智能医学工程-云计算技术与应用-实验03-Cloud Date Center一、实验目的 1、掌握云数据中心集群的构建；

一、实验目的

1、掌握云数据中心集群的构建；

2、掌握云数据中心共享存储和分布式存储的构建；

3、掌握云数据中心资源动态调度和高可用的实现；

4、理解云数据中心的整体架构。

二、实验学时

2学时

三、实验类型

综合型

四、实验任务

1、完成3台VMware ESXi主机和vCSA的部署与配置；

2、完成云数据中心集群的构建；

3、完成云数据中心共享存储和分布式存储的构建；

4、实现云数据中心的资源动态调度和高可用。

五、实验环境

1、硬件

本实验基于实验教学中心网络运维实验室服务器集群开展，每个实验小组分配集群中的1台物理服务器作为实验基础平台，提供云计算资源。每个人配备计算机1台。（学生可根据自身情况使用个人计算机）。

2、软件

Windows操作系统，或MacOS操作系统。

安装最新版本的浏览器，建议使用Edge、Chrome等。

3、网络

计算机使用无线网络接入局域网，能够访问实验教学中心网络运维实验室服务器集群，并支持对互联网的访问。

4、工具

无。

六、实验内容

1、云数据中心方案设计

（1）数据中心网络设计，如表3-1所示。

表3-1 数据中心网络设计

VMware ESXi	节点名称	节点地址
Cloud-组号-ESXi-1	172.16.125.81	172.16.125.1
Cloud-组号-ESXi-2	172.16.125.82
Cloud-组号-ESXi-3	172.16.125.83
NFS	Cloud-组号-NFS	172.16.125.84
VMware vCSA	Cloud-组号-vCSA	172.16.125.80

📌

请将节点名称中的“组号”替换为实际的实验组号。

（2）数据中心权限规划，如表3-2所示。

表3-2 数据中心权限规划

VMware ESXi	节点名称	用户名	密码
Cloud-组号-ESXi-1	root	cloud@esxi01
Cloud-组号-ESXi-2	root	cloud@esxi02
Cloud-组号-ESXi-3	root	cloud@esxi03
NFS	Cloud-组号-NFS	root	cloud@nfs#2025
VMware vCSA	Cloud-组号-vCSA	root	Cloud@vcsa#2025

（3）新建虚拟机配置列表，如表3-3所示。

表3-3 虚拟机配置规划

序号	配置项	描述
1	虚拟机名称和文件夹	自定义虚拟机的名称以及选择文件存放的文件夹
2	选择计算资源	选择所分配的ESXi主机为计算资源
3	选择存储	选择所分配的硬盘资源
4	选择兼容性	根据ESXi主机的版本进行选择，该ESXi主机版本为ESXi 8.0 U3，即兼容性选择ESXi 8.0 U2及更高版本
5	选择客户机操作系统	根据即将安装的操作系统选择对应的操作系统系列和版本
6	自定义硬件	ESXi主机CPU配置：CPU配置CPU为4，并展开下拉选项，开启硬件虚拟化，勾选“向客户机操作系统公开硬件辅助的虚拟化”。（其他类型操作系统只需要自定义CPU数）
7	ESXi主机内存配置：内存为6GB
8	ESXi主机硬盘配置：硬盘大小为40GB；再添加两块新硬盘，一块大小为30GB作为vSAN存储的缓存层，另一块大小为100GB作为vSAN存储的容量层；
9	ESXi主机控制器配置：添加一个NVMe控制器，并设置大小为30GB硬盘的【虚拟设备节点】为此NVMe控制器；
10	ESXi主机网络配置：添加一个新的网络适配器；两个网络适配器的网络相同
11	CD/DVD驱动器默认选择客户端设备
12	即将完成	检查配置信息，确认无误后开始创建虚拟机

