Zapewnianie ekonomicznego magazynowania dla obciążeń funkcji Hyper-V przy użyciu systemu Windows Server

Dotyczy: System Center 2012 R2, Windows Server 2012 R2

Dla kogo jest przeznaczony ten przewodnik? Dostawcy usług hostingu oferujący platformę IaaS (Infrastructure-as-a-Service, infrastruktura jako usługa) oraz duże organizacje konfigurujące chmury prywatne.

W czym może być pomocny ten przewodnik? Ten przewodnik umożliwia zapoznanie się z ogólnymi procedurami projektowania i implementacji określonego rozwiązania do magazynowania plików na serwerach dla klastrów obliczeniowych funkcji Hyper-V. Możliwe są inne rozwiązania, ale nie przedstawiono ich tutaj.

W tym rozwiązaniu zastosowano funkcję Miejsca do magazynowania z warstwami magazynowania, klaster serwera plików skalowalny w poziomie oraz łatwe do zarządzania udziały plików bloku komunikatów serwera (SMB) w celu utworzenia zdefiniowanego przez oprogramowanie rozwiązania do magazynowania, które pozwala zmaksymalizować wydajność magazynowania, zmniejszyć koszty oraz niezależnie skalować magazyn i zasoby obliczeniowe.

Czy wiesz, że platforma Microsoft Azure oferuje podobne funkcje w chmurze? Dowiedz się więcej o magazynach i wirtualizacji na platformie Microsoft Azure. Utwórz rozwiązanie hybrydowe na platformie Microsoft Azure: - Dowiedz się więcej na temat ekonomicznego i szybkiego magazynu półprzewodnikowego dla maszyn wirtualnych systemu Azure. - Przenoś maszyny wirtualne między funkcją Hyper-V a platformą Microsoft Azure.

Na poniższym diagramie zilustrowano problem i scenariusz, którego dotyczy ten przewodnik po rozwiązaniu.

Magazyn dla zwirtualizowanych obciążeń

Części tego przewodnika:

• Scenariusz, opis problemu i cele

• Jakie jest zalecane podejście przy planowaniu i projektowaniu w przypadku tego rozwiązania?

• Jaka jest ogólna procedura implementacji tego rozwiązania?

Scenariusz, opis problemu i cele

W tej sekcji przedstawiono scenariusz, opis problemu i cele określone w tym przewodniku po rozwiązaniu.

Scenariusz

W tym scenariuszu zakładamy, że Twoja firma jest średniej wielkości dostawcą hostingu oferującym usługi zarządzane (na przykład platformę IaaS) albo dużą organizacją, która planuje skonfigurowanie chmur prywatnych. Firma umożliwia przedsiębiorstwom przenoszenie do chmury coraz bardziej różnorodnych obciążeń, które są hostowane na maszynach wirtualnych funkcji Hyper-V. Jednak te nowe obciążenia wymagają obsługi ogromnych ilości danych…

Opis problemu

Bez wątpienia zdajesz sobie sprawę z tego, że magazynowanie to jeden z elementów o najwyższym udziale w kosztach hostingu usług w chmurze. Mimo malejących cen dysków twardych rosnące wymagania dotyczące danych powodują, że prawdopodobnie wciąż kupujesz dodatkowe dyski SSD, próbując zwiększyć wydajność. Ogólny efekt jest taki, że nabywanie i obsługa infrastruktury magazynowania wciąż są kosztowne.

Istniejące opcje magazynowania obejmują drogie sieci SAN (Storage Area Network) korzystające z sieci szkieletowej Fibre Channel. Można też rozważyć zastosowanie interfejsu iSCSI, gdy wydajność nie ma kluczowego znaczenia. Te opcje mogą zapewnić elastyczne konfiguracje magazynowania, ale mają też następujące wady:

• Sieci SAN oparte na infrastrukturze Fibre Channel (a nawet iSCSI) są stosunkowo drogie.

• Konfigurowanie i konserwacja sieci SAN mogą być skomplikowane.

Dlatego zasadniczy problem do rozwiązania można sformułować następująco:

• Jak zapewnić odporne i wydajne magazynowanie dla hostów funkcji Hyper-V przy jednoczesnym ograniczeniu kosztów?

Cele organizacji

Zasadniczo potrzebne jest rozwiązanie do magazynowania o następujących cechach:

• Stała dostępność — zdalny magazyn musi być stale dostępny, aby maksymalnie ograniczyć przestoje.

