Виртуализация: Работа с Hyper-V на массово выпускаемой аппаратуре

Один основных мифов, окружающих виртуализацию аппаратуры, — то, что для нее необходимо серверное оборудование высшего класса. Однако можно построить эффективную инфраструктуру виртуализации на основе массово выпускаемого оборудования.

Если вы планируете использовать Hyper-V в производственной среде и работаете в крупной организации, следует задействовать надежную аппаратуру корпоративного класса. Крупным организациям нет смысла отказываться от высококлассного оборудования, но для более мелких, возможно, будет проще избежать астрономических расходов, на которые иногда идут при виртуализации серверов, и воспользоваться массово выпускаемой аппаратурой.

По самой своей природе виртуализация серверов требовательна к аппаратуре. Ведь технология виртуализации серверов основана на идее, что можно распределить несколько виртуальных нагрузок между ограниченным количеством серверных ресурсов, образующих пул. Таким образом, сама мысль о применении массово выпускаемой аппаратуры для виртуализации серверов может показаться противоречащей здравому смыслу.

Однако верите или нет, массово выпускаемую аппаратуру можно использовать при работе с виртуальными нагрузками на предприятиях малого и среднего бизнеса (small and midsize businesses, SMB). Это объясняется двумя основными причинами. Во-первых, компьютерная аппаратура стала гораздо мощнее, чем раньше.

Конечно, возможности массово выпускаемой аппаратуры все равно ограничены. Вряд у вас получится зайти на сайт крупной торговой сети, приобрести компьютер, установить Hyper-V и использовать эту конфигурацию при работе с производственными нагрузками (хотя, возможно, все это будет отлично работать в лабораторной среде). Потребуется аппаратура несколько более высокого уровня.

Вторая причина — усовершенствования, внесенные Microsoft в Hyper-V. Hyper-V 3.0 (входит в Windows Server 2012) — достаточно гибкий продукт, который подойдет как маленьким фирмочкам, так и крупным предприятиям.

Усовершенствования Hyper-V

В Hyper-V внесено два основных усовершенствования, благодаря которым стало практически осуществимым использование этой технологии на аппаратуре массового выпуска. Первое и наиболее важное из этих усовершенствований — то, что больше не требуется использование общего хранилища при работе с кластерами Hyper-V 3.0.

Может показаться странным, что я вообще говорю о кластеризации, но для этого имеется веская причина. Если вы собираетесь работать с производственными нагрузками в виртуальной среде, то вам, в самом деле, потребуется кластеризация серверов-хостов. Работа с Hyper-V на изолированном сервере — не лучшая идея. При отказе сервера-хоста произойдет отказ и всех виртуальных серверов, которые на нем выполняется. Конечным результатом будет длительный простой среды.

Исторически кластеризация была одним основных факторов, которые удерживали небольшие организации от виртуализации серверов. Раньше серверы-хосты, работающие в кластере, должны были соответствовать крайне жестким спецификациям. Кроме того, при работе с кластерами требовалось, чтобы к каждому узлу кластера через соединение iSCSI или Fibre Channel был подключен пул общего хранилища. И это общее хранилище могло оказаться ужасно дорогим.

Hyper-V 3.0 существенно сократила расходы на кластеризацию, поскольку в ней больше не требуется, чтобы использовалось общее хранилище. Каждый сервер кластера может иметь свое собственное напрямую присоединенное хранилище (direct-attached storage, DAS). Кроме того, Microsoft снизила аппаратные требования к узлам кластера до уровня, на котором можно использовать практически любой сервер, на котором может работать Windows Server 2012. Cluster Configuration Wizard подскажет, отвечает ли ваш сервер минимальным требованиям для работы в кластере.

Еще одна причина, по которой кластеризация традиционно была такой дорогой, — то, что раньше требовалось как минимум три узла кластера с одинаковым или аналогичным оборудованием (или два аналогичных узла и файловый ресурс-свидетель). Кластеры Hyper-V также требуют, чтобы было как минимум три узла (или два узла и файловый ресурс-свидетель), но требование, чтобы оборудование было одинаковым или аналогичным отсутствует. Тем не менее, рекомендуется, чтобы аппаратура была аналогичной.

Если бюджет вашей организации не позволяет приобрести три узла кластера, возможно, удастся сократить расходы, применив репликацию Hyper-V вместо кластеризации. При репликации с помощью механизма синхронизации создаются дубликаты ваших виртуальных машин (virtual machines, VM) на другом сервере. Это не обеспечивает автоматическое восстановление VM при сбое, но вы можете вручную восстанавливать работоспособность VM, переключаясь между хостами. Приятной особенностью репликации является то, что для нее нужны только два хост-сервера.

Требования к аппаратуре

При разработке Hyper-V 3.0 Microsoft стремилась сделать ее более терпимой к недорогому оборудованию. Каковы же минимальные аппаратные требования Hyper-V 3.0?

На самом деле, при работе с Hyper-V на массово выпускаемой аппаратуре не так уж важно, соответствует ли ваш хост-сервер определенным минимальным требованиям к оборудованию. Важнее, чтобы у сервера было достаточно ресурсов, чтобы справляться с планируемыми виртуальными нагрузками и обеспечивать приемлемую производительность. Следовательно, требования к аппаратуре могут различаться в зависимости от того, как вы планируете использовать свой хост-сервер.

