VMware vSphereの構築と運用

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VMware ESXiの構築と運用

VMware ESXiについて書籍[できるPRO VMware vSphere 6]の内容をベースについてまとめました。

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VMware ESXiインストール

VMware ESXiのインストールの前提条件

ESXiのインストール先のCPUは以下の要件を満たす必要があります。

  • 64ビットプロセッサ(Intel Xeon、AMD Opteronなど)
  • 最低2コア以上
  • ハイパーバイザーの処理の一部をCPU側で分担することにより高速処理を実現する
    • インテル製CPU…Intel VT(Intel Virtualization Technology)
    • AMD製CPU…AMD-V(AMD Virtualization)

ハードウェア仮想化支援機能はデフォルトで無効になっているため、BIOSまたはUEFIから有効化します。

VMware ESXiのインストール手順

VMware ESXi 6.0のインストール方法は以下の通りです。

  • WebブラウザよりMy VMwareへアクセスし、ISOファイルをダウンロードする
  • ISOファイルよりインストーラを起動する
  • インストール先、キーボードの種類、管理者パスワードを設定する
  • インストールを開始する
  • ESXiが再起動する
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初期設定

ESXiインストール完了後、[F2]キーを押下し、ダイレクトコンソールインターフェース(DCUI)より初期設定します。

  • [Configure Management Network]より管理用ネットワークを設定する
    • [Network Adapters]よりネットワークアダプタを設定する
    • [IPv4 Configuration]よりIPアドレスを設定する
    • [DNS Configuration]よりDNSサーバを設定する
    • [Custom DNS Suffixes]よりDNSサフィックスを設定する
  • [Test Management Network]より疎通テスト(ping)を実施する

VMware ESXiの基本操作

ESXiへのSSHによるログイン

ターミナルソフト(TeraTerm、PuTTYなど)でESXiにSSH接続することで、ESXiシェルへログインできます。手順は以下の通りです。

  • ESXi側でSSHを起動する
  • ターミナルソフトよりSSH接続する

ESXiシェルより[dcui]コマンドを実行するとDCUIが起動します。

仮想ディスクプロビジョニングの種類

仮想ディスクプロビジョニングについては、以下の仮想ディスクの中から選択します。

  • シックプロビジョニング
    • 最初に指定したサイズのHDD領域を始めから確保する仮想ディスクフォーマット
    • 仮想ディスク容量が10GBの場合、データストア上の仮想ディスク(vmdk)も10GB
    • Lazy ZeroedとEager Zeroedの2種類に分別される
  • シンプロビジョニング(Lazy Zeroed)
    • 仮想ディスクにデータを書き込む際に、ファイルブロックをゼロで初期化する
    • 仮想ディスクを作成する際は、ゼロで初期化しないため、仮想ディスクの作成時間は短い
  • シンプロビジョニング(Eager Zeroed)
    • 仮想ディスクを作成する際に、ファイルブロックをゼロで初期化する
      • Lazy Zeroedと比べてディスク作成に時間が掛かる
    • 仮想ディスクにデータを書き込む際は、ゼロで初期化済みなので、すぐにデータを書き込める
  • シンプロビジョニング
    • 仮想OSが実際に使用している容量の仮想ディスク(vmdk)が確保される
    • 仮想OSの使用量のみをデータストア上で専有するためストレージ容量を節約できる

仮想マシンのインストール

Windows系OSのインストール後、コンソール内でのショートカットは以下の通りです。

  • Ctrl+Alt
    • コンソールの外側にマウスポインタを出す
  • Ctrl+Alt+Insert
    • OSを再起動する(Ctrl+Alt+Delete)

VMware Toolsによるパフォーマンス向上

Windows系OSに適応するVMware Toolsのインストール方法は以下の通りです。VMware Toolsをインストールすることで、ESXiからゲストOSへシャットダウンコマンドを実行できるようになります。

  • [仮想マシン]→[ゲスト]→setup64.exeを実行
  • インストール開始、仮想マシン再起動

Linux系OSにはOpen VMware Toolsがインストールするため、追加でのインストールは不要です。

仮想マシンの基本操作

仮想マシンのデバイス構成を変更するには、基本的には仮想マシンをシャットダウンしてデバイスを編集しますが、ゲストOSの種類によっては、仮想マシンをシャットダウンせずに編集可能です。

  • メモリの追加
  • CPUの追加
  • ネットワークアダプタの追加
ハードディスク容量の変更

以下の手順を実施します。

  • vSphere Web Client側の作業
    • 仮想マシンのハードディスク容量を変更する
  • 仮想マシン側の作業
    • [ディスクの管理]画面より該当のボリュームを拡張する
ハードディスクの追加

