VMware ESXi: что это такое и как работает гипервизор vSphere

Прежде чем перейти к конкретному продукту, скажем несколько слов о гипервизорах в целом. Они бывают двух типов — первого и второго (Bare-metal и Hosted). Первые работают на «железе», не затрагивая операционную систему. Вторые функционируют поверх существующей операционной системы (ОС) и используют ее ресурсы для управления виртуальными машинами.

Для понимания различий между типами гипервизоров изучите таблицу: 

VMware ESXi относится к гипервизорам первого типа. Рассмотрим требования для его использования, возможности и конкурентные преимущества. 

Минимальные системные требования для установки ESXi 8.0.

Возможности ESXi

У гипервизора много возможностей, которые нужно «прощупывать» на практике. Что умеет ESXi:

• Виртуализировать процессоры. Гипервизор позволяет эффективнее распоряжаться физическими ядрами и серверными ресурсами, предоставляя VM виртуальные ядра. Такой функции нет у многих других аналогичных решений. 

• Виртуализировать память. ESXi управляет памятью и выделяет ее виртуальным машинам в соответствии с их потребностями. Благодаря функции Memory Overcommitment гипервизор может дать даже больше памяти, чем физически есть на хосте. 

• Динамически распределять ресурсы. В составе платформы vSphere реализована функция DRS (Distributed Resource Scheduler) для автоматической балансировки нагрузки между хостами одного кластера. Требуется vCenter Server и лицензия Enterprise Plus.

• Создавать сетевые виртуальные адаптеры. Гипервизор делает так, чтобы на VM работали не физические адаптеры, а их виртуальные копии. Это позволяет виртуальным машинам взаимодействовать с локальными и внешними сетями и друг с другом. 

• Управлять VM. ESXi позволяет администраторам через специальные веб-интерфейсы мониторить работу системы, осуществлять интеграции, разворачивать новые виртуальные машины, распределять хостовые ресурсы. 

• Делать снапшоты. Гипервизор создает снимки виртуальных машин, чтобы по ним отслеживать текущее состояние, настройки и расход ресурсов. Снапшоты можно делать в процессе работы VM или останавливать их. 

• Обеспечивать высокую доступность. Функция High Availability (HA) позволяет VM автоматически перезапускаться на других хостах кластера при отказе оборудования.  Требуется как минимум 2 хоста с ESXi, vCenter Server и лицензия Essentials Plus или выше. Во время переноса ВМ недоступны (в отличие от Fault Tolerance). 

Отдельно стоит отметить механизм VMware Fault Tolerance. Он активируется как раз на время восстановления «упавших» хостов. Поскольку основные виртуальные машины недоступны во время переноса на другие хосты, гипервизор создает теневые. Пользователь может продолжать работать на них. 

Конкурентные преимущества гипервизора

Особенности, которые выделяют ESXi среди аналогичных решений:

• Совместимость с решениями от VMware, например, vCenter Server, vSphere, виртуальными сетями NSX, хранилищем vSAN, системой для виртуализации рабочих столов Horizon и другими. С помощью этих продуктов можно разворачивать сложные виртуальные инфраструктуры без применения разрозненных инструментов. 

• Стабильно высокая производительность благодаря микроядру vmkernel. Ядро мало весит, но при этом располагает всеми необходимыми драйверами для работы с аппаратной частью хоста. 

• Технологии vMotion и Storage vMotion для миграции виртуальных машин. С их помощью можно переносить VM с хоста на хост, не прерывая их работу. Дополнительно реализован механизм кластеризации, который обеспечивает отказоустойчивость системы и позволяет масштабироваться. 

• Distributed Power Management для снижения энергопотребления хостов. Инструмент переводит малонагруженные хосты в режим энергосбережения или выключает их. 

Преимущества использования ESXi

Прежде чем внедрять ESXi важно знать, какие выгоды он приносит. Основные сильные стороны:

• Производительность. Гипервизор потребляет мало системных ресурсов и оставляет максимум мощности для гостевых операционных систем и приложений.

