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Hyper-V 2012R2虚拟化解决方案

作者:佚名  来源:IT165收集  发布日期:2016-07-26 20:34:00

一、企业的需求
1 技术快速发展为公司带来的负担
随着这些年IT建设的蓬勃发展,IT在企业中发挥的作用越来越明显,企业也随着IT环境和应用系统不断完善,业务上的竞争能力也越来越强。随着企业不断的解决不断变化的业务竞争需求,IT建设的规模也越来越大,直到有一天企业突然发现:
服务器增长导致维护成本增加
分散的系统架构使得管理难度增大
确保业务不间断和灾难恢复的越来越难
系统结构无法应对业务变化需求
上述现状的描述,都是目前企业面临的问题。与此对应,企业期望有相应的解决方案将上述问题加以解决。
2 服务器整合和调配
应对企业业务竞争所带来的IT需求的快速变化是企业目前最为头痛的事情之一,业务部门传导过来的压力越来越大。IT部门如果无法满足随需应变的能力,IT部门的形象将无法在企业内部得到进一步的提升。但使用目前流行的技术,如果IT部门对业务部门承诺过多的快速响应变化需求,必然会给IT部门工作量、维护成本的显著增加。这却是IT部门最不想看到的情况。
企业IT部门需要有中更加有效的技术手段能够在提高快速响应变化需求承诺的同时,不要过多增加IT部门的维护成本。
3集中化、基于策略的管理
服务器虽然大多数情况下集中在企业的机房之中,但是大多数情况下为了保证服务器的稳定运行,机房被严格的管理和保护起来。进入机房进行维护某种意义上也成为一种繁琐的工作。同时毕竟机房与IT人员办公区存在一定的距离,现场维护还是会给维护人员带来麻烦。每当业务需求发生变化导致IT环境也要随之调整的时候,目前采用的服务器的现场调整方式会造成相应IT架构应变的响应速度的低下。
企业需要有种手段能够让IT管理人员通过同一管理操控台集中的进行全局的管理和维护,这样可以减少现场维护的次数,从而降低维护工作量和维护成本。如果能够根据各种企业制定的规则、策略,智能的、自动化的维护和管理企业的服务器,将会大幅度的提升管理效率和应变速度。
4 业务不间断/灾难恢复
企业对于IT应用系统的依赖性越来越高,IT部门的价值也随着得到了显著的提升。但是随之而来的是责任的越来越大。如何保证IT应用系统的持续运转,不间断的为业务活动提供服务是企业IT部门的头等大事。为了确保业务系统的持续运转,IT部门使用各种昂贵的技术来加以保证。如集群、负载平衡、磁带数据备份。目前使用的灾难恢复方案是确保业务不间断运转的技术手段中最昂贵的一个。企业往往需要花费大量的金钱、人力,在远程构建一个几乎相同的数据中心,然后平时让他闲置在那里,以应对可能出现的灾难。大多数企业认为灾难恢复方案是必要的,但由于费用过于昂贵,从而宁愿承担可能的风险,而不去建设灾备环境。
企业希望能够有一种廉价、可靠的解决方案,让企业建立起灾备环境,从而最终构建出确保业务系统运转的最后壁垒。
5快速应对业务需求变化
应对企业业务竞争所带来的IT需求的快速变化是企业目前最为头痛的事情之一,业务部门传导过来的压力越来越大。IT部门如果无法满足随需应变的能力,IT部门的形象将无法在企业内部得到进一步的提升。但使用目前流行的技术,如果IT部门对业务部门承诺过多的快速响应变化需求,必然会给IT部门工作量、维护成本的显著增加。这却是IT部门最不想看到的情况。
企业IT部门需要有中更加有效的技术手段能够在提高快速响应变化需求承诺的同时,不要过多增加IT部门的维护成本。
 