以下の手順を実施します。

  • vSphere Web Client側の作業
    • 仮想マシンのハードディスクを追加する
  • 仮想マシン側の作業
    •  [ディスクの管理]画面より追加されたディスクを確認する
    • 追加ディスクが表示されない場合は[ディスクの再スキャン]を実施する
メモリの追加

以下の手順を実施します。

  • 仮想マシンのホットアド機能を有効化する(デフォルトでは無効)
    • vSphere Web Client側の作業
      • 仮想マシンをシャットダウンする
      • [この仮想マシンでのメモリのホットアドを有効にする]を実行する
      • 仮想マシンのメモリを追加する
    • 仮想マシン側の作業
      • [システム]画面より追加されたメモリを確認する

予め、ホットアド(Hot Add)機能を有効にすることで、仮想マシンをシャットダウンせずにメモリの追加が可能です。

ネットワークアダプタの追加

ネットワークアダプタの追加には仮想マシンのデバイスの再構成が必要になりますが、仮想マシンをシャットダウンする必要はありません。以下の手順を実施します。

  • vSphere Web Client側の作業
    • 仮想マシンのネットワークアダプタを追加する
      • 利用できるアダプタタイプはゲストOSの種類によって異なります
    • 仮想マシン側の作業
      • [デバイスマネージャ]画面より追加されたメモリを確認する
CPUの追加

以下の手順を実施します。

  • 仮想マシンのホットアド機能を有効化する (デフォルトでは無効)
    • vSphere Web Client側の作業
      • 仮想マシンをシャットダウンする
      • [この仮想マシンでのみCPUのホットアドを有効にします]を実行する
      • 仮想マシンのメモリを追加する
    • 仮想マシン側の作業
      • [タスクマネージャ]より追加されたメモリを確認する

予め、ホットアド(Hot Add)機能を有効にすることで、仮想マシンをシャットダウンせずにメモリの追加が可能です。

スナップショットの取得

パッチの適応前やアプリケーションのインストール前にはスナップショットを取得します。

  • オンライン状態(稼働中)でのスナップショットの取得
    • [仮想マシンのメモリのスナップショット]を有効にする
    • スナップショットの取得に要する時間が長くなる
  • オフライン状態(停止中)でのスナップショットの取得
    • [仮想マシンのメモリのスナップショット]を無効にする
    • 復元後、初期画面起動時に[正常終了しませんでした]と表示される

スナップショットを取得するとスナップショット以降の変更差分がスナップショット取得時に作成されるvmdkファイルに書き込まれます。スナップショットを削除する時に、このvmdkファイルは既存のvmdkファイルにマージされます。変更差分用のvmdkファイルが大きくなるとデータストア領域を圧迫したり、スナップショット削除の際に時間がかかります。

仮想ネットワークの構築

仮想マシンのネットワーク構成

仮想マシンが外部へ通信するためには以下のような仮想的なコンポーネントを経由することでネットワークに接続されます。

  1. 仮想マシン
  2. 仮想的なNIC(仮想NIC)
  3. 仮想マシンポートグループ
  4. 仮想スイッチ
  5. 物理NIC

仮想スイッチに作成されるポート

仮想スイッチに作成されるポートは以下の3種類です。

  • 物理ネットワークアダプタ
    • ESXiに搭載された物理アップリンク
    • 仮想スイッチに割り当てることで物理ネットワークへの接続を行う
    • 複数の物理NICをグループ化してチーミング構成を組むことが可能
  • 仮想マシンポートグループ
    • 仮想マシンの仮想NICが接続される仮想ポートをグループ化したもの
    • 仮想マシンポートグループごとに使用するVLANの設定ができる
    • 仮想NICを複数持つ仮想マシンを異なる仮想マシンポートグループに接続することで複数のネットワークとの通信を可能にする(マルチホーム構成)
  • VMKernelポート
    • ESXi自身がIPアドレスを保持して通信する際に作成する
    • vMotion、NFS共有ストレージなどで使用する
    • 仮想マシンは接続できない

ロードバランシングポリシー

仮想マシンポートグループごとにロードバランシングポリシーを設定できます。以下の4種類の方式があります。

  • 発信元の仮想ポートIDに基づいたルート
  • IPハッシュに基づいたルート
  • 発信元MACハッシュに基づいたルート
  • 明示的なフェイルオーバー順序を使用

物理NICを常時複数使用する[Active-Active]方式、障害が発生した際に切り替わる[Active-Standby]方式と呼びます。

仮想スイッチを作成する

仮想スイッチを作成するにはvSphere Web Clientより以下の手順を実施します。

  1. 仮想スイッチを作成する
    • 仮想マシンポートグループかVMKernelポートを選択する
    • 仮想スイッチに割り当てる物理NICを選択する
    • ポートグループ名、VLAN ID(任意)を設定する
    • VMKernelポートの場合はIPアドレスを設定する
  2. チーミングポリシーを設定する
    • ロードバランシングポリシーを選択する
    • 仮想マシンポートグループを選択する

