 HCX 的實(shí)驗：HOL-2081-01-HBD，注冊操練起來(lái)即可。
我本人的測試環(huán)境是個(gè)嵌套環(huán)境，受限機器性能的原因，沒(méi)有集成 SRM，沒(méi)有做 Live vMotion。模擬了兩個(gè)站點(diǎn)，SiteA（SDDC） 為目標站點(diǎn)，SiteB 為災備或需遷移站點(diǎn)。安裝好 HCX Manager 分別與兩個(gè)站點(diǎn)的 vCenter 集成。集成后在 vCenter 的主界面就會(huì )出現 HCX 的標簽頁(yè)了，可以直接配置 HCX 有關(guān)的內容了，當然你也可以單獨登陸 HCX IP 訪(fǎng)問(wèn)其獨立的界面。
在 SiteA 與 SiteB 完整配對后，便可建立 InterConnect 的隧道了，建立隧道的過(guò)程可以選擇附件的服務(wù)，如批量，復制輔助，二層延展等拓展服務(wù)。隧道建立完成后可以在 InterConnect 中查看隧道的狀態(tài)和邏輯拓撲。
大家可以在我的遷移計劃里看到，遷移計劃是可以分組+批量進(jìn)行的，并且是可以雙向的。并非只能 SiteB 向 SiteA 遷移。下圖中是我已完成的采用 RAV （復制加持的vMotion）和 Bulk （批量溫遷移）分組和記錄。當然中途有我實(shí)驗過(guò)程中不熟悉或測試導致的報錯，為了美觀(guān)和不露怯的目的被我解決掉了。具體的操作步驟截圖會(huì )不宜閱讀， 還是請有興趣的朋友使用HOL。
在容災選項里我模擬了 SiteB 的一個(gè)業(yè)務(wù)災備道 SiteA，RPO 為 15 分鐘（最小 5 分鐘），只保留一份快照。并且系統顯示當前該虛擬機在 SiteB 與 SiteA 之間無(wú)副本差異。如果有，同步的進(jìn)度條會(huì )啟動(dòng)，并回報同步了多少差異數據。而這個(gè)基于 HCX 的容災，如正文中講到的，結合SRM 會(huì )達到最佳效果。
好了，本次的 Demo 環(huán)節就草草結束了，如果您沒(méi)有時(shí)間去實(shí)操 HCX 的實(shí)驗，也可以直接閱讀該實(shí)驗的指南，我將該指南的中文分享到網(wǎng)盤(pán)鏈接中：
https://pan.baidu.com/s/1-R3w5IrHzc5upKHMnPMJsA 密碼：5es6
亦或者您也可以下載官方 HCX 101 的膠片來(lái)瀏覽：
https://pan.baidu.com/s/1ANsIYN1xQSoUJzKLrO5Egw 密碼：3c0y
小結
寫(xiě)本文時(shí)真的讓我回憶或聯(lián)想到很多非 VMware HCX 的解決方案，它們大多都是多種產(chǎn)品的混排，各個(gè)產(chǎn)品都在各自專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域獨樹(shù)一幟，但用戶(hù)卻很難把它們有機的結合在一起。所以往往用戶(hù)自己在思考如何向新平臺遷移或異地容災時(shí)，總是感覺(jué)設計之初就困難重重。多種產(chǎn)品混排不僅購買(mǎi)開(kāi)銷(xiāo)大，生態(tài)中某一環(huán)出現問(wèn)題在技術(shù)支持上又很容易掉鏈子。
我本人觀(guān)點(diǎn)，HCX 也還有很多需要優(yōu)化的地方，但在今天這個(gè)時(shí)間節點(diǎn)，VMware HCX 卻又是一款可以落地的，以 VMware 為技術(shù)支持，特性豐富的云際漫游方案。我也有理由相信它會(huì )發(fā)展得更好，帶著(zhù)我們的用戶(hù)在 VMware Cloud 中漫游。
關(guān)于作者
Rock Zang
VMware中國區資深網(wǎng)絡(luò )架構師
