MAES 虚拟化系统快捷开始

一、系统特性

主机管理虚拟化平台 MAES 是一个功能强大、完全集成的企业级虚拟化平台。基于 oVirt 技术栈构建，以 KVM（Kernel-based Virtual Machine）作为虚拟化程序（Hypervisor），管理整个企业的信息基础设施，从运行少量主机的中小企业到拥有数千台主机的大型数据中心，平台都能提供可靠、高效且灵活的虚拟化解决方案，并进一步实现私有云部署和扩展。

系统核心目标是提供一个丰富的功能集，涵盖了计算、存储和网络虚拟化的方方面面的虚拟化管理系统。基于 Web 的集中管理门户，管理员可以通过一个直观的图形化界面，轻松地执行所有日常操作：

• 虚拟机生命周期管理：创建、启动、关闭、暂停、迁移、克隆和模板化虚拟机。
• 物理主机管理：添加、激活、维护和更新物理主机（MAES Node 或 CentOS/RHEL 主机）。
• 存储管理：集成多种存储类型（NFS, iSCSI, FC, GlusterFS, POSIX），并动态分配存储资源。
• 网络管理：配置和管理逻辑网络，包括 VLAN 隔离、绑定、端口镜像和软件定义网络（SDN）集成。
• 高可用性：为关键业务虚拟机提供了高可用性解决方案。当一台物理主机因硬件故障失效时，管理引擎会自动在集群内另一台可用的主机上重启这些虚拟机。
• 动态负载均衡与节能：集成了强大的调度策略，可以实时监控主机群的 CPU 和内存使用情况。根据负载重新调度虚拟机到不同物理服务器，从而优化整体性能，以降低能源消耗。
• 实时迁移：在不中断服务的情况下，将运行中的虚拟机热迁移；虚拟机磁盘实时迁移，更改其后端存储域和磁盘。
• 虚拟机镜像和磁盘管理：模板、快照、精简置备（Thin Provisioning）的磁盘，有效提高了存储利用率。
• 高级网络功能：提供了软件定义网络（SDN）能力，集成的网络（基于 Linux 网桥和 Open vSwitch）支持复杂的网络拓扑：逻辑网络隔离（VLAN）、网络绑定以及外部网络提供商（OpenStack Neutron SDN 控制器）。
• 用户管理与多租户：支持与外部目录服务（LDAP）集成，实现集中的用户身份认证。基于角色的访问控制（RBAC）允许管理员为不同用户或用户组分配精细的权限，实现多租户环境下的资源隔离和安全管控。
• 全面的 API 与扩展性：提供了功能完整的 RESTful API，允许用户通过 API 方式与平台进行所有交互。

通过其集中式管理、高可用性、动态资源调度、实时迁移和强大的存储网络功能，为企业提供了一个成熟、稳定、可扩展且成本效益极高的虚拟化基础设施管理平台。

二、系统架构

虚拟化管理平台 MAES 系统部署架构主要包括：1 个管理引擎（节点）、多个计算节点、共享存储和网络连接组成。

图：MAES 虚拟化平台部署架构

2.1 主要部件

虚拟化平台的主要组成部分：

1. 管理节点 Manager：可灵活选择物理主机或者虚拟机部署，通常会作为虚拟机部署自托举模式。其上运行有管理引擎 Engine，统一管理整个平台。同机运行有管理数据库（也可以独立部署）。
2. 计算节点 Node：基于 CentOS 8 操作系统定制，运行 VDSM 虚拟化桌面管理组件，接收 Engine 指令管理虚拟机及相关存储及网络。
3. 共享存储：计算节点管理的共享存储，创建虚拟机所用的磁盘，可支持 iSCSI / FCP / GlusterFS / NFS / Ceph 多种存储类型。
4. 网络连接：连接管理、存储、业务网络，实现逻辑隔离，对接平台的 OVS / Bridge 虚拟网络。

