File System
VMkernel از فایل سیستم ساده ای برای نگهداری فایل های پیکربندی ESX، فایل های Log و بسته های اجرایی استفاده می کند. به عنوان مثال، همانند لینوکس، فایل های پیکر بندی در مسیر /etc/vmware و فایل های log در مسیر /var/log/vmware ذخیره می شود.

این فایل سیستم مستقل از فایل سیستم VMFS است که برای نگهداری ماشین های مجازی به کار می رود. منابع ذخیره سازی VMFS ممکن است بر روی دیسک محلی سرور یا یک دستگاه ذخیره سازی مشترک قرار داشته باشد. اگر منابع ذخیره سازی VMFS در خارج از سرور باشد، نیازی به وجود دیسک محلی نخواهد بود زیرا خود ESX نیز بدون نیاز به دیسک و به صورت embedded از روی یک حافظه flash قابل بارگزاری است.

CIM^[114]
این مدل در واقع یک استاندارد باز است که چگونگی ارائه و مدیریت منابع پردازشی را در یک ESX تعریف می کند. به عبارت دیگر CIM چارچوبی را برای مانیتورینگ استاندارد و بدون نیاز به مهفوم agent بر روی سخت افزار ارائه می دهد. و شامل مدیر شئی CIM^[115] و ارائه کننده CIM^[116] است.
ارائه کننده های CIM مکانیزم های رابط برای مدیریت و دسترسی hypervisor به راه انداز دستگاه ها و دیگر سخت افزارهای سیستمی هستند. تولید کنندگان سخت افزار می توانند با تولید این ارائه کننده ها، امکان استفاده ESX از راه انداز سخت افزار خود را فراهم سازند و به این ترتیب ESX توانایی پشتیبانی و کار با هر نوع سخت افزار جدیدی را نیز دارد. همچنین ESX از این مکانیزم ها برای مانیتوینگ سخت افزار سرور، زیر ساخت ذخیره سازی ESX و منابع مخصوص مجازی سازی استفاده می کند. همچنین باید توجه داشت که این ماژول ها به دلیل توکار^[۱۱۷] بودن در ESX، بسیار سبک و کاربردی هستند.
از سوی دیگر، مدیر شئی CIM، رابطی است که توسعه دهندگان می توانند ماژول های جدید ارائه کننده CIM را نوشته و به ESX اضافه کنند. البته باید توجه داشت که این بسته ها نمی توانند در حال اجرا به ESX اضافه شوند و باید با آن packaged شوند.
رابط CIM^[118] اطلاعات را از همه ارائه کننده های CIM جمع آوری کرده و از طریق APIهای استاندارد مانند WS-WAM به محیط مدیریتی منتقل می کند. شکل ۳٫۵ ساختار مدیریت CIM را نشان می دهد.
شکل ۳٫۵٫ ساختار شماتیک مدیریت CIM ]3[

طراحی یک معماری برای دیتا سنتر
پس از بررسی نرم افزارهای hypervisor مطرح در بازار و مقایسه آنها، در این بخش با انتخاب یکی از آنها به طراحی یک معماری برای ساخت دیتا سنتر می پردازیم. این معماری پایه طراحی مدل فرمال در فصل بعد خواهد بود.
لازم به یادآوری است که hypervisor های معرفی شده در بخش قبل، با نصب بر روی یک ماشین فیزیکی، به مدیر سیستم اجازه اجرای چندین سیستم عامل را به طور همزمان می داد که هر یک از آنها در یک فضای مجزای حافظه به عنوان یک ماشین مجازی اجرا می شدند. دراین مرحله با فرض اینکه به جای یک ماشین فیزیکی، چندین ماشین فیزیکی مشابه وجود دارد، لازم است طرحی برای مجازی سازی یکپارچه این ماشین ها ارائه گردد. به طوری که بر روی این ماشین های مجازی اهدافی از جمله HA، انتقال ماشین ها و سرویس های در حال کار^[۱۱۹]، مدیریت یکپارچه ماشین های مجازی، مدیریت یکپارچه منابع ذخیره سازی مشترک، مدیریت ساختار شبکه و مدیریت یکپارچه منابع پردازشی حاصل گردد.
در مقایسه hypervisor های معرفی شده با یکدیگر، با توجه به مشخصه های هریک، در این تحقیق از معماری VMware ESX استفاده خواهد شد. برخی از دلایل این انتخاب عبارت است از:
Vmware ESX نیاز به نصب سیستم عامل میزبان و نیز پارتیشن ریشه یا دامنه صفر برای نگهداری یک رابط سیستم عاملی ندارد. بنابر این به نظر می رسد کاراتر و کم هزینه تر است.
در معماری Vmware ESX ماشین های مجازی برای استفاده از منابع سخت افزاری به طور مستقیم با VMkernel ارتباط برقرار می کنند و رابط سیستم عاملی در این بین وجود ندارد. بنابراین سیستم های عامل میهمان کاملا مستقل و بدون اطلاع از محیط مجازی کار خواهند کرد. این امر خطاپذیری ماشین های مجازی را کم کرده و نیز به مدیر اجازه می دهد هر نوع سیستم عاملی را بر روی این پلتفورم نصب و راه اندازی نماید. در این میان فقط محدودیت های سخت افزاری مانند معماری ماشین فیزیکی مطرح می باشد.
با توجه به منحصر بودن حوزه تخصصی شرکت Vmware به تکنولوژی های مجازی سازی و تجاری بودن محصولات آن، می توان راه کارهای ساخت یافته و پخته ای^[۱۲۰] را برای طراحی معماری های گسترده تر مجازی مانند ترکیب چندین دیتا سنتر، ساخت دیتا سنترهای مجازی و در نهایت طراحی معماری های پردازش ابری^[۱۲۱] که مبتنی بر این محصولات باشند یافت. بنابر این راه برای توسعه معماری های مبتنی بر Vmware همیشه باز خواهد بود.
■
با توجه به توضیحات ارائه شده، در ادامه بحث به معرفی یک معماری عمومی برای دیتا سنترها بر اساس پلتفورم VMware می پردازیم ]۶۰[.
همچنین لازم به یاد آوری است که فرض این تحقیق بر وجود تعدادی ماشین های فیزیکی همگون، مانند سرورهای HP Blade در یک محل فیزیکی است که قرار است بر روی آن به کمک ساختار مناسب، تعداد دلخواهی از ماشین های مجازی قرار گیرد و سرویس های مورد نیاز در یک دیتا سنتر با اندازه کوچک ارائه گردد. معماری دیتا سنترهای مجازی و پردازش ابری خارج از موضوع این بحث می باشد.

