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Hyper-V 2012R2虛擬化解決方案

作者:佚名  來源:IT165收集  發布日期:2016-07-26 20:34:00

一、企業的需求
1 技術快速發展為公司帶來的負擔
隨著這些年IT建設的蓬勃發展,IT在企業中發揮的作用越來越明顯,企業也隨著IT環境和應用系統不斷完善,業務上的競爭能力也越來越強。隨著企業不斷的解決不斷變化的業務競爭需求,IT建設的規模也越來越大,直到有一天企業突然發現:
服務器增長導致維護成本增加
分散的系統架構使得管理難度增大
確保業務不間斷和災難恢復的越來越難
系統結構無法應對業務變化需求
上述現狀的描述,都是目前企業面臨的問題。與此對應,企業期望有相應的解決方案將上述問題加以解決。
2 服務器整合和調配
應對企業業務競爭所帶來的IT需求的快速變化是企業目前最為頭痛的事情之一,業務部門傳導過來的壓力越來越大。IT部門如果無法滿足隨需應變的能力,IT部門的形象將無法在企業內部得到進一步的提升。但使用目前流行的技術,如果IT部門對業務部門承諾過多的快速響應變化需求,必然會給IT部門工作量、維護成本的顯著增加。這卻是IT部門最不想看到的情況。
企業IT部門需要有中更加有效的技術手段能夠在提高快速響應變化需求承諾的同時,不要過多增加IT部門的維護成本。
3集中化、基于策略的管理
服務器雖然大多數情況下集中在企業的機房之中,但是大多數情況下為了保證服務器的穩定運行,機房被嚴格的管理和保護起來。進入機房進行維護某種意義上也成為一種繁瑣的工作。同時畢竟機房與IT人員辦公區存在一定的距離,現場維護還是會給維護人員帶來麻煩。每當業務需求發生變化導致IT環境也要隨之調整的時候,目前采用的服務器的現場調整方式會造成相應IT架構應變的響應速度的低下。
企業需要有種手段能夠讓IT管理人員通過同一管理操控臺集中的進行全局的管理和維護,這樣可以減少現場維護的次數,從而降低維護工作量和維護成本。如果能夠根據各種企業制定的規則、策略,智能的、自動化的維護和管理企業的服務器,將會大幅度的提升管理效率和應變速度。
4 業務不間斷/災難恢復
企業對于IT應用系統的依賴性越來越高,IT部門的價值也隨著得到了顯著的提升。但是隨之而來的是責任的越來越大。如何保證IT應用系統的持續運轉,不間斷的為業務活動提供服務是企業IT部門的頭等大事。為了確保業務系統的持續運轉,IT部門使用各種昂貴的技術來加以保證。如集群、負載平衡、磁帶數據備份。目前使用的災難恢復方案是確保業務不間斷運轉的技術手段中最昂貴的一個。企業往往需要花費大量的金錢、人力,在遠程構建一個幾乎相同的數據中心,然后平時讓他閑置在那里,以應對可能出現的災難。大多數企業認為災難恢復方案是必要的,但由于費用過于昂貴,從而寧愿承擔可能的風險,而不去建設災備環境。
企業希望能夠有一種廉價、可靠的解決方案,讓企業建立起災備環境,從而最終構建出確保業務系統運轉的最后壁壘。
5快速應對業務需求變化
應對企業業務競爭所帶來的IT需求的快速變化是企業目前最為頭痛的事情之一,業務部門傳導過來的壓力越來越大。IT部門如果無法滿足隨需應變的能力,IT部門的形象將無法在企業內部得到進一步的提升。但使用目前流行的技術,如果IT部門對業務部門承諾過多的快速響應變化需求,必然會給IT部門工作量、維護成本的顯著增加。這卻是IT部門最不想看到的情況。
企業IT部門需要有中更加有效的技術手段能夠在提高快速響應變化需求承諾的同時,不要過多增加IT部門的維護成本。
 