仮想マシンを外部ネットワークにつなげる

仮想マシンを仮想スイッチに接続することで、外部ネットワークへアクセスできます。

  • 仮想マシン側の作業
    • [ネットワークと共有センター]よりIPアドレス等の設定をする
  • vSphere Web Client側の作業
    • 仮想マシンのプロパティより仮想マシンのポートグループを選択する
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VMware vCenter Serverの構築と運用

vCenter Serverの構成要素

vCenter Serverを構築することで以下の機能を実装できます。

  • 仮想マシンのテンプレートおよびクローンを利用する
  • アラーム機能によりESXiのリソースを監視する
  • ゲストOSの移動(vMotion / Storage vMotion / HA / FT / DRS)

なお、vCenter Serverの構成要素は以下の通りです。

  • PostgreSQLデータベース
    • 仮想マシンのインベントリ情報、パフォーマンスデータを格納
    • 大規模な構成の場合は別途、SQL Server、Oracleデータベースなどを採用
  • PSC(Platform Services Controller)
    • 従来のvCenter Singloe Sign-onに加え以下の機能を実装
      • 証明機関(VMCA)、ライセンス管理機能
      • PSCを外部に構築し、複数のvCenter Serverを登録することも可能

VMware vCenter Server Applianceのインストール手順

VMware vCenter Server Applianceのインストール手順は以下の通りです。

  • WebブラウザよりMy VMwareへアクセスし、ISOファイルをダウンロードする
  • ISOファイル(D:\vcsa-ui-installer\win32\installer.exe)を実行する
  • デプロイタイプより[組み込み Platform Services Controller]を選択する
  • アプライアンスのデプロイターゲット(ESXi)を指定する
  • デプロイサイズ、ストレージサイズを指定する
  • データストアを指定する
  • ネットワークの設定(IPアドレス、FQDN、DNSサーバなど)を指定する

vCenter Serverのインストール手順は以下のサイトに丁寧に解説されていました。

https://server.etutsplus.com/vmware-vcsa-6-7-install/
VMware vCenter Server Appliance 6.7 のインストール
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データセンターの作成とESXiの登録

データセンターを作成しESXiを登録する手順は以下の通りです。

  • vCenter Severのホスト名→[新規データセンター]を作成
  • [ホストの追加]ウィザードよりESXiを登録する

vSphere Web Clientのショートカット

vSphere Web Clientのショートカットは以下の通りです。

ショートカットキー操作
Ctrl+Alt+1ホーム画面を表示
Ctrl+Alt+2vCenterホーム画面を表示
Ctrl+Alt+3[ホストおよびクラスタ]画面を表示
Ctrl+Alt+4[仮想マシンおよびテンプレート]
Ctrl+Alt+5[ストレージ]画面を表示
Ctrl+Alt+6[ネットワーク]画面を表示
Ctrl+Alt+Sクイック件s区へポインタを移動

仮想マシンの展開方法

仮想マシンの展開方法には以下の3種類があります。

  • テンプレート
    • テンプレート元の仮想マシンをシャットダウンし、テンプレートに変換する
      • テンプレート元の仮想マシンをそのままテンプレートとすることも可能
      • テンプレートはパワーオン不可
    • テンプレートから仮想マシンを展開する
  • クローン
    • クローン元の仮想マシンをシャットダウンし、新しい仮想マシンを複製する
  • 仮想アプライアンスのインポート
    • ゲストOSがプリインストールされた仮想マシン
    • OVF(Open Virtualization Format)形式
      • 異種の仮想化ソフトウェア間で仮想マシンのイメージファイルをやりとりする標準フォーマットで、以下のファイルにより構成
        • OVFファイル(.ovf)…仮想マシンの属性情報を格納
        • マニフェストファイル(.mf)…個々のファイルのハッシュ値を格納
        • ディスクイメージ、ISOファイル
    • OVA(Open Virtualization Format Archive)形式
      • OVF形式のファイルをTAR形式でアーカイブ化したファイル