• Надежность. Система стабильно работает, поскольку является операционно-независимой и отличается устойчивостью к сбоям в работе отдельных виртуальных машин.

• Безопасность. ESXi обеспечивает высокий уровень защиты от внешних угроз благодаря встроенным механизмам. 

• Гибкость. Гипервизор предоставляет широкие возможности для управления ресурсами, быстрой миграции виртуальных машин между физическими серверами и масштабирования IT-инфраструктуры по мере роста потребностей.

• Эффективность. ESXi позволяет снизить затраты на электроэнергию и обслуживание, консолидируя множество серверов на одном физическом устройстве. 

ESXi — часть платформы виртуализации vSphere, которую чаще всего используют по коммерческой лицензии. Помимо ESXi, она включает программное обеспечение для управления гипервизорами, серверами, хранилищами и сетями внутри виртуальной инфраструктуры.  

Что такое VMware vSphere

Платформа виртуализации vSphere — комплекс программных решений от VMware. Она помогает создавать виртуальную инфраструктуру, управлять ей и масштабировать. 

Компания VMware выпустила несколько редакций платформы vSphere. Вот некоторые платные:

Что такое vCenter Server

VMware vCenter Server — «центр управления» виртуальной инфраструктурой. Он позволяет администратору настраивать серверы ESXi и централизованно управлять виртуальными машинами.

Что делает vCenter Server:

• Управляет всеми ESXi из одной консоли. Без vCenter каждый ESXi-хост пришлось бы настраивать отдельно.

• Показывает всю инфраструктуру как единую систему. Администратор может видеть все хосты и виртуальные машины, которые на них работают. Также с помощью vCenter удобно отслеживать используемые ресурсы. 

• Расширяет функциональность гипервизора. Без vCenter некоторые продвинутые функции не работают. Например, vMotion, DRS, Distributed Switch и не только. 

• Управляет пользователями и правами. vCenter позволяет создавать роли, например, администратор, оператор, рядовой пользователь и др. С его помощью можно задать для каждой роли релевантные права доступа. 

• Помогает автоматизировать задачи. vCenter поддерживает шаблоны VM, клонирование, автоматическое развертывание новых виртуальных машин, планировщики задач и другие. 

Компоненты vCenter Server: 

vCenter Server устанавливается как отдельная виртуальная машина. Администратор открывает веб-интерфейс vCenter в браузере, входит в систему и вручную добавляет ESXi-хосты, указывая IP-адрес хоста и учетные данные root. После ввода данных главный сервер автоматически устанавливает защищенное соединение с ESXi по сети (обычно через HTTPS).

После добавления хостов vCenter разворачивает на ESXi специальные агенты, которые собирают информацию о виртуальных машинах и их состоянии, используемых ресурсах. Через агентов управляющий сервер может передавать хостам команды. 

Как ESXi интегрируется в экосистему vSphere

Гипервизор ESXi — основа виртуальной инфраструктуры VMware. В экосистеме vSphere он тесно взаимодействует с другими компонентами, особенно с vCenter Server, который является центром управления. 

Через vCenter несколько серверов с ESXi объединяются в кластеры. Таким образом можно обеспечить совместное использование ресурсов, релевантное распределение нагрузок и защиту виртуальных машин от сбоев.

Если коротко, то ESXi служит «движком» для VM, а vSphere через vCenter управляет всей инфраструктурой. Отдельные серверы превращаются в единую отказоустойчивую виртуальную среду внутри компании. 

Компания VMware развивала свои решения — от тяжелого и сложного ESX к легкому и полностью управляемому ESXi. Чтобы было понятно, почему произошла эволюция, расскажем немного об ESX. 

Решение состояло из ядра VMware ESX и консоли Service Console, которая позволяла взаимодействовать с ядром, предоставляя командную строку для управления гипервизоров. С ее помощью можно было разворачивать различные инструменты на сервере, где работал гипервизор. 

