Hyper-V Network Virtualization Overview

Si applica a: Windows Server 2012 R2

In Windows Server 2012 R2 e System Center 2012 R2 Virtual Machine Manager viene fornita da Microsoft una soluzione di virtualizzazione di rete end-to-end. La soluzione di virtualizzazione di rete di Microsoft è costituita da quattro componenti principali:

• Microsoft Azure Pack per Windows Server offre un portale per il tenant per la creazione di reti virtuali.

• System Center 2012 R2 Virtual Machine Manager (VMM) consente una gestione centralizzata delle reti virtuali.

• Virtualizzazione rete Hyper-V offre l'infrastruttura necessaria per virtualizzare il traffico di rete.

• I gateway di Virtualizzazione rete Hyper-V forniscono connessioni tra reti virtuali e fisiche.

Per altre informazioni su una soluzione di virtualizzazione della rete che usa tutti questi componenti, vedere Distribuire un'infrastruttura di rete tenant altamente scalabile per provider di hosting.

In questo argomento vengono presentati i concetti, nonché le funzionalità e i vantaggi principali di Virtualizzazione rete Hyper-V (una parte della soluzione di virtualizzazione di rete globale) in Windows Server 2012 R2. Vengono inoltre illustrati i vantaggi che la virtualizzazione di rete offre sia ai cloud privati per il consolidamento del carico di lavoro aziendale che ai provider di servizi IaaS (Infrastructure as a Service) nel cloud pubblico.

Per altri dettagli tecnici, vedi Dettagli tecnici di Virtualizzazione rete Hyper-V.

Argomenti correlati

• Panoramica di Hyper-V

• Panoramica sul commutatore virtuale Hyper-V

Descrizione delle funzionalità

Per dotare le macchine virtuali di "reti virtuali", denominate reti VM, Virtualizzazione rete Hyper-V utilizza modalità simili a quelle utilizzate dalla virtualizzazione di server (hypervisor) per dotare il sistema operativo di "macchine virtuali". La virtualizzazione di rete disaccoppia le reti virtuali dall'infrastruttura di rete fisica ed elimina dal provisioning delle macchine virtuali i vincoli di VLAN e di assegnazione di indirizzi IP gerarchici. Questa flessibilità consente ai clienti di spostarsi agevolmente nei cloud IaaS e ai provider di servizi di hosting e amministratori di centri dati di gestire con maggiore efficienza la propria infrastruttura, mantenendo invariati il necessario isolamento multi-tenant e i requisiti di sicurezza e garantendo il supporto degli indirizzi IP di macchine virtuali sovrapposti.

I clienti desiderano poter estendere i propri centri dati nel cloud in modo semplice. Attualmente, la realizzazione di architetture cloud ibride di questo tipo presenta alcune difficoltà tecniche. Tra gli ostacoli principali che devono essere affrontati dai clienti sono inclusi il riutilizzo delle topologie di rete esistenti (subnet, indirizzi IP, servizi di rete e così via) nel cloud e il bridging tra le risorse locali e le risorse nel cloud. Virtualizzazione rete Hyper-V si basa sul concetto di una rete VM indipendente dalla rete fisica sottostante. Grazie a questo concetto di una rete VM, costituita da una o più subnet virtuali, la posizione fisica esatta occupata nella rete fisica dalle macchine virtuali collegate a una rete virtuale è disaccoppiata dalla topologia della rete virtuale. Di conseguenza, i clienti possono spostare agevolmente le subnet virtuali nel cloud mantenendo gli indirizzi IP e la topologia esistenti nel cloud, in modo che i servizi esistenti possano continuare a funzionare anche senza conoscere la posizione fisica delle subnet. Virtualizzazione rete Hyper-V pertanto consente la realizzazione di un cloud ibrido di facile attuazione.

Oltre al cloud ibrido, molte organizzazioni stanno consolidando i propri centri dati e creando cloud privati che consentano loro di sfruttare internamente i vantaggi offerti dalle architetture cloud in termini di efficienza e scalabilità. Tramite il disaccoppiamento della topologia di rete di una business unit (resa virtuale) dalla topologia di rete fisica effettiva, Virtualizzazione rete Hyper-V offre ai cloud privati maggiore flessibilità ed efficienza. In questo modo, le business unit possono condividere facilmente un cloud interno privato restando comunque isolate una dall'altra e continuare a mantenere le topologie di rete esistenti. Il team operativo del centro dati può contare sulla flessibilità di distribuire e spostare in modo dinamico i carichi di lavoro in qualsiasi punto del centro dati senza interruzioni dei server, migliorando le efficienze operative e la funzionalità complessiva del centro dati.

