System Center Virtual Machine Manager 2012: Управление виртуализацией

Основа и предназначение виртуализации серверов заключается в абстрагировании рабочих нагрузок от базовой аппаратной инфраструктуры. Она также позволяет объединять ваши виртуальные машины (ВМ) в единую среду, в которой размещаются ВМ, где работают базовые бизнес-службы. Виртуальная инфраструктура состоит из вычислительных и сетевых ресурсов, а также ресурсов хранения.

Диспетчер Microsoft System Center Virtual Machine (VMM) 2008 R2 позволял в определенной мере управлять базовой инфраструктурой, но ее инициализацию приходилось делать извне. Большой шаг вперед, совершенный в VMM 2012 заключается в том, что он способен осуществлять сквозное управление всей инфраструктурой.  Следующий этап развития VMM представлен первым пакетом исправлений. (В этой статье рассказывается о второй версии для сообщества пользователей VMM 2012 SP1 CTP 2, поэтому до момента финального выпуска ситуация может еще немного поменяться.)

В Hyper-V 3.0 в Windows Server 2012 появилось много новой и важной функциональности, поэтому в VMM 2012 расширилось функциональность, относящаяся к System Center 2012 SP1 (рис. 1). Речь идет о совместимости с Windows Server 2012 и SQL Server 2012, а также много других улучшений. В целом первый пакет исправлений обеспечивает возможность компонентов System Center работать в среде Windows Server 2012, а также управлять машинами под управлением Windows Server 2012 и поддерживать базы данных SQL Server 2012.

Рис. 1. У консоли VMM 2012 SP1 привычный вид и поведение System Center

VMM 2012 SP1 может управлять узлами и кластерами Hyper-V, а также VMware ESX/ESXi 3.5 и 4.1, vCenter Server 4.1 (вскоре ожидается поддержка vSphere 5), а теперь еще и Citrix XenServer 6.0. Таким образом можно использовать одно решение для управления всеми своими узлами виртуализации. Эта поддержка также распространяется на службы, работающие на многих виртуальных машинах на различных платформах. Подобная конфигурация возникает в ситуации, когда потребности в сетевой функциональности и производительности значительно разнятся.

Используя на своих новых физических серверах контроллеры BMC (Baseboard Management Controllers), которые обычно известны под именами DRAC (Dell Remote Access Card), iLO (HP Integrity Integrated Lights-Out) и IBM Integrated Management Module (IMM), можно предоставлять VMM 2012 список серверов или IP-адресов,  загружать эти машины, разворачивать образы Windows Server 2008 R2 в виде виртуальных дисков (VHD), включать роль Hyper-V role, а также настраивать загрузку с виртуального диска VHD. VMM 2012 SP 1 теперь аналогичным образом умеет разворачивать и объединять в кластеры Windows Server 2012.

Для этого требуется существующий сервер WDS (Windows Deployment Server), на котором VMM 2012 SP1 разместит провайдер среды предварительного выполнения (PXE) (он должен быть первым в списке), который обеспечивает реакция на запросы на загрузку. Процесс установки продолжается, если физический серверу разрешено развертывание. PXE-запросы с других машин перенаправляются на следующий провайдер в WDS. Это означает, что для узлов Hyper-V не требуется отдельный сервер развертывания.

Контроллеры BMC должны поддерживать Intelligent Platform Management Interface (IPMI) 1.5 или 2.0. Это сейчас самый популярный протокол, используемый HP iLO/iLO 2, Dell DRAC и Cisco Unified Computing System (UCS). На будущее Microsoft делает ставку на поддержку архитектуры SMASH 1.0 (System Management Architecture for Server Hardware) вместо WS-MAN (Web Services for Management), потому что SMASH предоставляет более обширную информацию. Также планируется поддержка DCMI 1.0 (Data Center Management Interface).