二、微软建议
1 虚拟化技术问题解决之道
虚拟化的概念已经众所周知。我们有理由认为,虚拟化的概念已经发生了巨大的变化,富有关键而更广泛的含义。虚拟化构想在任何时候都是非凡的, 您可以在任何地方为用户构建具有无限容量的动态资源池。
因为它如此重要,微软也积极推广和采用虚拟化技术。然而,与传统的想法不同,微软并不将虚拟化技术看作是孤立的、战术性的工具,相反,微软认为虚拟化技术可能对您的整个企业产生深远的影响,从数据中心到桌面,微软都确信其应该作为企业级基础架构战略的一部分。虚拟化意味着开启了动态IT的远景规划,人和计算机可以在需要的时候获得所需的资源。
2 虚拟化技术遏制服务器增长,简化设置
通过服务器(或硬件)虚拟化技术,将多个工作负载整合到一个硬件平台上。甚至可以在减缓物理服务器数量增长的同时,仍旧保持"一个应用程序,一台服务器"的状况。这样就可以用较少的硬件支持整个业务,从而降低的硬件设备成本,以及降低服务器供电和冷却所需的电力消耗,更可以减少服务器场所需的机架空间。
虚拟化技术还可用于简化和加速安装配置过程,而增加工作所需计算资源也可以与硬件的购置进行分离。如果特定的业务流程需要更多处理能力,添加所需处理能力的过程可以更加简化而且实时。除了虚拟化的环境,工作负载需求也完全可以实现自助方式,以形成更动态的资源分配。
虽然基于虚拟化技术的服务器整合可以提供很多收益,但如果管理不当,就会增加其复杂性。通过硬件整合所节省的费用,就会被IT管理的开支所抵消。同时,虚拟机(VM)易于创建的特性,可能导致虚拟环境的扩张,最终导致物理服务器数量的快速增长,并且超过管理工具的能力。另外,判断哪些物理服务器最适合进行虚拟化,以及在进行排错或维护时,了解哪些VM位于哪些物理服务器上,这些都会使得IT管理员在服务器虚拟化过程中,浪费更多时间,遭遇更多挫折。
微软在让企业体验到服务器整合和供应所能带来的优势的同时,无需经历增加复杂性和影响效率的风险。通过使用 SystemCenter Virtual Machine Manager,您可以在几分钟内决定哪台服务器最适合进行虚拟化,并将其转换为虚拟机,提供给合适的宿主,而不需要用几周甚至几个月的时间,手工获取和配置物理服务器。通过使用Windows Server 2008 Hyper-V,您可以增加服务器基础架构的灵活性和安全性,同时通过降低服务服务器需求,来节省时间,降低开销。
如果企业有终端服务器,您可能会使用多个服务器隔离相互冲突的应用程序。在这种情况下,您可以使用 SoftGrid应用程序虚拟化技术,让任何应用程序同时运行而不产生冲突,这样就可以将服务器整合到一起,节省管理开销。
3 集中化、基于策略的管理