二、微軟建議
1 虛擬化技術問題解決之道
虛擬化的概念已經眾所周知。我們有理由認為,虛擬化的概念已經發生了巨大的變化,富有關鍵而更廣泛的含義。虛擬化構想在任何時候都是非凡的, 您可以在任何地方為用戶構建具有無限容量的動態資源池。
因為它如此重要,微軟也積極推廣和采用虛擬化技術。然而,與傳統的想法不同,微軟并不將虛擬化技術看作是孤立的、戰術性的工具,相反,微軟認為虛擬化技術可能對您的整個企業產生深遠的影響,從數據中心到桌面,微軟都確信其應該作為企業級基礎架構戰略的一部分。虛擬化意味著開啟了動態IT的遠景規劃,人和計算機可以在需要的時候獲得所需的資源。
2 虛擬化技術遏制服務器增長,簡化設置
通過服務器(或硬件)虛擬化技術,將多個工作負載整合到一個硬件平臺上。甚至可以在減緩物理服務器數量增長的同時,仍舊保持"一個應用程序,一臺服務器"的狀況。這樣就可以用較少的硬件支持整個業務,從而降低的硬件設備成本,以及降低服務器供電和冷卻所需的電力消耗,更可以減少服務器場所需的機架空間。
虛擬化技術還可用于簡化和加速安裝配置過程,而增加工作所需計算資源也可以與硬件的購置進行分離。如果特定的業務流程需要更多處理能力,添加所需處理能力的過程可以更加簡化而且實時。除了虛擬化的環境,工作負載需求也完全可以實現自助方式,以形成更動態的資源分配。
雖然基于虛擬化技術的服務器整合可以提供很多收益,但如果管理不當,就會增加其復雜性。通過硬件整合所節省的費用,就會被IT管理的開支所抵消。同時,虛擬機(VM)易于創建的特性,可能導致虛擬環境的擴張,最終導致物理服務器數量的快速增長,并且超過管理工具的能力。另外,判斷哪些物理服務器最適合進行虛擬化,以及在進行排錯或維護時,了解哪些VM位于哪些物理服務器上,這些都會使得IT管理員在服務器虛擬化過程中,浪費更多時間,遭遇更多挫折。
微軟在讓企業體驗到服務器整合和供應所能帶來的優勢的同時,無需經歷增加復雜性和影響效率的風險。通過使用 SystemCenter Virtual Machine Manager,您可以在幾分鐘內決定哪臺服務器最適合進行虛擬化,并將其轉換為虛擬機,提供給合適的宿主,而不需要用幾周甚至幾個月的時間,手工獲取和配置物理服務器。通過使用Windows Server 2008 Hyper-V,您可以增加服務器基礎架構的靈活性和安全性,同時通過降低服務服務器需求,來節省時間,降低開銷。
如果企業有終端服務器,您可能會使用多個服務器隔離相互沖突的應用程序。在這種情況下,您可以使用 SoftGrid應用程序虛擬化技術,讓任何應用程序同時運行而不產生沖突,這樣就可以將服務器整合到一起,節省管理開銷。
3 集中化、基于策略的管理