2、部署VMware ESXi 6.7

（1）获取ESXi安装介质，可通过官方网站进行获取（www.vmware.com），本实验所使用的版本为VMware-VMvisor-Installer-6.7.0.update02-13006603.x86_64。

（2）使用浏览器访问实验教学中心网络运维实验室服务器集群的管理地址（https://172.16.125.66），使用为实验小组分配的账号进行登录。

（3）安装VMRC应用程序。在vSphere Web Client控制台中，选中ESXi主机中的虚拟机“Cloud-组号-ESXi-1”，单击“摘要”选项卡，单击【启动Remote Console】，然后单击下载Remote Console链接，从VMware网站下载VMRC安装程序，如图3-1所示。

VMRC应用程序叶可从课程网站获取。（internet.hactcm.edu.cn/software/VM…）

（4）下载完成后解压压缩包，双击打开安装包“VMware-VMRC-12.0.5-22744838.exe”，如图3-2所示。

（5）按照系统提示，完成VMRC应用程序的安装，如图3-3所示。

（6）在vSphere Web Client控制台中，选中ESXi主机中的虚拟机“Cloud-组号-ESXi-1”，打开虚拟机电源，单击【启动Remote Console】，如图3-4所示。

（7）在VMRC操作对话框中依次选择【Removable Devices】-【CD/DVD驱动器1】【Connect to Disk Image File (iso)...】挂载本地镜像，挂载完成后，选择【Restart Guest】重启虚拟机，进入VMware ESXi 安装界面，如图3-5所示。

（8）按照安装向导提示完成VMware ESXi的部署与配置，详细步骤可参考《实验01-VMware ESXi》。

（9）参考上述步骤(6)-(8)完成虚拟机Cloud-组号-ESXi-2、Cloud-组号-ESXi-3安装配置VMware ESXi。3台ESXi主机的配置信息如表3-3所示。

表3-3 ESXi配置信息

ESXi主机	配置项	配置内容
Cloud-组号-ESXi-1	Select a Disk to Install or Upgrade	容量为40GB的磁盘
Please select a keyboard layout	US Default
Root password	cloud@esxi01
Netuork Adapters	启用2块网卡
IPv4 Configuration	IPv4 Address：172.16.125.81Subnet Mask：255.255.255.0Default Gateway：172.16.125.1
DNS Configuration	Primary DNS Server：8.8.8.8Hostname：Cloud-组号-ESXi-1
Cloud-组号-ESXi-2	Select a Disk to Install or Upgrade	容量为40GB的磁盘
Please select a keyboard layout	US Default
Root password	cloud@esxi02
Netuork Adapters	启用2块网卡
IPv4 Configuration	IPv4 Address：172.16.125.82Subnet Mask：255.255.255.0Default Gateway：172.16.125.1
DNS Configuration	Primary DNS Server：8.8.8.8Hostname：Cloud-组号-ESXi-2
Cloud-组号-ESXi-3	Select a Disk to Install or Upgrade	容量为40GB的磁盘
Please select a keyboard layout	US Default
Root password	cloud@esxi03
Netuork Adapters	启用2块网卡
IPv4 Configuration	IPv4 Address：172.16.125.83Subnet Mask：255.255.255.0Default Gateway：172.16.125.1
DNS Configuration	Primary DNS Server：8.8.8.8Hostname：Cloud-组号-ESXi-3

（7）使用Web浏览器访问ESXi主机的管理客户端vSphere Host Client，在浏览器中输入“https://ESXi主机IP地址“，进入vSphere Host Client登录页面，如图3-6所示。

（8）在登录界面输入用户名root和密码，单击【登录】，进入vSphere Host Client客户端，如图3-7所示。

（9）在vSphere Host Client页面，单击【网络】，选择“VM Network”单击“操作”-“编辑设置”，修改网络名称为“Cloud-组号-VM-Network”，单击【保存】如图3-8所示。

