Урок 1. Платформа Виртуализация Майкрософт для специалистов VMware Модуль 3 . Архитектура и параметры развертывания

Урок 1. Платформа Виртуализация Майкрософт для специалистов VMware Модуль 3. Архитектура и параметры развертывания Hyper-V Саймон Перриман (Symon Perriman) и Кори Хайнс (Corey Hynes)

План Урок 1. Платформа – Модуль 1. Общие сведения о виртуализации – Модуль 2. Отличия решений Майкрософт и компании VMware – Модуль 3. Архитектура и параметры развертывания Hyper-V – Модуль 4. Обеспечение высокой доступности и кластеризация Урок 2. Управление – Модуль 5. Общие сведения о наборе приложений System Center и DPM – Модуль 6. Автоматизация с помощью System Center Opalis и PowerShell – Модуль 7. Virtual Machine Manager 2012 – Модуль 8. Частные облачные решения, архитектура и VMM SSP 2.0 Урок 3. Инфраструктура виртуальных рабочих столов (VDI) – Модуль 9. Часть 1. Архитектура VDI – Модуль 10. Часть 2. Архитектура VDI – Модуль 11. Общие сведения орешении v-Alliance – Модуль 12. Доставка приложений для VDI

Архитектура и параметры развертыванияHyper-V • План • – Планирование виртуализации и центра обработки • данных • – Введение в Hyper-V • – Управление Hyper-V • – Управление сетями и хранилищем Hyper-V • – Прочие компоненты Hyper-V • Цели модуля • – Получение рекомендаций по развертыванию • виртуализированной среды и управлению • центром обработки данных • – Знакомство с архитектурой Hyper-V, хранилищем и • средствами управления • – Знакомство с остальными компонентами Hyper-V

Планирование виртуализации и центра обработки данных Модуль 3. Архитектура и параметры развертывания Hyper-V

Общие сведения о виртуализации • Виртуализация изолирует вычислительные ресурсы • и делает их абстрактными Обычные серверы Виртуализированные серверы Установка приложений с учетом требований к оборудованию и ОС Виртуальные приложения Установка любых приложений на любом оборудовании Привязка интерфейса к процессу Виртуальное представление Уровень представления данных изолирован от процесса Привязка операционной системы к оборудованию Виртуальная машина ОС может быть назначена любому рабочему столу или серверу Привязка хранилища к конкретным расположениям Виртуальное хранилище Предоставление хранилища и резервного копирования по сети Привязка сети к конкретным расположениям Виртуальная сеть Локализация распределенных ресурсов Виртуализация позволяет повысить эффективность использования ресурсов, обеспечивает большую гибкость и упрощает управление изменениями

Преимущества виртуализации • Консолидация серверов • – Уменьшение места, • занимаемого оборудованием • – Виртуализация оборудования • Сокращение затрат • – Пространство и помещение • – Физическое оборудование • – Обслуживание • – Охлаждение и электричество • – Экологичность • Высокая доступность • Совместимость приложений • – Изоляция ОС • – Запуск устаревших ОС и приложений • – Запуск несовместимых ОС и • приложений • Простота управления • – Централизованное управление • – Быстрая установка и развертывание • – Шаблоны «В чем преимущества виртуализации? Многие люди полагают, что виртуализация позволяет сэкономить деньги, электроэнергию, пространство и поддерживает идеи защиты окружающей среды и, все это, сущая правда. Однако с точки зрения перспективы виртуализация — это нечто большее, чем перечисленное выше. Люди только сейчас начинают понимать это. Мы считаем, что в ИТ-сфере происходит важное преобразование. Это важное преобразование, начавшееся несколько лет назад, в настоящее время начинает ускоряться, и мы верим, что виртуализация является важным инструментом реализации этого преобразования и его катализатором». - Том Биттмен (Tom Bittman), вице-президент компании Gartner и руководитель исследований по инфраструктуре и операциям