• Skalowalność magazynu — planowane jest udostępnienie kilkuset terabajtów miejsca tysiącom hostowanych maszyn wirtualnych przy zachowaniu wysokiej przepustowości. (To rozwiązanie obejmuje około 150–600 TB pojemności dla 1000–8192 maszyn wirtualnych z przydziałem około 75 GB na każdą maszynę).

• Wysoka wydajność — magazyn musi zapewnić doskonałą wydajność dla poszczególnych maszyn wirtualnych i usług.

• Sprawne zarządzanie — potrzebne są wydajne i zaawansowane narzędzia do zarządzania, które ułatwią konfigurowanie całego rozwiązania w chmurze (obejmującego setki dysków i dziesiątki węzłów serwerów) oraz zarządzanie nim.

• Niski koszt — koszt magazynowania nie może pochłaniać całego budżetu.

Jakie jest zalecane podejście przy planowaniu i projektowaniu w przypadku tego rozwiązania?

W tej sekcji określono rozwiązanie zalecane w przypadku opisanego wcześniej problemu i celów. W tym rozwiązaniu skupiono się na składniku magazynowania platformy w chmurze, która obejmuje następujące trzy części:

• Obliczenia — obciążenia dzierżaw są hostowane w klastrze obliczeniowym, w którym działają maszyny wirtualne funkcji Hyper-V.

• Magazyn — maszyny wirtualne są przechowywane w wydajnym klastrze serwera plików.

• Zarządzanie — klaster obliczeniowy i klaster serwera plików są zarządzane przez klaster zarządzania.

Na poniższym diagramie przedstawiono składnik magazynowania dla tego rozwiązania:

Architektura rozwiązania do magazynowania dla maszyn wirtualnych opartego na systemie Windows Server

Poniższa tabela zawiera listę elementów należących do projektu tego rozwiązania oraz uzasadnienie wyboru tych elementów.

Aby dowiedzieć się więcej o projektowaniu konfiguracji sprzętu i oprogramowania na poszczególnych klastrach w tym rozwiązaniu, zobacz temat Zapewnianie ekonomicznego magazynowania dla obciążeń funkcji Hyper-V przy użyciu systemu Windows Server — przewodnik dotyczący planowania i projektowania.

Problemy dotyczące tego rozwiązania

Poniżej przedstawiono niektóre wyzwania dotyczące tego rozwiązania oraz kilka strategii pozwalających im sprostać.

• Problemy z oprogramowaniem układowym i sterownikami

  Aby ograniczyć liczbę problemów z oprogramowaniem układowym i sterownikami, zwłaszcza na dużą skalę, zalecamy zakup całego sprzętu produkcyjnego od dostawcy, który testuje i obsługuje sprzęt w ramach rozwiązania zintegrowanego z funkcją Miejsca do magazynowania. Przykładem takiego rozwiązania jest Microsoft Cloud Platform (CPS) Powered by Dell. Ważne jest również, aby stosować się do zaleceń dostawców w zakresie najnowszych zalecanych sterowników i wersji oprogramowania układowego.

  Przed skonfigurowaniem poszczególnych klastrów uruchom też Kreatora weryfikacji konfiguracji i rozwiąż wszelkie problemy. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Weryfikowanie sprzętu dla klastra trybu failover.

• Trudności przy całkowitym wymazywaniu z obudów JBOD i dysków fizycznych wcześniejszych informacji związanych z funkcją Miejsca do magazynowania i funkcją klastra trybu failover

  W przypadku nowego sprzętu ten problem zwykle nie występuje, ale jeśli do testowania konfiguracji jest używany istniejący sprzęt, przed skonfigurowaniem rozwiązania użyj poleceń cmdlet z modułu Storage środowiska Windows PowerShell, aby całkowicie wymazać z dysków fizycznych i obudów JBOD wszystkie dane związane z funkcją Miejsca do magazynowania i funkcją klastra trybu failover. W niektórych przypadkach włączenie i wyłączenie zasilania obudów JBOD może ułatwić usunięcie z urządzeń informacji zastrzeżenia trwałego.