Разработчики VMware заметили, что пользователи используют только часть возможностей Service Console. Следовательно, нет особого смысла в «тяжелом» отдельном интерфейсе. Возникла идея его убрать. Так появилась версия ESXi с простой командной строкой и управлением через vSphere Web Client. Она получилась легче, чем ESX и безопаснее, поскольку с «уходом» Service Console сократилась площадь для возможных кибератак.

В таблице — отличия между версиями гипервизоров:  

Перед установкой гипервизора подготовьте инфраструктуру. Вот небольшой чек-лист:

1. Проверьте совместимость сервера с ESXi.

2. Обновите прошивки — BIOS, RAID-контроллеры и сетевые адаптеры.

3. Убедитесь, что свободны минимум 8–16 ГБ RAM.

4. Подготовь диск для установки. 

5. Определите сетевые IP-адреса, маску, шлюз и hostname для management.

6. Продумайте схему VLAN/портов на коммутаторах.

7. Создайте учетную запись VMware/лицензию или подготовьте ключ. 

Когда все будет готово, можете приступать к установке. 

Процесс установки

Скачайте ISO-образ ESXi 8.0 (или другой версии) с сайта VMware. Запишите его на USB-флешку, если планируете устанавливать с физического носителя. Можно смонтировать ISO в удаленной консоли сервера. 

Убедитесь, что в BIOS выбран режим загрузки — UEFI или Legacy. Заранее настройте Secure Boot. 

Как действовать дальше:

1. Вставьте в компьютер носитель либо смонтируйте ISO в удаленной консоли (в этом случае потом перезагрузите сервер).

2. Выберите в boot-меню установочный носитель, который используете.

3. Дождитесь появления экрана загрузки ESXi. Чтобы начать установку, нажмите Enter. 

4. Убедитесь, что ваше серверное оборудование поддерживается и примите лицензионное соглашение. 

После установки ESXi запускает сканирование устройств. Если какое-то не поддерживается, вы увидите сообщение об ошибке. 

Затем нужно выбрать диск, куда будет установлен гипервизор.

После выбора диска нужно определиться с языком интерфейса решения.

Затем установщик попросит задать root-пароль администратора. Придумайте небанальную комбинацию из 12-15 символов. 

Когда настроите пароль для администратора, увидите сообщение об окончании установки. 

Дальше появится сообщение о том, что гипервизор успешно установлен. Удалите установочный накопитель и перезагрузите систему клавишей Enter. 

Настройка гипервизора

Перед настройками перезагрузите гипервизор. Появится следующее окно:

Нажмите клавишу F2 и введите пароль, который вы ранее придумали для системы:

Дальше выполните первичные настройки:

• Configure Management Network — настройте IP, статический или DHCP;

• DNS Configuration — пропишите hostname и DNS-сервера;

• IPv4/IPv6 — укажите IP-адрес сети, шлюз и маску;

• Test Management Network — проверьте связь с DNS и шлюзом.

Дальнейшие действия

Подключитесь к ESXi через веб-интерфейс

1. Откройте в браузере на устройстве https://<IP-адрес-ESXi>/ и укажите нужный IP.

2. Настройте параметры безопасности.

3. Войдите в систему от имени пользователя root.

4. Настройки синхронизацию времени и сетевые порты. 

Установите лицензию. Если у вас коммерческая версия, введите лицензионный ключ. Без него ESXi будет работать в режиме ограниченного функционала.

Затем через интерфейс настройте хранилище. Подключите локальные диски или SAN/NAS, создайте datastore для виртуальных машин. 

После настроек проверьте доступные обновления. Лучше установить их перед началом работы с гипервизором.

На рынке виртуализации много решений, поэтому компаниям иногда сложно сделать выбор. ESXi часто рассматривают как эталон, но другие гипервизоры тоже достойны внимания.

ESXi vs KVM, Hyper-V, Proxmox VE

Общее сравнение ESXi с другими популярными гипервизорами, анализ их преимуществ и недостатков: 

ESXi vs KVM

KVM, как и ESXi, гипервизор первого типа. Он интегрирован в ядро ОС Linux. Его часто выбирают из-за возможности бесплатного использования, стильности и хорошей гибкости. Такой гипервизор — оптимальное решение для тех, кто работает на открытом ПО и операционке Linux.  

