使用 Windows Server 提供 Hyper-V 工作負載符合成本效益的儲存體

適用於: System Center 2012 R2, Windows Server 2012 R2

本指南的適用對象是誰？ 提供「基礎結構即服務」(IaaS) 的服務提供者 (主機服務提供者)，及要設定私人雲端的大型組織。

本指南可提供您哪些協助？ 您可以使用本解決方案指南，來了解適用於 Hyper-V 計算叢集以檔案伺服器為主的某特定存儲解決方案之高層級設計與實作。 其他解決方案也是可行的，但我們不在此加以描述。

該解決方案使用含儲存層 (向外延展檔案伺服器叢集) 的「儲存空間」，同時使用容易管理的伺服器訊息區 (SMB) 檔案共用，來建立軟體定義的存儲解決方案，它能夠最大化存放效能、減少成本，並且能獨立擴充運算資源與儲存體。

您知道 Microsoft Azure 在雲端中提供類似的功能嗎？ 深入了解 Microsoft Azure 儲存體和虛擬化解決方案。 在 Microsoft Azure 中建立混合式解決方案： - 了解 Azure 虛擬機器的成本效益、高回應性固態儲存體 - 在 Hyper-V 與 Microsoft Azure 之間移動 VM

下圖說明本解決方案指南所針對的問題與案例。

虛擬化工作負載的儲存體

在本解決方案指南中：

• 案例、問題陳述和目標

• 針對此解決方案所建議的規劃與設計方法為何？

• 實作此解決方案的整體步驟為何？

案例、問題陳述和目標

本節描述此解決方案指南中的案例、問題陳述與目標。

案例

在本案例中，我們假設您是提供服務 (包含基礎結構及服務) 的中小型主機服務提供者，或者是想要安裝私人雲的大型組織。 您讓企業能夠將他們日趨多樣化的工作負載移動到在 Hyper-V 虛擬機器上代管的雲端。 但這些新的工作負載伴隨著非常大量的的資料...

問題陳述

因為您確實已注意到在代管雲端服務的費用中，儲存裝置是費用佔比最高的項目。 資料需求不斷提高，同時硬碟的價格正在下降，為了增加效能，您可能已經購買越來越多的固態硬碟 (SSD)。 以整體效果來看，取得及操作存放裝置將繼續是一筆昂貴的費用。

您現有的存放裝置選項包含使用光纖通道結構且價格昂貴的存放區域網路 (SAN)，不過當效能不是那麼重要時，您可能也會考慮使用 iSCSI。 雖然這些選項可以提供彈性的儲存體設定，但它們也有下列幾項缺點：

• 光纖通道 (甚至是 iSCSI) SNA 相當昂貴。

• 安裝和維護 SAN 可能是相當複雜的工作。

因此，整體而言您想要解決的問題是：

• 如何為您的 Hyper-V 主機提供富彈性且高效能的存放裝置，同時維持低成本？

組織目標

基本上，您是在尋找提供下列優點的存儲解決方案：

• 持續可用性 - 您需要提供持續可用的遠端儲存體，讓停機時間維持在絕對最低值。

• 可調整的儲存體 - 您需要提供數百個 TB 且含高階輸送量的儲存體給數千部您要裝載的虛擬機器 (這個解決方案大約可針對 1,000-8,192 部虛擬機器提供 150-600 TB 的容量，每部虛擬機器大約有 75 GB)。