将整个计算基础架构进行虚拟化 可以节约大量的时间和成本,也可以获得更好的灵活性。然而,如果您单独管理堆栈中的每个层面,以及层中的每个实例,例如单独的虚拟机,那么只会让管理工作变得更复杂。为虚拟的资源使用不同的管理工具,可能导致重复的管理资源,或互相冲突的管理流程,进而增加IT基础架构的复杂性。这样虚拟化技术带来的优势将荡然无存。缺乏良好管理的虚拟化世界,是不可靠的,它甚至比不使用虚拟化的环境更加昂贵。
集中的,基于策略的管理 – 无论是对虚拟还是物理的资产,都会使您完全体验端到端虚拟化技术的优势。该技术可以让IT人员从中央位置处理企业级的安装配置和变动管理,从而大幅度减少管理基础架构所需的资源和时间,让企业IT在面对业务需求时更敏捷更易于响应 。
微软让企业可以用多种形式实现集中化管理。 Microsoft System Center – 这套系统管理产品,使IT管理人员可以用统一的平台,管理物理和虚拟服务器资产。通过使用SystemCenter Virtual Machine Manager,您可以管理多个物理服务器向虚拟资产进行转换的过程,并使得IT管理员以及授权用户可以快速的设置虚拟机。System CenterConfiguration Manager 2007通过简化虚拟数据中心的变动和配置管理,扩展了您的能力,进而简化管理流程。而System Center Operations Manager 2007,则可以让物理和虚拟机的健康监控变得更为有效。同时为了在物理和虚拟机上提供持续的数据保护,以实现备份和业务连续性,IT管理员还可以使用System Center Data ProtectionManager。所有这些解决方案的操作方式都是相同的,就像在使用Microsoft System Center进行物理资产的管理一样,这样企业就可以充分利用现有的技能和经验。
通过基于策略的解决方案,应用程序管理还可以集中和简化。SoftGrid应用程序虚拟化 技术使您可以容易通过一个中央控制台,为用户、应用程序以及交付行为设置策略,然后把大部分的日常管理集中到系统本身。通过Active Directory,对应用程序进行分配和变动也很简单。在准备好新的应用程序后,您只需要将其导入并分配给用户即可。如果存在问题,或者您希望终结应用程序或分配的权利,只要在管理控制台中简单的禁用这个应用程序即可。
4 业务不间断/灾难恢复
虚拟化技术可以让所有资产维持可持续性和维持灾难恢复战略的过程变得简单。通过划分负载,可以防止一个应用程序影响其他程序的性能,或导致系统崩溃。 就算不怎么稳定的遗留应用程序也可以运行在安全、被隔离的环境中。
全面的虚拟化策略还可以让IT管理员维护随时可用的容错规划,在发生意外时保证业务连续性。通过将操作系统和应用程序实例转换为数据文件,可以帮助实现自动化和流线化的备份、复制及供应更稳健的业务连续性,并加快故障或自然灾难后的恢复速度。
微软提供了大量工具,在将所需时间和资源最小化的同时,实现通过虚拟化的基础架构实现业务连续性的实施和支持过程。通过使用 System Center Virtual Machine Manager, 您可以确保所有虚拟机保持最新的状态,并能并行运行。这些技术使得灾难恢复和连续性的保证就像复制文件一样简单,只要点击几下鼠标,您就可以远程管理备份站点,并确保所有生产站点都可以获得一致的保护。Virtual Machine Manager还可以帮助保证在服务器的计划维护过程中的业务连续性。通过提供在物理服务器之间切换负载的灵活能力,您可以在不影响服务的前提下执行维护。
System Center Data Protection Manager 通过维护基于映像的备份以及还原功能扩展了这些能力。该功能可以实时捕获数据的变动,并定期进行同步,这样IT人员和最终用户就可以用最短的时间恢复数据。
为确保应用程序的连续性,这时可以使用 SoftGrid应用程序虚拟化技术。该功能可以将应用程序视作数据文件,并被作为文件进行复制,这个过程就像其他企业数据一样。因为应用程序都位于集中的位置,并且会按需传输,因此您并不需要跨越组织重建特定的映像。这些功能将最终用户的停机时间缩短为数分钟,而不是以往的数小时或数天,就以让用户恢复使用。
5 快速应对业务需求变化
虚拟化技术将传统计算环境中的元素之间的联系彻底打断。在虚拟化的堆栈中,每个元素在逻辑上都是被隔离的,并且是独立的。通过将不同的层分隔在逻辑堆栈中,就可以实现更好的灵活性和简化的变动管理,IT管理员已经不再需要配置每个元素才能令其正常工作。这时计算元素已经成为可以立刻使用的按需服务,这使得动态添加、更新和支持基础架构的所有层的过程变得更容易,同时也能更容易地创建效用计算以及敏捷业务的基础。
虚拟化技术是动态IT的关键组成部分,使用该技术企业可以前瞻性地响应业务变动,并快速有效地抓住机遇。动态IT基础架构提供了多级别的收益,使企业可以:
当用户需要时,赋予他们访问信息的权力   
实现与业务目标相一致的自动化流程   
保障安全和合规   
易于适应IT服务以满足业务变动的需求
优化成本、服务级别和敏捷度
在完全动态化的基础架构中,IT管理工作是完全自动化的,资源是可以自动供应的。我们的虚拟化产品系列,可加快组织迈向动态IT的进度,为IT系统提供更大的灵活性,简化变更过程。从数据中心到桌面:
服务器虚拟化: 在一台服务器上运行多个客户端操作系统。您可以通过 Windows Server 2008 中的Hyper-V加载项实现这个功能。   
应用程序虚拟化: 无须安装到操作系统,即可运行任何应用程序     (SoftGrid应用程序虚拟化)
展现层虚拟化: 在一台计算机上执行应用程序,而在另一台计算机上展示出来 (终端服务)
桌面虚拟化: 在一台桌面 (Virtual PC     2007). 上运行多个操作系统

