Виртуализация. Подготовьтесь к виртуализации

Виртуализация — это ценная технология для наиболее эффективного использования инвестиций в ИТ. Соотношение затрат и прибыли легко вычислить и оценить. Виртуализация также может помочь в решении проблем управления и доступности, предоставляя такие возможности, как резервное копирование, восстановление, переносимость, тестирование и откат.

Перед применением изменений можно сделать моментальный снимок виртуальной машины, и если эти изменения вызвали проблему, можно откатить их. Можно выполнять резервное копирование и восстановление на различном оборудовании путем просто экспорта или импорта виртуальной машины в любую систему с поддержкой Hyper-V. Можно обеспечить избыточность путем кластеризации виртуальных узлов.

Однако при развертывании виртуальных машин требуется определенное обслуживание и, что более важно, верная оценка системы. Более того, для виртуализированных приложений необходимы дополнительные уровни управления и наблюдения, не требующиеся в физическом мире.

В данной статье я рассмотрю эти и другие проблемы, с которыми вы встретитесь при развертывании виртуальной среды (дополнительные сведения приведены в руководствах по созданию, архитектуре и развертыванию). Существуют некоторые практические рекомендации по подготовке к использованию виртуализации и Hyper-V. Они помогут повысить эффективность использования виртуализации, одновременно снижая риски.

Мгновенная инфраструктура

Виртуализация вызвала изменение парадигмы. Заказ, установка стоек, обеспечение питания, создание сети и настройка занимали несколько недель, а иногда даже месяцев. Теперь все это можно выполнить, щелкнув правой кнопкой мыши машину в программе System Center Virtual Machine Manager (VMM), выбрав «template» (шаблон), а затем «deploy» (развертывание).

После это все основные действия, по сути, уже выполнены. Путем создания шаблона вы получаете виртуальную машину, обработанную с помощью средства Sysprep, которая основа на определенных требованиях, включена в домен и готова к запуску в течение 30 минут или менее при использовании технологии копирования на базе сети SAN вместе с VMM. Она определяет виртуальные узлы с наибольшей емкостью, а затем размещает на них виртуальные машины. Хотя это может показаться простым, виртуализация – это просто служба «под ключ», не требующая особой настройки.

Еще до перехода к оборудованию первым вопросом будет «имеется ли на это лицензия?» Хотя подробный обзор лицензирования выходит далеко за пределы данной статьи, я представлю краткий обзор. С официальной позицией можно ознакомиться в документе Права на использование продуктов Майкрософт.

Windows Server 2008 Standard Edition позволяет использовать одну виртуальную машину для каждой лицензии. Одна лицензия Enterprise Edition позволяет использовать до четырех виртуальных машин. Выпуск Datacenter Edition позволяет использовать неограниченное количество виртуальных машин и предназначается для одного физического процессора (не ядра).

Если вы приобрели лицензии Windows Server вместе с оборудованием и имеете версии OEM, с этого оборудования нельзя перенести ОС, она работает на нем и прекратит работу тоже на нем. Если лицензия приобретена через один из каналов корпоративного лицензирования или у посредника для крупных клиентов, лицензию можно менять раз 90 дней или в случае сбоя оборудования.

Это означает, что если вы собираетесь выполнять кластеризацию или перенос виртуальных машин в течение этих 90 дней, можно лицензировать каждый узел для максимального числа виртуальных машин, которые потребуются в течение 90 дней. Также выпуск Datacenter Edition позволяет лицензировать все узлы.

Datacenter Edition — это самый дорогой способ приобретения Windows при запуске более трех или четырех виртуальных машин на одном физическом процессоре. Также рекомендуется серьезно рассмотреть использование программы Windows Software Assurance. После выпуска следующей версии Windows, даже если планируется установка всего одной копии и ее перенос в кластере, потребуется одна лицензия для каждого узла.

Продукты System Center доступны в версиях Enterprise и Datacenter Suit. Можно защитить права на использование всего стека System Center с неограниченным числом виртуальных машин. Умножьте количество виртуальных машин на узле на количество отдельных лицензий System Center Management, необходимых для виртуальной машины, плюс стоимость узла за вычетом стоимости соответствующего пакета управления.

Можно удалить примерно три инструмента или виртуальных машины, пакеты которых наиболее дороги в лицензировании. Для большинства приложений лицензия предоставляет право переноса в пределах фермы, которая может включать не более двух центров обработки данных.