2.2 系统部署拓扑

MAES 虚拟化系统部署拓扑示意图：

图：MAES 虚拟化系统部署拓扑

网络连接独立网络：

• 存储网段：可采用 FC-SAN 或者 IP-SAN，独立网段。
• 业务网段：即虚拟机的服务网络。
• 管理网段：管理引擎到计算节点的管理数据网络。
• 物理机硬件管理网络：物理主机 IPMI 网络，用于硬件管理和高可用配置。应当与管理引擎可访问。

网络接口除 IPMI 外，均为 10GE 光口，管理网段根据实际情况可以使用板载的千兆网口或者万兆光口。各网络逻辑独立，交换机配置 VLAN，根据安全策略进行控制。

三、规划部署

主机管理虚拟化 MAES 系统，使用原生 KVM 系统组件，虚拟化兼容性好。支持多种架构部署模式，可根据业务需求灵活选择。以下场景以三节点超融合方式说明，同时兼顾其它组件，并可在此基础上进行配置和平滑扩展。

3.1 服务器配置规划

服务器规划配置：

以上配置为场景说明，对磁盘 IO 要求较高的业务可选 SSD 盘，根据总存储容量确定磁盘数量。考虑市面上大量性价比高的 E5-26xx 服务器。

如：CPU E5-2680 v4 × 2、内存 256G、磁盘 300G × 2 + 3T × 4（~10）、1GE × 4 + 10GE × 4。单节点支持约 30 台虚拟机（4c 8g 200G）稳定运行。

3.2 网络规划

交换机建议万兆交换机，小规模部署时管理网络和 IPMI 连接可采用千兆交换机。网络规划：

以上网口除 IPMI 外，都应当提供双网口做双网口绑定（bond），提高冗余度。其中业务网口模式 mode=4（802.3ad/LACP）；其它模式用 mode=1（active-backup）或 mode=7。

3.3 存储规划

对于 3 节点超融合部署，使用系统集成 GlusterFS 作为共享存储后端，GFS 具备自愈合、线性扩展特性。根据实际条件也可使用性能更高的 iSCSI 或 FCP 存储，Ceph 也可以使用。

每个节点磁盘配置：

• 300G × 2 作 RAID 1，安装本机操作系统；
• 1T × 2（可选 RAID 1），用于运行引擎的 GFS 卷；
• 3T × 4（~10）不做 RAID，用作存储池，分配给虚拟机磁盘。

存储池可建多个，用于不同磁盘（SSD / HDD）或者不同业务用途，并直接支持外部多种类型存储进行扩展。注：NFS 不建议用于生产环境。

3.4 引擎部署方式

管理引擎（Engine）作为运行管理服务的主角，可选择物理或虚拟机部署，推荐作为虚拟机部署在虚拟化平台上，即自托管部署。

自托管优势：引擎管理器作为虚拟机，可在 3 个节点间自动故障转移；无需额外服务器；方便与计算、存储统一管理。

引擎管理器虚拟机分配资源（可调整）：4 vCPU、16GB 内存、80GB 磁盘空间，运行在 GFS 的引擎卷上。

四、安装部署

主机管理虚拟化 MAES 系统，安装主要任务：准备环境、网络配置、节点操作系统安装、共享存储配置、引擎（Engine）配置和虚拟机管理使用。操作系统参考 CentOS 8 的安装配置。管理引擎配置相对复杂，使用命令行方式快捷；

4.1 环境准备

4.1.1 服务器及地址

确认服务器开启虚拟化：grep -E 'svm|vmx' /proc/cpuinfo

服务设置 NTP 时间服务，DNS 设置（内网可设置本机 /etc/hosts）

安装规划中的网段，设置服务器 IP 地址：

管理段网关作为默认网关 192.168.20.1/24。

管理网桥 ovirtmgmt（网卡 ens4f0、ens4f1 绑定），mode=1（主/备）；

存储网桥 gstorage（网卡 ens7f0、ens7f1 绑定），mode=1（主/备）；

业务网桥 ovirtmgmt（网卡 ens4f0、ens4f1 绑定），mode=4（LACP）。

4.1.2 网络交换机配置

按照规划中的网络部分，在交换机配置 VLAN 10、20、30、50。网关使用对应网段的第一个地址（如：192.168.20.1）。

虚拟机网络设置为 10.20.x.0/24，多个虚拟机网段，可配置 VLAN 50 后续对应的 VLAN。

管理网络接口配置参考：

存储（IP）网络接口配置参考：

业务网络（虚拟机）接口配置参考：

4.1.3 软件包准备

• 计算节点系统：Maes-Node-4.4.iso，基于 CentOS 8 定制的计算节点操作系统及虚拟化附件。
• 管理引擎运行的部件：Maes-Engine-appliance.rpm，包含有管理引擎软件及运行虚拟机环境。