將整個計算基礎架構進行虛擬化 可以節約大量的時間和成本,也可以獲得更好的靈活性。然而,如果您單獨管理堆棧中的每個層面,以及層中的每個實例,例如單獨的虛擬機,那么只會讓管理工作變得更復雜。為虛擬的資源使用不同的管理工具,可能導致重復的管理資源,或互相沖突的管理流程,進而增加IT基礎架構的復雜性。這樣虛擬化技術帶來的優勢將蕩然無存。缺乏良好管理的虛擬化世界,是不可靠的,它甚至比不使用虛擬化的環境更加昂貴。
集中的,基于策略的管理 – 無論是對虛擬還是物理的資產,都會使您完全體驗端到端虛擬化技術的優勢。該技術可以讓IT人員從中央位置處理企業級的安裝配置和變動管理,從而大幅度減少管理基礎架構所需的資源和時間,讓企業IT在面對業務需求時更敏捷更易于響應 。
微軟讓企業可以用多種形式實現集中化管理。 Microsoft System Center – 這套系統管理產品,使IT管理人員可以用統一的平臺,管理物理和虛擬服務器資產。通過使用SystemCenter Virtual Machine Manager,您可以管理多個物理服務器向虛擬資產進行轉換的過程,并使得IT管理員以及授權用戶可以快速的設置虛擬機。System CenterConfiguration Manager 2007通過簡化虛擬數據中心的變動和配置管理,擴展了您的能力,進而簡化管理流程。而System Center Operations Manager 2007,則可以讓物理和虛擬機的健康監控變得更為有效。同時為了在物理和虛擬機上提供持續的數據保護,以實現備份和業務連續性,IT管理員還可以使用System Center Data ProtectionManager。所有這些解決方案的操作方式都是相同的,就像在使用Microsoft System Center進行物理資產的管理一樣,這樣企業就可以充分利用現有的技能和經驗。
通過基于策略的解決方案,應用程序管理還可以集中和簡化。SoftGrid應用程序虛擬化 技術使您可以容易通過一個中央控制臺,為用戶、應用程序以及交付行為設置策略,然后把大部分的日常管理集中到系統本身。通過Active Directory,對應用程序進行分配和變動也很簡單。在準備好新的應用程序后,您只需要將其導入并分配給用戶即可。如果存在問題,或者您希望終結應用程序或分配的權利,只要在管理控制臺中簡單的禁用這個應用程序即可。
4 業務不間斷/災難恢復
虛擬化技術可以讓所有資產維持可持續性和維持災難恢復戰略的過程變得簡單。通過劃分負載,可以防止一個應用程序影響其他程序的性能,或導致系統崩潰。 就算不怎么穩定的遺留應用程序也可以運行在安全、被隔離的環境中。
全面的虛擬化策略還可以讓IT管理員維護隨時可用的容錯規劃,在發生意外時保證業務連續性。通過將操作系統和應用程序實例轉換為數據文件,可以幫助實現自動化和流線化的備份、復制及供應更穩健的業務連續性,并加快故障或自然災難后的恢復速度。
微軟提供了大量工具,在將所需時間和資源最小化的同時,實現通過虛擬化的基礎架構實現業務連續性的實施和支持過程。通過使用 System Center Virtual Machine Manager, 您可以確保所有虛擬機保持最新的狀態,并能并行運行。這些技術使得災難恢復和連續性的保證就像復制文件一樣簡單,只要點擊幾下鼠標,您就可以遠程管理備份站點,并確保所有生產站點都可以獲得一致的保護。Virtual Machine Manager還可以幫助保證在服務器的計劃維護過程中的業務連續性。通過提供在物理服務器之間切換負載的靈活能力,您可以在不影響服務的前提下執行維護。
System Center Data Protection Manager 通過維護基于映像的備份以及還原功能擴展了這些能力。該功能可以實時捕獲數據的變動,并定期進行同步,這樣IT人員和最終用戶就可以用最短的時間恢復數據。
為確保應用程序的連續性,這時可以使用 SoftGrid應用程序虛擬化技術。該功能可以將應用程序視作數據文件,并被作為文件進行復制,這個過程就像其他企業數據一樣。因為應用程序都位于集中的位置,并且會按需傳輸,因此您并不需要跨越組織重建特定的映像。這些功能將最終用戶的停機時間縮短為數分鐘,而不是以往的數小時或數天,就以讓用戶恢復使用。
5 快速應對業務需求變化
虛擬化技術將傳統計算環境中的元素之間的聯系徹底打斷。在虛擬化的堆棧中,每個元素在邏輯上都是被隔離的,并且是獨立的。通過將不同的層分隔在邏輯堆棧中,就可以實現更好的靈活性和簡化的變動管理,IT管理員已經不再需要配置每個元素才能令其正常工作。這時計算元素已經成為可以立刻使用的按需服務,這使得動態添加、更新和支持基礎架構的所有層的過程變得更容易,同時也能更容易地創建效用計算以及敏捷業務的基礎。
虛擬化技術是動態IT的關鍵組成部分,使用該技術企業可以前瞻性地響應業務變動,并快速有效地抓住機遇。動態IT基礎架構提供了多級別的收益,使企業可以:
當用戶需要時,賦予他們訪問信息的權力   
實現與業務目標相一致的自動化流程   
保障安全和合規   
易于適應IT服務以滿足業務變動的需求
優化成本、服務級別和敏捷度
在完全動態化的基礎架構中,IT管理工作是完全自動化的,資源是可以自動供應的。我們的虛擬化產品系列,可加快組織邁向動態IT的進度,為IT系統提供更大的靈活性,簡化變更過程。從數據中心到桌面:
服務器虛擬化: 在一臺服務器上運行多個客戶端操作系統。您可以通過 Windows Server 2008 中的Hyper-V加載項實現這個功能。   
應用程序虛擬化: 無須安裝到操作系統,即可運行任何應用程序     (SoftGrid應用程序虛擬化)
展現層虛擬化: 在一臺計算機上執行應用程序,而在另一臺計算機上展示出來 (終端服務)
桌面虛擬化: 在一臺桌面 (Virtual PC     2007). 上運行多個操作系統

