Proxmox 工作原理 - Nuface Blog

🔰 引言

自從 VMware 被博通（Broadcom）併購後，產品授權模式大幅變更，
不再以 perpetual license（永久授權）為主，而改為訂閱制，
對企業而言，虛擬化平台的 總持有成本（TCO） 因此顯著提高。

許多 IT 團隊開始評估開源替代方案，其中 Proxmox VE（Virtual Environment）
憑藉穩定的架構與成熟的功能，成為取代 VMware 的熱門選項。
本文將深入介紹 Proxmox 的工作原理，以及它在虛擬化環境中的運作架構。

🧩 一、Proxmox VE 是什麼？

Proxmox VE（Virtual Environment） 是一套基於 Debian Linux 的開源虛擬化管理平台，
結合了兩種核心虛擬化技術：

技術	作用	特點
KVM（Kernel-based Virtual Machine）	提供完整虛擬化 (Full Virtualization)，可執行 Windows、Linux 等作業系統。	類似 VMware ESXi，支援多核心、快照、動態調整等功能。
LXC（Linux Containers）	提供輕量級容器虛擬化 (OS-level Virtualization)。	資源占用低、啟動速度快，適合 Linux 應用或微服務架構。

Proxmox 將這兩種技術整合於單一管理介面（Web GUI / CLI / API），
同時內建 ZFS 檔案系統、叢集管理、備份與高可用性（HA） 功能。

⚙️ 二、整體架構概觀

下圖可簡化理解 Proxmox 的邏輯層次（以文字表示）：

使用者介面 (Web GUI / API)
        │
Proxmox 管理層 (pvedaemon / pvestatd / pve-cluster)
        │
虛擬化層 (KVM for VM / LXC for CT)
        │
儲存層 (ZFS / Ceph / iSCSI / NFS / LVM)
        │
實體硬體 (CPU / RAM / Disk / NIC)

架構重點：

pvedaemon / pvestatd / pveproxy
- 管理各節點間的操作、統計與 API 呼叫。
- 負責虛擬機建立、移轉、啟動、關機等動作。
QEMU / KVM
- 實際執行虛擬機（VM）進程。
- 提供硬體虛擬化（CPU、網路、磁碟 I/O）。
LXC Daemon
- 處理容器（CT）的啟動與隔離。
- 共用宿主核心，但彼此檔案系統與網路隔離。
儲存層整合（Storage Plugins）
- 支援多種儲存：ZFS、Ceph、NFS、iSCSI、LVM 等。
- 可同時掛載多個 datastore，集中或分散管理。

🖥️ 三、虛擬化層：KVM 與 LXC 的運作機制

1️⃣ KVM 虛擬機 (Virtual Machine)

每個 VM 以獨立的 QEMU 進程執行。
透過 Linux kernel 的 KVM 模組 提供硬體虛擬化（CPU、Memory、I/O）。
支援 快照 (snapshot)、備份 (backup)、動態遷移 (live migration)。

💡 類似 VMware 的 ESXi VM，具完整作業系統隔離與驅動支援。

2️⃣ LXC 容器 (Container)

共用宿主核心，使用 cgroup 與 namespace 技術進行隔離。
啟動速度遠快於 VM，資源利用率更高。
適合執行輕量服務（如 Nginx、Postfix、MySQL、GitLab Runner 等）。

💡 類似 Docker，但 Proxmox 以「系統容器」為導向（非映像部署型）。

🗄️ 四、儲存與備份機制

儲存選項

Proxmox 透過統一的 Storage Plugin Framework 管理所有儲存資源，
支援：

本地磁碟 / ZFS Pool
NFS / iSCSI / Ceph Cluster
Proxmox Backup Server (PBS)

備份原理

Proxmox 使用 snapshot-based backup，可在不中斷 VM/CT 的情況下備份。
若搭配 PBS，支援 增量備份 (incremental backup) 與 重複資料刪除 (deduplication)。
備份檔案格式為 .vma.zst（壓縮映像檔）。

🧠 五、叢集與高可用性（HA）

Proxmox 內建叢集功能，使用 Corosync 通訊機制。

功能	說明
Cluster	將多台 Proxmox 節點統一管理，可共用儲存、統一排程。
HA Manager	當某節點故障時，自動在其他節點啟動 VM 或 CT。
Live Migration	支援不中斷服務的 VM 移轉。

💡 當使用 Ceph 或 ZFS replication 時，可實現高可靠性的虛擬化叢集架構。

📡 六、網路架構

Proxmox 採用 Linux Bridge 與 VLAN 管理網路。

Linux Bridge 模式類似 VMware vSwitch。
可手動建立 VLAN 子介面（如 vmbr0.10）。
支援 Bonding、VXLAN、SDN Plugin 等進階功能。

範例設定：

auto vmbr0
iface vmbr0 inet static
    address 192.168.10.10/24
    gateway 192.168.10.1
    bridge-ports eno1
    bridge-stp off
    bridge-fd 0

💡 七、Proxmox 與 VMware 的差異比較

項目	Proxmox VE	VMware vSphere/ESXi
授權	免費（商業支援另購）	採訂閱授權制（高成本）
平台基礎	Debian Linux + KVM/LXC	專屬 ESXi 核心
管理介面	Web GUI + CLI + REST API	vCenter + ESXi Web UI
備份	原生支援 ZFS/PBS	需搭配 Veeam 等第三方工具
高可用性	內建 HA / Cluster / Corosync	需 vCenter + HA 授權
容器支援	原生 LXC	需 Tanzu 或外部整合
成熟度	穩定、社群活躍	成熟但閉源、授權限制高

🔎 八、是否能取代 VMware？

若企業主要用途為：

伺服器虛擬化（Windows / Linux VM）
私有雲環境建置
測試環境 / 實驗室用途
容器與 VM 混合架構

那麼 Proxmox VE 幾乎可完全取代 VMware vSphere + vCenter 的功能，
在管理便利性、備份機制、彈性架構上，均已非常成熟。

唯一需注意的是：

若企業已有大量自動化整合（如 vCenter API、SRM、NSX），
將需重新規劃整合介面。
若有企業級支援需求，可購買 Proxmox Enterprise Subscription。

✅ 結語

在博通調整 VMware 授權策略的情況下，
Proxmox VE 以其開源、穩定與完整的虛擬化生態，
成為企業降低成本與提升自主性的可行替代方案。

若你熟悉 Linux、生態靈活且追求高性價比，
Proxmox 將是 VMware 最具潛力的替代平台之一。