虚拟环境中的容量管理和高可用性 (SharePoint Server 2010)

上一次修改主题： 2016-11-30

本文提供有关承载 Microsoft SharePoint Server 2010 的虚拟环境的容量管理和高可用性信息。本文之所以将这两个概念结合在一起是因为，在制定虚拟化计划和虚拟环境的体系结构时，容量和尺寸调整是非常重要的两个部分，而且在虚拟环境中，容量管理和高可用性不是互相孤立的。对于虚拟化主机，容量不足会影响场级别和主机级别的高可用性。

虚拟环境的其他方面（如备份和恢复）也是如此，容量管理和高可用性必须适应虚拟环境的两层，即用于 SharePoint Server 2010 的虚拟机和用于承载虚拟机的物理服务器。对于混合环境，还必须处理物理 Microsoft SharePoint Server 场服务器。

本文内容：

• 虚拟化概述

• 容量管理

• 虚拟化服务器的容量和尺寸调整

• 创建和优化体系结构

• 用于改进体系结构的其他选项

虚拟化概述

由 Windows Server 2008 Hyper-V 技术或 Microsoft Hyper-V Server 2008 实现的服务器虚拟化是以硬件为基础，也称为硬件辅助虚拟化，与基于软件的虚拟化相对。与基于软件的虚拟化技术相比，Hyper-V 虚拟机监控程序与物理服务器硬件组件的通信路径和交互更为直接。最终结果是性能高于基于软件的虚拟化技术。有关 Hyper-V 体系结构的详细信息，请参阅 Windows Server 2008 中的 Hyper-V 简介 (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=188006&clcid=0x804) 和监控 Hyper-V 性能（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=187746&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面）。

尽管物理服务器可能会满足 Hyper-V 要求，但每台物理服务器都是唯一的。每个制造商都使用他们自己实现的处理器、多核技术、内存、数据总线、硬盘和网络适配器。此外，即使是同一制造商生产的型号，硬件设计和实现也会因型号而异。这就突显了在虚拟环境中部署 SharePoint Server 2010 时进行严格测试的需要。

软件程序和应用程序与硬件一样，也存在性能方面的差异。有些程序会占用大量 CPU，其他程序可能需要大量内存，还有些程序会占用大量硬盘空间。SharePoint Server 与 Internet Information Server (IIS) 和 SQL Server 2008 一样，也有它自己的容量需求。同样，仍需要进行严格的测试。

容量管理要求您考虑虚拟化服务器、存储解决方案、网络基础结构、SharePoint Server 环境中运行的技术以及为实现 SharePoint Server 解决方案而启用的功能。

容量管理

容量管理对容量规划的概念进行了延伸，旨在表达一种循环方法，该方法通过持续监控和优化 SharePoint Server 2010 部署的容量，来适应不断变化的情况和要求。可将此方法应用于所有 SharePoint Server 场，包括完全虚拟化的场和部分虚拟化的场。有关容量管理的概述，请参阅 Capacity management and sizing for SharePoint Server 2010。其他容量管理资源位于 SharePoint Server 2010 的容量管理（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=194748&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面） 资源中心。

虚拟化服务器的容量和尺寸调整

在拥有场服务器的 SharePoint Server 场设计和尺寸调整建议后，便可设计支持虚拟场所需的物理虚拟化主机体系结构。有关虚拟体系结构的详细信息，请参阅规划虚拟体系结构 (SharePoint Server 2010)。

建议您使用 SharePoint Server 2010 容量管理中的适用原则并将其用作虚拟环境的指导。以下活动阐释了从最初的规划到在生产环境中进行部署的整个过程中，设计、调整尺寸和调整虚拟及物理体系结构的迭代本质。

