Windows Server 2012 Hyper-V

Hyper-V technologie na operačním systému Windows Server 8 přinese razantní zvýšení výkonu virtuální infrastruktury. Zvyšují se limity jak pro samotný Hyper-V server, tak i pro virtuální stroj (VM, z angl.. Virtual Machine). Nově budete moci nainstalovat Hyper-V i na klientský systém Windows 8. Díky tomu získáte možnost virtulizovat i 64bitový systém, což nebylo ve Windows Virtual PC možné. (Pozor na licenční otázky související s touto formou nasazení. To, že Hyper-V bude technicky možné provozovat i na klientském Windows OS neznamená, že takto můžete v rámci firmy řešit virtualizaci produkčního prostředí.) Podmínkou pro běh Hyper-V na Windows 8 je nutnost podpory SLAT vaším procesorem. U „serverového“ Hyper-V je tato funkce požadována pouze v případě použití RemoteFX.

Možnost konfigurace Dynamic Memory samozřejmě zůstává i dále. Její povolení nám bude nabízet již průvodce vytvořením VM (obr. 1). Nově budeme moci také konfigurovat kromě Startup Memory i tzv. Minimum Memory. To znamená, že VM bude moci při přebytku operační paměti klesnout i pod hodnotu Startup Memory, která je alokována pouze při startu VM. (viz. obr. 2)

Pro aplikace a operační systémy, které dokáží využívat běhu na NUMA (non-uniform memory access) architektuře bude k dispozici i pokročilá konfigurace pro alokaci zdrojů per NUMA a to jak pro virtuální procesory, tak pro virtuální paměť. To vše navíc per VM! (viz. obr. 3 a 4)

Vraťme se ale zpět k instalaci samotné role Hyper-V. Zde je opět značné vylepšení v průvodci. Na začátku si hned všimnete nabízeného Hyper-V powershell modulu, který v předchozí verzi chyběl a kromě konfigurace virtuálního switche i nastavení migrací a výchozích cest, kam se budou ukládat konfigurační soubory VM, soubory virtuálních disků apod. (viz. obr. 5 a 6)

Při prvním pohledu na Hyper-V Manager je jasně patrná nová komponenta – Virtual Storage Manager. Slouží ke konfiguraci Fibre Channel sítě a WWN, které mají být mapovány novým virtuálním FC adaptérem. Pro doplnění změn ještě uvedu, že Virtual Network Manager byl opravdu přejmenován na Virtual Switch Manager. Tento název je přesnější a to i s ohledem na rozšířenou konfiguraci virtuálních sítí díky tzv. Extensible Switchi.

Fyzický i virtuální hardware zaznamená ve Windows 8 mnoho rozšíření. Tím bude docíleno vyššího výkonu celé virtuální infrastruktury. Velký vliv na to má i rozšíření podpory tzv. offload technologií, tedy přesunutí výpočetních operací buď na odpovídající hardware, nebo komponentu s vyšším výkonem. Pojďme se tedy podívat na jednotlivá virtuální zařízení.

Formát VHDX

Částečnou limitací v současné verzi Hyper-V je kromě nižšího množství virtuální paměti či procesorů oproti Windows 8 také maximální velikost souboru virtuálního disku (VHD) na 2040GB. Ovšem nový formát VHDX bude disponovat maximální velikostí téměř 16 TB, velikost bloku je navýšena u Fixed disků na 32MB a u rozdílových na 2MB a velikost sektorů odpovídá konfiguraci fyzického diskového subsystému. Díky novému způsobu operací s daty, které využívá log soubor obsahující informace o alokaci bloků, sledování změn ve VHDX souboru apod., je zvýšen výkon, ochrana při selhaní a operace jako je sloučení (merge) například při smazání snapshotu probíhají přímo za běhu virtuálního serveru.

Extensible Virtual Switch

Virtuální sítě a switche vytvářené na úrovni Hyper-V poskytují možnosti rozšíření pro řešení zabezpečení, sledování či zvýšení výkonu pomocí využití specifických funkcí konkrétního výrobce fyzického síťového adaptéru. Ve výchozím stavu už Hyper-V Extensible Switch nabízí 3 základní rozšíření. Jedná se o monitoring síťového provozu ve virtuálním switchi, řízení sířky pásma a packet filtering pro funkce DHCP a Router Guard zajišťující ochranu proti neznámým/nechtěným broadcast paketům. Co se týče rozšíření podpory hardwarových funkcí, tak díky využití SR-IOV jsou přeneseny veškeré operace filtrování, forwardingu apod. z hypervisoru na fyzický adaptér. Nově se můžeme těšit tak i na Dynamic VMQ (Virtual Machine Queue), Receive Side Coalescing a další.

Virtuální FC adaptér

V současnosti jsou tři možnosti, jak namapovat virtuálnímu systému diskový prostor. Prvním je použití VHD souboru, dále pak konfigurace tzv. Passthrough disku (fyzický disk je unikátně přiřazen konkrétní VM) a poslední možností je mapování přímo přes iSCSI Initiator do VM. V případě použití Fibre Channel diskového pole je jedinou možností využít buď passtrough nebo VHD možnost. V příští verzi Hyper-V ale vstoupí do hry virtuální Fibre Channel adaptér. Pomocí nového Virtual Storage Manageru (obr. 11) nakonfigurujete FC síť, rozsah WWN, které mají být přiděleny jednotlivým virtuálním adaptérům a pak již pouze u konkrétní VM zvolíte příslušnou FC síť (obr. 12).

Dynamic Memory

Jak jsem již zmínil, Dynamic Memory obsahuje novou položku v konfiguraci a to tzv. Minimum Memory (viz. Obr. 13). Dále zde zůstávají současné parametry – Startup a Maximum Memory, Memory Buffer a Memory Weight. Memory Weight neboly váha slouží k prioritizaci určité VM oproti jiné při přidělování paměti; tím je zároveň ovlivněn tlak na vrácení volné paměti virtuálním serverem s nižší váhou. Memory Buffer zajišťuje, aby virtualizovaný operační systém viděl vždy (pokud tedy již není na hodnotě Maximum) kousek volné paměti; tento „kousek“ je konfigurován v % z alokované paměti. Startup Memory je hodnota, na které se VM vždy spouští a je to tedy množství paměti, které musí Hyper-V server mít k úspěšnému spuštění VM. V současném Hyper-V nemůže nikdy VM využívat méně paměti než je tato hodnota. Ovšem díky hodnotě Minimum Memory bude možné nakonfigurovat množství paměti nutné pro start, ale zároveň i nejnižší možnou hodnotu. Na obrázku 14 vidíte stav paměti při spuštění. Obrázek 15 ukazuje, že již díky integračním službám běží alokace pomocí Dynamic Memory a je viditelná Memory Demand (tedy alokovaná paměť). Protože VM nevyužívá paměť, při které startovala a má konfigurovanou nižší Minimum Memory, může „vrátit“ část paměti, viz. obr. 16.

Další důležité novinky

Ve Windows Server 8 bude představena i podpora pro Offload Data Transfer (ODX), který výrazně snižuje například doby při Live Migration a je důležitým hráčem při nové Live Storage Migration. ODX využívá koncové diskové pole a dokáže si předávat alokační tokeny a tím nedochází ke zbytečnému přesouvání dat po síti.

Deduplikace dat na úrovni operačního systému Windows 8 je také velmi zajímavou funkcí, která dnes může být řešena pouze na úrovni diskových polí apod. Deduplikace podporuje i VHD(X) soubory, ikdyž ne při použití Cluster Shared Volumes. K čemu je tedy vhodná u Hyper-V? Například při použití alokovaných disků per VM, pro knihovny šablon virtuálních serverů a obecně pro konfigurační soubory a operační systém, na kterém Hyper-V běží.