Per i proprietari del carico di lavoro, il vantaggio principale consiste nella possibilità di spostare nel cloud le “topologie” del carico di lavoro senza modificare gli indirizzi IP o riscrivere la applicazioni. Ad esempio, una tipica applicazione line-of-business a tre livelli è composta da livello front end, livello della logica di business e livello di database. Tramite il criterio Virtualizzazione rete Hyper-V i clienti possono caricare nel cloud tutti i livelli o parte di essi mantenendo invariati la topologia di routing e gli indirizzi IP dei servizi (vale a dire gli indirizzi IP della macchina virtuale), senza alcuna necessità di modificare le applicazioni.

La maggiore flessibilità nella selezione host per la macchina virtuale consente ai proprietari dell'infrastruttura di spostare i carichi di lavoro in qualsiasi punto del centro dati senza modificare le macchine virtuali o riconfigurare le reti. Ad esempio, Virtualizzazione rete Hyper-V consente la migrazione in tempo reale tra subnet, in questo modo una macchina virtuale può effettuare la migrazione in tempo reale in qualsiasi punto del centro dati senza alcuna interruzione del servizio. In precedenza, la migrazione in tempo reale era limitata alla stessa subnet, con conseguente limitazione del posizionamento delle macchine virtuali. La migrazione in tempo reale tra subnet consente agli amministratori di consolidare i carichi di lavoro in base ai requisiti di risorse dinamiche e di efficienza energetica, oltre a permettere la manutenzione dell'infrastruttura senza interrompere il tempo di attività del carico di lavoro dei clienti.

Applicazioni pratiche

Con la diffusione dei centri dati virtualizzati, le organizzazioni IT e i provider di servizi di hosting (ovvero provider che offrono servizi di collocazione o noleggio di server fisici) hanno incominciato a offrire infrastrutture virtualizzate più flessibili per facilitare l'offerta ai clienti di istanze di server su richiesta. Questo nuovo tipo di servizio è denominato IaaS (Infrastructure as a Service).Windows Server 2012 R2 è dotato di tutte le funzionalità di piattaforma necessarie per mettere i clienti aziendali in condizione di creare cloud privati ed effettuare la transizione a un modello operativo di tipo ITaaS (IT as a service).Windows Server 2012 R2 consente inoltre ai provider di servizi di hosting di realizzare cloud pubblici e di offrire ai propri clienti soluzioni IaaS. La soluzione cloud di Microsoft per la gestione dei criteri di Virtualizzazione rete Hyper-V è particolarmente potente se utilizzata insieme a Virtual Machine Manager.

In Windows Server 2012 R2 Virtualizzazione rete Hyper-V consente una virtualizzazione di rete basata su criteri e controllata da software in grado di ridurre il sovraccarico in termini di gestione che colpisce le aziende impegnate nell'espansione di cloud IaaS dedicati. Offre inoltre ai provider di servizi di hosting su cloud migliori flessibilità e scalabilità nella gestione delle macchine virtuali per un utilizzo ottimale delle risorse.

In uno scenario IaaS costituito da macchine virtuali provenienti da diverse divisioni aziendali (cloud dedicato) o da diversi clienti (cloud in hosting) è necessario provvedere a un isolamento sicuro. La soluzione attualmente in uso, costituta da reti locali virtuali (VLAN), può presentare svantaggi significativi in questo scenario.

VLAN   Attualmente, le reti VLAN costituiscono il meccanismo utilizzato da gran parte delle organizzazioni per supportare il riutilizzo dello spazio di indirizzi e l'isolamento del tenant. Le VLAN utilizzano la codifica esplicita (ID VLAN) nelle intestazioni dei frame Ethernet e si affidano ai commutatori Ethernet per applicare l'isolamento e limitare il traffico verso i nodi di rete aventi lo stesso ID VLAN. I principali svantaggi delle VLAN sono i seguenti:

• Maggiore rischio di interruzione accidentale dovuto alle difficoltà di riconfigurazione dei commutatori di produzione ogniqualvolta si spostano le macchine virtuali o i confini di isolamento all'interno del centro dati dinamico.

• Scalabilità limitata, poiché sono presenti al massimo 4094 VLAN e i normali commutatori supportano non più di 1000 ID VLAN.

• Vincolo di un'unica subnet IP, con conseguente limitazione del numero di nodi entro un'unica VLAN e restrizione del posizionamento delle macchine virtuali in base alle posizioni fisiche. Benché sia possibile espandere le VLAN tra siti, la VLAN deve trovarsi interamente sulla stessa subnet.

Assegnazione di indirizzi IP   Oltre agli svantaggi presentati dalle VLAN, anche l'assegnazione degli indirizzi IP delle macchine virtuali comporta dei problemi, quali:

• Gli indirizzi IP delle macchine virtuali sono determinati dalle posizioni fisiche all'interno dell'infrastruttura di rete del centro dati. Di conseguenza, lo spostamento nel cloud richiede in genere la modifica degli indirizzi IP dei carichi di lavoro del servizio.