Динамика рынка виртуализации • Существенный рост виртуализации Прогноз виртуализации серверов от компании IDC

Планирование архитектуры • Стратегия виртуализации и управления • корпорации Майкрософт • – Windows Server 2008 R2 SP1 с ролью Hyper-V • – Hyper-V Server 2008 R2 SP1 • – SC Virtual Machine Manager (VMM) 2008 R2 / 2012 • Планирование архитектуры • – Оборудование • – Емкость • – Сети • – Хранилище • – Высокая доступность

Определение параметров узла • Определение множества рабочих нагрузок, • которые будут объединены • – Критически важные компоненты: процессор, сеть и • хранилище • Сравнение показателей производительности • физической и виртуальной сред • Использование полученных сведений на этапе • оценки для правильного определения числа узлов • Hyper-V, требуемых для консолидации проекта • Если для поддержания резервных мощностей • виртуальных машин используется кластер, то узлы • будут недоступны

Профили оборудования виртуальной машины • Могут использоваться при создании шаблонов • виртуальных машин • Определяют набор профилей оборудования • – Число ядер процессора • – Объем ОЗУ • – Число сетевых адаптеров и виртуальных • локальных сетей • – Число адаптеров SCSI • Пример • – 2 ядра • – 4 ГБ ОЗУ • –1 сетевой адаптер • – Загрузочный дискв IDE • – 1 адаптер SCSI с диском данных

Сетевая архитектура • Для объединения рабочих нагрузок ключевым фактором • является пропускная способность сети • Увеличение пропускной способности за счет добавления • нескольких сетевых адаптеров и портов • – Трафик общедоступной виртуальной машины • – Управление гостевой виртуальной машиной • – Кластер: динамическая миграция • – Кластер: внутренняя связь, CSV и пакеты пульса • – Дополнительно: iSCSI • – Дополнительно:резервное копирование • Для разделения трафика можно использовать виртуальные • локальные сети • Для обеспечения избыточности можно включить поддержку • совместной работы сетевых интерфейсов

Планирование хранилища • Архитектура хранилища включает • – Системный диск • – Хранилище виртуальной машины • – Система хранения данных кластера • Системный диск • – Загрузка и журналы • – Расположение хранилища виртуальной • машины по умолчанию • Хранилище виртуальной машины • – Виртуальные жесткие диски (VHD) • – Автоматические виртуальные жесткие диски (AVHD) • – Файлы моментальных снимков • Система хранения данных кластера • – Общие диски доступны всем узлам хранилища виртуальной машины • – Общие тома кластера (CSV)

Хранилище виртуальной машины • Типы дисков • – Фиксированный — все секторы выделяются • при создании диска • – Динамический — расширяется по мере необходимости • – Разностный — состоит из родительского диска • (только для чтения) и дочернего диска (сохранение • изменений) • – Транзитный — выделенный LUN • Файлы моментальных снимков • – Файл для хранения содержимого памяти • – Файл для хранения сведений о текущем состоянии

Архитектура хранилища • DAS • – Идеально подходит для изолированных узлов или узлов в • удаленных офисах, где нерационально использовать • iSCSI или сеть SAN • iSCSI • – Экономичная альтернатива сети SAN • – Для обеспечения максимальной пропускной способности • в конфигурациях с балансировкой нагрузки необходимо • использовать несколько сетевых адаптеров и Multipath I/O • SAN • – Требуется выделенный оптоволоконный канал • – Поддерживает многоуровневые хранилища • – Также поддерживается SCSI с последовательным • подключением • Подберите хранилище с учетом расположения, числа • узлов, пропускной способности сети или стандартов