Когда вы исследуете нагрузки, с которыми предстоит работать, возможно, окажется, что массово выпускаемая аппаратура никак не сможет справиться со всеми этими нагрузками. Однако имейте в виду, что никто не заставляет вас выполнять все свои VM на одном сервере. Кластер Hyper-V 3.0 может содержать до 63 хостов. Хотя вряд ли создадите такой большой кластер, возможно, что будет дешевле купить несколько массово выпускаемых компьютеров, чем даже один сервер корпоративного уровня.

Планирование аппаратуры

Когда вы рассматриваете возможность использования массово выпускаемой аппаратуры, помните, что все VM, выполняемые на хосте, совместно используют одну и ту же аппаратуру. Эта нагрузка может оказаться слишком большой для среднего компьютера. Тем не менее, вы можете обойтись без использования высококлассных компьютеров. Например, компьютеры для игр часто оказываются отличными хостами для небольших сред.

Фактор номер 1 среди тех, что влияют на эффективную работу ваших VM, — это память. К счастью, память нынче дешева. Сложность в том, чтобы найти материнскую плату, поддерживающую большой объем памяти. Тем не менее, имеются материнские платы для широкого потребителя, поддерживающие 32 или даже 64 ГБ RAM. Кроме того, модули RAM бывают с различными скоростями, так что постарайтесь приобрести самую быструю RAM, поддерживаемую вашей материнской платой.

Пожалуй, второй по важности фактор, влияющий на производительность хост-сервера Hyper-V — дисковый ввод-вывод. В серверах корпоративного класса обычно используют дорогие диски, работающие на 15000 оборотов в минуту (или твердотельные накопители), объединенные в большие массивы хранения. Конечно, это не вариант, если вы хотите сэкономить на аппаратуре.

Лучший подход — приобрести специальный корпус для аппаратуры. Выберите корпус, у которого много отсеков для дисков и места для вентиляторов. Высококлассные системные платы часто имеют как минимум шесть SATA-портов. Этими портами можно воспользоваться при построении SATA-массива.

Если вы решите создать SATA-массив, примите во внимание несколько моментов. Во-первых, постарайтесь использовать SATA-порты, встроенные в материнскую плату, вместо контроллера PCI SATA. Такой подход, как правило, обеспечивает лучшую производительность. Если на вашей материнской плате имеется шесть SATA-портов, не создавайте SATA-массив из шести дисков. Следует запланировать создание массива из пяти дисков. Оставьте шестой SATA-порт для загрузочного диска. Тогда вы сможете загружать ОС хоста с выделенного диска и предоставить своим VM полный доступ к SATA-массиву.

Уделите внимание параметрам BIOS для SATA-портов. Некоторые материнские платы по умолчанию настроены на работу двух SATA-портов в EIDE-режиме. Если вы не измените эту настройку, то ваш массив будет работать очень медленно. Все SATA-порты должны работать в режиме Advanced Configuration and Power Interface (ACPI).

Вероятно, вам потребуется DVD-диск при установке ОС. Количество дисков в вашем массиве напрямую влияет на производительность VM. Поэтому не рекомендуется использовать SATA-порт для DVD-диска. Вместо этого подумайте о приобретении DVD-привода с USB-интерфейсом, который можно переносить между разными компьютерами.

Наконец, не конфигурируйте SATA-массив на уровне BIOS. Вместо этого создайте массив с помощью Windows Storage Spaces. Тогда ваш массив будет поддерживать кое-какие дополнительные функции обеспечения целостности данных, которых обычно нет на аппаратном уровне (по крайней мере, в оборудовании для широкого потребителя). И еще — не экономьте на процессоре. Постарайтесь приобрести процессор с частотой 3 ГГц или более и как минимум с восемью ядрами.

Наша последняя рекомендация — установить столько NIC (nerwork interface card, сетевой адаптер), сколько поддерживает ваша материнская плата. Следует выделить один NIC для взаимодействия хостов, а остальные NIC объединить в группу NIC (NIC team), даже если они не являются аналогичными.

Группу NIC можно настроить в Hyper-V 3.0. В сущности, это набор NIC, функционирующий как один логический NIC. Группа NIC обеспечивает полосу пропускания, равную суммарной полосе пропускания всех NIC группы. Это означает, что группа обеспечивает большую полосу пропускания, чем мог бы обеспечить любой отдельно взятый  NIC.

Преимущество такого подхода в том, что можно настроить все VM на использование группы NIC, а не назначать им отдельные NIC. Если у вас имеются VM с большими требованиями к ресурсам, можно пойти на ограничение полосы пропускания (bandwidth throttling), чтобы эти VM не отбирали у других VM необходимую им полосу пропускания.

Hyper-V 3.0 — весьма гибкий продукт. Можно использовать его как гипервизор корпоративного уровня. Но его можно задействовать и на малых предприятиях для виртуализации серверов и их выполнения на массово выпускаемой аппаратуре.