Fornecer armazenamento econômico para cargas de trabalho do Hyper-V usando o Windows Server

Aplica-se a: System Center 2012 R2, Windows Server 2012 R2

A quem este guia se destina? Provedores de serviços (hosters) que oferecem IaaS (Infraestrutura como Serviço) e organizações de grandes porte que estão configurando nuvens privadas.

Como este guia pode ajudar? Você pode usar este guia de soluções para entender o design de alto nível e a implementação de uma solução de armazenamento baseada em servidor de arquivos específica para clusters de computadores do Hyper-V. Outras soluções são possíveis, mas nós não a descreveremos aqui.

A solução usa Espaços de Armazenamento com camadas de armazenamento, um cluster de Servidor de Arquivos de Escalabilidade Horizontal e compartilhamentos de arquivos de protocolo SMB facilmente gerenciado para criar uma solução de armazenamento definida pelo software que maximiza o desempenho do armazenamento, reduz os custos e expande recursos de computação e armazenamento independentemente.

Você sabia que o Microsoft Azure fornece uma funcionalidade semelhante na nuvem? Saiba mais sobre as soluções de armazenamento e virtualização do Microsoft Azure. Crie uma solução híbrida no Microsoft Azure: - Saiba mais sobre armazenamento de estado sólido altamente responsivo e econômico para máquinas virtuais do Azure - Mova VMs entre o Hyper-V e o Microsoft Azure

O diagrama a seguir ilustra o problema e o cenário abordados neste guia de solução.

Armazenamento para cargas de trabalho virtualizadas

Neste guia de solução:

• Cenário, declaração do problema e metas

• Qual é o planejamento e a abordagem de design recomendados para essa solução?

• Quais são as etapas de alto nível para implementar essa solução?

Cenário, declaração do problema e metas

Esta seção descreve o cenário, a declaração do problema e as metas para este guia de solução.

Cenário

Neste cenário, supomos que você é provedor de hospedagem de médio porte oferecendo serviços gerenciados (incluindo a infraestrutura como serviço) ou uma grande organização que deseja configurar nuvens privadas. Você está fornecendo para as empresas a capacidade de mudar uma variedade cada vez maior de suas cargas de trabalho para a nuvem, hospedadas em máquinas virtuais do Hyper-V. Porém, essas novas cargas de trabalho vem com uma quantidade surpreendente de dados...

Declaração do problema

Como você certamente está lamentavelmente ciente, o armazenamento representa uma das maiores despesas para hospedar os serviços de nuvem. Os requisitos de dados continuam crescendo e, embora os preços de discos rígidos venham caindo, você provavelmente já vem adquirindo um número cada vez maior de SSDs como uma tentativa de melhorar o desempenho. O efeito geral é que o armazenamento continua a ser caro para adquirir e operar.

As opções de armazenamento existentes envolvem SANs (redes de área de armazenamento) caras que usam uma malha de Fibre Channel, embora você também possa considerar o iSCSI em instâncias em que o desempenho não é essencial. Embora essas opções possam oferecer configurações de armazenamento flexíveis, elas apresentam as seguintes desvantagens:

• Fibre Channel (e até mesmo iSCSI) e SANs são muito caros.

• SANs podem ser complexas para configurar e manter.

Dessa forma, o problema geral que você deseja resolver é:

• Como fornecer armazenamento resiliente e de alto desempenho para seus hosts do Hyper-V mantendo ainda os custos baixos?

Metas da empresa

Basicamente, você está procurando uma solução de armazenamento que forneça o seguinte:

• Disponibilidade contínua – Você precisa fornecer armazenamento remoto disponível de forma contínua para que o tempo de inatividade seja o mínimo possível.

• Armazenamento escalonável – Você precisa fornecer centenas de terabytes de armazenamento com altos níveis de taxa de transferência para as milhares de máquinas virtuais que você deseja hospedar (esta solução fornece cerca de 150 a 600 TB de capacidade para 1.000 a 8.192 máquinas virtuais, com aproximadamente 75 GB por máquina virtual).

• Alto desempenho – Você precisa de armazenamento que possa fornecer um excelente desempenho para toda máquina virtual e serviço.

• Gerenciamento eficiente – Você precisa de ferramentas de gerenciamento eficientes e avançadas que o ajudarão a configurar e gerenciar a solução de plataforma de nuvem por completo, a qual é composta por centenas de discos e dezenas de nós de servidor.

• Baixo custo – Você precisa evitar que o armazenamento consuma seu orçamento inteiro.

Qual é o planejamento e a abordagem de design recomendados para essa solução?