 

。在服务器上集中运行Windows Vista Enterprise虚拟机(Windows Vista Enterprise Centralized Desktop)
为了提供更敏捷的环境,并将这些产品和 SystemCenter 管理平台组合在一起进行管理,企业可以使用同一套预定义的工具管理虚拟和物理基础架构。
 
三、微软的Hyper-V技术方案
1 公司IT设备使用规划
目前本公司的三台服务器如果通过传统的使用方法:一台作为文件服务器,一台作为DC,一台作为业务应用。仅能提供三个业务应用就用完了。但是这三台服务器真的利用充分了么?实际上每台服务器的资源利用率都不到10%,剩下的90%都白白闲置了。如果通过虚拟化,一台服务器就能将传统需要3-4甚至更多的服务器的业务跑起来。这大大降低了我们的设备成本。
下面微软的Hyper-V给出了它的解决方案
 
2 虚拟化应用拓扑
 

拓扑结构分析:
1. 在每台服务器上安装Hyper-V软件,通过加入域组成虚拟化应用群集。如果要实现更高级的集群管理可以使用SCVMM进行操作
2. 每台服务器至少通过两块千兆网卡连接局域网,将其捆绑使用。这样,即可以防止单点故障,又提高了网络带宽。
3. 构建一个万兆的IP-SAN网络。每台服务器安装两块万兆以太网卡(或一块双口的万兆以太网卡),分别与不同的交换机相联。磁盘柜的两个控制器分别与每个万兆交换机相连。这样,就构建了可靠性很高的SAN存储环境。所有的虚拟机文件均保存在共享的磁盘柜。考虑实际情况若没有资金配置万兆IP-SAN网络,配置千兆网络也能大体上满足要求,但是虚拟机的热迁移速度会下降许多。
4.通过加入域,可以对虚拟机进行统一管理
5. 所有的虚拟机均保存在主磁盘柜上。副用的Openfiler的存储当做备份介质。这个介质不需要额外开销,只需把内部淘汰掉的服务器加以利用,多分配点磁盘通过Openfiler这个开源软件对机器进行相关管理。
3 单点故障排除
由拓扑图可以清晰看出我们在每个环节都使用了至少两个设备,从而避免了当一台设备出故障时另一台能够承担它的功能,提高业务的连续性与可靠性。
4 虚拟服务器的集中存储之SMB3.0文件共享
为什么我们要进行集中存储并实施文件共享?
因为它是我们实现热迁移,Hyper-V的HA等的基础。可以说没有集中存储的文件共享,虚拟化在实际中的效用会大大降低。因此不仅仅是针对这个项目,只要是在信息化建设过程中要用到虚拟化的高可用与热迁移等功能集中存储的文件共享必不可少。
Hyper-V虚拟机实际上在安装过程中会被封装为一个档案文件和若干环境配置文件,将它们生成文件的好处就是方便我们的备份与数据恢复同时也可以使不同的机器读取这些文件从而为它的HA,热迁移提供理论基础。而通过将这些文件放在我们的集中存储的共享文件体系中,使得不同服务器上的虚拟机都可以访问到该文件,消除了单点故障。
透明故障切换:
SMB3.0提供故障切换功能,在一台服务器故障情况下,客户端请求可以平滑切换到另外一台服务器,可以实现0宕机时间,切换过程少量IO会有延迟。该功能要求SMB服务器是一个集群,客户端和服务器都采用SMB3.0,共享开启“Continuous Availability”。
分布式支持:
SMB3.0可以将多台服务器组建成为一个集群,集群里面所有节点对客户端提供文件共享服务。在集群节点故障情况下,共享可以实现0宕机时间;并且可以快速故障恢复。
RDMA支持:
SMB3.0支持RDMA功能,客户端和服务器都需要使用支持RDMA功能适配器(iWARP、RoCE、Infiniband)。RDMA功能可以使SMB共享可以获得更高带宽和更低延迟,有效减轻CPU I/O处理负载。结合SMB多通道功能可以实现负载均衡和故障切换功能。
SMB多通道:
如果SMB客户端或者服务器拥有两块以上网卡,SMB多通道技术可以自动侦测使用多有网络路径,可以合并使用所有网卡带宽,SMB多通道技术可以结合多核处理器的RSS(RSS可以将IO请求均衡分发到不同处理器核心)技术。SMB多通道可以利用操作系统现有网卡绑定技术,但是不依赖。如果一种一块网卡故障,SMB多通道可以自动进行故障切换。
SMB目录租约:
SMB3.0可以将共享的元数据信息缓存在客户端,客户端元数据请求直接从本地读取,这样可以提高查询性能,减少客户端与服务器之间延迟。目录缓存一致性通过租约实现(类似于DNS租约管理机制)。如果目录元数据有更新,服务器主动通知客户端更新。该功能要求SMB3.0客户端。
SMB加密功能:
SMB3.0自身提供端-端数据加密功能,可以在保证数据在复杂网络环境中的安全性。加密功能不需要依赖IPSec、PKI和特定硬件,使用AES CCM 128位加密算法。
VSS服务:
VSS全称volumeshadowcopy service,是微软为Windows操作系统提供的一个快照机制。SMB3.0共享提供VSS支持,主要服务于备份需求。VSS的影子拷贝由SMB3.0服务器提供,在不影响现有卷访问情况下,备份客户端可以通过影子拷贝完成备份过程,应用主机不参与备份数据传输过程,可以降低应用主机的负载。SMB3.0的VSS支持,原理跟RDMA基本相似。
 