Если для образа WinPE нужны особые драйверы, их можно внедрить в пользовательский образ, хранящийся в библиотеке. Для обеспечения необходимых Windows драйверов на узле needs VMM 2012 SP1 перенаправляет прямые запросы plug-and-play на нужные драйверы в библиотеке. Профиль узла, создаваемого для группы узлов, содержит базовые параметры, такие как домен, к котором надо подключиться. Больше параметров можно настроить средствами WSIM (Windows System Image Manager) и модифицировать файл unattend.xml во время развертывания.

При устранении неполадок развертывания с нуля нужно помнить, что все попытки загрузки с использованием PXE (удачные и неудачные) регистрируются в журнале событий VMM 212 SP1. Также у загрузки образа WinPE на узлы есть 10-минутный таймаут. С ним можно столкнуться, если на сервере много сетевых карт и все они пытаются выполнить загрузку средствами PXE.

Если нужно сконфигурировать тома RAID или перед установкой обновить микропрограммы, это можно сделать с помощью расширений GCE (Generic Command Executions), которые могут выполнить любой сценарий. Есть также выполняемые после установки GCE, которые можно использовать для таких вещей, как создания групп сетевых карт в Windows Server 2008 R2. Если в вашей среде несколько DNS-серверов, не забудьте учесть задержку репликации между ними или заранее подготовьте имена хостов. Развертывание потерпит сбой, если разрешение имен DNS не будет работать.

Еще одно обстоятельство, которое надо учесть, — дисковое пространство. При загрузке с VHD операционная система Windows создает на физическом диске страничный файл, размер которого равен объему оперативной памяти на машине. При развертывании динамический VHD увеличится до полного размера, поэтому позаботьтесь, чтобы на ваших узлах было достаточно дискового пространства для всех этих операций.

Естественно, что использование VMM 2012 SP1 для настройки совершенно новых узлов не является единственно возможным вариантом (рис. 2). Если у вас уже есть надежная инфраструктура для этого на основе MDT (Microsoft Deployment Toolkit) или System Center Configuration Manager, нет ничего плохого в использовании этих инструментариев. При создании виртуального диска VHD, который планируется использовать для развертывания узлов в начальном состоянии, лучше всего использовать MDT, потому что в нем процесс создания базового образа лучше стандартизован.

Рис. 2. Добавление в VMM 2012 SP1 одного или более узлов выполняется просто

Объединять эти новые узлы Hyper-V в кластеры можно средствами VMM 2012 SP1. В VMM 2012 обнаружение оборудования средствами BMC выполнялось недостаточно глубоко. VMM 2012 SP1 предлагает больше полезной информации, особенно для сетевых карт. VMM 2012 SP1 выполняет поиск оборудования путем загрузки узлов с использованием образа VMM WinPE, сбора данных, включения новой функциональности, которая называется Consistent Device Naming и возвращения информации в VMM 2012 SP1. Если материнская плата оборудована несколькими сетевыми картами, проще назначить карте правильный тип сети в профиле узла.

Есть еще одна замечательная функциональность, облегчающая задачу добавления узлов в кластер в дальнейшем. Это можно делать с применением функции развертывания исходного состояния системы. Готовые узлы можно просто перетаскивать и опускать в существующий кластер. Вам достаточно указать некоторые сведения в появившемся окне — остальное VMM 2012 SP1 сделает самостоятельно.

Кластерная мощь

Кластеризация узлов — основополагающий элемент современного виртуализованного центра обработки данных (ЦОД). Она обеспечивает высокую доступность в случае незапланированных простоев. При отказе отдельных узлов имеющиеся виртуальные машины можно автоматически перезапускать на других узлах. Кластеризация также обеспечивает удобное администрирование во время плановых простоев, позволяя переносить ВМ между узлами перед отключением или установкой исправлений на узлы.

Во многих средах также используется кластеризация гостевых систем, то есть когда ВМ объединяются в кластеры. В Windows Server 2012 появилась функциональность «развязки», то есть можно настроить систему так, чтобы конкретные две ВМ не работали на одном узле. При этом пропадают преимущества кластеризации гостевых систем. VMM 2012 SP1 поддерживает это, а также расширение этой функциональности на некластеризованные, автономные узлы, которыми он тоже управляет.