Esta seção define uma solução que recomendamos para o problema e os objetivos descritos acima. Essa solução enfoca a parte do armazenamento de uma plataforma de nuvem que consiste em três partes:

• Cálculo – Cargas de trabalho de locatário são hospedadas em um cluster de cálculo que executa máquinas virtuais do Hyper-V.

• Armazenamento – Máquinas virtuais são armazenadas em um cluster de servidores de arquivos de alto desempenho.

• Gerenciamento – Os clusters de cálculo e de servidor de arquivos são gerenciados por um cluster de gerenciamento.

O diagrama a seguir ilustra a parte de armazenamento desta solução:

Armazenamento baseado em Windows Server para a arquitetura da solução de máquinas virtuais

A tabela a seguir lista os elementos que fazem parte deste design de solução e descreve o motivo para a escolha de design.

Para criar a configuração de hardware e software para cada cluster nesta solução, veja Oferecer armazenamento econômico para cargas de trabalho do Hyper-V usando o Windows Server: guia de planejamento e design.

Desafios para esta solução

Veja aqui alguns dos desafios envolvidos nessa solução, bem como algumas estratégias para resolvê-los.

• Problemas de firmware e driver

  Para reduzir problemas de firmware e driver, especialmente em escala, recomendamos adquirir todo o hardware de produção de um fornecedor que realiza testes e dá suporte ao hardware como uma solução integrada aos Espaços de Armazenamento.Microsoft Cloud Platform (CPS) desenvolvido pela Dell é exemplo de uma solução desse tipo. Também é importante seguir as recomendações de cada fornecedor sobre as versões mais recentes de firmware e driver a serem usadas.

  Execute também um Assistente para Validar a Configuração e resolva cada problema indicado antes da configuração de cada cluster. Para obter mais informações, consulte Validar hardware para um cluster de failover.

• Dificuldade para apagar completamente informações anteriores dos Espaços de Armazenamento e Clustering de Failover do JBODs e discos físicos

  Isso geralmente não é um problema com o novo hardware, mas se você estiver usando o hardware existente para testar a configuração, use os cmdlets no módulo Storage Windows PowerShell para apagar completamente os todos os dados dos Espaços de Armazenamento e Clustering de Failover dos discos físicos e JBODs antes de configurar a solução. Em alguns casos, ligar e desligar os JBODs pode ajudar a remover informações de reserva persistente dos dispositivos.

  Dica

  Veja Limpando por completo uma configuração existente dos Espaços de Armazenamento para obter um script que ajuda a limpar por completo tudo da configuração dos Espaços de Armazenamento.

• Solução em grande escala

  Essa solução requer um investimento significativo em hardware na configuração para fins de teste. Você pode contornar isso começando com uma solução menor para testar. Por exemplo, você poderia usar um cluster de servidores de arquivos com dois nós e dois JBODs, um grupo de gerenciamento mais simples e menos nós de computação. Quando você estiver familiarizado com a solução em seu laboratório, poderá adicionar nós e JBODs ao cluster de servidores de arquivos, porém você precisará recriar os espaços de armazenamento para garantir que os dados são armazenados em todos os compartimentos com suporte a reconhecimento de compartimento.

Quais são as etapas de alto nível para implementar essa solução?

Você pode usar as etapas nesta seção para implementar a solução. Verifique a implantação correta de cada etapa antes de prosseguir para a próxima.

1. Crie sua solução e adquira hardware certificado

   Use o Guia de considerações de design para armazenamento definido por software para planejar e projetar sua solução de armazenamento. Também é possível usar o Oferecer armazenamento econômico para cargas de trabalho do Hyper-V usando o Windows Server: guia de planejamento e design para obter uma visão geral de um design em larga escala para os clusters de armazenamento, cálculo e gerenciamento.

2. Organizar todo o hardware em racks e realize o cabeamento

   Conecte o cluster de servidores de arquivos, cluster de gerenciamento, cluster de computação e os comutadores de rede aos quais eles se conectam. Não conecte o hardware a redes externas neste momento.

3. Atualizar todo o firmware

   Atualize o firmware do JBODs, discos, servidores, comutadores de rede e HBAs para as versões de certificados ao ligar o hardware.

4. Implantar o Windows Server 2012 R2 no cluster de gerenciamento

   Instale o Windows Server 2012 R2 com a opção de instalação Server Core no cluster de gerenciamento para reduzir a quantidade de atualizações de software aplicáveis ao servidor (supondo que você não use um cluster de gerenciamento existente). Use um laptop conectado à rede de gerenciamento para configurar remotamente todos os nós ou instalar o Windows Server com a opção de instalação de GUI.