（10）参考上述步骤(7)-(9)完成ESXi主机Cloud-组号-ESXi-2、Cloud-组号-ESXi-3的网络配置修改。

3、部署vCenter Server Appliance

（1）本次任务中选用的镜像文件是VMware-VCSA-all-6.7.0-11726888.iso，其镜像可通过VMware官网（www.vmware.com）下载，镜像文件大小为3.94GB。

可从课程网站上下载文件。（internet.hactcm.edu.cn/software/VM…）

（2）双击“VMware-VCSA-all-6.7.0-11726888.iso”打开文件，导航到“ vcsa-ui-installer”- “win32”目录，双击“installer.exe”启动vCenter Server Appliance安装程序，如图3-9所示。

（3）在vCenter Server Appliance安装程序界面，单击右上角，选择语言为“简体中文”，单击“安装”进入安装向导，如图3-10所示。

（4）在向导的“1 简介”单击【下一步】进入下一步，如图3-11所示。

（5）在向导的“2 最终用户许可协议”勾选“我接受许可协议条款。”，单击【下一步】，如图3-12所示。

（6）在向导的“3 选择部署类型”勾选“具有嵌入式Platform Services Controller 部署的vCenter Server”，单击【下一步】，如图3-13所示。

（7）在向导的“4 设备部署目标”配置vCenter Server的安装目标，单击【下一步】，如图3-14所示。

（8）在向导的“5 选择文件夹”配置vCenter Server虚拟机的安装位置，单击【下一步】，如图3-15所示。

（9）在向导的“6 选择计算资源”配置vCenter Server计算资源，单击【下一步】，如图3-16所示。

（10）在向导的“7 设置设备虚拟机”配置vCenter Server虚拟机名称和root账户密码，单击【下一步】，如图3-17所示。

（11）在向导的“8 选择部署大小”配置vCenter Server的部署大小，单击【下一步】，如图3-18所示。

（12）在向导的“9 选择数据存储”配置vCenter Server的存储，单击【下一步】，如图3-19所示。

（13）在向导的“10 配置网络设置”配置vCenter Server的网络信息，单击【下一步】，如图3-20所示。

（14）在向导的“11 即将完成第1阶段”检查vCenter Server的配置信息，确认无误后，单击【下一步】开始第一阶段的安装，如图3-21所示。

（15）部署vCenter Server第一阶段配置信息如表3-4所示。

表 3-4 第一阶段配置信息

配置项	配置内容
vCenter Server目标服务器	IP地址：172.16.125.66用户名：2025M1@class.cloud.local密码：IT#znyw@2025HTTPS 端口：443
vCenter Server虚拟机	虚拟机名称：Cloud-组号-vCSAroot 密码：IT#znyw@2025
vCenter Server部署大小	微型：2 Core，10GB MEM，300GB Storage，管理10个Hosts（上限），100个VM（上限）
vCenter Server数据存储	Local-Disk-D1-HDD-1
vCenter Serevr 网络	网络：Class-Cloud-VM-NetworkIP 地址：172.16.125.80子网掩码：255.255.255.0默认网关：172.16.125.1DNS服务器：8.8.8.8常见端口：80（HTTP）、443（HTTPS）

（15）等待第一阶段安装完成，单击【继续】，进入第二阶段安装，如图3-22所示。

（16）在向导的“1 简介”单击【下一步】进入下一步，如图3-23所示。

（17）在向导的“2 设备配置”配置时间同步模式和SSH访问，单击【下一步】，如图3-24所示。

（18）在向导的“3 SSO配置”配置SSO域，单击【下一步】，如图3-25所示。

（19）在向导的“4 配置CEIP”勾选“加入 VMware 客户体验提升计划（CEIP）”，单击【下一步】，如图3-26所示。

（20）在向导的“5 即将完成”检查vCenter Server的配置信息，确认无误后，单击【下一步】开始第二阶段的安装，如图3-27所示。

（21）等待第二阶段安装完成，单击【关闭】，如图3-28所示。

（15）部署vCenter Server第二阶段配置信息如表3-5所示。

表 3-5 第二阶段配置信息

配置项	配置内容
vCenter Server配置	时间同步模式：与ESXi主机同步时间SSH访问：已激活
SSO配置	Single Sign-On域名：class.cloud.localSingle Sign-On用户名：administratorSingle Sign-On密码：Cloud@vcsa#2025

