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凭借 Microsoft Hyper-V 和 NetApp
打造虚拟化平台

Microsoft® Hyper-V™ 这项新的虚拟化技术是 Windows® Server 2008 的一个关键组成部分。Hyper-V 提供了将服务器资源虚拟化并在 Windows 管理框架中管理这些资源的能力,对于其核心基础设施主要构建在 Windows Server 和其它 Microsoft 应用程序技术的客户而言,Hyper-V 是他们的理想选择。

正如所有服务器虚拟化解决方案一样,Hyper-V 会提高后端存储在可靠性、性能和数据管理能力方面的要求。NetApp® 存储解决方案非常适合 Hyper-V 环境,为其提供存储虚拟化能力,以补充和扩展 Hyper-V 的核心功能。这些关键的 NetApp 技术有助于为实现更快的虚拟服务器配置提供数据保护、灾难恢复、重复数据删除、简化配置以及高效克隆。NetApp 将保持与 Microsoft 的紧密合作伙伴关系携手迈向未来,从而为 Hyper-V 提供与 Microsoft SQL Server™、SharePoint®、Exchange 和其它 Microsoft 解决方案一样深入的集成。

  虚拟化服务器前*
虚拟化服务器后
每个服务器的应用程序数量 1 10+
物理服务器数量 10+ 1
存储故障期间失效的应用程序数量 1 10+
双磁盘故障期间丢失的数据 1X 10X
备份数据量 1X 10X
会议备份窗口 可行 不确定
配置 缓慢/复杂 存储设备 ≠ 服务器

*典型配置:DAS、RAID 5、磁带备份

表 1) 虚拟化技术对存储基础设施的影响。

本文通过一些在 NetApp 环境中运用该技术的入门指南,帮助您了解 Hyper-V。内容包括:

  • Hyper-V 简介
  • Hyper-V 存储的注意事项
  • 重复数据删除和简化配置
  • 备份和灾难恢复

Hyper-V 简介

Microsoft Hyper-V(曾用名 Microsoft Server Virtualization)是一项基于 Hypervisor 的服务器虚拟化技术,它是所有 Windows Server 2008 版本(截至 2008 年 6 月发布的版本)中不可或缺的一部分。Hyper-V 大大扩展了 Microsoft 通过仍在出售的 Microsoft Virtual Server 产品所提供的虚拟化能力。

Hyper-V 旨在使多台虚拟机(VM)在同一物理服务器上无修改地运行,同时提供强大的分区隔离。其固有的安全架构不需任何第三方设备驱动程序,可将攻击面缩至最小。

Hyper-V 最值得关注的功能包括:

  • 支持 32 位 (x86) 和 64 位 (x64) 的虚拟机
  • 同时支持 Windows 和 Linux® 的客机操作系统(完整列表
  • 每个虚拟机拥有高达 64GB 的内存
  • 每个虚拟机拥有多达 4 个核 (SMP)
  • 支持 VLAN
  • 每个虚拟机拥有多达 12 个 NIC(8 个合成和 4 个原有)
  • 虚拟机 Snapshot™ 副本
  • 支持 HA 和虚拟机迁移的集成集群(快速迁移)

用户在安装 Windows Server 2008 时可选择完整安装或服务器核心安装。服务器核心安装是新推出的最少安装选项,它保留了必要的服务器功能,并消除了不必要的代码。这个新选项不但能提升可用性和安全性,同时还可节省管理和服务方面的开销。

Hyper-V 的管理功能是通过 SCVMM(系统中心虚拟机管理程序)实现的,这个程序是 Microsoft 系统中心套件(Microsoft System Center Suite)管理产品的一部分。利用 SCVMM,用户可在同一界面中管理虚拟(Hyper-V、Microsoft Virtual Server 和 VMware® ESX)和物理基础设施,协助虚拟机管理、资源优化以及物理到虚拟 (P2V) 与虚拟到虚拟 (V2V) 的转换。

有关 Hyper-V 的更多综合信息,请访问 Microsoft Hyper-V 网页

VMware DRS

图 1) Microsoft SCVMM(系统中心虚拟机管理程序)架构。

Hyper-V 存储配置

Hyper-V 提供三种可供选择的存储基础设施:直连存储 (DAS)、光纤通道存储区域网络 (FC SAN) 和 iSCSI。然而,由于 Hyper-V 的很多高级功能(如快速迁移)都需要使用共享存储技术,因此对于需要较多物理服务器升级的安装而言,iSCSI 或 FC SAN 比起 DAS 会更有优势。

Hyper-V 提供两种可用来向虚拟机提供存储的选择:虚拟硬盘和传递磁盘。第三种选择则是绕过 Hyper-V 机制,直接在子操作系统中安装 iSCSI 软件发起程序并访问 iSCSI LUN(逻辑单元数)。虚拟机还可以直接访问 NAS(CIFS 和 NFS)文件系统。

虚拟硬盘(VHD)使您可将存储分配给虚拟机,而其中的实际存储则保存在与 Hyper-V 父分区相连的磁盘上的 VHD 文件中。VHD 的优点在于更高的易管理性和便携性,而这些特性的获得取决于虚拟机存储能够封装在一个文件中。存在三种不同的 VHD 类型:

  • 固定大小的 VHD,可预先为 VHD 分配所有储存。尽管预先的数据存储量要求可能很大,但 NetApp 技术(例如简化配置和重复数据删除)可大量回收此存储量。(请参考以下一节。)NetApp 建议使用固定大小的 VHD。
  • 动态扩展的 VHD,可在每次添加新数据时扩展 VHD 文件。虽然这种方法极为节省空间,但它在性能、子文件系统碎片及数据校准方面存在潜在问题。有鉴于此,NetApp 建议要限制使用此类型 VHD。
  • 相异的 VHD,这种 VHD 并非在创建虚拟机时创建,而是在例如创建现有虚拟机的 Hyper-V Snapshot 的情况下创建。相异的 VHD 将指向父 VHD 文件,并以类似于动态扩展 VHD 的方式增长,因此面临同样的问题。

传递磁盘是直连于 Hyper-V 父分区的磁盘,但它被直接分配到虚拟机,并以子操作系统的文件系统进行格式化。传递磁盘的其中一个局限在于不支持 Hyper-V Snapshot 副本。有鉴于此,NetApp 建议如非必要,尽量在 Hyper-V 环境中减少使用传递磁盘。
有关 VHD 和传递磁盘的性能特征详细信息,请参阅 Microsoft Performance Tuning Guidelines for Windows Server 2008(《面向 Windows Server 2008 的 Microsoft 性能调整指南》)中的“Storage I/O Performance(存储 I/O 性能)”一节(第 65–67 页)。

通过 VHD 和传递磁盘,您即可进一步选择以“IDE”或“SCSI”类型设备将其提供给子项。下表总结了与通过 iSCSI 直接访问相比,这两种选择的局限性。

  主机上使用 DAS 或 SAN 并选择 VHD 或传递磁盘,以 IDE 呈现给客机
主机上使用 DAS 或 SAN 并选择 VHD 或传递磁盘,以 SCSI 呈现给客机 不呈现给主机,以 iSCSI LUN 呈现给子机
从磁盘引导子机
子机上的其它软件 集成组件(可选) 集成组件 iSCSI 软件发起程序
子机将磁盘视为 虚拟 HS ATA 设备 Microsoft 虚拟磁盘 SCSI 磁盘设备 Microsoft 虚拟磁盘 SCSI 磁盘设备
子机最大磁盘数 2 x 2 = 4 个磁盘 4 x 64 = 256 个磁盘 Hyper-V 无限制
子机热添加磁盘

表 2) Hyper-V 存储比较 (集成组件可安装驱动程序以优化虚拟机的性能。这些驱动程序将提供对合成 I/O 设备的支持,可显著减少相对于模拟 I/O 设备的 CPU 开销。)

Hyper-V 服务器可使用光纤通道或 iSCSI 访问 NetApp FAS 存储系统上的 LUN。LUN 必须进行屏蔽才能与相应的 Hyper-V 父分区和子分区相连。通过 NetApp FAS 系统,LUN 掩码将在发起程序组 (igroup) 创建时进行处理。NetApp 建议为每个 Hyper-V 服务器、群集或子虚拟机创建一个 igroup(在通过 iSCSI 软件发起程序由子操作系统使用直接 LUN 访问时)。NetApp 还建议在 Hyper-V 服务器、群集或子虚拟机的名称中,嵌入 igroup 的名称和协议类型。如果 Hyper-V 服务器或群集将同时使用光纤通道和 iSCSI 协议,则必须为光纤通道和 iSCSI 创建独立的 igroup。

您可以在 NetApp and Microsoft Virtualization Storage Best Practices Guide(《NetApp 和 Microsoft 虚拟化储存最佳实施指南》)中,找到配置用于 Hyper-V 的 NetApp 聚合、FlexVol® 卷及 LUN 的完整建议和指导。