• 高效能 - 您需要可以為每個虛擬機器和服務提供最佳效能的儲存體。

• 高效率管理 - 您需要有效率且功能強大的管理工具，協助您設定與管理整個雲端平台解決方案，其中包含數百個磁碟以及許多伺服器節點。

• 低成本 - 您需要避免儲存體繼續耗用整體預算。

針對此解決方案所建議的規劃與設計方法為何？

本節會定義一個我們針對上述問題和目標所建議的解決方案。 此解決方案將著重在包含以下三個部分之雲端平台的存放裝置部分：

• 計算 - 租用戶工作負載裝載於執行 Hyper-V 虛擬機器的計算叢集上。

• 儲存 - 虛擬機器儲存於高效能的檔案伺服器叢集上。

• 管理 - 計算和檔案伺服器叢集都是由管理叢集所管理。

下圖說明此解決方案的存放裝置部分：

適用於虛擬機器解決方案架構的 Windows Server 存放裝置

下表列出此解決方案設計的元素，並說明選擇該設計的理由。

若要設計此解決方案中每個叢集的硬體和軟體組態，請參閱使用 Windows Server 為 Hyper-V 工作負載提供符合成本效益的存放裝置：規劃與設計指南。

此解決方案的挑戰

以下是此解決方案涉及的一些挑戰及克服挑戰的策略。

• 韌體和驅動程式問題

  若要減少韌體和驅動程式問題，尤其是大規模的問題，建議向已測試並支援硬體做為儲存空間的整合式解決方案的廠商購買所有生產硬體。Dell 提供的 Microsoft 雲端平台 (CPS) 就是此類解決方案的範例。 遵循每個廠商的建議以使用最新的建議驅動程式和韌體版本也很重要。

  也請執行 [驗證設定精靈]，並在設定每個叢集之前先解決每個問題。 如需詳細資訊，請參閱驗證容錯移轉叢集的硬體。

• 難以從 JBOD 與實體磁碟完全清除先前的儲存空間與容錯移轉叢集的資訊

  新的硬體通常不會有這個問題，但如果您是使用現有的硬體來測試組態，請在設定解決方案之前，先使用 Storage Windows PowerShell 模組中的 Cmdlet 將實體磁碟和 JBOD 中的「儲存空間」與「容錯移轉叢集」資訊完全清除。 在某些情況下讓 JBOD 進行電源循環有助於將保留資訊從裝置中移除。

  提示

  如需有助於從儲存空間設定中完全清除所有內容的指令碼，請參閱完全清除現有的儲存空間設定。

• 大規模的解決方案

  此解決方案需要投資大量硬體來以滿足測試目的。 您可以從較小型的解決方案開始來執行測試。 例如，您可以使用具備兩個節點與兩個 JBOD (較簡單的管理叢集) 及計算節點較少的檔案伺服器叢集。 當您在實驗室熟悉此解決方案之後，您就可以增加節點和 JBOD 到檔案伺服器叢集，不過您將必須重新建立儲存空間，以確保能透過磁碟櫃感知支援來跨所有磁碟櫃儲存資料。

實作此解決方案的整體步驟為何？

您可以使用本節中的步驟來實作解決方案。 請務必確認已正確部署每個步驟才繼續下一個步驟。

1. 設計解決方案和購買通過認證的硬體

   使用軟體定義儲存體設計考量指南，計劃和設計您的儲存體解決方案。 您也可以使用使用 Windows Server 為 Hyper-V 工作負載提供符合成本效益的存放裝置：規劃與設計指南來取得大規模設計儲存體、計算和管理叢集的概觀。

2. 將所有硬體放上機架並連接纜線

   連接您的檔案伺服器叢集、管理叢集、計算叢集，以及它們要連接的網路交換器。 目前請不要將此硬體連線到任何外部網路。

3. 更新所有軔體

   當硬體上線時，請更新您 JBOD、磁碟、伺服器、網路交換器和 HBA 的韌體到已認證的版本。

4. 在管理叢集上部署 Windows Server 2012 R2

   在管理叢集上，使用 Server Core 安裝選項來安裝 Windows Server 2012 R2，以降低套用到伺服器的軟體更新數量 (假設您未使用現有的管理叢集)。 使用連線至管理網路的膝上型電腦來從遠端設定所有節點，或使用 GUI 安裝選項安裝 Windows Server。