4.1.4 共享存储

示例场景中使用超融合节点的磁盘作为 GlusterFS 数据卷共享存储。

如使用外部共享存储（如：FCP / iSCSI / NFS）数据卷，提前准备存储划分 LUN；管理引擎 Engine 通常不建议部署在外部（集中）存储上。

4.2 安装计算节点 CNode

使用 U 盘制作工具，将 Maes-Node-4.4.iso 镜像写入启动 U 盘，启动安装。300G × 2 SAS 盘作 RAID 1，安装操作系统。

安装过程与 CentOS 8 相同，设置时区、网络地址（管理口）和 root 用户密码。

注意分区可默认自动划分，或手动调整，除分配分区根 /、/boot（/boot/EFI）、/var（≥10G）外，还可以设置 /var/log、swap 分区。

安装完成重启后，登录系统配置网卡绑定和各（逻辑）网卡的 IP 地址。也可以使用 Web 图形界面进行配置：http://192.168.20.11:9090/

4.3 配置存储卷

三台节点使用 1T × 2 磁盘创建 GFS 共享卷，用于部署管理引擎（虚拟机）。虚拟机使用的数据卷，后续可通过管理引擎和 Cockpit 来创建。如使用图形化方式安装，则可跳过此步，直接在安装过程中进行配置。

每个节点的 1T × 2 磁盘作 RAID 1，如设备名为 /dev/sdb，创建 LVM 及 LV 为 /dev/mapper/vgengine_lv_engine

三台机器挂载并创建目录后，在其中一台机器上运行命令：

确保设置 Gluster 卷参数：

配置参数命令，同样可作为维护工作中增加、扩展存储时参考。

4.4 安装管理引擎 Engine

将管理引擎 Engine 部署为虚拟机运行，可共享节点资源，同时满足高可用性要求。安装 engine 组件包：rpm -ivh Maes-engine-Appliance-4.4.rpm。安装配置支持命令行方式和 Web 图形方式。

4.4.1 命令行方式

使用 SSH 终端登录其中一台节点（如：node1.local），执行安装配置命令 hosted-setup，使用 tmux 来避免会话中断。安装过程比较长，有进度信息输出。如失败可查看日志记录分析原因，排除后重新安装。

命令：hosted-setup --deploy 开始部署，交互过程（红色标记）输入关键信息，要使用提示默认值可直接回车。

图：hosted-setup 开始部署，回车确认网关

命令提示是否开始安装过程，使用 CTRL+D 可随时中断。程序探测出当前网络的网关，回车确认。开始检查当前网络任务。

图：检测管理网络接口和数据中心配置

• 检测设置管理网络的接口，通常是绑定接口（示例为 enp1s0）；
• 连通性方式默认是 DNS，如无 DNS 服务可选 ping；
• 输入数据中心名称和集群名称，均默认使用 Default；
• 引擎虚拟机的资源设置，Appliance 已安装，可调整 vCPU、内存，或回车默认值；
• 引擎机器的完整主机域名，回车后程序识别出主域名，回车确认；
• 输入虚拟机的 root 密码，并二次确认。

图：引擎虚拟机配置

接着默认无 SSH Key；

第一个方框内，有关安全规范的全部默认回车；

第二个方框内，IP 地址选择 Static 静态方式，然后输入 IP 地址，程序检测网络掩码和网关，回车确认；

提示写入虚拟机的 hosts 文件用于名称解析，回车确认。

图：网络配置和管理员密码

填入系统事件通知方式，如暂未规划可回车使用默认值；

输入引擎系统管理员 admin 的密码，二次确认；

在管理网络上的主机完整域名，由于使用的本地 hosts 解析，这里有个警告说明。

接下来比较长的任务执行过程及结果输出，程序执行虚拟机创建，提示输入共享存储信息。

图：共享存储配置

共享存储支持多种类型，如选 iscsi 和 fcp 后还需要搜索和选择逻辑卷；这里选 glusterfs，回车后输入 gluster 存储卷的路径，格式：host.storage.com:/gluster_volume，无额外参数。

