虛擬化：準備進行虛擬化
準備在基礎結構中部署虛擬機器時，您需要做好一些功課和跑腿活兒，但是回報是值得的。
Brian Marranzini
虛擬化是一項重要的技術，可幫助您充分發揮 IT 投資的效用。成本方面的效益既容易計算，也很容易證明。虛擬化也提供備份、還原、可攜性、測試和回復這類功能，而有助於應付管理和可用性的挑戰。
您可以在套用變更前建立虛擬機器 (VM) 的快照集，然後要是變更出現問題，就可以把它復原。只要將 VM 匯出或匯入任何具備 Hyper-V 功能的系統，您就可以跨不同的硬體進行備份和還原。您也可以將虛擬主機叢集化來建立硬體備援能力。
不過，部署 VM 確實需要個別進行維護，最重要的是進行適當的系統評估。此外，不像實體世界，虛擬化應用程式也需要多一層管理和監控。
在本文中，我將探討您在部署虛擬環境會面臨到的上述和其他挑戰 (有關詳細資訊，請參閱組建、架構和部署指南)。這些是用於準備使用虛擬化和 Hyper-V 的一些最佳作法，可幫助您充分發揮虛擬化的使用成效，同時將風險降至最低。
方便的基礎結構
虛擬化引發了架構上的轉型。過去訂購、上架、啟動機器、架設網路和進行設定都要花上好幾週，有時候甚至好幾個月時間。現在只要在 System Center Virtual Machine Manager (VMM) 中用滑鼠右鍵按一下機器，依序再選取 [範本]、[部署]，就可以一次搞定。
所有的基本工作基本上在當下就為您完成了。只要建置範本，就有個根據您特定需求由「系統準備好的」VM，如果使用 SAN 型複製技術搭配 VMM 的話，加入網域也只需要 30 分鐘不到的時間就可以準備執行了。它會判定哪部虛擬化主機擁有最大的容量，並將 VM 置於該處。聽起來好像很簡單，但是虛擬化可不是現成可用的周全服務。
在我們往下討論硬體之前，要先問的問題是「您有授權嗎？」。雖然深入探討授權遠超過本文的範疇，我們還是做個基本介紹。有關官方觀點，您可以檢閱 Microsoft 產品使用權。
Windows Server 2008 Standard Edition 可讓您針對每份授權執行一台 VM。而每份 Enterprise Edition 授權最多允許四台 VM。Datacenter Edition 則不限 VM 數量，而且是依每顆實體處理器 (而不是核心) 銷售。
如果您是隨硬體購買 Windows Server 授權，並且取得 OEM 版本，那麼就無法從該硬體移轉 OS — OS 是隨硬體存留和終止。如果您是透過其中一種大量授權通路或是大型帳戶轉售商購得，就可以每隔 90 天或是在發生硬碟失敗時移轉授權。
這表示如果您要在 90 天內將 VM 叢集化或是移動 VM，可以授權每台主機在該 90 天內需要執行的 VM 數量上限。您也可以透過 Datacenter Edition 授權所有主機。
如果您每顆實體處理器執行超過三或四台 VM，那麼 Datacenter Edition 是購買 Windows 最划算的方法。您也應該多多考慮 Windows 軟體保證。等到下一版 Windows 推出時，即使您只打算安裝一個複本，並且想在叢集內移動，也需要為每台主機各自準備一個複本。
System Center 產品有提供 Enterprise 和 Datacenter Suite 兩種版本。您可以使用整個 System Center 堆疊與不限數量的 VM 來保障使用權。將主機上的 VM 數量乘以每台 VM 所需的個別 System Center 管理授權，再加上主機的成本與適當管理套件的成本相比。
在三種工具或三台 VM 間有個分界點，而取得套件會是最划算的授權方法。大多數應用程式都有一種授權行動使用權可允許在伺服陣列 (最多包含兩個資料中心) 內移動。
轉換為虛擬
如果您使用 VMM 將實體機器轉換成 VM，或是要建置新環境，可透過 Operations Manager 或是免費的 Microsoft Assessment and Planning (MAP) Toolkit 進行這些轉換。他們可幫助您擷取和檢閱虛擬化潛在候選者的效能資訊。
現在就讓我們來考慮一下您的硬體。您所選的硬體必須能夠處理您計畫在尖峰層級累積執行的工作負載。因此，如果您有使用雙核心 2 Ghz 處理器且平均尖峰使用率為 80% 的工作負載，還有另外一個使用相同處理器但在尖峰的使用率為 50% 的工作負載，您必須確保有一個至少等於 150% 的系統。
您也可以使用雙核心 3 Ghz 處理器好讓實體主機執行一些額外負荷 (在本例中大約為 10%)。不過，處理器往往不是限制因素。大多數工作負載都是以非常低的平均 CPU 使用率執行。
虛擬化工作負載最大的障礙是 — 從最大到最小的順序列出 — 磁碟 I/O、RAM、網路 I/O，最後才是 CPU。提高 CPU 速度及核心的數量可繼續滿足或超越增加容量的摩爾定律。RAM 隨著密度的增加，價格仍舊持續下滑。
但是磁碟容量則隨著時間大幅增長。磁碟 I/O 的價格仍舊相當高昂。如果您欲求最大容量，就必須犧牲磁針和整體速度。確實仔細分析工作負載的磁碟 I/O 概況。
您也必須了解 I/O 類型，並適當作規劃，針對工作負載將儲存體最佳化。就虛擬桌面基礎結構 (VDI) 的情況，假如您打算讓 VM 處於儲存狀態，或是在使用者沒有連線時關閉它們，那麼當員工上工時可能會發生集體開機的情況。