При возникновении сбоя на узле щелкните его значок в консоли правой кнопкой и выберите Properties. В открывшемся окне вы должны увидеть причину проблемы. Есть даже удобная кнопка Repair all, по щелчку которой будет выполнена попытка исправить ситуацию (рис. 3).

Рис. 3. Кнопка Repair all иногда оказывается полезной для устранения неполадок узла

Когда возникала проблема с узлом в VMM 2008 R2, однним из способов в ее устранения и обновления базы данных последней информацией было удаление, а затем повторное добавление узла в VMM. Если сделать это в VMM 2012 по отношению к виртуальным машинам, которые выполняют роль службы для узла, вы потеряете указатели на эту службу. Единственный способ — мигрировать эти ВМ на другой узел перед операцией удаления-добавления.

Другой популярной неполадкой являются проблемы со связью между VMM 2012 и его агентами. Причиной могут быть не только узлы, но и серверы библиотек, серверы обновления, а также ВМ, которые входят в состав служб. Этот трафик по умолчанию проходит через HTTP-порт 5985, поэтому нужно проверить правила брандмауэра (рис. 4). Полный список портов, используемых в VMM 2012, см. в статье «Ports and Protocols for VMM» библиотеки TechNet.

Рис. 4. Установщик VMM 2012 SP1 информирует о портах, используемых каждым компонентом

После создания всех узлов и кластеров важно обеспечить поддержание инфраструктуры в актуальном состоянии. VMM 2012 предоставляет функциональность установки пакетов исправление с учетом особенностей кластеров. При этом все ВМ «вживую» мигрируются на другие узлы, после чего на узел устанавливаются исправления и он перезагружается. После подтверждения работоспособности узла процесс повторяется на следующем узле.

Нужно установить сервер обновлений WSUS (Windows Server Update Services) или использовать один из серверов, интегрированных в Configuration Manager. Нужно также обновить базовые планы и проверить выбранные хосты на предмет соответствия этим планам. После этого можно инициировать установку последних обновлений.

WSUS-сервер можно установить на сервере VMM 2012, но рекомендуется размещать его на отдельной машине. А вот консоль WSUS нужно установить на каждом сервере VMM 2012. Если какой-то пакет исправлений создает проблемы на части узлов, его можно не устанавливать. С Windows Server 2012 платформа обогатилась встроенным поддерживающим кластеры обновлением. Интересно увидеть, переложит ли VMM 2012 SP1 соответствующие операции на ОС или эта функциональность будет реализована в самом VMM.

Виртуальные сети

В VMM 2012 SP1 теперь поддерживается концепция логических сетей. Это означает, что несколько ЦОД могут объединяться в одну сеть, скажем «corpnet». ВМ будут автоматически подключаться к правильным подсетям и виртуальным ЛС.  Это позволяет лучше управлять базовой сетью и сетевыми подключениями ВМ.

В крупных средах все равно придется прибегать к виртуальным ЛС для отделения виртуальных машин друг от друга и от узлов. Это может создавать дополнительную нагрузку в плане управления. Теоретический предел количества виртуальных ЛС составляет 4095, но большинство коммутаторов поддерживают 1000—1500 ВЛС. Одна из самых замечательных новых возможностей Hyper-V, которые появятся в Windows Server 2012, виртуализация сети. Она может заменить собой виртуальные ЛС.

С точки зрения IP-адресов, у каждой ВМ есть клиентский адрес (Customer Address) и адрес провайдера (Provider Address). Первый «видит» ВМ, а второй используется в физической сети. Эта функциональность поддерживает несколько сценариев. Станет намного проще переносить локальные ВМ между локальными ресурсами и мощностями хостинг-провайдера без изменения IP-адресов. Также упрощается изоляция в сценариях со многими арендаторами.