在完成共享存储识别及加载后，提示输入虚拟机磁盘容量，可调整或者默认值回车。

程序完成引擎的最后部署，完成后提示部署成功。

4.4.2 Web 图形方式（略）

4.5 登录管理门户

系统管理引擎安装成功后，登录管理门户进行资源配置。浏览器（Firefox 60+ 或者 Chrome 70+）打开：https://<ENGINE_FQDN>/。

在管理中心页面，选择管理门户 Administration Portal，新页面输入管理员：admin、密码（安装时设置）、域 internal。登录成功后打开管理面板：

图：管理门户登录界面

注：如无 DNS 服务，管理门户可使用 IP 地址，修改或添加文件：

编辑行：SSO_ALTERNATE_ENGINE_FQDNS="192.168.20.15"

系统的日常管理维护也通过此管理门户，对于有些关键任务需要浏览器接受自签名证书（通常地址栏显示为安全绿色），在管理中心页面下载 CA 证书，导入到浏览器（或操作系统证书管理）。

4.6 创建计算资源

在管理门户进行资源配置，添加计算节点（主机）到数据中心的计算集群，对于超融合部署，安装引擎时已经创建集群并添加了 3 台超融合节点。后续可继续添加或创建新集群添加普通计算节点；增加支持的各类存储；创建并管理虚拟机。

4.6.1 加入计算节点

在管理门户中单击 Compute → Hosts；点 New，用下拉列表为新主机选择数据中心和集群；

输入新主机的名称和地址；访问主机的 root 用户密码或者 key 身份验证方法；

（可选）配置电源管理，配置主机的 IPMI 接口及认证（主机已经配置了 IPMI 参数）。如果使用主机和虚拟机高可用性，则必须配置主机电源管理。以便管理程序在主机故障时，可靠地关闭（Fence）故障主机及占用资源并迁移服务到其他主机。

如将节点添加为可托管引擎的节点，则点开并选择可托管引擎选项部署 Deploy。

最后确认开始安装和设置计算节点配置，如有变动可在主机列表选择重新安装。

主机维护模式

主机置于维护模式用于执行常见的维护任务（包括网络配置和部署软件更新），在进入维护模式时，系统会尝试将所有正在运行的虚拟机都迁移到集群内其他主机。

在完成维护任务后，重新激活主机。

4.6.2 添加新存储

虚拟化平台可支持 iSCSI / FCP / GlusterFS / NFS / Ceph 多种存储类型，以及 POSIX 兼容文件系统和直接连接到主机的本地存储。

存储域是一组具有通用存储接口的镜像集合，包含模板和虚拟机（包括快照）或 ISO 文件的完整映像。通常有三种存储域：数据域、ISO 域和导出域。

数据域：用于保存所有虚拟机和模板的虚拟硬盘及 OVF 文件。ISO 域：用于安装系统和程序的 ISO 文件（或逻辑 CD）；导出域：用于在虚拟化环境之间复制和移动镜像的临时存储。

在安装时已经创建 GlusterFS 并自动附加到了虚拟化系统环境。新增的 GlusterFS 存储，添加为虚拟化系统的数据域：

在管理门户中，点 Storage → Domains；点 New Domain，输入存储域的名称；

选择数据中心、域功能、存储类型、格式，主机列表可以多选。

输入要用于 GlusterFS 存储路径。路径的格式应为 virt1.dom:/gdat，参数：backup-volfile-servers=virt2.dom:virt3.dom:virt4.dom，冒号分隔为 GFS 服务节点主机名。

注：对于 GlusterFS 卷，确保已设置了优化参数（4.3 节）。

iSCSI 块存储

在管理门户中，点 Storage → Domains；点 New Domain，输入存储域的名称；选择数据中心、域功能，选择 iSCSI 类型，主机列表可以多选。所有主机都必须有权访问存储设备。