 

。在服務器上集中運行Windows Vista Enterprise虛擬機(Windows Vista Enterprise Centralized Desktop)
為了提供更敏捷的環境,并將這些產品和 SystemCenter 管理平臺組合在一起進行管理,企業可以使用同一套預定義的工具管理虛擬和物理基礎架構。
 
三、微軟的Hyper-V技術方案
1 公司IT設備使用規劃
目前本公司的三臺服務器如果通過傳統的使用方法:一臺作為文件服務器,一臺作為DC,一臺作為業務應用。僅能提供三個業務應用就用完了。但是這三臺服務器真的利用充分了么?實際上每臺服務器的資源利用率都不到10%,剩下的90%都白白閑置了。如果通過虛擬化,一臺服務器就能將傳統需要3-4甚至更多的服務器的業務跑起來。這大大降低了我們的設備成本。
下面微軟的Hyper-V給出了它的解決方案
 
2 虛擬化應用拓撲
 

拓撲結構分析:
1. 在每臺服務器上安裝Hyper-V軟件,通過加入域組成虛擬化應用群集。如果要實現更高級的集群管理可以使用SCVMM進行操作
2. 每臺服務器至少通過兩塊千兆網卡連接局域網,將其捆綁使用。這樣,即可以防止單點故障,又提高了網絡帶寬。
3. 構建一個萬兆的IP-SAN網絡。每臺服務器安裝兩塊萬兆以太網卡(或一塊雙口的萬兆以太網卡),分別與不同的交換機相聯。磁盤柜的兩個控制器分別與每個萬兆交換機相連。這樣,就構建了可靠性很高的SAN存儲環境。所有的虛擬機文件均保存在共享的磁盤柜。考慮實際情況若沒有資金配置萬兆IP-SAN網絡,配置千兆網絡也能大體上滿足要求,但是虛擬機的熱遷移速度會下降許多。
4.通過加入域,可以對虛擬機進行統一管理
5. 所有的虛擬機均保存在主磁盤柜上。副用的Openfiler的存儲當做備份介質。這個介質不需要額外開銷,只需把內部淘汰掉的服務器加以利用,多分配點磁盤通過Openfiler這個開源軟件對機器進行相關管理。
3 單點故障排除
由拓撲圖可以清晰看出我們在每個環節都使用了至少兩個設備,從而避免了當一臺設備出故障時另一臺能夠承擔它的功能,提高業務的連續性與可靠性。
4 虛擬服務器的集中存儲之SMB3.0文件共享
為什么我們要進行集中存儲并實施文件共享?
因為它是我們實現熱遷移,Hyper-V的HA等的基礎。可以說沒有集中存儲的文件共享,虛擬化在實際中的效用會大大降低。因此不僅僅是針對這個項目,只要是在信息化建設過程中要用到虛擬化的高可用與熱遷移等功能集中存儲的文件共享必不可少。
Hyper-V虛擬機實際上在安裝過程中會被封裝為一個檔案文件和若干環境配置文件,將它們生成文件的好處就是方便我們的備份與數據恢復同時也可以使不同的機器讀取這些文件從而為它的HA,熱遷移提供理論基礎。而通過將這些文件放在我們的集中存儲的共享文件體系中,使得不同服務器上的虛擬機都可以訪問到該文件,消除了單點故障。
透明故障切換:
SMB3.0提供故障切換功能,在一臺服務器故障情況下,客戶端請求可以平滑切換到另外一臺服務器,可以實現0宕機時間,切換過程少量IO會有延遲。該功能要求SMB服務器是一個集群,客戶端和服務器都采用SMB3.0,共享開啟“Continuous Availability”。
分布式支持:
SMB3.0可以將多臺服務器組建成為一個集群,集群里面所有節點對客戶端提供文件共享服務。在集群節點故障情況下,共享可以實現0宕機時間;并且可以快速故障恢復。
RDMA支持:
SMB3.0支持RDMA功能,客戶端和服務器都需要使用支持RDMA功能適配器(iWARP、RoCE、Infiniband)。RDMA功能可以使SMB共享可以獲得更高帶寬和更低延遲,有效減輕CPU I/O處理負載。結合SMB多通道功能可以實現負載均衡和故障切換功能。
SMB多通道:
如果SMB客戶端或者服務器擁有兩塊以上網卡,SMB多通道技術可以自動偵測使用多有網絡路徑,可以合并使用所有網卡帶寬,SMB多通道技術可以結合多核處理器的RSS(RSS可以將IO請求均衡分發到不同處理器核心)技術。SMB多通道可以利用操作系統現有網卡綁定技術,但是不依賴。如果一種一塊網卡故障,SMB多通道可以自動進行故障切換。
SMB目錄租約:
SMB3.0可以將共享的元數據信息緩存在客戶端,客戶端元數據請求直接從本地讀取,這樣可以提高查詢性能,減少客戶端與服務器之間延遲。目錄緩存一致性通過租約實現(類似于DNS租約管理機制)。如果目錄元數據有更新,服務器主動通知客戶端更新。該功能要求SMB3.0客戶端。
SMB加密功能:
SMB3.0自身提供端-端數據加密功能,可以在保證數據在復雜網絡環境中的安全性。加密功能不需要依賴IPSec、PKI和特定硬件,使用AES CCM 128位加密算法。
VSS服務:
VSS全稱volumeshadowcopy service,是微軟為Windows操作系統提供的一個快照機制。SMB3.0共享提供VSS支持,主要服務于備份需求。VSS的影子拷貝由SMB3.0服務器提供,在不影響現有卷訪問情況下,備份客戶端可以通過影子拷貝完成備份過程,應用主機不參與備份數據傳輸過程,可以降低應用主機的負載。SMB3.0的VSS支持,原理跟RDMA基本相似。
 