5. 安裝 Hyper-V 並在管理叢集上建立 AD DS、DNS 和 DHCP 的虛擬機器。

   安裝 Hyper-V 伺服器角色，然後使用 [Hyper-V 管理員] 或 [Windows PowerShell] 在 AD DS、DNS 和 DHCP 之管理叢集的其中一個節點上建立虛擬機器。 這部虛擬機器不具備高可用性(這些服務會在沒有叢集化的情況下複寫及平衡負載)，且您應該將作業系統虛擬硬碟 (.vhdx) 檔案儲存在其中一個節點的本機硬碟上。 請在另外兩個節點上再執行這個步驟兩次，這樣一來您就會分別在三個節點上有三部虛擬機器。 在管理叢集上設定好「容錯移轉叢集後」，您將會在稍後的安裝程序中設定更多的虛擬機器。

   如需詳細資訊，請參閱安裝 Hyper-V 和建立虛擬機器。

   注意

   設定好此解決方案之後, 您可以選擇性地建立執行 AD DS、DNS 及 DHCP 的高可用性虛擬機器 ，並淘汰此步驟中建立的獨立虛擬機器。 這樣可以使管理更具邏輯，因為所有虛擬機器都會具備高可用性且都儲存在檔案伺服器叢集上。

6. 部署 AD DS、DNS 和 DHCP

   如果您正在安裝新的管理叢集，請在每一部虛擬機器 (三個網域控制站) 上安裝 AD DS，並建立伺服器叢集 (包含整合 Active Directory 的 DNS 區域) 的新樹系，以及建立存放網路和管理網路的 DHCP 領域。

   如需詳細資訊，請參閱安裝 Active Directory 網域服務 (層級 100) 和逐步解說：設定 DHCP 容錯移轉。

7. 安裝檔案伺服器叢集

   使用下列步驟安裝檔案伺服器叢集：

   注意

   Virtual Machine Manager 可以從您檔案伺服器叢集的四個裸機節點快速建立向外延展檔案伺服器。 唯一的問題是您可能想要在尚未設定的檔案伺服器叢集上，儲存 Virtual Machine Manager 的虛擬硬碟檔案。 您可以在管理叢集上非高可用性的設定中安裝 Virtual Machine Manager、使用它來設定檔案伺服器叢集，然後再次在高可用設定 (儲存於檔案伺服器叢集上) 中設定 Virtual Machine Manager，選擇性地解決這個雞生蛋、蛋生雞的問題。

   1. 安裝 Windows Server 2012 R2

      使用 Server Core 安裝選項在檔案伺服器叢集的節點上安裝 Windows Server (作業系統安裝在每個節點的本機硬碟上)。

   2. (選擇性) 抹除現有的儲存空間和容錯移轉叢集設定資料

      如果您的 JBOD 和伺服器先前用於其他用途，請將所有「儲存空間」與「容錯移轉叢集」的資料從實體硬碟和 JBOD 上移除。 如需有助於從儲存空間設定中完全清除所有內容的指令碼 (我們確實是指所有資料，所以請小心！)， 請參閱完全清除現有的儲存空間設定。

   3. 驗證實體磁碟和磁碟櫃

      請檢查並確定所有實體磁碟都狀況良好、顯示正確的「媒體類型」，並且顯示為適合共用。 另外，請確認 JBOD 可正確顯示磁碟櫃相關資訊。

      如需可以驗證您的實體磁碟和磁碟櫃並執行一些效能和健全狀況檢查的指令碼，請參閱儲存空間實體磁碟驗證指令碼。

   4. 建立叢集存放集區

      驗證並最佳化叢集網路組態、標記每個網路 (例如存放網路和管理網路)，然後建立三個叢集存放集區 (具備四個 JBOD，每個 JBOD 各有四個 SSD 和 16 個 HDD，因此每個集區共有 80 個磁碟)。