• 在开始场部署之前，创建可调整虚拟机和虚拟化服务器大小的虚拟和物理体系结构。当存在多个虚拟化主机时，此体系结构必须包括虚拟机分布。

• 在部署的试验阶段，收集运行状况和性能数据，以便为场虚拟机和虚拟化主机建立基准。

• 在部署的用户验收测试阶段，根据基准检验数据调整虚拟化主机和虚拟机配置。如果需要，可通过在虚拟化主机上重新分布虚拟机来更改物理体系结构。

• 在部署后，继续收集运行状况和性能基准并优化虚拟机，并在适用时优化物理机配置。如果需要，可对两个体系结构都进行调整。

必须分析虚拟化主机和虚拟机性能数据，并了解该数据如何反映容量需求和应用程序对容量的影响。此外，您还必须了解性能和容量限制。鉴于虚拟层和物理层之间的相互关系，影响虚拟机容量和性能的任何因素都可能对主机产生直接影响，或必须通过更改虚拟化主机配置来适应这些因素，以便在整个场内维持可接受的性能。

有些情况下，可能需要通过添加其他虚拟化主机、然后更改虚拟机在物理体系结构中的分布来更改物理体系结构。

建议您阅读 Hyper-V 性能常见问题解答 R2（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=187745&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面），本文经过更新，以反映 Windows Server 2008 R2 和 Windows Server 2008 Service Pack 2 (SP2) 的容量和性能信息。该常见问题解答对常见 Hyper-V 问题做出了解答，提供了相关指导，还包括详细文章的链接，通过这些文章您可以制定用于虚拟化主机、虚拟机和 Windows 网络的基准检验。

还建议您阅读以下有关 Hyper-V 性能计数器的文章：

• Hyper-V 性能计数器 - 第一部分（共多个部分）- 概述（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=125651&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面）

• Hyper-V 性能计数器 – 第二部分（共多个部分）–“Hyper-V 虚拟机监控程序”计数器集（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=125652&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面）

• Hyper-V 性能计数器 – 第三部分（共多个部分）–“Hyper-V 虚拟机监控程序逻辑处理器”计数器集（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=125653&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面）

• Hyper-V 性能计数器 – 第四部分（共多个部分）–“Hyper-V 虚拟机监控程序虚拟处理器”和“Hyper-V 虚拟机监控程序根虚拟处理器”计数器集（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=125655&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面）

创建和优化体系结构

完整的体系结构包括虚拟化主机、虚拟机和构成您计划部署的 SharePoint Server 环境的物理机。有关虚拟化体系结构的详细信息，请参阅规划虚拟体系结构 (SharePoint Server 2010)。

开发和实现虚拟体系结构的过程包括以下步骤：

1. 创建虚拟和物理体系结构。创建一个将支持 SharePoint Server 2010 场目标的体系结构。

2. 分析体系结构。确定并获取任何缺失的信息或有助于改进您计划部署的环境的设计的信息。

3. 优化体系结构。使用步骤 2 中的信息优化体系结构。

4. 在逐步经历各个部署阶段时，继续优化体系结构和服务器配置。有关部署阶段的详细信息，请参阅技术图表 (SharePoint Server 2010) 一文中的“SharePoint 2010 产品部署和 SharePoint 2010 产品：虚拟化过程模型”。

创建体系结构

创建可用作评估和调整虚拟机及虚拟化主机配置的工具的体系结构模型。可使用以下准则作为开发模型时的指导原则：

• 确定需要的虚拟机数量以及每个虚拟机在 SharePoint Server 场中的角色。

• 指定各种虚拟机配置要求（磁盘空间、内存和处理器数）。这些要求基于 SharePoint Server 容量要求。

• 指定虚拟化主机要求（磁盘空间、内存和逻辑处理器数）。这些要求基于虚拟机要求。

• 确定虚拟机在虚拟化主机上的分布。这基于场高可用性要求，受虚拟化主机数量和容量的限制。

• 确定一般的网络和存储要求。

• 允许虚拟化主机和虚拟机增长（向上扩展或向外扩展）。

创建体系结构模型后，必须对两个体系结构都进行分析，以验证设计以及虚拟化主机和虚拟机配置。

分析体系结构

分析体系结构的基本目的是确定该体系结构是否可以成功支持您要部署的 SharePoint Server 2010 解决方案。但是，比较合理的做法是假设设计和服务器配置会随着部署过程的进行而发生变化。

下图显示了由前端 Web 服务器、应用程序服务器和数据库服务器构成的场的虚拟体系结构示例。此体系结构是中小型场的虚拟体系结构示例中介绍的中小型场的代表，可使用该体系结构来演示在分析虚拟场的容量和可用性要求时必须考虑的关键元素。

图 1. 初步体系结构

使用为创建虚拟体系结构提供的准则来分析上图中显示的示例体系结构。该图中的体系结构假定所有 Web 服务器和应用程序服务器都是虚拟机。未确定场数据库服务器是物理机还是虚拟机。

虚拟化主机分析

下表（HOST-1 和 HOST-2）对每个虚拟化主机进行了分析并使用内存、处理器和可伸缩性作为准则。主机分析之后是设计分析。

HOST-1

HOST-2

设计分析

示例体系结构通常会显示场服务器高可用性的程度。例如，在 HOST-1 和 HOST-2 中分布三台前端 Web 服务器，而且数据库服务器（群集或镜像）也位于不同的虚拟化主机或不同的物理服务器上。虚拟化主机级别的高可用性不属于体系结构的一部分，并且缺少相关信息。在修改设计之前，必须提供以下信息：

• 数据库大小

  内容数据库的大小决定了所有场服务器的配置和分布方式。

• 存储子系统

  例如，在示例体系结构中，未提供有关每台虚拟机所需磁盘数量的任何信息，也未指明磁盘分布和容量。此信息对于确定和配置存储系统非常重要。该体系结构示例使用本地存储。您必须确定这是否适合您的环境，或者您是否要将传递磁盘配置用于 SAN 中的 LUN。

• 网络要求

  必须确定网络适配器数量和最低吞吐量。

• 虚拟硬盘配置

  您还必须确定要使用哪种 Hyper-V 硬盘配置（例如，固定大小、传递式）。有关详细信息，请参阅规划磁盘和存储 (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=188007&clcid=0x804) 以及虚拟硬盘性能：Windows Server 2008 / Windows Server 2008 R2 / Windows 7（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=186519&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面）。

完成设计审查后，下一步是优化体系结构。

优化体系结构

优化体系结构的范围取决于您的初始体系结构、分析结果以及实现计划。使用所提供的示例时，有些情况下，您可能会决定不进行任何更改。例如：

• 初步体系结构适合早期测试、概念证明和有限的试验部署。

• 虚拟化主机仅用于测试，在用户验收测试阶段将由高容量主机取代。

• 虚拟场仅用于测试目的，将在测试完成后关闭。有些情况下会保留该环境，并在日后用于测试软件更新。

下图显示了修订后的体系结构，它更适合生产场。

图 2. 修订后的体系结构

在修订后的体系结构中，主要假设是您要保留八台核心商品虚拟化服务器。前面图中的更改反映了该假设并包括以下注意事项：

• 内容数据库的估计大小为 1 TB。

• 目标是为所有场服务器提供高可用性并尽可能提高基础结构中的性能。

• 场数据库服务器是可进行群集或镜像处理以支持高可用性的物理服务器。每台服务器有 8 个内核、16 GB 的 RAM，并使用本地驱动器以减少延迟。

虚拟化主机分析

下表（修订后的 HOST-1 和修订后的 HOST-2）使用内存、处理器和可伸缩性作为准则对每个虚拟化主机进行了分析。主机分析之后是设计分析。

修订后的 HOST-1

修订后的 HOST-2

设计分析

• 每台虚拟机都使用三驱动器配置，根据 SharePoint Server 最佳实践指导原则确定大小。这些驱动器通常配置如下：

  • 驱动器 C (50 GB) 用于 Windows 安装

  • 驱动器 D (50 GB) 用于 SharePoint Server 2010 文件

  • 驱动器 E (300 GB) 用于 Web 内容和日志文件

• 每台前端 Web 服务器都配置有四个虚拟处理器 (4xVP) 和 8 GB RAM。这是建议用于生产环境的最低配置。

• 前端 Web 服务器数增加到四个，以支持有效群集和高可用性。这种四服务器配置特别适用于安装软件更新，因为在安装更新时，始终有两台服务器可用。

• 两台应用程序服务器（App-1，App-2）可提供高可用性。App-1 承载管理中心、搜索爬网组件和搜索查询组件的被动式索引。处理器数和内存空量基于内容数据库的估计大小。

  App-2 是专用的搜索查询服务器。它还包含管理中心的副本。处理器数和内存内量基于内容数据库的估计大小。

• 为了实现高可用性，管理中心也安装在另一主机的前端 Web 服务器上。

• 数据库服务器是为了确保高可用性而进行群集或镜像处理的物理服务器。移动到物理服务器的优点是可以增大虚拟场服务器的虚拟化主机容量，并改进总体数据库性能。

  备注

  如上文所述，是否虚拟化数据库服务器是一个复杂的决策，需要进行全面的规划和测试。

• 从联网角度考虑，两台虚拟化主机都配有两个独立的 1 GB 物理网络适配器。这是一种建议做法，旨在确保将虚拟化主机和虚拟机数据流量分离，从而在改进性能的同时提供某种适配器冗余。

• 每个虚拟化主机采用一个虚拟 LAN (VLAN)，这可提供以下优点：网络隔离、改进安全性和性能。

修订后的虚拟和物理体系结构得到了显著改进，可部署到生产环境中。但请注意，根据配置，可用的虚拟化主机资源不支持场缩放。此外，这些资源也不支持根据需要在主机之间迁移场服务器。

实际上，如果要将示例场部署到生产环境中，建议您考虑以下升级：

• 使用具有 16 核、48 或 64 GB RAM 的计算机增大虚拟化主机的容量。

• 添加一台或多台虚拟化主机。

若要实现最佳级别的高可用性，请考虑下一节中的其他选项。

用于改进体系结构的其他选项

上一节提供了用于修订模型的选项。当然，还提供有用于提高性能和高可用性的其他选项。向外扩展虚拟化主机环境或向上扩展虚拟化主机都是不错的选择，但成本始终是一个问题。组织的虚拟化策略将帮助定义最佳实践。

通过以下选项可实现性能提升：

• 部署或购买具有启用了二级地址转换 (SLAT) 的处理器的服务器。在 Intel 处理器中，此功能称为嵌套页表，在 Nehalem 55xx 系列处理器中提供。对于 AMD，此功能称为增强页表 (EPT)。

• 部署或购买提供 CPU 内核放置功能的服务器，该功能使正在运行的 Hyper-V 可以使用最少的处理器内核来满足工作负载需求。

• 研究 TCP 烟囱卸载、虚拟机队列 (VMQ) 和极大帧。这些功能可在改进网络性能的同时降低 CPU 使用率，从而增加总系统容量。

• 研究极大帧支持，以便在传输大量数据时提高网络性能。但是，必须对此进行全面测试，因为极大帧并不适用于所有环境。

• 研究适配器队列。此功能不仅可以改进网络性能，还可以为物理网络适配器提供故障转移能力。

  重要

  适配器组是一个第三方解决方案，仅受供应商支持。有关详细信息，请参阅 Microsoft 对用于 Hyper-V 的 NIC 组的支持策略（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=194749&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面）。

为了确保虚拟环境的高可用性，请考虑实现 Windows Server 2008 R2 故障转移群集和 Hyper-V 实时迁移，如下所述：

• 故障转移群集的范围可以包括虚拟化主机和每台主机上的虚拟机。如果虚拟化主机意外失败，虚拟机会自动故障转移到另一台虚拟化主机。

• 实时迁移是用于计划内停机时间的解决方案。可将正在运行的虚拟机迁移到其他服务器（无需停机）、关闭物理服务器并执行维护。完成对服务器的维护后，可使用实时迁移将虚拟机重新移动到原来的物理服务器。

有关详细信息，请参阅 Hyper-V：使用 Hyper-V 和故障转移群集（该链接可能指向英文页面） (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=187967&clcid=0x804)（该链接可能指向英文页面） 以及 Hyper-V：在 Windows Server 2008 R2 中将实时迁移用于群集共享卷 (https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=188009&clcid=0x804)。