5 熱遷移進行零停機的實時遷移
什么是熱遷移呢,它在實際中的作用是什么的?
簡單說就是,位于單HOST服務器上的虛擬機被用戶自動、半自動或手動(結合DRS)的方式遷移到Cluster內其主機上,整個過程不用停機,系統也不會中斷(某些人習慣稱之為無縫遷移)期間用戶毫無察覺。作用是在一臺服務器資源緊張的情況下,可以通過它來合理調整資源從而保證系統的優異性能,也就是說它能在一定程度上實現服務器的調優功能。
6 使用Hyper-V的HA
 
HA(High Availability)
計劃外宕機保護功能,簡單而言就是處于相同Cluster里的A HOST主機異常宕機(停電、硬盤壞掉等)之后,自動在Cluster里的其它HOST主機上啟動原來A HOST主機上的VM的行為。這樣做可以保證整體停機時間不超過5到10分鐘,能起到意外宕機保護(需要VM重啟).它的過程是在一臺服務器宕掉的情況下,其上的VM可以在另外的服務器上重新啟動,啟動時間的長短和SAN網絡有一定關系,千兆網絡肯定慢于萬兆網絡。這也是設計時優先考慮萬兆網絡的原因。

 


7 使用Openfiler實現虛擬機的備份
我們談及開源時首先總會覺得它不可靠,就是因為它是開源的任何人都可以對它進行修改,增補。但同時它又是具有極大潛力的。至于如何選擇還需要考慮我們的實際情況。
這里介紹Openfiler是因為它是一款免費的網絡存儲系統。作為存儲它比不了發展了很久的EMC,IBM,飛康。作為備份它也比不了CommVault。但是要知道我們在實際中成本是我們選擇設備很大的制約因素。因此EMC,IBM,飛康,CommVault產品雖然很棒,但要我們付出的價值太多,當我們的需求與成本產生沖突時我們只能另覓它法,而Openfiler就是一個比較經濟的解決方法。考慮到Openfiler的特性,我們不敢將重要的存儲讓它運行,但是一般情況下備份的角色它還是擔當得起的。
很專業的備份需要用到磁盤柜及CommVault產品,這兩方面的開銷都要幾十萬,甚至更多。
而Openfiler則不需要這個高昂的價格,甚至是免費的。只要有淘汰下來的服務器,及相關的存儲設備就能自己組建一臺性能不錯的備份服務器。
 