为 Hyper-V 使用 NetApp 重复数据删除和简化配置

NetApp 提供的简化配置和重复数据删除功能,可提升 Hyper-V 所用存储的虚拟化效能,为您节省可观的存储开支。两项技术均为 NetApp Data ONTAP® 操作环境中的固有部分,无需任何特殊的 Hyper-V 配置选项。

虚拟服务器环境中的数据重复率通常很高,不同虚拟机之间拥有大量几乎完全相同的操作系统和应用程序代码副本。NetApp 的重复数据删除功能可清除此类重复数据,节省 50% 以上的典型存储开支。在减少虚拟环境所消耗的存储总量的同时,NetApp 的重复数据删除功能还可显著降低复制所需的带宽和成本,使灾难恢复配置变得更为经济。

要充分体会使用 LUN 重复数据删除的存储节约优势,您还必须启用 NetApp LUN 简化配置。简化配置的价值在于将存储视为一个共享资源池,只有在每个虚拟机要求时才会消耗额外存储,存储的总利用率因而得到提高。

NetApp 简化配置允许将 LUN 和 VHD 配置为它们的总容量(固定大小的 VHD),但消耗量却只有存储实际 VHD 文件所需的存储量。此外,还可以简化配置传递通过磁盘。有关详细信息,请参阅 Hyper-V Storage Best Practices Guide(《Hyper-V 存储最佳实施指南》)。

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图 2) 简化配置的优势。

数据保护和灾难恢复

在同一物理服务器上使多个服务器虚拟化,会同时对数据保护和灾难恢复带来风险。以往仅影响单个应用程序的问题,现在则可能会祸及数十个应用程序。由于风险变高,要采取的数据保护措施也应相应增强。

此类问题还可能会因为更高的服务器利用率和 I/O 带宽限制而变得更为复杂。单个多处理器服务器可能备有多余 I/O 带宽,能够满足正常操作期间多个应用程序的需要,但这一 I/O 带宽可能并不等于它所取代的多个物理服务器。这种情况在备份期间尤为明显。

解决方法是尽可能转移备份和灾难恢复过程(从服务器到存储系统)中产生的 I/O,为虚拟机和关联应用程序释放服务器 CPU 和 I/O 通道。

NetApp 凭借其 Snapshot、SnapVault®、SnapManager® 及 SnapMirror® 技术,可从 Hyper-V 服务器上转移这些工作量。

  • NetApp Snapshot 副本可为存储虚拟机数据提供即时时间点视图,而且,由于它们只会消耗更改所需的额外存储,因此极为节省空间。

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    图 3) 在虚拟环境中使用传统备份方式与 NetApp Snapshot 的对比。

  • NetApp SnapVault 可使已保存的 Snapshot 副本能够备份到二级存储作长期保留。
  • NetApp SnapManager 产品套件简化了备份的创建过程,使得虚拟机中运行的流行应用程序(Microsoft SQL Server、Exchange、Oracle、SharePoint Server 及 SAP®)能够快速而统一的进行备份。
  • NetApp FlexClone® 可为测试或其它用途克隆一个或多个虚拟机,并为节省空间的虚拟服务器配置提供基础。
  • NetApp SnapMirror 可简化将重要虚拟机和应用程序数据复制到远程灾难恢复站点的过程。
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图 4) NetApp SnapMirror 可用于将关键的 Hyper-V 虚拟机复制
到灾难恢复站点。

结论

Microsoft 全新的 Hyper-V 技术向我们呈现了一个功能全面的服务器虚拟化环境,为主要依赖 Windows 基础设施来实现其核心操作的各个站点带来了独特效益。NetApp 郑重承诺完全集成并支持 Hyper-V 技术。现在部署 NetApp,即可为您的 Hyper-V 提供后端存储(iSCSI 或 FC SAN)。您已能够利用 Snapshot、SnapMirror、FlexClone 等众多 NetApp 技术来简化 Hyper-V 环境中的数据管理。将来,我们还将继续提高 NetApp 产品与 Hyper-V 的集成程度并改进与其相关的管理工具,进一步简化和提升 Hyper-V 环境中的各项操作。

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Brian Gracely

Brian Gracely
NetApp
参考架构经理

Brian 管理着 NetApp 虚拟化和网格基础设施业务部门 (VGIBU) 中的虚拟化参考架构小组。他的 Microsoft Hyper-V 专家团队遍及西雅图、RTP(三角研究园)及班加罗尔,他们致力于使用 NetApp 存储进行 Hyper-V 部署的设计、实现和培训工作。

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