Преобразование в виртуальные машины

При преобразовании физических машин в виртуальные с помощью VMM или при создании новой среды такие преобразования можно выполнить с помощью Operations Manager или бесплатного набора средств Microsoft Assessment and Planning (MAP) Toolkit. Это помогает в сборе и анализе данных производительности потенциальных кандидатов для виртуализации.

Теперь рассмотрим оборудование. Выбранное оборудование должно иметь возможность работы с суммарной рабочей нагрузкой на пиковом уровне. Поэтому при наличии рабочей нагрузки, использующей двуядерный процессор с частотой 2 ГГц и средним коэффициентом загрузки 80 от пиковой, и другой рабочей нагрузки, использующей этот же процессор с загрузкой 50 процентов от пиковой, необходимо обеспечить, чтобы мощность системы составляла не менее 150 процентов.

Также можно использовать двуядерный процессор с частотой 3 ГГц для обеспечения некоторого увеличения затрат ресурсов (в данном случае приблизительно 10 процентов) для работы физического узла. Хотя обычно процесс не является ограничивающим фактором. Большинство рабочих процессов имеют низкую среднюю загрузку ЦП.

Самые большие препятствия виртуализации рабочих нагрузок, — это, в убывающем порядке, дисковые операции ввода-вывода, ОЗУ, сетевой ввод-вывод и, наконец, ЦП. Увеличение скорости ЦП и количества ядер продолжают соответствовать требованиям закона Мура об увеличивающейся мощности или превышают их. Цены на ОЗУ RAM продолжают снижаться с увеличением плотности.

Однако объем дисков со временем значительно увеличился. Дисковый ввод-вывод по-прежнему имеет довольно высокую цену. При стремлении к максимальной емкости вы потеряете шпиндели и общую скорость. Необходимо тщательно рассмотреть дисковые операции ввода-вывода рабочих процессов.

Также необходимо понять и спланировать тип ввода-вывода и оптимизировать хранилище для рабочего процесса. Что касается инфраструктуры виртуальных рабочих столов (VDI), если вы планируете размещение виртуальных машин в сохраненном состоянии или их выключение, если пользователи не подключены, следует ожидать массовой загрузки в начале рабочего дня.

По сути, лучше использовать большее количество физических шпинделей. Для кластера следует уделить внимание оптимизации диска на базе сети SAN для обеспечения оптимальной производительности записи, выделенных каналов связи и шпинделей для рабочих процессов виртуализации. Использование нескольких путей также должно помочь. Наконец, необходимо разделять и сегментировать физические диски (не разделы), чтобы рабочие процессы с интенсивным вводом-выводом не влияли на менее интенсивные процессы.

Также известны проблемы способа настройки жестких дисков виртуальных машин. Можно использовать динамически расширяемые виртуальные жесткие диски (VHD), фиксированные VHD, сквозные или собственные iSCSI непосредственно с гостевой виртуальной машины. Поддерживаются все эти конфигурации.

Основные рекомендации довольно просты. Используйте VHD кроме случаев, если совершенно необходим непосредственный доступ к диску для определенных возможностей SAN. К ним относится резервное копирование с поддержкой приложений на основе SAN и кластеризация «гость – гость» через iSCSI.

Фиксированные VHD имеют большую производительность, чем динамически расширяемые VHD. Фактически, их производительность почти равна производительности физических дисков. Кроме того, можно использовать сочетание конфигураций. Опять же, наилучшее решение основывается на рабочих процессах. Более подробные сведения приведены в следующем документе о производительности VHD.

Также необходимо помнить, что дефрагментация динамически расширяемых VHD должна осуществляться с точки зрения узла на полурегулярной основе. Частота зависит от количества узлов на диске и частоте их расширения.

Последнее замечание по поводу дискового пространства для хранения — разумная оценка пространства для мгновенных снимков. Потребуется запланировать приблизительно от 20 до 30 процентов дополнительных ресурсов в зависимости от частоты и количества мгновенных снимков, которые планируется использовать.

Максимальный объем памяти

Необходимый размер ОЗУ довольно просто вычислить. К общему размеру ОЗУ для всех рабочих нагрузок необходимо добавить 1 ГБ для узла и дополнительные 20 - 30 МБ для каждой гостевой системы.

В состав Hyper-V с пакетом обновления 1 (SP1) будет входить функция динамического выделения памяти, позволяющая виртуальным машинам высвободить память, не использующуюся на узле. Даже без пакета обновления 1 (SP1) при определении объему ОЗУ, используемого рабочими нагрузками, доступно множество возможностей для оптимизации.