4、实现云数据中心集群

（1）使用浏览器访问vSphere Client（https://vCenterServer IP地址），输入用户名密码，单击【登录】，如图3-29所示。

（2）在 vSphere Client 页面中，右击“172.16.125.80”，选择【新建数据中心】，设置数据中心名称为“Labs-Cloud”，单击【确定】，如图3-30所示。

（3）添加ESXi主机

在 vSphere Client 页面中，右击数据中心“Labs-Cloud”，选择【添加主机】进入添加主机向导，在向导的“1 名称和位置”输入要添加的主机IP，单击【NEXT】，如图3-31所示。

在向导的“2 连接设置”输入连接主机的用户名和密码，单击【NEXT】，如图3-32所示。

在向导的“3 主机摘要”查看主机摘要信息，单击【NEXT】，如图3-33所示。

在向导的“4 分配许可证”为主机分配评估许可证，单击【NEXT】，如图3-34所示。

在向导的“5 锁定模式”使用默认锁定模式配置，单击【NEXT】，如图3-35所示。

在向导的“6 虚拟机位置”选择位置为数据中心“Labs-Cloud”，单击【NEXT】，如图3-36所示。

在向导的“7 即将完成”检查添加主机配置，确认无误后，单击【FINISH】，如图3-37所示。

添加其余2台ESXi主机（172.16.125.82、172.16.125.83），请参考上述步骤①-⑧完成主机添加。添加完成，如图3-38所示。

（4）配置ESXi主机时间同步

在vSphere Client 页面中，选择ESXi主机“172.16.125.81”，单击“配置”，在“系统”菜单栏中找到“时间配置”，单击【编辑】修改时间配置，如图3-39所示。

在编辑时间配置页面，勾选“使用网络时间协议（启用NTP客户端）”，NTP服务器设置为“cn.ntp.org.cn”，勾选“启动NTP服务”，NTP服务启动策略设置为“随主机启动和停止”，单击【确定】，如图3-40所示。

配置其余2台ESXi主机的时间同步（172.16.125.82、172.16.125.83），请参考上述步骤①-②完成时间同步配置。

（5）配置ESXi的安全性

在vSphere Client 页面中，选择主机“172.16.125.81”，单击“配置”，在“系统”菜单栏中找到“安全配置文件”，单击【编辑】修改锁定模式，如图3-41所示。

在锁定模式配置页面，勾选“正常”启用锁定模式，单击【OK】，如图3-42所示。

配置其余2台ESXi主机的锁定模式（172.16.125.82、172.16.125.83），请参考上述步骤①-②完成锁定模式配置。

（6）创建群集并添加主机

在 vSphere Client 页面中，右击数据中心“Labs-Cloud”，选择【新建群集】，设置名称为“Labs-Cloud-Cluster”，单击【确定】，如图3-43所示。

在 vSphere Client 页面中，右击群集“Labs-Cloud-Cluster”，选择【添加主机】进入添加主机向导，在向导的“1 添加主机”选择现有主机，单击【下一页】，如图3-44所示。

在向导的“2 主机摘要”查看主机信息，单击【下一页】。
在向导的“3 即将完成”检查需要添加到集群的主机，确认无误后，单击【完成】，如图3-45所示。

5、部署NFS服务器

（1）获取openEuler 24.03 LTS SP1镜像

本次实验选用的镜像文件是openEuler-24.03-LTS-SP1-x86_64-dvd.iso，可通过官网（www.openeuler.org）下载。

（2）使用VMRC安装VM操作系统

在vSphere Web Client控制台中，选中ESXi主机中的虚拟机“Cloud-组号-NFS”，打开虚拟机电源，单击【启动Remote Console】，如图3-46所示。