テンプレートの活用

  • vSphere Web Client→[仮想マシンおよびテンプレート]を選択する
  • テンプレート元の仮想マシン(シャットダウン状態)→[クローン作成]→[テンプレートにクローン作成]を選択して以下の項目を入力、選択する
    • テンプレート名、インベントリ(登録先)
    • テンプレートの作成先のクラスタ(またはホスト名)
    • テンプレートの格納先データストア
    • テンプレート元の仮想マシンをそのまま利用する場合は[テンプレート]→[テンプレートに変換]
  • テンプレート→[このテンプレートから仮想マシンを新規作成]を選択して以下の項目を入力、選択する
    • 仮想マシン名、インベントリ(登録先)
    • 仮想マシンの実行先のクラスタ(またはホスト名)
    • 仮想マシンの格納先データストア
    • OSのカスタマイズを指定([オペレーティングシステムのカスタマイズ]を選択)
  • カスタマイズ仕様作成ウィザードより[新規仕様を作成]を選択
    • コンピュータ名、ライセンス情報、管理者パスワード、ネットワーク設定等を入力
  • テンプレートから仮想マシンを展開する

クローンの活用

  • vSphere Web Client→[仮想マシンおよびテンプレート]を選択する
  • クローン元の仮想マシン(シャットダウン状態)→[クローン作成]→[仮想マシンにクローン作成]を選択して以下の項目を入力、選択する
    • 仮想マシン名、インベントリ(登録先)
    • クローンの展開先のクラスタ(またはホスト名)
    • 仮想マシンの格納先データストア
    • OSのカスタマイズを指定([オペレーティングシステムのカスタマイズ]を選択)
  • クローンから仮想マシンを複製する

仮想アプライアンスのインポート(OVF形式)

  • データセンター→[OVFテンプレートのデプロイ]を選択
  • ソースファイルとなるOVFテンプレートを選択して以下の項目を入力、選択する
    • OVFテンプレートの仮想マシン名とイベントリ(登録先)
    • テンプレートの実行先のクラスタ(またはホスト名)
    • テンプレートの展開先となるデータストア
    • ネットワーク設定
  • OVFテンプレートを展開する

仮想マシンの移動

  • コールドマイグレーション
    • 電源をオフにした状態の仮想マシンを別のホスト上に移動する
  • vMotion(シャットダウンなし、瞬断あり)
    • 稼働中の仮想マシンを別のESXiに移動する
  • Storage vMotion(シャットダウンなし、瞬断あり)
    • 稼働中の仮想マシンのディスクおよび構成ファイルをデータストア間で移動する
  • vSphere HA(シャットダウンあり)
    • ESXiに障害が発生した際に、ESXi上で稼働していた仮想マシンを他のESXiへ移動し、自動的に再起動する
  • vSphere FT(シャットダウンなし)
    • ESXiに障害が発生した際に、ESXi上で稼働していた仮想マシンの処理を別のESXi上の仮想マシンに引き継ぐ
  • vSphere DRS
    • ESXiに負荷が集中した際に、別のESXi上にvMotionで自動的に仮想マシンを移動する

コールドマイグレーションの操作手順

  • 対象の仮想マシン→[移行]を選択
  • [計算リソースとストレージの両方を変更します]→[最初に計算リソースを選択します]を選択
  • 移行先のホスト、ストレージ、ネットワークを選択
  • 移行完了

vMotion / Storage vMotionの操作手順

  • VMKernelのvMotionが有効化されていることを双方のESXiで確認
    • 対象のESXi→[管理]タブ→[ネットワーク]タブを選択
    • [VMKernelアダプタ]→[vmk0]→[設定の編集]→vMotionが有効であることを確認
  • 移行元の仮想マシン→[移行]を選択
  • [計算リソースとストレージの両方を変更します]→[最初に計算リソースを選択します]を選択
  • 移行先のホスト、ストレージ、ネットワークを選択
  • [vMotionを高優先度でスケジューリング(推奨)]を選択
  • 移行完了

vSphere HAの操作手順

  • 対象のデータセンター→[新規クラスタ]を選択
  • 作成するクラスタのvSphere HAを有効にする
  • HA対象のESXiホストをクラスタに追加(ドラッグ&ドロップ)する

vSphere FTの操作手順

  • VMKernelのvSphere FTが有効化されていることを双方のESXiで確認
    • 対象のESXi→[管理]タブ→[ネットワーク]タブを選択
    • [VMKernelアダプタ]→[vmk0]→[設定の編集]→vSphere FTが有効であることを確認

vSphere DRSについて

vSphere DRS(Distributed Resources Scheduler)により、ESXiに負荷が集中した時に、別のESXiに仮想マシンを自動的に移動することができます。以下の3種類の自動化レベルがあります。

  • 手動
    • vCenter Serverによって仮想マシンの以降についての推奨が提案される
  • 一部自動化
    • 仮想マシンはパワーオンした時に自動的にホストに配置される
    • vCenter Serverにより仮想マシンの移行についての推奨が提供される
  • 完全自動化
    • 仮想マシンはパワーオンした時に自動的にホストに配置される
    • リソース使用量が最適化されるようホスト間で自動的に移行される

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