5 热迁移进行零停机的实时迁移
什么是热迁移呢,它在实际中的作用是什么的?
简单说就是,位于单HOST服务器上的虚拟机被用户自动、半自动或手动(结合DRS)的方式迁移到Cluster内其主机上,整个过程不用停机,系统也不会中断(某些人习惯称之为无缝迁移)期间用户毫无察觉。作用是在一台服务器资源紧张的情况下,可以通过它来合理调整资源从而保证系统的优异性能,也就是说它能在一定程度上实现服务器的调优功能。
6 使用Hyper-V的HA
 
HA(High Availability)
计划外宕机保护功能,简单而言就是处于相同Cluster里的A HOST主机异常宕机(停电、硬盘坏掉等)之后,自动在Cluster里的其它HOST主机上启动原来A HOST主机上的VM的行为。这样做可以保证整体停机时间不超过5到10分钟,能起到意外宕机保护(需要VM重启).它的过程是在一台服务器宕掉的情况下,其上的VM可以在另外的服务器上重新启动,启动时间的长短和SAN网络有一定关系,千兆网络肯定慢于万兆网络。这也是设计时优先考虑万兆网络的原因。

 


7 使用Openfiler实现虚拟机的备份
我们谈及开源时首先总会觉得它不可靠,就是因为它是开源的任何人都可以对它进行修改,增补。但同时它又是具有极大潜力的。至于如何选择还需要考虑我们的实际情况。
这里介绍Openfiler是因为它是一款免费的网络存储系统。作为存储它比不了发展了很久的EMC,IBM,飞康。作为备份它也比不了CommVault。但是要知道我们在实际中成本是我们选择设备很大的制约因素。因此EMC,IBM,飞康,CommVault产品虽然很棒,但要我们付出的价值太多,当我们的需求与成本产生冲突时我们只能另觅它法,而Openfiler就是一个比较经济的解决方法。考虑到Openfiler的特性,我们不敢将重要的存储让它运行,但是一般情况下备份的角色它还是担当得起的。
很专业的备份需要用到磁盘柜及CommVault产品,这两方面的开销都要几十万,甚至更多。
而Openfiler则不需要这个高昂的价格,甚至是免费的。只要有淘汰下来的服务器,及相关的存储设备就能自己组建一台性能不错的备份服务器。
 
四、软硬件投入与性价比
1 硬件投入
我们这里和当前市场占有率最高的WMware通过一个具体例子来分析二者的成本
假设我们有三台服务器(HOST)。
HOST:
业务使用服务器
HOST型号
DELL R720
CPU型号
E5-2670  2颗
内存容量
128GB内存
网卡信息
6个网卡
iDRAC
iDRAC: 带外管理
硬盘
两个300GB RAID1 SAS 15K
价格
RMB79,414.08
 FILE :
文件服务器
Host型号
DELL R720 E5-2670
CPU型号
E5-2670  1颗
内存容量
64GB内存
网卡信息
4个网卡
iDRAC
iDRAC: 带外管理
硬盘
8块 600GB 15K RPM SAS  6Gbps 2.5英寸热插拔硬盘
RAID
支持RAID6
价格
RMB:94,411.14
   Backup:
备份服务器
 Host型号
PowerEdge R320
CPU型号
E5-2403
内存容量
8GB内存
硬盘
4个有线硬盘  2TB 7.2K RPM SATA 3.5英寸非热插拔硬盘
网卡
2个网卡
iDRAC
iDRAC: 带外管理   
价格
RMB:14.46
硬件成本核算:195939.68RMB
2 微软
服务器版OS
产品名称
数量
价格¥
虚拟机授权量
CPU授权数量
Win 2012 R2 数据中心版
1
4809
不受限
2
Win 2012 R2 标准版
1
882
2个
2
客户端版OS
Windows  7 Home Basic 家用基础版
¥399
Windows  7HomePremium 家用高级版
¥699
Windows  7 Professional 专业版
¥1399
Windows  7 Ultimate 旗舰版
¥2460
Hyper-V  2012 R2
¥99
Windows  8
¥888
Windows  8.1
¥888
3 VMware
版本信息
价格¥
CPU个数
运行虚拟机个数
核数
Essentials
6119
2
3
Essentials  Plus
18419
2
3
vSphere  Standard Edition
4889/CPU
>=2
无限制
vSphere  Advanced Edition
12806/CPU
>=2
无限制
vSphere  Enterprise Edition
17681/CPU
>=2
无限制
vSphere  Enterprise Plus Edition
21494/CPU
>=2
无限制
vCenter  Server版本
价格¥
支持可管理服务器数
vCenter  Server Foundation
9194
3
vCenter  Server Standard
30719
没限制
这里我们不再考虑调价CPU而产生的额外开销
我们使用微软的虚拟化需要
1个Windows 2012 R2数据中心版的授权
1个Windows 2012 R2 标准版的授权
1个Windows 2012 R2 标准版的授权
共计 4809+882+882=6573RMB
我们微软产品的数据中心版不必考虑VM的授权问题,标准版有两个CAL
使用VMware我们需要一个虚拟化的方案
HA,vMotion,VDR是我们所必须的功能,在这个功能基础上的最精简配置是Essentials Plus + vCenter Server Foundation=18419+9194=27613
这个价钱还不包括使用Windows OS的授权费,因此如果每台服务器上面跑两台虚机也就是6个Windows的cal,我们使用Windows8.1,6*888=5328
共计5328+27613=32941
可以明显看出就软件的初步预算来看VMware的费用是微软Hyper-V的将近5倍!
4 Hyper-V 与 VMware的性能比较
 ...可自行书写
五、该术的应用案例
本公司在xx通过该虚拟化的实施成功解决他们的问题,并在之后每天为该公司节省xx资金,xxx
 
刚开始写方案,还有好多不足,这个方案我觉得可取的地方有两个:1、是分析客户的需求,2、通过一个方案具体比较两种产品的一些特点:比如微软产品的优势是成本,我们就可以在这点上通过具体的情景分析它相比于VMware产品的优势。
不足之处:拓扑图不够完善。大家发现不足欢迎提出,我会改进的。

 

 

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