新建域窗口会自动显示已知带有未使用的 LUN 的目标。选中创建存储域使用的每个 LUN 复选框，或配置高级参数，完成添加。

配置 iSCSI 多路径

主机和 iSCSI 存储之间的多个网络路径可防止主机故障出现。可以使用多个目标和逻辑网络创建 iSCSI 绑定以实现冗余。检查多主机路径配置文件：

编辑文件，确保多路径服务工作正常。

4.6.3 逻辑网络

虚拟化系统安装时，已经创建了默认的管理网络。应当为您的虚拟机网络空间创建新的逻辑网络，根据不同业务创建多个逻辑网络。同时，在交换机配置相应的 VLAN（如：port hybrid tagged vlan 50 to 55）。

1. 在主页点 Compute → Data Centers 或 Compute → Clusters。
2. 点数据中心或集群名称打开 Details 视图。
3. 单击逻辑网络选项卡，打开 New Logical Network 窗口；从数据中心详情视图中单击 New；在集群详情视图中点 Add Network。
4. 输入逻辑网络的 Name、Description 和描述，启用 VLAN 标记（可选），其它可选项。
5. 输入新标签，或者在 Network Label 文本字段中为逻辑网络选择现有标签。
6. 在 Cluster 选项卡中，选择将网络分配到的集群。
7. 点击 OK，创建逻辑网络。

新创建的逻辑网络需分配到物理主机的网卡上，才能供虚拟机连接使用。在主页单击 Compute → Hosts，单击主机的名称打开详情视图。

点击 Network Interfaces 选项卡，单击 Setup Host Networks。将光标悬停在主机网络接口上，以查看交换机提供的配置信息。

使用鼠标拖拉操作，选中逻辑网络将其拖到物理主机网络接口的已分配逻辑网络区域，从而将逻辑网络附加到物理主机网络接口。

注：如果网口附加多个逻辑网络，只有一个网络是非 VLAN，其他逻辑网络必须具有唯一的 VLAN 号。

完成编辑后点击确认，更新网卡配置。在集群中的所有主机上完成逻辑网络的分配绑定物理网卡。

如删除逻辑网络，从 Network → Networks 或 Compute → Data Centers 中删除一个逻辑网络。必须至少有一个逻辑网络用作管理网络。

4.6.4 创建虚拟机

在主页单击 Compute → Virtual Machines，点 New 打开新建虚拟机窗口。

在常规选项卡：

1. 从列表中选择操作系统类型，输入虚拟机的名称。
2. 单击 创建虚拟磁盘，在创建虚拟磁盘窗口输入容量大小（GB），精简置备或者预分配，驱动类型（优先选 VirtIO），磁盘使用的存储卷。或者单击 Attach 附加已经存在的虚拟磁盘。
3. 网络接口位置，选择虚拟机连接到的网络，允许添加多个网卡。

在 System 系统选项卡：指定虚拟机的内存大小、vCPU 数量。

在 Boot 引导选项卡：选择启动的第一个设备，如第一次使用光盘启动安装系统，则勾选启动 CDROM，并选择对应的 ISO 镜像。这样启动后按 'ESC' 来选择引导设备。

其他选项可以使用默认设置，点击确定，系统开始创建虚拟机，完成后有提示的事件通知。

创建好的新虚拟机，在虚拟机列表显示状态为 Down，选择后点击工具菜单的 启动，当启动完成后状态为 Up。

此时，可以点击 "控制台"，使用客户端工具 SPICE 或者 NoVNC（WebUI）方式访问虚拟机的控制台，开始使用。系统提供了 tools.iso 工具包，用于虚拟机操作系统的通用驱动程序，通过挂载 ISO 安装使用。

SPICE 是图形化访问虚拟机的推荐方式。Spice 工具下载：spice-space.org。Windows 系统需下载对应的工具包安装。Linux 系统可直接安装：dnf install virt-viewer。

附录、虚拟机操作系统兼容

目前版本（基于 KVM 组件）已验证支持的操作系统及版本：