В сущности несколько ВМ, работающих на одном узле, могут иметь один IP-адрес, не видя друг друга. В интерфейсе VMM 2012 SP1 появились две новые панели, предназначенные для управления виртуализацией сети, а также новым логическим коммутатором, который также является новинкой Windows Server 2012. Он позволяет централизовать параметры коммутатора Hyper-V, не прибегая к ручному управлению параметрами коммутатора на каждом узле (подобно тому как работает распределенный коммутатор в VMware).

Также новой в VMM 2012 SP1 является возможность расширять консоль VMM за счет использования подключаемых модулей. Это придаст VMM дополнительный вес как единому средству управления виртуальными ЦОД.

Управление подсистемой хранения

Еще одно различие между VMM 2008 R2 и VMM 2012 заключается в возможности управлять подсистемой хранения, где располагаются виртуальные машины. При интеграции с сетями SAN (Storage Area Network) VMM 2012 обеспечивает настоящие возможности сквозного управления VHD-диском каждой ВМ. Набор ПО, обеспечивающего эту интеграцию, базируется на спецификации SMI-S (Storage Management Initiative Specification). SMI-S была создана для VMM 2012 и перенесена в Windows Server 2012 под именем Windows Storage Management API (SMAPI). Windows Server 2012 сможет самостоятельно обеспечивать невиданный ранее уровень интеграции хранилища SAN (на базе как iSCSI, так и Fibre Channel).

Эта функциональность не является заменой средств управления, предоставляемых поставщиком SAN. Это способ, позволяющий рабочим нагрузкам Windows Server 2012 эффективно и автоматизировано работать с общим хранилищем. Хотя в VMM 2012 сохранилась совместимость с VDS (Virtual Disk Service) более ранних версий, в VMM 2012 SP1 на смену этому интерфейсу придет SMI-S. Если у вас есть сети SAN, использующие старый драйвер VDS, учтите это при планировании обновления.

По умолчанию VMM 2012 обновляет данные, предоставляемые SAN, каждые 24 часа. Так как LUN и другие параметры хранилища обычно управляются из вне VMM, а также средствами консоли, эта информация может устареть. По этим причинам может потребоваться настроить более частое обновление.

Это может создавать ненужную нагрузку на некоторые SAN, поэтому в VMM 2012 SP1 появилась концепция уведомления. Она позволяет SAN и VMM знать о возникновении изменений. Поэтому периода обновления по умолчанию достаточно.

Помимо SAN на основе iSCSI и Fibre Channel, VMM 2012 SP1 также поддерживает хранилища SAS (Serial Attached SCSI). Они популярны в небольших средах. Список поддерживаемых SAN вы найдете в статье «Configuring Storage Overview» в библиотеке TechNet. В серии SAN-сетей Dell EqualLogic PS iSCSI используются динамические хранилища, с которым VMM 2012 раньше не приходилось работать. В выпуске VMM 2012 SP1 эта проблема устранена.

Одной из задач нового сервера Hyper-V в Windows Server 2012 была виртуализация крупных рабочих нагрузок. Один из компонентов решения этой задачи — новый формат виртуальных жестких дисков VHDX, который поддерживает диски размером до 64 ТБ. VHDX также отличается повышенной надежностью и позволяет утилитам Microsoft и сторонних производителей записывать управляющую информацию на дисковый файл.

Еще одно серьезное улучшение в Windows Server 2012 Hyper-V заключается в возможности запускать ВМ с общих сетевых ресурсов, поддерживающих протокол SMB 3.0. Раньше это было невозможно. Эта функциональность поддерживается в выпуске VMM 2012 SP1. Однако не поддерживается конфигурация, в которой узел Hyper-V одновременно является файловым сервером, на котором размещается общая папка с VHD-файлами.