• I criteri sono legati agli indirizzi IP, quali regole firewall, individuazione risorse, servizi directory e così via. Per modificare gli indirizzi IP è necessario aggiornare tutti i criteri associati.

• Distribuzione della macchina virtuale e isolamento del traffico dipendono dalla topologia.

Quando gli amministratori di rete del centro dati pianificano il layout fisico del centro dati, devono decidere dove posizionare fisicamente e indirizzare le subnet. Le decisioni sono basate su IP e tecnologia Ethernet, che determinano i potenziali indirizzi IP consentiti per l'esecuzione delle macchine virtuali su un dato server o un server blade collegato a un determinato rack del centro dati. Il provisioning e il posizionamento di una macchina virtuale nel centro dati richiede che questa rifletta le scelte e le limitazioni riguardanti gli indirizzi IP sopra descritte. Pertanto, in genere gli amministratori del centro dati non possono che assegnare nuovi indirizzi IP alle macchine virtuali.

Il problema, in questo caso, è che gli indirizzi IP, oltre a essere tali, sono associati a informazioni di carattere semantico. Ad esempio, una subnet può contenere determinati servizi o trovarsi in una posizione fisica diversa. Sono comunemente associati agli indirizzi IP regole firewall, criteri di controllo degli accessi e associazioni di sicurezza IPsec. La modifica degli indirizzi IP costringe i proprietari della macchina virtuale a regolare i criteri basati sull'indirizzo IP originario. Il sovraccarico di renumerazione è talmente elevato che molte aziende preferiscono distribuire nel cloud solo i servizi nuovi, lasciando perdere le applicazioni legacy.

Virtualizzazione di rete Hyper-V disaccoppia le reti virtuali delle macchine virtuali dei clienti dall'infrastruttura di rete fisica, consentendo alle macchine virtuali dei clienti di mantenere il proprio indirizzo IP originario, mentre gli amministratori del centro dati potrebbero eseguire il provisioning delle macchine virtuali dei clienti in qualsiasi punto del centro dati senza alcuna necessità di riconfigurare gli indirizzi IP fisici o gli ID VLAN. Nella sezione successiva sono riepilogate le funzionalità principali.

Funzionalità importanti

Di seguito è riportato l'elenco delle funzionalità e dei vantaggi principali di Virtualizzazione rete Hyper-V in Windows Server 2012 R2:

• Consente il posizionamento flessibile del carico di lavoro - Isolamento di rete e riutilizzo degli indirizzi IP senza VLAN

  Virtualizzazione rete Hyper-V disaccoppia ’le reti virtuali dall'infrastruttura di rete fisica dei provider di servizi di hosting, consentendo maggiore libertà nel posizionamento dei carichi di lavoro all'interno dei centri dati. Il posizionamento del carico di lavoro delle macchine virtuali non è più limitato dall'assegnazione degli indirizzi IP o dai requisiti di isolamento VLAN della rete fisica perché viene applicato all'interno degli host Hyper-V basati su criteri di virtualizzazione multi-tenant definiti da software.

  È ora possibile distribuire sul medesimo server host le macchine virtuali di clienti diversi con indirizzi IP sovrapposti senza effettuare complicate configurazioni della VLAN, né violare la gerarchia degli indirizzi IP. In questo modo si velocizza la migrazione dei carichi di lavoro dei clienti verso provider di servizi di hosting IaaS condivisi e i clienti possono spostare i carichi di lavoro senza apportare alcuna modifica, lasciando perciò invariati anche gli indirizzi IP delle macchine virtuali. Per i provider di servizi di hosting, che supportano un gran numero di clienti che desiderano estendere il proprio spazio indirizzi di rete esistente nel centro dati IaaS condiviso, configurare e mantenere VLAN isolate per ogni cliente per garantire la coesistenza di spazi indirizzi potenzialmente sovrapposti non è impresa semplice. Con Virtualizzazione rete Hyper-V il supporto degli indirizzi sovrapposti è semplificato e richiede meno interventi di configurazione della rete da parte del provider di servizi di hosting.

  Inoltre, si possono effettuare manutenzione e aggiornamenti dell'infrastruttura di rete senza causare l'interruzione dei carichi di lavoro dei clienti. Con Virtualizzazione rete Hyper-V è possibile eseguire la migrazione delle macchine virtuali presenti su host, rack, subnet, VLAN o intero cluster senza alcuna necessità di modifica degli indirizzi IP fisici o di un'estesa riconfigurazione.