Виртуализация также позволяет установить доступный рабочим процессам объем ОЗУ в зависимости от потребности, а не фактического размера модулей памяти. Например, можно создать виртуальную машину с объемом ОЗУ 600 МБ, тогда как обычно вы ограничены физическими размерами модулей ОЗУ и парными каналами. Единственное ограничение — размер памяти должен быть четным числом.

System Center Operations Manager (SCOM) позволяет просмотреть исторические данные производительности в гостевой системе и настроить необходимый объем ОЗУ. Динамически расширяемая память в Hyper-V for Windows 2008 R2 с пакетом обновления 1 (SP1) уменьшит необходимость в этом уровне наблюдения и управления. Пока же можно обеспечить значительную консолидацию путем изучения этих сведений динамической памяти для каждой виртуальной машины.

Главная задача сетевого ввода-вывода — наличие достаточного числа портов и пропускной способности для рабочих процессов. Внутренний коммутатор виртуальной машины поддерживает высокую пропускную способность, но только при настройке профилей оборудования виртуальной машины с синтетической сетей интерфейсной платой (NIC). Устаревшие платы NIC ограничены размером 100 МБ. При наличии устаревших NIC в первоначальном развертывании, возможно, потребуется удалить и перенастроить их. Используйте синтетическую NIC, если это поддерживается базовой ОС гостевой системы.

Для гостевых машин, кластеризованных вместе с iSCSI, для кластеризации выделите две NIC с Microsoft Multipath IO в конфигурации балансировки нагрузки только для iSCS. Их можно использовать для периодической связи при их обработке нагрузки iSCSI. Установите другую выделенную NIC для управления узлами, а оставшаяся используется для виртуальных машин.

Обычно, если материнская плата оснащена двумя платами NIC, будет полезна дополнительная плата NIC с четырьмя портами. Большее количество портов рекомендуется при виртуальных машин с рабочими нагрузками с интенсивным использованием сети, такими как развертывание ОС или файловый сервер с высокой загрузкой. Все платы NIC должны иметь производительность 10 ГБ.

Лучшее резервное копирование

Для резервного копирования System Center Data Protection Manager (DPM) выполняет немалую работу, предоставляя возможность резервного копирования с поддержкой Hyper-V. Также предусмотрено резервное копирование для определенных приложений. У резервного копирования всей виртуальной машины и определенных приложений есть свои плюсы и минусы. Одна из новых возможностей DPM 2010 — возможность смонтировать VHD и выполнить восстановление отдельного файла непосредственно из резервной копии виртуальной машины.

Оцените потребности приложений индивидуально. Отличный пример — SharePoint: Если необходимо восстановить документ из библиотеки документов, используя только резервные копии виртуальных машин, необходимо восстановить SQL Server, серверы клиентского доступа и контроллер домена в частной сети. Следующий шаг — просмотр библиотеки и поиск файла. При наличии резервной копии приложения SharePoint можно просто восстановить библиотеку документов на другом сайте, а затем перенести файл.

При наличии SCOM рекомендуется реализовать оптимизацию производительности и ресурсов (PRO). PRO позволяет SCOM наблюдать за рабочими нагрузками на уровнях узла и отдельных приложений. Также можно автоматически устранять распространенные проблемы, такие как перенос виртуальной машины с узла, на котором скорость вентилятора ЦП недостаточна, или превышение требований рабочих нагрузок возможностей узла. Дополнительные сведения доступны в руководстве по интеграции SCOM и VMM.

Также существуют некоторые проблемы виртуализации контроллеров домена. По сути, никогда не требуется восстановление каких-либо мгновенных снимков или резервных копий контроллера домена. Доступно хорошее применимое руководство, в котором содержатся сведения о виртуализации контроллера домена.

Виртуализация и Hyper-V — мощные технологии, которые позволяют максимально использовать ресурсы, упростить управление и снизить расходы на ИТ. Сделайте домашнее задание перед развертыванием виртуальной инфраструктуры, и вы сможете избежать проблем в будущем.

Материалы по теме:

• Виртуализация: 10 самых популярных советов по виртуализации
• Виртуализация рабочего стола: Как вырастить здоровую виртуальную среду
• Технология Hyper-V и службы удаленных рабочих столов для недорогих виртуальных компьютеров