Детальное сравнение:

ESXi vs Hyper-V

Hyper-V — гипервизор первого типа, интегрированный в операционную систему Windows. Решение от компании Microsoft. Поддерживает два вида аппаратной виртуализации — Intel и AMD. 

Функционал Hyper-V такой же широкий, как у ESXi. Минус в том, что нет четкой схемы лицензирования, из-за чего пользователи могут не понять, что им доступно. При выборе решения нужно сразу уточнять этот момент. 

Hyper-V в основном применяют пользователи продуктов Microsoft, чтобы обойтись без сложных настроек и интеграций. Еще один аргумент за выбор этого гипервизора — более низкая стоимость, чем у ESXi. При том, что Hyper-V способен на высоком уровне обеспечивать виртуализацию в Windows-ориентированных средах. 

Сравнительная таблица:

ESXi vs Proxmox VE

Proxmox VE относится к гипервизорам первого типа (Bare metal). Несмотря на установку поверх базовой системы Debian, его основной компонент — KVM — работает напрямую с «железом», обеспечивая производительность на уровне гипервизоров типа 1. Решение разработано на открытом коде и может использоваться бесплатно. 

Сравнение с ESXi:

Вот ситуации, в которых гипервизор полезен бизнесу и командам разработки:

• Создание частного облака. Компании используют ESXi для развертывания корпоративной облачной инфраструктуры. В этой среде можно выделять ресурсы, запускать виртуальные машины и масштабировать мощности без тотальной зависимости от провайдера.

• Работа тестовых сред. ESXi поможет быстро создавать стенды для разработки и экспериментов. Во-первых, это удобно, поскольку тестовую среду можно сразу удалить, как только она выполнит свои задачи. Во-вторых, не будет лишней нагрузки на основное оборудование.

• Запуск производственных сервисов. ESXi подходит для размещения критичных сервисов — от корпоративных приложений до баз данных. Платформа обеспечивает их стабильную работу, доступность и предсказуемые нагрузки.

• Консолидация серверов. Вместо десятков физических серверов компания может запустить виртуальные аналоги на нескольких ESXi-хостах. Не придется докупать дополнительное железо, тратиться на энергопотребление и обслуживание.

• Резервирование и аварийное восстановление. ESXi позволяет создавать резервные виртуальные машины и быстро восстанавливать работоспособность систем в случае сбоя. Так удается сокращать время простоя и предотвращать потерю критичных данных бизнеса. 

• Изолированные среды для обучения. Платформа будет полезна, если компания регулярно проводит учебные курсы, демонстрации ПО и лабораторные работы. Можно быстро разворачивать целевые окружения, не трогая инфраструктуру.

VMware ESXi — надежный и высокопроизводительный гипервизор, который помогает компаниям строить масштабируемую виртуальную инфраструктуру. Он обеспечивает стабильную работу виртуальных машин, отказоустойчивость IT-систем и грамотное распределение серверных ресурсов. Вместе с vCenter Server ESXi является частью полноценной платформы виртуализации для централизованного управления инфраструктурой.

Выбор гипервизора зависит от потребностей компании. Малому бизнесу может подойти бесплатная версия VMware ESXi Hypervisor, но важно учитывать ее ограничения: отсутствие поддержки vCenter Server, ограниченный API и невозможность использовать корпоративные функции (vMotion, HA, DRS). Для полноценного управления требуется платная лицензия vSphere, которую чаще всего используют в комплекте с собственным или арендованным оборудованием. Например, для быстрого развертывания мощной и предсказуемой по производительности среды без капитальных затрат на железо можно использовать сервисы аренды выделенных серверов, такие как Evolution Bare Metal от Cloud.ru.

Крупным компаниям, как правило, необходима расширенная платная версия vSphere с возможностью управления кластерами. Независимо от масштаба, виртуализация на базе ESXi позволяет эффективно консолидировать нагрузки и создавать гибкую IT-инфраструктуру.