Nepřetržitá (vysoká) dostupnost

V příští verzi Hyper-V se dočkáme nové funkce pro zvýšení dostupnosti virtuálních serverů (VM) a to pomocí replikace běžící VM na jiný Hyper-V server. U této funkce není ovšem automatické zotavení VM při selhání primárního Hyper-V serveru. Při výpadku je tedy nutné provést ruční operace failoveru VM a její start.

Pro použití Hyper-V Replica nepotřebujete žádný přídavný hardware. Musíte ale zajistit určité předpoklady pro úspěšnou replikaci a případný start replikované VM na druhém serveru: shodnou rodinu procesoru, dostatek volného místa pro replikovanou VM, dostatek paměti pro případný start replikované VM a stabilní síťové připojení mezi servery účastnícími se replikace.

Pojďme si ukázat jak Hyper-V Replica funguje na vzorové konfiguraci. V prvním kroku je třeba povolit funkci Replica na cílovém (Replica) serveru. Tuto konfiguraci najdete v Hyper-V Manageru -> Hyper-V Settings (Obr. 17). Kromě samotného povolení funkce nakonfigurujete způsob ověřování – integrované Windows ověření nebo s použitím certifikátu (např. pro replikace z/do DMZ) a dále servery, ze kterých bude povolená replikace – lze použít jakýkoli server nebo specifikovat zdrojový (Primary) server dle FQDN. Pro obě konfigurace se ještě konfiguruje cesta pro replikované soubory VM.

Nyní nakonfigujete samotnou replikaci konkrétní VM. V akcích VM se jedná o položku Enable Replication… (Obr.18), která vyvolá průvodce. V jeho 2. kroku nastavte cílový (Replica) server a zda mají být komprimována replikovaná data během přenosu. Tlačítkem Verify Configuration… se načte konfigurace ověření replikace nastavené na Replica serveru. (Obr. 19).

V dalším kroku zvolte replikované soubory VHD příp. VHDX (Obr. 20) a pokračujte ke konfiguraci replikační historie. Hyper-V Replica může kromě kontinuální replikace udržovat i specifikované intervaly historie a s využitím inkrementální zálohy pomocí Volume Shadow Copy Service (VSS) tak zajistit plně funkční zpětné zálohy VM. (Obr. 21)

Poslední krok průvodce obsahuje nastavení způsoby prvotní replikace. Ta může být provedena okamžitě nebo naplánována na specifický čas, nebo může být provedena replikace s použitím externího média či „doreplikace“ dat do již zkopírované (např. metodou export/import) VM. (Obr. 22)

Po dokončení průvodce, pokud byla vybrána okamžitá replikace, se můžete v Hyper-V Manageru ve stavu VM všimnout na Primary Serveru odchozí replikace (Obr. 23) a na Replica Serveru příchozí replikace (Obr. 24)

Z primárního serveru pak můžeme zavolat některé operace, jako např. Planned Failover pro řízené přepnutí VM na replikovanou stranu (Obr. 25). Z replica serveru pak můžeme volat Failover pro vynucené přepnutí VM či ověřit Failover testem. Replikovaná VM musí být ale vždy vypnutá či v případu selhání nedostupná. Z obou stran pak můžeme sledovat stav replikace použitím operace View Replication Health (Obr. 27).

Hyper-V Replica může využít i Hyper-V cluster a to jak jako cíl, tak i jako zdroj replikace. K tomu je připravená cluster role Hyper-V Replica Broker. Aby byl zajištěn centrální bod konfigurace replikace na úrovni clusteru a sama Hyper-V Replica byla dostupná i při výpadku některého z nódů clusteru, naleznete ve Failover Cluster Manageru dostupnou novou roli – Hyper-V Replica Broker. Její konfigurace zahrnuje pouze konfiguraci cluster jména repliky a její IP adresu (Obr. 28). Zbytek konfigurace obdobné ke konfiguraci v Hyper-V Manageru se provádí na objektu Brokeru v Replication Settings (Obr. 29). Zde je již známé nastavení celé replikace (Obr. 30).

Pro konfiguraci replikace VM do Hyper-V clusteru se pouze zadá v průvodci jako Replica Server Name název Hyper-V Replica Brokeru. (Obr. 31)

(Live) (Storage) Migration bez clusteru

Ve Windows Server 8 bude představena možnost přesunu virtuálního serveru (VM) bez potřeby konfigurace Hyper-V clusteru. Na konferenci Build bylo toto vylepšení prezentováno, jako přesun VM pouze díky jedinému ethernet kabelu. A tak to opravdu je. Po vytvoření VM je v akcích dostupná tzv. Move operace. Po jejím spuštění vás průvodce provede přesunem VM a to jak pro scénář přesunu VM se sdíleným diskovým polem (tedy volání klasické migrace přímo z Hyper-V Manageru) tak i pro „clusterless“ servery pro přesun VM (Live Migration), disků VM (Live Storage Migration) za běhu. Tyto funkce jsou dostupné i na klientském Hyper-Vve Windows 8. Předpokladem je ovšem podobně jako u Hyper-V Replica povolená migrace VM a to v nastavení Hyper-V Serveru položka Virtual Machine Move Configuration (Obr. 32). Zde je možné konfigurovat síťové rozhraní resp. jeho IP adresu pro migraci a také maximální počet souběžných Live Migrations. Ano, je to tak – v Hyper-V bude možné nově spouštět paralelní Live migrace. Mějte ovšem v paměti, jak velké množství dat se při migraci přesouvá a že bude značným způsobem zatížena síť.

File Server jako úložiště souborů VM

Možná, že Vás někdy napadlo, proč jako úložiště VHD souborů nepoužít File Share. V konfiguraci VM pak u virtuálního disku použít UNC cestu. Toto v současném Hyper-V 2008 R2 je možné, ale nepodporované ze strany Microsoftu. U Hyper-V „8“ to již možné je a dokonce se jedná o jednu z doporučených konfigurací. Značný vliv na tuto novou možnost má i nová verze SMB protokolu 2.2. Ten s využitím RDMA (Remote Direct Memory Access) technologie zajišťuje opravdu vysokou propustnost dat i tím je i vhodný pro Hyper-V.

Scénář nasazení by se pak tedy skládal z File Serverů např. s lokálním disky v JBODu, jakožto úložišti pro Hyper-V, a tím by již nebylo nutné kupovat drahé externí sdílené pole pro potřeby clusteru. Samotný File Server je možné clusterovat také, takže zajistíte i velmi slušnou ochranu přístupu k datům, která by vás v případě použití diskového pole stála více peněz. Na obrázku 33 je zobrazen jeden ze zajímavých scénářů využití této koncepce (zdroj: Build konference).

Nový powershell modul

Správa pomocí Powershellu je dnes již samozřejmostí a u některých technologií i jediným možným prostředkem. Windows (Server) 8 představuje integrovaný powershell modul pro správu Hyper-V (Obr.34). Pojďme se tedy podívat, co nám přinese.

Modul obsahuje 148 commandletů (Obr. 35) provádějících akce z různých oblastí správy, jak je vidět na obrázku 36. Můžete tedy konfigurovat samotný Hyper-V server, vytvářet a konfigurovat virtuální servery (dále jen VM), pracovat s virtuálními sítěmi a switchi, vytvářet a modifikovat virtuální disky nebo také přiřazovat práva pro připojení k VM.

Správa Hyper-V serveru

Příkazem Get-VMHost můžeme získat informace o konfiguraci Hyper-V serveru. CommandLet obsahuje také parametr computername, kterým lze načíst informace o vzdáleném serveru. Výstupem jsou nastavení výchozích cest, počet virtuálních sítí, povolení a nastavení migrací, počet dostupných logických procesorů a operační paměti atd. (Obr. 37)

Všechny zobrazené informace týkající se konfigurace lze změnit pomocí commandletu Set-VMHost a to opět i pro vzdálený server pomocí parametru computername (Obr. 38)

Práce s VM

Pro načtení informací o existující VM máme k dispozici commandlet Get-VM, do jehož parametru name zadáme název VM (lze použít i náhradové znaky ? nebo %) a získáme tak informace o aktuálním stavu virtuální paměti a procesorů, jejich využití a celkovém stavu VM a nastavení replikace (Obr. 39).

Důležitým příkazem je i New-VM, pomocí kterého můžeme vytvořit VM dle požadované konfigurace. Na obrázku 40 je zobrazen příkaz pro vytvoření VM s názvem TestVM, nastavení statické virtuální paměti na 1GB, vytvoření a přiřazení dynamického virtuálního disku o max. velikosti 10GB v cestě C:\testvm.vhdx, na serveru s FQDN hvhost1.wbi.lab. Potvrzení a výstup je ve stejném formátu, jako u Get-VM.

V případě, že bychom chtěli konfiguraci VM modifikovat, lze použít příkaz Set-VM. V příkladu na obrázku 41 je provedena změna názvu VM na TestVMLab, nastaven počet virtuálních procesorů na 2, zapnuta dynamická paměť, buffer pro dynamickou paměť nastaven na 22% a nastaveny hodnoty pro minimum a maximum dynamické alokace paměti.

Samozřejmostí jsou commandlety pro operaci se stavem VM, tedy zapnutí – Start-VM (viz. Obr. 42, kde je použita kombinace s Get-VM), vypnutí – Stop-VM, pauzu – Suspend-VM, uložení – Save-VM a opětovné spuštění – Resume-VM.

Virtuální disky

Podobně jako u serveru a VM, můžeme i u virtuálních disků (VHD nebo VHDX) načíst jejich informace pomocí commandletu Get-VHD. Příklad na obrázku 43 ukazuje zobrazení všech virtuálních disků asociovaných s VM s názvem TestVMLab. Zjistíme tedy velikost disku, jeho typ, umístění, případný parent disk, velikost sektorů a bloků disku apod.

V kombinaci předchozích příkazů lze zavolat na konkrétní virtuální disk commandlet Optimize-VHD, který provede operaci Compact, tedy uvolnění volného místa v dynamickém disku. (Obr.44)

Migrace

Pro přesun virtuálního serveru mezi jednotlivými Hyper-V hostiteli je dostupný commandlet Move-VM. Jeho prioritou je vždy použít metodu Live Migration, tedy bezvýpadkový přesun VM za běhu. Na obrázku 45 je zobrazen příkaz pro přesun VM s názvem TestVMLab na server s FQDN hvhost2.wbi.lab.

Fibre Channel adaptér

V jednom z předchozích článků jsem se zmiňoval o novém virtuálním Fibre Channel adaptéru (HBA), který vám tak umožní přímé připojení disku ze SAN do VM. Uvedu zde tedy i commandlet pro přidání tohoto adaptéru. Příkaz na obrázku 46 přidá do VM s názvem TestVMLab virtuální Fibre Channel adaptér, vygeneruje WWN adresu a připojí toto rozhraní ke storage síti s názvem TestSAN-A.

Jak jste sami viděli, nový powershell modul pro Hyper-V obsahuje téměř všechny operace, které lze provést z Hyper-V Manageru. Přináší tak možnost automatizace jakéhokoli úkonu a tím nám značně pomáhá v hromadném provádění konfigurací naší virtuální infrastruktury.

Celkově se je tedy na co se v příští verzi Hyper-V těšit. V tuto chvíli se jeví jako rovnocenný hráč na poli virtualizačních technologií a jeho integrace v operačním systému tak zaručuje opravdu nízkou cenu.

Na závěr doplním, že v tuto chvíli je veřejně dostupná beta jak klientského, tak serverového operačního systému Windows 8. Můžete tedy sami vyzkoušet nové funkce a seznámit se tak s novým systémem již dnes.

Autor: Jan Marek

Články ze série Microsoft TechNet nevytváří redakce Živě.cz, ale partneři programu Microsoft TechNet. Jsou publikovány v rámci mediálního partnerství Živě.cz a společnosti Microsoft.