Введение в Hyper-V Модуль 3. Архитектура и параметры развертывания Hyper-V

История виртуализации Майкрософт • 2003 • – Корпорация Майкрософт приобретает Connectix с целью • получения технологий виртуализации сервера и ПК • 2004 • – Microsoft Virtual Server 2005 • 2005 • –Microsoft Virtual Server 2005 R2 • 2008 • –Windows Server 2008 Hyper-V • –Microsoft Hyper-V Server 2008 • 2009 • –Windows Server 2008 R2 Hyper-V • –Microsoft Hyper-V Server 2008 R2 • 2011 • –Windows Server 2008 R2 SP1 Hyper-V • –Microsoft Hyper-V Server 2008 R2 SP1

Windows Server 2008 R2 Hyper-V • Создан на основе архитектуры Windows Server 2008 R2 Hyper-V • – Более 400 примеров использования: • www.microsoft.com/virtualization • – Свыше 1 млн загрузок окончательной первоначальной • версии Hyper-V за 12 месяцев • – Самая быстро растущая низкоуровневая оболочка в • истории архитектуры x86 • Веб-сайт microsoft.com работает на Hyper-V R2 • – Свыше 15 000 запросов в секунду • – Свыше 40 млн посещений в день • – Свыше 1,2 млрд посещений в месяц • Поддерживает новые динамические сценарии • – Динамический центр обработки данных • – Виртуализованный • централизованный • рабочий стол • Интерфейс, определяемый пользователем

Поддержка гостевой ОС • Сервер Windows Server • – Windows Server 2000 • – Windows Server 2003 • – Windows Server 2008 • – Windows Server 2008 R2 • КлиентWindows • – Windows XP Pro SP2/SP3 • – Windows Vista • – Windows 7 • Сторонние производители • – SLES 10 • – SLES 11 • – RHEL 5.2/5.3

Приложения, запускаемые в гостевой ОС • Дополнительные сведения см. в статье базы знаний KB 957006

Предоставляется: ОС Hyper-V MS / XenSource / Novell Приложения VSC VSP ISV/IHV/OEM Windows Server 2000,2003, 2008 Windows Server 2008 Ядро Windows Ядро Windows ОС без низкоуровневой оболочки VMBus Архитектура Hyper-V Родительский раздел Дочерние разделы Виртуальный стек Рабочий процессвирт. м. Поставщик WMI Служба вирт. маш. Приложения Приложения Кольцо 3пользовательский режим Ядро Linux с включенным Xen Linux VSC Адаптер гипервызова Кольцо 0Режим ядра VMBus Эмуляция VMBus Кольцо -1 Windows Hypervisor Оборудование сервера с эмблемой Windows

Приложения Файловая система Windows StorPort iSCSIprt Диск Диск Том Раздел StorPort Miniport Низкоуровневая оболочка Windows VMBus Fast Path Filter (VSC) Минипорт виртуального хранилища (VSC) Поставщик виртуального хранилища (VSP) Рабочий процесс VM Взаимодействие VSP / VSC Родительский раздел Дочерние разделы Предоставляется: Windows Пользовательский режим Hyper-V ISV OEM Режим ядра Оборудование

Поддержка до 64 логических процессоров • Общие сведения • – 4-кратное улучшение по сравнению с Hyper-V R1 • – Hyper-V может использовать преимущества больших • масштабируемых систем со значительным числом • компьютерных ресурсов • Поддержка до 384 запущенных виртуальных машин • и до 512 виртуальных процессоров (VP) НА СЕРВЕР • – 384 одноядерных VP ИЛИ • – 256 двухъядерных VP (512 VP) ИЛИ • – 128 четырехъядерных VP (512 VP) ИЛИ • – любая комбинация при условии использования • не более 384 виртуальных машин и не более 512 VP • – 1 000 виртуальных машин на один кластер

Режим совместимости процессора • Общие сведения • – Поддерживает динамическую миграцию между различными • версиями ЦП в пределах одного семейства процессоров • – Настройка совместимости для отдельных виртуальных • машин • Преимущества • – Большая гибкость в кластерах • – Возможности миграции в широком диапазоне • оборудования Hyper-V

Прямая и обратная совместимость • При запуске виртуальной машины низкоуровневая • оболочка предоставляет ресурсы процессора, • доступные гостевому процессору • Если режим совместимости с процессором включен, • гостевые процессоры нормализованы и функции • процессора, указанные в следующей таблице, «скрыты» • от виртуальной машины

Технология преобразования адресов второго уровня (SLAT) • Intel: Extended Page Tables (EPT) • AMD: Nested Page Tables (NPT) или Rapid Virtualization • Indexing (RVI) • Процессор обеспечивает двухуровневое преобразование • – Прямой доступ к таблицам страниц гостевой ОС • – Не требуется поддерживать таблицу теневых страниц • – Не требуется код для операций очистки • Экономия ресурсов • – Время ЦП низкоуровневой оболочки • снижается до 2 % • – Экономия памяти для отдельной • виртуальной машины составляет • примерно 1 МБ

Параметры установки • Полная установка • – После установки Windows Server 2008 R2 • – Добавление роли Hyper-V с помощью диспетчера сервера • – Содержит диспетчер Hyper-V и средства подключения к • виртуальной машине • – Локальное или удаленное управление • Установка основных серверных компонентов (Server Core) • – Минимальная конфигурация сервера • – Подмножество двоичных файлов, требуемых роли Hyper-V • – Минимальное количество уязвимостей • – Требует меньше обновлений • – Средства командной строки или удаленного управления

Средства развертывания • Автоматическая установка • – Файл автоматической установки UNATTEND.XML • для настройки • – Диспетчер установки Windows (WSIM)для создания • файла ответов и управления им • Microsoft Deployment Toolkit 2010 • – Последовательность задач, созданная для настройки • – Интеграция с System Center Configuration Manager • System Center VMM 2008 R2 / 2012 • – Включение роли Hyper-V при добавлении узла • – VMM 2012 также поддерживает развертывание • компьютеров без операционной системы

Управление Hyper-V Модуль 3. Архитектура и параметры развертывания Hyper-V

Различные средства управления Диспетчер Hyper-V Командная строка WMI Диспетчер отказоустойчивостикластеров PowerShell RSAT SCVMM SCOM Интегрированные средства

Диспетчер Hyper-V

Поддержка PowerShell • Основные серверные компоненты, • Hyper-V Server 2008 R2 и RSAT • Поиск виртуальной машины • Подключение к виртуальной машине • Обнаружение виртуальной машины • Изменение состояния виртуальной • машины • Резервное копирование виртуальной • машины • Добавление и удаление виртуальной • машины • Управление виртуальными машинами • в кластерах • Смена хранилища виртуальной машины • Смена сетей виртуальной машины • Управление VHD-файлами

Рекомендации по безопасности • Безопасность VHD-файлов и файлов моментальных • снимков • Определение сетей или VLAN для изоляции трафика • Добавление в виртуальную машину только • необходимогооборудования • Усиление безопасности ОС с помощью средств • отслеживания соответствия безопасности • Установка последней версии служб интеграции • Использование брандмауэра, антивирусного • программного обеспечения и средств защиты • от вторжений • Установка последних обновлений • – Автономные виртуальные машины и шаблоны

Сеть и хранилище Hyper-V Модуль 3. Архитектура и параметры развертывания Hyper-V

Архитектура виртуального коммутатора • Реализован в виде драйвера NDIS 6.0 MUX • – Привязка к сетевым адаптерам в качестве • драйвера протокола • – Поддерживает перечисление интерфейса одного узла • Функциональные возможности коммутатора • уровня 2 • – Динамическое сопоставление портов MAC-адресам • – Реализация виртуальных локальных сетей • – Не поддерживает алгоритм ветвящегося дерева • – Не поддерживает режим SPAN/Monitor • – Не поддерживает уровень 3

Виртуальные сетевые адаптеры • Виртуальные адаптеры • Физическое устройство • отсутствует • Подключение к vwswitch.sys • через VMBus • Не поддерживают протокол • удаленной загрузки PXE • Обеспечивают лучшую • производительность по • сравнению с эмулированными • адаптерами • Наличие драйверов только • для поддерживаемых ОС • – Windows Server 2003 SP2 • – Windows Server 2008 • – Windows Server 2008 R2 • – Windows XP • – Windows Vista • – Windows 7 • – Linux (SLES 10, 11). RHEL 5.x • Эмулированные адаптеры • Эмулируют физический набор • микросхем DEC21140 • Подключение к vmwp.exe и затем • к vmswitch.sys посредством • прерываний • Поддерживают протокол • удаленной загрузки PXE • Наличие драйверов • для большинства ОС

Виртуальная локальная сеть (VLAN) • IEEE 802.1Q — расширение уровня 2 Ethernet, • которое позволяет нескольким сетям, подключенным • с помощью моста, совместно использовать общий • физический канал • Исходящие пакеты помечаются с помощью • идентификатора VLAN (метка) • Из входящих пакетов удаляется идентификатор • VLAN (метка)

Методы тегирования VLAN • Тегирование виртуальных сетевых адаптеров • – VLAN, указанный для отдельного виртуального • сетевого адаптера • – Настройка в UI/API Hyper-V/SCVMM • Теги статического порта коммутатора • –VLAN, указанный для отдельного порта физического • коммутатора • – Настройка на коммутаторе физической сети • Тегирование MAC-адреса • – Создается сопоставление MAC-адреса с VLAN • – Настройка на коммутаторе физической сети • Тегирование физического сетевого адаптера • – VLAN, указанный на физическом сетевом адаптере

Совместная работа сетевого интерфейса • Совместная работа при отказе • – Обычно используются два интерфейса • – Обычно подключены к разным коммутаторам • – Обеспечивают резервирование в случае сбоя • сетевого адаптера, коммутатора или разрыва кабеля • Группы балансировки нагрузки • – Не менее двух интерфейсов • – Разделяют сетевой трафик между активными • интерфейсами по MAC-адресам или IP-адресам • или по протоколам • – Резервирование при сбое сетевых адаптеров или • разрыве кабеля • Поддержка, предоставляемая производителями • оборудования

VM Chimney (поддержка разгрузки TCP) • Общие сведения • – Трафик TCP/IP в виртуальной машине можно • разгрузить на физический сетевой адаптер • компьютера виртуальной машины • Преимущества • – Сокращение нагрузки на ЦП • – Разгрузка сети для повышения производительности • – Полная поддержка динамической миграции • благодаря Full TCP Offload • – Наилучшие результаты для «долгоживущих» • подключений с большим объемом • передаваемых данных

Технология Virtual Machine Queue (VMQ) • Общие сведения • – Сетевой адаптер может использовать технологию • прямого доступа к памяти (DMA) для передачи • пакетов в память виртуальной машины • – Буфер устройства виртуальной машины назначается • одной из очередей • – Предотвращает создание копий пакетов в VSP • – Предотвращает поиск маршрута в виртуальном • коммутаторе (идентификатор очереди VMQ) • – Позволяет сетевому адаптеру отображаться в виде • нескольких сетевых адаптеров на физическом узле • (очереди) • Преимущества • – Узел не содержит данные DMA в своем буфере, что • приводит к более короткому пути для операций • ввода-вывода (повышение производительности)

Поддержка кадров крупного размера • Поддержка кадров крупного размера • – Кадры Ethernet размером • более 1 500 байт • – Стандарт ~ 9 Кб • Общие сведения • – Позволяет увеличить загрузку • пакета данными в 6 раз • Преимущества • – Повышает пропускную • способность • – Снижает использование ЦП • при передаче файлов • большого размера