在VMRC操作对话框中依次选择【Removable Devices】-【CD/DVD驱动器1】-【Connect to Disk Image File (iso)...】挂载本地镜像，选择【Restart Guest】重启虚拟机进入安装向导，按照CentOS Stream 9的安装向导开展安装操作，使用键盘上下按键选择“Install openEuler 24.03 LTS SP1”，按【Enter】键确认，开始操作系统的安装，如图3-47所示。

根据向导完成操作系统的安装，并完成虚拟机的配置（网络、主机名），如图3-48所示。

（4）通过在线方式安装NFS

使用yum命令行安装nfs-utils rpcbind

 [root@Cloud-M1-NFS ~]# yum install -y nfs-utils rpcbind

启动nfs服务，设置服务开机自启动

[root@Cloud-M1-NFS ~]# systemctl start nfs-server
[root@Cloud-M1-NFS ~]# systemctl enable nfs-server
[root@Cloud-M1-NFS ~]# systemctl start rpcbind
[root@Cloud-M1-NFS ~]# systemctl enable rpcbind

查看服务的运行状态

#查看nfs服务的运行状态
[root@Cloud-M1-NFS ~]# systemctl status nfs-server
#查看rpcbind服务的运行状态
[root@Cloud-M1-NFS ~]# systemctl status rpcbind

配置防火墙规则

#放行nfs服务
[root@Cloud-M1-NFS ~]# firewall-cmd --permanent --add-service=nfs
#放行rpc-bind服务
[root@Cloud-M1-NFS ~]# firewall-cmd --permanent --add-service=rpc-bind
#放行mountd服务
[root@Cloud-M1-NFS ~]# firewall-cmd --permanent --add-service=mountd
#重新加载防火墙规则
[root@Cloud-M1-NFS ~]# firewall-cmd --reload
#查看所有防火墙规则
[root@Cloud-M1-NFS ~]# firewall-cmd --list-all

配置NFS共享存储服务
创建共享目录

#创建共享目录
[root@Cloud-M1-NFS ~]# mkdir /Cloud-M1-NFS
#赋予权限
[root@Cloud-M1-NFS ~]# chmod 777 /Cloud-M1-NFS

#编辑文件/etc/exports
[root@Cloud-M1-NFS /]# vi /etc/exports
#添加以下内容，保存退出
/Cloud-M1-NFS 172.16.125.0/24(rw,sync,no_root_squash)

#查看磁盘
[root@Cloud-M1-NFS /]# fdisk -l
#格式化
[root@Cloud-M1-NFS /]# mkfs.ext4 /dev/sdb
#挂载磁盘
[root@Cloud-M1-NFS /]# mount /dev/sdb /Cloud-M1-NFS
#查看是否挂载成功
[root@Cloud-M1-NFS /]# lsblk

#设置自动挂载
[root@Cloud-M1-NFS /]# vi /etc/fstab
#在文件末尾添加一下内容
/dev/sdb                /Cloud-M1-NFS         ext4    defaults        0 0

#查看自动挂载是否设置成功
#解除挂载，并进行查看
[root@Cloud-M1-NFS /]# umount /Cloud-M1-NFS
[root@Cloud-M1-NFS /]# df

#重新加载自动挂载配置文件，并查看挂载情况
[root@Cloud-M1-NFS /]# mount -a
[root@Cloud-M1-NFS /]# df

验证服务状态

#重启nfs服务
[root@Cloud-M1-NFS /]# systemctl restart nfs-server
#验证查看共享目录
[root@Cloud-M1-NFS /]# showmount -e

6、为云数据中心添加NFS共享存储

（1）使用NFS共享存储服务

访问新建云数据中心，在vSphere Web Client 控制台选中群集“Labs-Cloud-Cluster”右击，选择“存储”-“新建数据存储”，弹出“新建数据存储”向导框，在向导“1 类型”中指定数据存储类型为“NFS”，单击【NEXT】,如图3-49所示。