5. Instalar o Hyper-V e crie máquinas virtuais para o AD DS, DNS e DHCP no cluster de gerenciamento

   Instale a função de servidor do Hyper-V e use o Gerenciador do Hyper-V ou o Windows PowerShell para criar uma máquina virtual em um nó do cluster de gerenciamento para o AD DS, DNS e DHCP. Esta máquina virtual não estará altamente disponível (esses serviços replicam e equilibram a carga sem clusterização) e você deve armazenar o arquivo de disco rígido virtual (.vhdx) do sistema operacional no disco rígido local de um de nós. Repita essa etapa mais duas vezes em dois outros nós para ter três máquinas virtuais em três nós separados. Você criará mais máquinas virtuais depois de configurar o Clustering de Failover no cluster de gerenciamento posteriormente no procedimento de configuração.

   Para obter mais informações, veja Instalar o Hyper-V e criar uma máquina virtual.

   Observação

   Depois de configurar essa solução, você pode opcionalmente criar máquinas virtuais altamente disponíveis executando o AD DS, DNS e DHCP, bem como desativar as máquinas virtuais independentes criadas nesta etapa. Isso pode tornar o gerenciamento mais lógico, bem como transformar todas as máquinas virtuais em altamente disponíveis e armazenadas no cluster de servidores de arquivos.

6. Implantar o AD DS, DNS e DHCP

   Se você estiver instalando um novo cluster de gerenciamento, instale o AD DS em cada uma das máquinas virtuais (três controladores de domínio) e crie uma nova floresta para os clusters de servidor com zonas DNS integradas ao Active Directory e escopos DHCP para a rede de armazenamento e a rede de gerenciamento.

   Para obter mais informações, veja Instalar os Serviços de Domínio do Active Directory (Nível 100) e Passo a passo: configurar o DHCP para failover.

7. Configurar o cluster de servidores de arquivos

   Use as etapas a seguir para configurar o cluster de servidores de arquivos:

   Observação

   O Virtual Machine Manager pode criar rapidamente um servidor de arquivos de escalabilidade horizontal por meio dos quatro nós de bare-metal do cluster de servidores de arquivos. O único problema é que provavelmente quer armazenar os arquivos do disco rígido virtual do Virtual Machine Manager no cluster de servidores de arquivos que ainda não está configurado. Opcionalmente, você pode contornar esse problema sobre o que vem primeiro ao instalar o Virtual Machine Manager em uma configuração que não seja altamente disponível no cluster de gerenciamento, usá-lo para configurar o cluster de servidores de arquivos e, em seguida, configurar o Virtual Machine Manager novamente em uma configuração altamente disponível (armazenada no cluster de servidores de arquivos).

   1. Instalar o Windows Server 2012 R2

      Instale o Windows Server com a opção de instalação Server Core em nós do cluster de servidores de arquivos com o sistema operacional instalado no disco rígido local de cada nó.

   2. (Opcional) Apagar os dados de configuração existentes dos Espaços de Armazenamento e do Cluster de Failover

      Se os JBODs e os servidores foram usados anteriormente para outra coisa, apague completamente os dados de todos os Espaços de Armazenamento e Clustering de Failover do discos físicos e JBODs. Para obter um script que pode ajudar a apagar tudo por completo (e isso realmente significa tudo mesmo, tenha cuidado!) de uma configuração de Espaços de Armazenamento, veja Apagar por completo uma configuração existente dos Espaços de Armazenamento.

   3. Validar compartimentos e discos físicos

      Verifique todos os discos físicos para certificar-se de que eles estão íntegros, se mostram o MediaType correto e se demonstram ser qualificados para o pool. Verifique também se os JBODs estão mostrando informações de compartimento corretamente.

      Para obter um script que pode validar seus compartimentos e discos físicos, bem como executar algumas verificações de desempenho e integridade, veja Script de validação de disco físico dos Espaços de Armazenamento.

   4. Criar pools de armazenamento clusterizado

      Valide e otimize a configuração de rede clusterizada, rotulando cada rede (por exemplo, rede de armazenamento e rede de gerenciamento) e crie três pools de armazenamento clusterizados com quatro SSDs e 16 HDDs de cada um dos quatro JBODs, com um total de 80 discos por pool.

      Para etapas detalhadas de configuração de cluster de failover e de criação de pools de armazenamento, consulte Implantar Espaços de Armazenamento clusterizados.

   5. Criar um Servidor de Arquivos de Escalabilidade Horizontal

      Em seguida, crie uma função de servidor de arquivos clusterizado com a opção de Servidor de Arquivos de Escalabilidade Horizontal.