  Porada

  Aby uzyskać skrypt ułatwiający całkowite wymazanie wszystkich elementów konfiguracji funkcji Miejsca do magazynowania, zobacz artykuł na temat całkowitego usuwania istniejącej konfiguracji funkcji Miejsca do magazynowania

• Duża skala rozwiązania

  To rozwiązanie wymaga znacznych inwestycji w sprzęt na potrzeby testowania. Można to obejść, zaczynając od rozwiązania o mniejszej skali na potrzeby testów. Na przykład można użyć prostszego klastra zarządzania, mniejszej liczby węzłów obliczeniowych oraz klastra serwera plików z dwoma węzłami i dwiema obudowami JBOD. Gdy rozwiązanie będzie odpowiednio działać w warunkach laboratoryjnych, można dodać węzły i obudowy JBOD do klastra serwera plików, ale będzie konieczne ponowne utworzenie miejsc do magazynowania w celu zapewnienia, że dane są przechowywane we wszystkich obudowach z obsługą wykrywania obudowy.

Jaka jest ogólna procedura implementacji tego rozwiązania?

Aby zaimplementować to rozwiązanie, możesz wykonać kroki przedstawione w tej sekcji. Przed przejściem do następnego kroku upewnij się, że dany krok został poprawnie wdrożony.

1. Zaprojektowanie rozwiązania i zakup certyfikowanego sprzętu

   Skorzystaj z przewodnika po zagadnieniach dotyczących projektowania magazynu zdefiniowanego programowo, aby zaplanować i zaprojektować swoje rozwiązanie do magazynowania. Możesz również użyć przewodnika Zapewnianie ekonomicznego magazynowania dla obciążeń funkcji Hyper-V przy użyciu systemu Windows Server — przewodnik dotyczący planowania i projektowania, aby zapoznać się z projektami klastrów magazynowych, obliczeniowych i zarządzania realizowanych na dużą skalę.

2. Umieszczenie całego sprzętu w stojakach i połączenie go kablami

   Połącz klaster serwera plików, klaster zarządzania, klaster obliczeniowy i odpowiednie przełączniki sieciowe. Nie podłączaj jeszcze tych urządzeń do żadnych sieci zewnętrznych.

3. Zaktualizowanie całego oprogramowania układowego

   Przy przełączaniu urządzeń w tryb online zaktualizuj oprogramowanie układowe obudów JBOD, dysków, serwerów, przełączników sieciowych i kart HBA do certyfikowanych wersji.

4. Wdrażanie systemu Windows Server 2012 R2 w klastrze zarządzania

   Zainstaluj system Windows Server 2012 R2 z opcją instalacji Server Core w klastrze zarządzania w celu zmniejszenia liczby aktualizacji oprogramowania stosowanego na serwerze (zakładając, że nie używasz istniejącego klastra zarządzania). Używając komputera przenośnego podłączonego do sieci zarządzania, zdalnie skonfiguruj wszystkie węzły albo zainstaluj system Windows Server z opcją instalacji graficznego interfejsu użytkownika.

5. Zainstalowanie funkcji Hyper-V i utworzenie maszyn wirtualnych dla usług AD DS, DNS i DHCP w klastrze zarządzania

   Zainstaluj rolę serwera funkcji Hyper-V, a następnie za pomocą Menedżera funkcji Hyper-V lub programu Windows PowerShell utwórz w jednym węźle klastra zarządzania maszynę wirtualną dla usług AD DS, DNS i DHCP. Ta maszyna wirtualna nie charakteryzuje się wysoką dostępnością (replikacja i równoważenie obciążenia tych usług odbywają się bez klastrowania), dlatego plik wirtualnego dysku twardego (vhdx) systemu operacyjnego powinien być przechowywany na lokalnym dysku twardym jednego z węzłów. Powtórz te czynności dwa razy na dwóch pozostałych węzłach, tak aby utworzyć trzy maszyny wirtualne w trzech osobnych węzłach. Pozostałe maszyny wirtualne utworzysz w dalszej części procedury konfigurowania, po skonfigurowaniu funkcji klastra trybu failover w klastrze zarządzania.

   Aby uzyskać więcej informacji, zobacz temat Instalowanie funkcji Hyper-V i tworzenie maszyny wirtualnej.

   Uwaga

   Po skonfigurowaniu tego rozwiązania możesz opcjonalnie utworzyć maszyny wirtualne o wysokiej dostępności z uruchomionymi usługami AD DS, DNS i DHCP oraz wycofać utworzone w tym kroku autonomiczne maszyny wirtualne. Dzięki temu zarządzanie może być bardziej logiczne, ponieważ wszystkie maszyny wirtualne będą mieć wysoką dostępność i będą przechowywane w klastrze serwera plików.

6. Wdrożenie usług AD DS, DNS i DHCP

   W przypadku instalowania nowego klastra zarządzania zainstaluj usługi AD DS na wszystkich maszynach wirtualnych (trzy kontrolery domeny) i utwórz nowy las dla klastrów serwerów ze strefami DNS zintegrowanymi z usługą Active Directory i zakresami DHCP dla sieci magazynu i sieci zarządzania.

   Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Instalowanie usług domenowych Active Directory (poziom 100) i Krok po kroku: konfigurowanie protokołu DHCP na potrzeby trybu failover.

7. Konfigurowanie klastra serwera plików

   Aby skonfigurować klaster serwera plików, wykonaj następujące kroki: Program

   Uwaga

   Menedżer maszyny wirtualnej może szybko utworzyć serwer plików skalowalny w poziomie z czterech węzłów klastra serwera plików bez systemu operacyjnego. Jedynym problemem jest to, że prawdopodobnie chcesz przechowywać pliki wirtualnego dysku twardego dla Menedżer maszyny wirtualnej w klastrze serwera plików, który nie jest jeszcze skonfigurowany. Ten podstawowy problem nożna rozwiązać np. przez zainstalowanie programu Menedżer maszyny wirtualnej w konfiguracji bez wysokiej dostępności w klastrze zarządzania, użycie go do skonfigurowania klastra serwera plików, a następnie ponowne skonfigurowanie programu Menedżer maszyny wirtualnej w wysokiej dostępności (przechowywanej w klastrze serwera plików).

   1. Instalowanie systemu Windows Server 2012 R2

      Zainstaluj system Windows Server z opcją instalacji Server Core w węzłach klastra serwera plików, przy czym system operacyjny powinien zostać zainstalowany na lokalnym dysku twardym w każdym węźle.

   2. (Opcjonalnie) Wyczyść istniejące dane konfiguracji funkcji Miejsca do magazynowania i funkcji klastra trybu failover

      Jeśli obudowy JBOD i serwery były wcześniej używane w innym celu, całkowicie usuń wszystkie dane funkcji Miejsca do magazynowania i funkcji klastra trybu failover z dysków fizycznych i obudów JBOD. Aby uzyskać skrypt, który ułatwi usunięcie wszystkich danych (naprawdę wszystkich — zalecamy ostrożność) z konfiguracji funkcji Miejsca do magazynowania, zobacz artykuł na temat całkowitego wymazywania istniejącej konfiguracji funkcji Miejsca do magazynowania.

   3. Weryfikowanie dysków fizycznych i obudów

      Sprawdź wszystkie dyski fizyczne i upewnij się, że są w dobrej kondycji i kwalifikują się do tworzenia pul oraz że wyświetlane informacje dotyczące typu nośnika są prawidłowe. Sprawdź również, czy informacje dotyczące obudów JBOD są wyświetlane prawidłowo.

      Aby uzyskać skrypt, który sprawdzi dyski fizyczne i obudowy oraz przeprowadzi testy kondycyjno-wydajnościowe, zobacz artykuł na temat skryptu sprawdzania poprawności dysków fizycznych w ramach funkcji Miejsca do magazynowania.

   4. Tworzenie klastrowanych pul magazynu

      Zweryfikuj i zoptymalizuj konfigurację sieci klastra, przypisując etykietę do każdej sieci (na przykład „sieć magazynu” i „sieć zarządzania”), a następnie utwórz trzy klastrowane pule magazynu zawierające po 4 dyski SSD i 16 dysków twardych z każdej z czterech obudów JBOD (łącznie 80 dysków w każdej puli).

      Aby zapoznać się ze szczegółową procedurą konfigurowania klastra trybu failover i tworzenia pul magazynu, zobacz Wdrażanie klastrowanych miejsc do magazynowania.

   5. Tworzenie serwera plików skalowalnego w poziomie

      Utwórz rolę klastrowanego serwera plików z opcją serwera plików skalowalnego w poziomie.

      Aby uzyskać więcej informacji, zobacz temat Wdrażanie serwera plików skalowalnego w poziomie.

   6. Tworzenie dysku monitora dla klastra serwera plików

      Za pomocą Menedżera serwera lub polecenia cmdlet New-VirtualDisk utwórz dwukierunkowe miejsce dublowane o pojemności 3 GB bez warstw magazynu, które będzie używane jako dysk monitora w klastrze serwera plików, a następnie skonfiguruj kworum klastra.

      Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Konfigurowanie kworum klastra.

   7. Tworzenie warstw magazynowania, miejsc do magazynowania, partycji, woluminów i woluminów CSV

      Utwórz miejsca do magazynowania zgodnie z projektem, a następnie utwórz jedną partycję, jeden wolumin i jeden wolumin CSV w każdym miejscu do magazynowania.