四、軟硬件投入與性價比
1 硬件投入
我們這里和當前市場占有率最高的WMware通過一個具體例子來分析二者的成本
假設我們有三臺服務器(HOST)。
HOST:
業務使用服務器
HOST型號
DELL R720
CPU型號
E5-2670  2顆
內存容量
128GB內存
網卡信息
6個網卡
iDRAC
iDRAC: 帶外管理
硬盤
兩個300GB RAID1 SAS 15K
價格
RMB79,414.08
 FILE :
文件服務器
Host型號
DELL R720 E5-2670
CPU型號
E5-2670  1顆
內存容量
64GB內存
網卡信息
4個網卡
iDRAC
iDRAC: 帶外管理
硬盤
8塊 600GB 15K RPM SAS  6Gbps 2.5英寸熱插拔硬盤
RAID
支持RAID6
價格
RMB:94,411.14
   Backup:
備份服務器
 Host型號
PowerEdge R320
CPU型號
E5-2403
內存容量
8GB內存
硬盤
4個有線硬盤  2TB 7.2K RPM SATA 3.5英寸非熱插拔硬盤
網卡
2個網卡
iDRAC
iDRAC: 帶外管理   
價格
RMB:14.46
硬件成本核算:195939.68RMB
2 微軟
服務器版OS
產品名稱
數量
價格¥
虛擬機授權量
CPU授權數量
Win 2012 R2 數據中心版
1
4809
不受限
2
Win 2012 R2 標準版
1
882
2個
2
客戶端版OS
Windows  7 Home Basic 家用基礎版
¥399
Windows  7HomePremium 家用高級版
¥699
Windows  7 Professional 專業版
¥1399
Windows  7 Ultimate 旗艦版
¥2460
Hyper-V  2012 R2
¥99
Windows  8
¥888
Windows  8.1
¥888
3 VMware
版本信息
價格¥
CPU個數
運行虛擬機個數
核數
Essentials
6119
2
3
Essentials  Plus
18419
2
3
vSphere  Standard Edition
4889/CPU
>=2
無限制
vSphere  Advanced Edition
12806/CPU
>=2
無限制
vSphere  Enterprise Edition
17681/CPU
>=2
無限制
vSphere  Enterprise Plus Edition
21494/CPU
>=2
無限制
vCenter  Server版本
價格¥
支持可管理服務器數
vCenter  Server Foundation
9194
3
vCenter  Server Standard
30719
沒限制
這里我們不再考慮調價CPU而產生的額外開銷
我們使用微軟的虛擬化需要
1個Windows 2012 R2數據中心版的授權
1個Windows 2012 R2 標準版的授權
1個Windows 2012 R2 標準版的授權
共計 4809+882+882=6573RMB
我們微軟產品的數據中心版不必考慮VM的授權問題,標準版有兩個CAL
使用VMware我們需要一個虛擬化的方案
HA,vMotion,VDR是我們所必須的功能,在這個功能基礎上的最精簡配置是Essentials Plus + vCenter Server Foundation=18419+9194=27613
這個價錢還不包括使用Windows OS的授權費,因此如果每臺服務器上面跑兩臺虛機也就是6個Windows的cal,我們使用Windows8.1,6*888=5328
共計5328+27613=32941
可以明顯看出就軟件的初步預算來看VMware的費用是微軟Hyper-V的將近5倍!
4 Hyper-V 與 VMware的性能比較
 ...可自行書寫
五、該術的應用案例
本公司在xx通過該虛擬化的實施成功解決他們的問題,并在之后每天為該公司節省xx資金,xxx
 
剛開始寫方案,還有好多不足,這個方案我覺得可取的地方有兩個:1、是分析客戶的需求,2、通過一個方案具體比較兩種產品的一些特點:比如微軟產品的優勢是成本,我們就可以在這點上通過具體的情景分析它相比于VMware產品的優勢。
不足之處:拓撲圖不夠完善。大家發現不足歡迎提出,我會改進的。

 

 

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