VMM 2012 поддерживает классификацию хранилищ по характеристикам ввода/вывода (рис. 5). Например, бронзовыми могут быть более медленные диски SATA в более старых SAN, серебряными — диски SAS массива поновее, а золотыми — твердотельные накопители. Это позволяет адекватно назначать плату. Эту классификацию можно также применять к общему сетевому ресурсу, поддерживающему SMB 3.0.

Рис. 5. Можно задать различные уровни качества хранилищ и использовать эти классификации в других местах VMM 2012 SP1

Интеллектуальное размещение, алгоритм, определяющий рейтинг узлов по шкале от одного до пяти для оптимизации размещения, теперь дополнительно учитывает классификацию хранилища. Облака в VMM 2012 SP1 можно ограничивать, чтобы ВМ разворачивались столько в хранилищах определенной классификации.

Признаком хорошей интеграции с SAN является быстрая подготовка ВМ, при которой используются механизмы копирования самого хранилища SAN. Это избавляет от необходимости переносить крупные VHD- и VHDX-файлы по сети. В VMM 2012 эта функциональность реализована через поддерживающие копирование шаблоны SAN, но ограничена только одной ВМ на LUN. Windows Server 2012 поддерживает разгруженную передачу данных, или ODX, в сетях SAN и это означает, что теперь можно быстро создавать множественные ВМ на каждый LUN.

Еще одно огромное преимущество нового Hyper-V — встроенная динамическая миграция хранилища. ВМ можно перемещать между узлами без прерывания ее работы в то время, когда ее VHD-файл располагается в общем хранилище в кластере (как в Hyper-V в 2008 R2). ВМ можно также переносить между узлами вместе с файлами их жестких дисков независимо от состояния подключения.

Общее хранилище при этом не обязательно. В сущности, для поддержки миграции в рамках кластера, в или из кластера или между кластерами требуется только сетевое подключение. Можно также выполнять миграцию между автономными узлами. VMM 2012 SP1 будет поддерживать все эти сценарии на узлах с Windows Server 2012 Hyper-V.

Устранение неполадок структуры Fabric

Существует два важных инструмента для устранения общих неполадок в VMM 2012. Virtual Machine Manager Configuration Analyzer умеет сканировать серверы с ролями VMM, а также серверы узлов. При этом инструмент выявляет места неоптимальной настройки путем проверки конфигурации на соответствие ряду правил.

Для сбора подробной информации о состоянии системы и конфигурации лучше всего подходит Microsoft Product Support Reporting Tool. Инструмент учитывает конкретные сценарии, которые планируется реализовать. Он может даже проверять физические компьютеры, которые планируется превратить в виртуальные. Для случаев, когда нужно импортировать или экспортировать виртуальные машины из VMM, предлагается новый новый модуль Windows PowerShell, который называется Open Virtualization Format.

В производственных экземплярах VMM 2012 случалась неполадка, которая заключалась в рассинхронизации базы данных VMM 2012 и состояния инфраструктуры. Это происходило из-за использования для внесения изменений диспетчера Hyper-V или диспетчера кластера, а не средств VMM 2012. Выпущенный в в июне 2012 года инструмент VM Recovery Tool помогает разрешить эти проблемы, но было бы лучше, если бы его включили в поддерживаемую часть продукта.

Высокая доступность

Для обеспечения надежного управления и синхронизации инфраструктуры, управляемой VMM 2012, нужно, чтобы VMM 2012 был всегда доступен. В VMM 2012 SP1 появилась концепция простого добавления дополнительных серверов VMM 2012 SP1 в кластерную конфигурацию «active-passive». В связке с кластеризованными базами данных SQL Server и кластерами файловых серверов, хранящих общие библиотеки VMM, это позволяет создать более устойчивую инфраструктуру управления.

В целом VMM 2012 SP1 представляется богатой и функциональной платформой для управления инфраструктурой виртуализации. В этом выпуске есть ряд действительно полезных усовершенствований. Развернув VMM 2012 SP1 (и остальные компоненты System Center 2012 SP1) вместе с Windows Server 2012 Hyper-V, вы сможете получить мощную и гибкую платформу частного облака.