   8. Tworzenie stale dostępnych udziałów plików dla maszyn wirtualnych klastra zarządzania

      W każdym woluminie CSV utwórz jeden stale dostępny udział plików SMB używany przez maszyny wirtualne w klastrze zarządzania i przydziel uprawnienia pełnej kontroli kontom komputerów w każdym węźle klastra zarządzania oraz kontu SYSTEM i grupie Administratorzy domeny.

      Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Krok 3. Utworzenie udziału plików SMB

8. Konfigurowanie klastra zarządzania i pozostałych maszyn wirtualnych zarządzania

   Wykonaj następujące kroki, aby skonfigurować funkcję klastra trybu failover w klastrze zarządzania i utworzyć maszyny wirtualne o wysokiej dostępności dla pozostałych usług zarządzania i infrastruktury (usługi AD DS, DNS i DHCP zostały już skonfigurowane na autonomicznych maszynach wirtualnych). Większość maszyn wirtualnych charakteryzuje się wysoką dostępnością, ale w przypadku niektórych usług może być wymagane użycie klastrowania gościa w celu utworzenia klastra między maszynami wirtualnymi.

   1. Instalowanie funkcji klastra trybu failover i konfigurowanie klastra funkcji Hyper-V

      Aby utworzyć klaster zarządzania i skonfigurować funkcję Hyper-V do obsługi maszyn wirtualnych o wysokiej dostępności, zapoznaj się z tematem Wdrażanie klastra funkcji Hyper-V.

   2. Konfigurowanie aktualizacji typu cluster-aware

      Skonfiguruj aktualizacje typu cluster-aware, aby ułatwić aktualizowanie klastra i zapewnić minimalizację lub wyeliminowanie przestojów. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz omówienie aktualizacji typu cluster-aware.

   3. Wdrażanie programu SQL Server

      Wdrażanie programu SQL Server w celu obsługi programu Menedżer maszyny wirtualnej. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz następujące tematy:

      • Wystąpienia klastrów trybu failover z funkcją Always On (program SQL Server)

      • Instalowanie programu SQL Server z udziałem plików SMB jako opcji magazynu

      • Tworzenie nowego klastra trybu failover programu SQL Server (konfiguracja)

   4. Wdrażanie programu Menedżer maszyny wirtualnej

      Wdrażanie programu Menedżer maszyny wirtualnej w klastrze gościa. Program Menedżer maszyny wirtualnej jest używany do wdrażania węzłów obliczeniowych oraz innych składników sieciowych dla tego rozwiązania i zarządzania nimi.

      Aby uzyskać więcej informacji, zobacz następujące tematy:

      • Instalowanie serwera zarządzania programu VMM o wysokiej dostępności

      • Wdrażanie klastra gościa przy użyciu udostępnionego wirtualnego dysku twardego

   5. Wdrażanie programu Windows Server Update Services

      Używaj programu Menedżer maszyny wirtualnej razem z usługami Windows Server Update Services w celu aktualizacji wszystkich maszyn wirtualnych w tym rozwiązaniu.

      Aby uzyskać więcej informacji, zobacz temat Zarządzanie aktualizacjami sieci szkieletowej w programie VMM (lub artykuł na temat wdrażania usług Windows Server Update Services w organizacji, jeśli nie używasz programu Menedżer maszyny wirtualnej).

9. Wdrażanie węzłów i klastrów obliczeniowych

   Po skonfigurowaniu infrastruktury użyj programu Menedżer maszyny wirtualnej lub Windows PowerShell, aby wdrożyć węzły obliczeniowe przy użyciu sprzętu bez systemu operacyjnego i skonfigurować je w klastrze trybu failover, korzystając z programów Menedżer maszyny wirtualnej i Windows Server Update Services w celu udostępnienia aktualizacji węzłom klastra.

   Aby uzyskać więcej informacji, zobacz temat Administrowanie programem System Center 2012 — Virtual Machine Manager.

10. Konfigurowanie sieci dzierżawców

    Aby skonfigurować sieć dzierżawców, zobacz temat Wdrożenie infrastruktury sieciowej dzierżawcy o wysokiej skalowalności dla dostawców hostingu.

11. Wdrażanie maszyn wirtualnych dzierżawców

    Po skonfigurowaniu sieci dzierżawców użyj programu Menedżer maszyny wirtualnej lub Windows PowerShell, aby wdrożyć maszyny wirtualne dzierżawców.

Zobacz też

Historia zmian