مختصری درباره vSphere
vSphere به عنوان سیستم عامل پردازش ابری شناخته می شود و در واقع مجموعه ای از سرویس ها است که به کمک ESX معماری یک دیتا سنتر را پیاده سازی می نماید.
لازم به توضیح است که مفاهیم میزبان^[۱۲۲]، کلاستر و مخزن منابع^[۱۲۳]، شیوه ای پویا و انعطاف پذیر برای سامان دهی منابع پردازشی و ارتباط آنها با زیر ساخت منابع فیزیکی ارائه می دهد. یک میزبان به مجموع منابع پردازشی و حافظه یک سرور فیزیکی با معماری x86 اشاره می کند. برای مثال اگر یک سرور فیزیکی دارای چهار پردازنده دو هسته ای ۴GHz و ۸GB حافظه باشد، این سیستم دارای ۳۲GHz قدرت پردازش و ۳۲GB حافظه می باشد که برای اجرای ماشین های مجازی آماده است.
یک کلاستر مانند یک موجودیت واحد کار می کند و مدیریت می شود. این موجودیت منابع پردازشی و حافظه یک گروه از سرور های فیزیکی x86 را که از منابع مشترک شبکه و دیسک استفاده می کنند یکپارچه می نماید. به عنوان مثال، اگر یک گروه هشت تایی از سرورها با چهار پردازنده دو هسته ای و ۳۲B حافظه بر روی هر یک در اختیار باشد، کلاستر منبع یکپارچه ای شامل ۲۵۶GHz قدرت پردازنده و ۲۵۶GB حافظه برای اجرای ماشین های مجازی در اختیار کاربران قرار می دهد.
مخزن منابع بخشی از منابع پردازشی و حافظه یک میزبان و یا یک کلاستر است. این مخازن می توانند سلسله مراتبی و تودرتو باشند. مدیر سیستم می تواند یک مخزن را به مخازن کوچکتری تقسیم نماید.
در شکل ۳٫۶ نمونه ای از مفاهیم گفته شده آمده است. سه سرور x86 که هر یک ۴GHz توان پردازشی و ۱۶GB حافظه دارند در نظر گرفته شده است. پس در مجموع یک کلاستر با توان پردازشی ۱۲GHz و حافظه ۴۸GB در اختیار داریم. مخزن پردازشی دپارتمان مالی، به میزان ۸GHz از توان پردازشی و ۳۲GB از حافظه این کلاستر را رزرو کرده است. همچنین ۴GHz پردازنده و ۱۶GB از حافظه برای ماشین های مجازی دیگر کنار گذاشته شده است. در کلاستر دپارتمان مالی، یک مخزن منابع کوچکتر شامل ۴GHz از منابع پردازشی و ۱۶GB حافظه برای ماشین های مجازی دپارتمان حسابداری ایجاد شده است. همچنین منابعی شامل ۴GHz منبع پردازشی و ۱۶GB حافظه به ماشین مجازی با عنوان payroll اختصاص یافته است.
شکل ۳٫۶٫ مثالی از مفاهیم میزبان، کلاستر و مخزن منابع ]۶۰[
مدیر سیستم می تواند به صورت پویا سیاست تخصیص منابع را عوض نماید. به عنوان مثال با زیاد شدن بار پردازشی یکی از ماشین های مجازی، می توان با قرض گرفتن منابع دیگر مخازن، منابع موجود در مخزن پردازشی مربوط به آن را افزایش داد و برای این کار نیازی به خاموش شدن هیچ یک از ماشین های مجازی وجود ندارد.
در ادامه به شرح سرویس هایی که معماری vSphere را می سازند می پردازیم]۶۰[ و ]۶۱[.

سرویس های زیر ساختی vSphere
VMware vCompute
VMware vStorage
VMware vNetwork

سرویس های کاربردی vSphere
سرویس هایی که خصوصیاتی از سیستم مانند دسترس پذیری، امنیت، توسعه پذیری و غیره را در سیستم فراهم می کنند. نمونه هایی از آن HA و تحمل خطا در سیستم می باشد.