一般來說，實體磁針是越多越好。對於叢集，尋求將 SAN 型磁碟最佳化以獲得最佳寫入效能，提供虛擬化工作負載專用的通訊頻道和磁針。使用多重路徑也有幫助。最後，將實體磁碟 (不是磁碟分割) 分開和分段可防耗用大量 I/O 資源的工作負載影響耗用較少資源的工作負載。
設定 VM 硬碟機的方式也要考慮。您可以直接從來賓 VM 內部選用動態擴充的虛擬硬碟機 (VHD)、固定 VHD、傳遞式或原生 iSCSI。所有這些設定都有受到支援。
基本建議很簡單：除非您有必要從磁碟直接存取 SAN 特定功能，否則請用 VHD。這包括像是 SAN 型應用程式感知的備份，或是在 iSCSI 上進行來賓對來賓叢集化等作業。
固定 VHD 提供的效能比動態擴充的 VHD 更佳。事實上，它們非常接近原生磁碟效能。您也可以混搭設定。同樣地，最終的解決方案將視工作負載而定。有關詳細資訊，請參閱這篇有關 VHD 效能的白皮書。
另外要注意的是，您應該從主機的觀點半定期地對動態擴充的 VHC 進行磁碟重組。重組頻率將視磁碟機上有多少主機及它們擴充的頻率而定。
最後關於磁碟儲存空間的考量，是合理評估快照集儲存需求。您應該規劃大約 20% 到 30% 的額外負荷，視您打算使用的快照集頻率及數量而定。
記憶體上限
計算您需要多少 RAM 相對簡單。只要考慮結合所有工作負載的累加 RAM 數量，加上主機的 1GB，再針對每台來賓外加 20MB 到 30MB 就行了。
Hyper-V SP1 將包含動態記憶體配置，可幫助 VM 將任何目前沒有在用的 RAM 交還回主機。即使沒有 Service Pack 1，只要看看工作負載使用多少 RAM，就可以發現最佳化的空間其實很大。
虛擬化也可以讓您根據需要而不是實際的記憶體晶片大小來微調供工作負載使用的 RAM 量。舉例來說，您可以建置有 600MB RAM 的 VM，這通常會受到實體 RAM 晶片大小和配對通道的限制。唯一的限制是它必須是偶數。
而使用 System Center Operations Manager (SCOM)，您可以觀察來賓上的歷史效能資訊，依需要來調整 RAM。在 Hyper-V 中適用於 Windows 2008 R2 SP1 的動態擴充的記憶體可降低此層級所需的監視和管理作業。在此之前，您可以檢閱每台 VM 的動態記憶體資訊來達成有效的彙總。
網路 I/O 最大的考量是擁有足夠的連接埠和輸送量應付工作負載所需。內部 VM 切換支援高輸送量，但是您必須使用綜合網路介面控制器 (NIC) 設定 VM 硬體設定檔才行。舊式 NIC 僅限於 100MB。如果您初始部署是使用舊式 NIC，應該將它們移除並重新進行設定。如果基礎的來賓作業系統有支援的話，請使用綜合 NIC。
對於要與 iSCSI 叢集化的主機，只對 iSCSI 的負載平衡設定提供兩個含 Microsoft Multipath IO 的專用 NIC。您可以在它們處理 iSCSI 負載時將它們用於活動訊號通訊。多加一個專用 NIC 用於管理主機，其餘的則用於 VM。
一般而言，如果主機板有兩個 NIC 板載，多加個四連接埠的 NIC 至少也有幫助。如果您執行需要耗用大量網路資源的 VM 工作負載，像是 OS 部署或高使用率的檔案伺服器，則建議多加幾個。所有 NIC 都應該是 10GB。
更完備的備份
在備份方面，System Center Data Protection Manager (DPM) 提供的具 Hyper-V 功能的備份相當出色。它也提供應用程式特定的備份。備份整個 VM 與進行應用程式感知備份各有優缺點。DPM 2010 其中一項新功能是能夠掛接 VHD，並直接從 VM 的備份復原個別的檔案。
請評估個別應用程式的需要。SharePoint 就是一個很棒的例子：如果有人想要單獨使用 VM 備份從文件庫復原一份文件，他們必須將 SQL Server、前端網頁伺服器和網域控制站還原至私人網路。下一步是瀏覽整個文件庫找出檔案。如果您有 SharePoint 感知的應用程式備份，只要將文件庫還原至另一個站台，再抓取該檔案就行了。
如果您有 SCOM，最好是實作效能與資源最佳化 (PRO)。PRO 可讓 SCOM 在主機和個別應用程式層監視工作負載。它還可以自動矯正常見的問題，例如當 CPU 風扇轉得不夠快或是工作負載需求超過主機負擔時將 VM 從主機移開。有關詳細資訊，請研究這份整合 SCOM 與 VMM 指南。
虛擬化網域控制站時也有一些難題需要考量。基本上，千萬不要還原網域控制站的快照集或備份。這是一份不錯的指南，內容仍舊適用而且詳述虛擬化網域控制站的細節。
虛擬化和 Hyper-V 都是功能強大而且可以充分發揮資源效用、簡化管理及節省 IT 成本的技術。部署虛擬基礎結構前做點功課，如此就可以防範未然。
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Brian Marranzini* 是一名核心基礎結構架構設計師，專攻虛擬化、Windows Server、Windows 用戶端、基礎結構和安全性。他同時是一名自由作家，並且為科技雜誌撰有各類文章，也發表過網路廣播，並為實際操作實驗室提供內部人員和客戶培訓材料。此外，他更在各大產品發表活動上籌劃和發表過許多座談會。*