      Para obter mais informações, veja Implantar servidor de arquivos de escalabilidade horizontal.

   6. Criar o disco testemunha para o cluster de servidores de arquivos

      Use o Gerenciador do Servidor ou o cmdlet New-VirtualDisk para criar um espaço de espelho bidirecional de 3 GB sem camadas de armazenamento para uso como o disco testemunha para o cluster de servidores de arquivos e, em seguida, configure o quórum do cluster.

      Para obter mais informações, consulte Configurar o quorum do cluster.

   7. Criar camadas de armazenamento, espaços de armazenamento, partições, volumes e CSVs

      Crie seus espaços de armazenamento de acordo com seu design e crie uma partição, um volume e um CSV por espaço de armazenamento.

   8. Criar compartilhamentos de arquivos continuamente disponíveis para o gerenciamento de cluster de máquinas virtuais

      Crie um compartilhamento de arquivos SMB continuamente disponível por CSV usado pelas máquinas virtuais no cluster de gerenciamento e conceda permissões de controle total para as contas de computador de cada nó do cluster de gerenciamento, a conta SYSTEM e o grupo de Administradores de Domínio.

      Para obter mais informações, veja Etapa 3: criar um compartilhamento de arquivos SMB

8. Configure o cluster de gerenciamento e o restante das máquinas virtuais de gerenciamento

   Use as seguintes etapas para configurar o Clustering de Failover do cluster de gerenciamento e crie máquinas virtuais altamente disponíveis para o restante dos seus serviços de infraestrutura e gerenciamento (você já configurou DHCP, DNS e AD DS em máquinas virtuais independentes). A maioria das máquinas virtuais são máquinas virtuais altamente disponíveis mas, para alguns serviços, talvez seja adequado usar clustering de convidado para criar um cluster entre máquinas virtuais.

   1. Instalar o Clustering de Failover e configurar o cluster do Hyper-V

      Use o tópico a seguir para criar o cluster de gerenciamento e configurar o Hyper-V para dar suporte a máquinas virtuais altamente disponíveis. Implantar um cluster do Hyper-V.

   2. Configurar a Atualização com Suporte a Cluster

      Configure a Atualização com Suporte a Cluster para facilitar a tarefa de atualizar o cluster e minimizar ou eliminar o tempo de inatividade. Para obter mais informações, veja Visão geral da Atualização com Suporte a Cluster.

   3. Implantar o SQL Server

      Implante o SQL Server para dar suporte ao Virtual Machine Manager. Para obter mais informações, consulte estes tópicos:

      • Always On Failover Cluster Instances (SQL Server) [Instâncias de Cluster de Failover Always On (SQL Server)]

      • Instalar o SQL Server com o compartilhamento de arquivos SMB como uma opção de armazenamento

      • Create a New SQL Server Failover Cluster (Setup) [Criar um novo Cluster de Failover do SQL Server (Instalação)]

   4. Implantar o Virtual Machine Manager

      Implante o Virtual Machine Manager em um cluster convidado. O Virtual Machine Manager é usado para implantar e gerenciar os nós de cálculo e outros componentes de rede para esta solução.

      Para obter mais informações, consulte estes tópicos:

      • Installing a Highly Available VMM Management Server (Instalando um servidor de gerenciamento VMM altamente disponível)

      • Implantar um Cluster Convidado Usando um Disco Rígido Virtual Compartilhado

   5. Implantar o Windows Server Update Services

      Use o Virtual Machine Manager em conjunto com o Windows Server Update Services para atualizar todas as máquinas virtuais nesta solução.

      Para obter mais informações, veja Gerenciando atualizações de malha no VMM (ou Implantar o Windows Server Update Services em sua organização se você não estiver usando o Virtual Machine Manager).

9. Implantar os nós de computação e clusters

   Depois de configurar sua infraestrutura, use o Virtual Machine Manager ou o Windows PowerShell para implantar os nós de cálculo de bare-metal e configure-os em um cluster de failover, com o Virtual Machine Manager e o Windows Server Update Services fornecendo atualizações aos nós de cluster.

   Para obter mais informações, veja Administrando o System Center 2012 - Virtual Machine Manager.

10. Configurar seu locatário de rede

    Para configurar sua rede de locatários, veja Implantar a infraestrutura de rede do locatário altamente dimensionável para provedores de hospedagem.

11. Implantar as máquinas virtuais de locatário

    Depois de configurar a rede de locatários, use o Virtual Machine Manager ou o Windows PowerShell para implantar suas máquinas virtuais de locatários.

Consulte também

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