      如需設定容錯移轉叢集和建立儲存集區的詳細資訊，請參閱部署叢集儲存空間。

   5. 建立向外延展檔案伺服器

      接下來使用 [向外延展檔案伺服器] 選項建立叢集檔案伺服器角色。

      如需詳細資訊，請參閱部署向外延展檔案伺服器。

   6. 為檔案伺服器叢集建立見證磁碟

      使用 [伺服器管理員] 或 New-VirtualDisk Cmdlet，來建立不具儲存層的 3 GB 雙向鏡像空間，以用來做為檔案伺服器叢集的見證磁碟，然後設定叢集仲裁。

      如需詳細資訊，請參閱設定叢集仲裁。

   7. 建立儲存層、儲存空間、磁碟分割、磁碟區，以及 CSV

      根據您的設計建立儲存空間，然後為每個儲存空間建立一個資料分割、一個磁碟區和一個 CSV。

   8. 為管理叢集虛擬機器建立持續可用的檔案共用

      在每個管理叢集上的虛擬機器所使用的 CSV 上建立一個持續可用的 SMB 檔案共用，並授與完全控制權限給每個管理叢集節點的電腦帳戶 (SYSTEM 帳戶和 Domain Administrators 群組)。

      如需詳細資訊，請參閱步驟 3：建立 SMB 檔案共用

8. 安裝管理叢集與其餘的管理虛擬機器。

   使用下列步驟在管理叢集上安裝「容錯移轉叢集」，並為您其餘的管理和基礎結構服務建立高可用性虛擬機器 (您已經在獨立虛擬機器中安裝 AD DS、DNS 和 DHCP)。 大部分的虛擬機器都是高可用性虛擬機器，但某些服務您可能會想使用客體叢集來建立虛擬機器之間的的叢集。

   1. 安裝容錯移轉叢集和設定 HYPER-V 叢集

      使用下列主題來建立管理叢集並設定 Hyper-V，以支援高可用性虛擬機器部署 Hyper-V 叢集。

   2. 設定叢集感知更新

      設定叢集感知更新，來讓更新叢集更簡單，同時將停機時間縮到最短或完全排除。 如需詳細資訊，請參閱叢集感知更新概觀。

   3. 部署 SQL Server

      部署 SQL Server 以支援 Virtual Machine Manager。 如需詳細資訊，請參閱下列主題：

      • AlwaysOn 容錯移轉叢集執行個體 (SQL Server)

      • 使用 SMB 檔案共用做為儲存選項來安裝 SQL Server

      • 建立新的 SQL Server 容錯移轉叢集 (安裝程式)

   4. 部署 Virtual Machine Manager

      在客體叢集上部署 Virtual Machine Manager。 在此解決方案中，Virtual Machine Manager 是用來部署和管理計算節點以及其他網路元件。

      如需詳細資訊，請參閱下列主題：

      • 安裝高可用性 VMM 管理伺服器

      • 使用共用虛擬硬碟部署客體叢集

   5. 部署 Windows Server Update Services

      搭配使用 Virtual Machine Manager 與 Windows Server Update Services 來更新此解決方案中的所有虛擬機器。

      如需詳細資訊，請參閱在 VMM 中管理網狀架構更新 (或者，如果您不是使用 Virtual Machine Manager，請參閱在組織中部署 Windows Server Update Services)。

9. 部署計算節點和叢集

   一旦設定您的基礎結構之後，請使用 Virtual Machine Manager 或 Windows PowerShell，從裸機部署計算節點，然後使用 Virtual Machine Manager 和 Windows Server Update Services，在容錯移轉叢集中設定它們，為叢集節點提供更新。

   如需詳細資訊，請參閱管理 System Center 2012 - Virtual Machine Manager。

10. 設定租用戶網路

    若要設定您的租用戶網路，請參閱為主機服務提供者部署高度可調整租用戶網路基礎結構。

11. 部署您的租用戶虛擬機器

    設定您的租用戶網路之後，請使用 Virtual Machine Manager 或 Windows PowerShell 來部署租用戶虛擬機器。

另請參閱

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