Хранилище • Физическое оборудование • –DAS (SATA, eSATA, PATA, SAS, SCSI, USB, Firewire) • –SAN (Fibre Channel, iSCSI, SAS) • Виртуальные адаптеры • – IDE, SCSI • – Загрузка — только IDE • Виртуальные жесткие диски • – Фиксированные, динамические, разностные диски • – Транзитные диски • – iSCSIDirect (для запуска iSCSI в гостевой ОС)

MPIO и MCS • Технологии MPIO и MCS (Multiple Connections for • iSCSI)прозрачно работают с Hyper-V • MPIO поддерживается Fibre Channel, iSCSI, SAS • Два варианта дляподдержки нескольких каналов • в iSCSI • – Несколько соединений на один сеанс • – Microsoft MPIO (MultipathingInput/Output) • При использовании iSCSI напрямую MPIO и MCS • прозрачноработают с VMQ

Горячее добавление или удаление хранилища • Общие сведения • – Добавление и удаление виртуальных жестких дисков • и транзитных дисков в запущенную виртуальную машину • без необходимости перезагрузки • – Горячее добавление и удаление дисков применимо • к виртуальным жестким дискам и транзитным дискам, • подключенным к виртуальному контроллеру SCSI • Преимущества • – Позволяет увеличивать размер хранилища виртуальных • машин без простоя • – Поддерживает дополнительные сценарии резервного • копирования центра обработки данных • – Поддерживает новые сценарии SQL/Exchange

Прочие компоненты Hyper-V Модуль 3.Архитектура и параметры развертывания Hyper-V

Приостановка ядер • Размещение виртуальных машин на одном • сервере (плотное размещение, а не • распределенное) • Приостановка или перевод ядер в спящий • режим посредством размещения в состояниях • Deep C • Сокращение энергопотребления ЦП Процессор приостанов-лен

Защита данных • Система архивации данных Windows Server • – Решение, которое подходит для сред • небольшого и среднего размера • – Виртуальные машины, файлы, папки, тома, • приложения, состояния системы • – Поддержка VSS • – Общие тома кластера не поддерживаются • System Center DPM 2010 • – Архивация запущенных виртуальных машин • без простоя • – Защита узла и гостевой виртуальной машины • – Восстановление исходного состояния системы • – Поддержка общих томов кластера

Динамическая память • Усовершенствования памяти Hyper-V в 2008 R2 SP1 • Память добавляется в пул и динамически распределяется • между виртуальными машинами, чтобы обеспечить простое • расширение или сжатие • Высокие коэффициенты консолидации виртуальных • машин на одном оборудовании • Память выделяется и удаляется динамически исходя из • использования виртуальной машины без прерывания • работы службы • Минимальное влияние на производительность • Хорошие показатели работы как на сервере, так и • на настольном компьютере • Гостевые виртуальные машины осведомлены • – Совместная работа гостевых виртуальных машин и Hyper-V • Для добавления и удаления памяти используется • виртуальный драйвер памяти

Параметры динамической памяти • ОЗУ для запуска: память, • требуемая для загрузки • виртуальной машины • – Гостевая ОС + приложения • – По умолчанию: 512 МБ • Максимальный объем ОЗУ: • лимит памяти для виртуальной • машины • – По умолчанию 64 ГБ • Буфер памяти: свободная • память, предназначенная • для ресурсов в виртуальной • машине • – поддерживает всплеск рабочей • нагрузки • – обеспечивает использование • файлового кэша • Приоритет памяти: порядок • выделения памяти • – Диапазон: 1 – 10 000 • – По умолчанию: 5 000

Поддержка сервера RemoteFX • Отображение на стороне узла (трехмерный • графический процессор) • Улучшенный конвейер шифрования/расшифровки • Перенаправление USB • – Включает RemoteFX • на виртуальной машине • – Клиент должен • поддерживать RDP 7.1 • – Перенаправление USB • должно быть включено • в графическом процессоре • – Требуется обновление и • перезагрузка графического • процессора 50

Урок 1. Платформа Виртуализация Майкрософт для специалистов VMware Модуль 3 . Архитектура и параметры развертывания