• Semplifica lo spostamento dei carichi di lavoro in cloud IaaS condiviso

  Con Virtualizzazione rete Hyper-V indirizzi IP e configurazioni della macchina virtuale restano invariati. In questo modo le organizzazioni IT possono spostare agevolmente i carichi di lavoro dai propri centri dati a un provider di servizi di hosting IaaS condivisi con interventi minimi di riconfigurazione del carico di lavoro o di strumenti e criteri dell'infrastruttura. In caso di connettività tra due centri dati, gli amministratori IT possono continuare a utilizzare i propri strumenti senza riconfigurarli.

• Consente la migrazione in tempo reale tra subnet

  La migrazione in tempo reale dei carichi di lavoro delle macchine virtuali era tradizionalmente limitata alla stessa subnet IP o VLAN perché il passaggio tra subnet richiedeva che il sistema operativo guest della macchina virtuale cambiasse indirizzo IP. Questo cambio di indirizzo tronca la comunicazione esistente e interrompe i servizi in esecuzione nella macchina virtuale. Virtualizzazione rete Hyper-V consente di effettuare la migrazione in tempo reale dei carichi di lavoro dai server che eseguono Windows Server 2012 in una subnet ai server che eseguono Windows Server 2012 in un'altra subnet senza cambiare i loro indirizzi IP. Virtualizzazione rete Hyper-V assicura aggiornamento e sincronizzazione delle modifiche alla posizione delle macchine virtuali tra gli host in comunicazione continua con la macchina virtuale oggetto della migrazione.

• Semplifica la gestione del server e dell'amministrazione di rete disaccoppiati

  Il posizionamento del carico di lavoro del server è più semplice, perché migrazione e posizionamento dei carichi di lavoro sono indipendenti dalla configurazione della rete fisica sottostante. Gli amministratori del server possono perciò concentrarsi sulla gestione di servizi e server, mentre gli amministratori di rete possono concentrarsi sulla gestione complessiva dell'infrastruttura e del traffico di rete, consentendo agli amministratori dei server dei centri dati di distribuire le macchine virtuali ed effettuarne la migrazione senza modificarne gli indirizzi IP. Il sovraccarico è ridotto, perché Virtualizzazione rete Hyper-V consente il posizionamento delle macchine virtuali indipendentemente dalla topologia di rete, con conseguente riduzione, da parte degli amministratori di rete, della necessità di affrontare posizionamenti che potrebbero modificare i confini di isolamento.

• Semplifica la rete e migliora l'utilizzo delle risorse di rete/del server

  La rigidità delle VLAN e la dipendenza del posizionamento delle macchine virtuali da un'infrastruttura di rete fisica provocano provisioning eccessivo e sottoutilizzo. Interrompendo la dipendenza, la maggiore flessibilità di posizionamento delle macchine virtuali può semplificare la gestione di rete e migliorare l'utilizzo delle risorse di rete e del server. Si tenga presente che Virtualizzazione rete Hyper-V supporta le VLAN nel contesto del centro dati fisico. Può capitare, ad esempio, che un centro dati desideri convogliare tutto il traffico di Virtualizzazione rete Hyper-V su una determinata VLAN.

• È compatibile con l'infrastruttura esistente e le tecnologie più nuove

  Virtualizzazione rete Hyper-V può essere distribuito negli odierni centri dati, ma allo stesso tempo è compatibile con le ultimissime tecnologie “flat network” per i centri dati.

• Offre interoperabilità e predisposizione per l'ecosistema

  Virtualizzazione rete Hyper-V supporta più configurazioni per la comunicazione con le risorse esistenti, quali la connettività tra sedi, le reti SAN (Storage Area Network), l'accesso non virtualizzato alle risorse e così via. Microsoft si impegna a collaborare con i propri partner di ecosistema per supportare e migliorare l'esperienza di Virtualizzazione rete Hyper-V in termini di performance, scalabilità e gestione.

• Usa Windows PowerShell e WMI

  Virtualizzazione rete Hyper-V supporta Windows PowerShell e Strumentazione gestione Windows (WMI) per la configurazione dei criteri di virtualizzazione rete e isolamento. I cmdlet di Windows PowerShell per Virtualizzazione rete Hyper-V consentono agli amministratori di creare strumenti da riga di comando o script automatici per la configurazione, il monitoraggio e la risoluzione dei problemi dei criteri di isolamento della rete.

Requisiti software

Virtualizzazione rete Hyper-V richiede Windows Server 2012 o Windows Server 2012 R2 e il ruolo Hyper-V.

Per le ultime soluzioni note, aggiornamenti e aggiornamenti rapidi, vedere Soluzioni note, aggiornamenti e aggiornamenti rapidi consigliati per ambienti di Virtualizzazione rete Hyper-V di Windows Server 2012 e Windows Server 2012 R2 all'indirizzo https://support.microsoft.com/kb/2974503.

Vedere anche

Per altre informazioni su Virtualizzazione rete Hyper-V, vedere le risorse seguenti: