VMware ESXi 是 VMware vSphere 虛擬化平臺中的裸機管理程序。作為用于創建和運行虛擬機 (VM)的裸機管理程序，VMware ESXi 在其上運行并直接訪問硬件，無需安裝操作系統。與其他類型的管理程序相比，這種對硬件的直接訪問使其性能更好、運行速度更快且可擴展性更強。這使得 VMware ESXi 非常適合與 VMware vSphere 平臺中的其他組件一起用于大規模虛擬桌面基礎架構 (VDI) 。
VMware ESXi 服務器的含義
VMWare ESXi 是 VMware 的裸機或 Type-1 管理程序的名稱。管理程序是一種特殊的操作系統，您可以在其中創建、運行和管理多個虛擬機。每個 VM 都可以有自己的客戶操作系統和一個或多個應用程序。來賓操作系統可以是任何通用操作系統，如 Windows、macOS、Linux 等。
因此，單個 VMWare ESXi Server 可以同時支持多個 Windows VM 或多個 Windows、macOS 和 Linux VM 的組合。這稱為服務器整合，這種做法可以讓您節省硬件、冷卻和電力成本，并最大限度地利用物理資源。
作為 Type-1 hypervisor，VMWare ESXi Server 直接運行在物理基礎設施之上。因此，術語“裸機”。此特性不同于 Type-2 管理程序的特性，后者必須安裝在操作系統之上。下圖說明了兩者之間的區別。
由于 VMware ESXi 不在操作系統上運行，它可以直接訪問底層資源，如 CPU、RAM、存儲和網絡。出于這個原因，VMware ESXi 的性能比任何 Type 2 管理程序都要好得多。因此，這些 VM 上的虛擬機和應用程序的運行速度比它們在 Type 2 管理程序上的運行速度快得多。
VMWare ESXi 是構成 VMware VSphere 的組件之一，VMware VSphere 是一套用于虛擬化的軟件解決方案。通常與 ESXi 一起工作的其他組件包括VCenter Server、vCenter Server 數據庫、VMware 目錄服務等。
VMware ESXi 特性
VMware ESXi 依靠微內核 VMkernel 來運行構成 VMware 虛擬化平臺的硬件、訪客系統和服務層。VMkernel 運行物理硬件和來賓 VM，直接連接到 CPU 和內存，并使用通過另一個模塊鏈接的模塊來訪問硬件的網絡和存儲組件。
VMware ESXi 的顯著特性包括：
小尺寸
只有 150 MB，Vmware 將 ESXi 吹捧為世界上最小的管理程序。除了更易于維護之外，占地面積小通常意味著來自外部威脅的攻擊面減少。這也意味著 ESXi 不需要經常打補丁。
安裝方便
由于其體積小，安裝速度更快，使您能夠在盡可能短的時間內設置您的基礎設施。您甚至可以從 USB 閃存驅動器啟動 ESXi。
用戶友好的管理工具
ESXi 提供了一個內置的、符合 HTML5 標準的瀏覽器供管理使用。需要自動化操作的組織還可以利用 vSphere 命令行界面進行基于表述性狀態傳輸 (REST) 的遠程管理和應用程序編程接口 (API)。
安全設計
存在于您的 VM 中的數據使用內置加密保護，不會被窺探。添加基于角色的訪問以及廣泛的日志記錄和審計功能，您從一開始就獲得了一個安全的虛擬平臺。
可擴展的可靠性
無論您的應用程序要求如何，單個 ESXi 管理程序都可以配置為在 6 TB 內存上運行多達 128 個虛擬 CPU 和 120 個設備。ESXi 還具有稱為虛擬機文件系統 (VMFS) 的高性能集群文件系統，即使物理存儲有限，也可以分配更多存儲資源。VM 也可以同時使用多個 CPU。
廣泛的支持和兼容性
ESXi 作為企業平臺的流行意味著硬件供應商和應用程序合作伙伴的廣泛支持，以及與廣泛的應用程序和客戶操作系統的兼容性。
VMware ESXi 要求
由于占用空間小，ESXi 可以在主機上運行，??只需滿足以下要求：
- 兩個CPU核心
- 2006 年 9 月后發布的單個 64 位 x86 處理器
- 4 GB 內存、千兆網絡適配器和 4GB 驅動器
但是，為了獲得更好的性能，建議主機具有四個或更多 CPU 內核和至少 8 GB 的 RAM，以及雙千兆或更快的以太網適配器和冗余驅動器。
如果您的組織正在運行 64 位 VM，則必須為 ESXi 服務器中的 x64 CPU 啟用硬件虛擬化。此外，必須在 BIOS 中啟用這些 CPU 中的禁止執行/禁止執行 (NX/XD) 位。NX 代表 Never eXecute，在 AMD CPU 中可用；eXecute Disable 是 Intel 版本的位。NX/XD 位在硬件的數據存儲區域保留內存，以防止它們在惡意攻擊時被劫持。因此，它為 ESXi 服務器提供了額外的安全層。
其他要求包括小型計算機系統接口 (SCSI) 磁盤或本地和非網絡、邏輯單元號配置（LUN 配置）的獨立磁盤冗余陣列 (RAID)，具有用于托管 VM 的未分區空間。還支持串行 ATA (SATA) 磁盤。
ESXi 主機支持從硬盤驅動器、CD-ROM 驅動器或 USB 介質上的統一可擴展固件接口 (UEFI) 引導。還支持使用 UEFI 對 ESXi 主機進行網絡引導和配置。對于兼容硬件，ESXi 還可以從 2 TB 或更大大小的磁盤引導。
要開始使用 ESXi 來滿足您的虛擬化要求，請將其直接安裝在主機的硬盤上。安裝也很簡單——啟動安裝程序并完成向導。安裝后，您可以從控制臺更改主機選項并使用基于 HTML5 的 vSphere Client 啟動虛擬機。
VMware ESXi 許可模式和成本
VMware ESXi 作為免費 vSphere Hypervisor 版本的一部分提供。因此，該工具本身是免費使用的。但是，為了更易于管理，您可能希望將 vSphere Server、vSphere 管理工具和其他 VMware 功能與 ESXi 一起使用。這意味著以每個 CPU 為基礎支付許可費用，許可證最多可用于 32 個物理內核。對于超過 32 個物理內核的 CPU，您需要更多的許可證。
還有各種配置各不相同的 vSphere 版本。在撰寫本文時，這些版本的成本也各不相同，最便宜的三臺服務器和每臺服務器兩個處理器的成本為 510 美元，最昂貴的成本為 6,545 美元。您需要為基礎支持和生產支持單獨支付費用。
ESXi 服務器與 Hyper-V
Microsoft Hyper-V 是 ESXi 服務器模型中的另一種 1 型管理程序。Hyper-V 最初是作為 Windows Server 2008 的一個組件發布的。它是后來的 Windows Server 版本以及 64 位版本的 Windows 10 專業版、企業版和教育版中的免費標準組件。
ESXi 和 Hyper-V 各有優缺點。這兩個系統的一些共同特點是：
- 存儲部署：?Hyper-V 的彈性文件系統 (ReFS??) 就像 VMware 的 VMFS。然而，就集群而言，VMFS 比 Hyper-V 等價物更簡單。
- 快照技術：這是指使用 VM 及其數據的時間點副本，最終目標是防止數據丟失。Hyper-V 允許在生產環境中運行快照并將持久性檢查點導出到其他位置，這些功能在 VMware 套件中不可用。Hyper-V 還允許每個 VM（虛擬機）有 64 個快照，而 VMware 允許有 32 個。
- 內存管理：?VMware 使用了多種復雜的技術，而 Hyper-V 只使用了一種。
- 操作系統支持：?VMware 支持 Windows、macOS、Linux 和 Unix，但 Hyper-V 支持僅限于 Windows、Linux 和 FreeBSD。
- 安全性：?VMware 支持靜態和動態數據加密，但 Hyper-V 安全性是通過 Active Directory 管理的。
- 定價：?VMware 過去按處理器收費，但現在已轉變為微軟的收費模式，根據主機上的內核數量收費。
建筑學
VMware ESXi 體系結構主要由 VMkernel 和運行在其上的進程組成。現在讓我們談談 VMkernel 和其中的一些進程。
虛擬機內核
VMkernel 在技術上是一個操作系統。與其他操作系統一樣，VMkernel 創建和控制進程、控制服務器上的硬件設備、使用文件系統、管理應用程序資源等等。然而，它的主要功能是支持虛擬機。
在 VMkernel 上運行的主要進程包括以下內容。
直接控制臺用戶界面 (DCUI)
DCUI 是本地配置和管理界面。您只能在本地訪問 DCUI，即在 VMware ESXi 服務器本身上。它的用戶界面是菜單驅動的，外觀和感覺類似于 BIOS 界面。您主要將 DCUI 用于初始配置和故障排除目的。
虛擬機監視器 (VMM)
VMM 為虛擬機提供執行環境。此進程始終伴隨著相應的虛擬機可執行 (VMX) 進程。這意味著每個運行的 VM 總是伴隨著一個 VMM 進程和一個 VMX 進程。前者負責虛擬化客戶操作系統指令和管理內存，而后者管理特定設備的 I/O。
通用信息模型 (CIM) 系統
CIM 系統為遠程應用程序提供了一個接口，以便它們可以訪問相關 ESXi 服務器上的設備驅動程序和底層硬件資源。通過一組 API 提供訪問權限。CIM 系統由稱為 CIM 代理的對象管理器和 CIM 提供程序的集合組成。CIM 提供程序由 VMware 自己編寫，也由想要一種方法來管理和監視其制造設備的硬件供應商編寫。
下圖描繪了 VMware ESXi 體系結構的簡化表示。它包括 VMkernel、上面提到的主要進程以及其他進程，如 vpxa、SNMP、hostd 和 syslog。
ESX 和 ESXi 版本
ESXi 并不是第一個 VMware 管理程序。在 ESXi 出現之前，有 VMware ESX。ESXi 于 2011 年首次發布，與 ESX 4.0 Update 3 發布的同一天。正式版本名稱也是 ESXi 4.0 Update 3。ESXi 和 ESX 一直共存到 2014 年，當時 ESX 在 ESX 4.1 Patch 11a 之后停產。
ESXi 具有與 ESX 相同的功能，但占用空間小得多。這意味著 ESXi 的攻擊面更小，因此比 ESX 更安全。占地面積小也意味著該管理程序消耗的資源少于 ESX。給定相同的硬件計算資源規格（例如，類似的 CPU、RAM、存儲），ESXi 系統將比 ESX 系統擁有更多的虛擬機可用資源。總而言之，ESXi 架構優于 ESX 架構，這解釋了為什么 ESX 已停產，而 ESXi 在撰寫本文時已發布 ESXi 7.0 Update 3g。