在向导“2 选择NFS版本”中选择NFS版本为“NFS 3”，单击【NEXT】,如图3-50所示。

在向导“3 名称和配置”中输入NFS共享存储名称为“Cloud-组号-NFS”、文件夹为“/Cloud-组号-NFS/”，服务器为“172.16.125.84”，单击【NEXT】,如图3-51所示。

在向导“4 主机的可访问性”中根据需求选择需要访问数据存储的主机，单击【NEXT】，如图3-52所示。

在向导“5 即将完成”中检查新建数据存储配置信息，确认无误后，单击【FINISH】,如图3-53所示。

（2）查看NFS共享存储信息

在vSphere Web Clien控制台中选择“存储”图标，选中“Cloud-组号-NFS”，单击“摘要”，查看NFS数据存储详细信息，如图3-54所示。

7、实现vSAN分布式存储

（1）配置vSAN网络

在vSphere Web Clien控制台选中左侧侧边栏中主机节点“172.16.125.81”，选择“配置”-“网络”-“虚拟机交换机”，如图3-55所示。

选中“Management Network”，选择“VMkernel端口”，单击【vmk0 : 172.16.125.81】进行编辑设置，在“vmk0-编辑设置”中选择“端口属性”，选择“可用服务”启用“vSAN”，单击【OK】如图3-56所示。

其他主机节点按照上述实验操作①②完成相同网络配置。

（2）创建vSAN集群

选中集群“Labs-Cloud-Cluster”,选择“配置”-“vSAN”-“服务”，单击【配置】，弹出“配置 vSAN”向导框，在向导“1 配置类型”中选择vSAN配置为“单站点群集”，单击【下一步】，如图3-57所示。

在向导“2 服务”中选择要启用的服务，使用默认配置，单击【下一步】，如图3-58所示。

在向导“3 声明磁盘”中选择要提供数据存储的磁盘，将“Local NVMe Disk”声明目标设置为“缓存层”作为vSAN数据存储的缓存，驱动器类型为“闪存”；将“Local VMware Disk”声明目标设置为“容量层”作为vSAN数据存储的容量，驱动器类型为“HDD”，单击【下一步】，如图3-59所示。

在向导“4 创建故障域”中，为可能一起发生故障的主机定义故障域，使用默认配置，单击【下一步】，如图3-60所示。

在向导“5 即将完成”中检查vSAN配置信息，确认无误后，单击【完成】，如图3-61所示。

在vSphere Web Clien控制台中启动创建vSAN集群任务，等待任务结束，如图3-62所示。

依次选中主机节点右击，选择“维护模式”-“退出维护模式”，等待任务完成，查看vSAN集群运行状态，如图3-63所示。

选中“存储”图标，选择“vsanDatastore”,重命名为“Cloud-组号-vSAN”，单击“摘要”，查看vSAN数据存储详细信息，如图3-64所示。

8、实现资源动态调度

（1）选中群集“Labs-Cloud-Cluster”，在右侧操作界面中，依次选择“配置”-“服务”-“vSphere DRS”，单击【编辑】，弹出“编辑群集设置”向导框，选择打开“vSphere DRS”,自动化级别选择“全自动”，如图3-65所示。

（2）选中“其他选项”，选择“虚拟机分布”，启动“CPU过载”，设置过度分配比率为“2:1”，单击【确定】，完成vSphere DRS状态启用与属性配置，如图3-66所示。

（3）选中群集“Labs-Cloud-Cluster”，在右侧操作界面中，依次选择“配置”-“服务”-“vSphere DRS”，单击【调度DRS】弹出“调度新任务”向导框，在向导“1 调度选项”中输入任务名称为“Labs DRS，运行选择“一次”，时间设置为三分钟后开启”，单击【NEXT】,如图3-67所示。