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IT168 服务器频道】Hyper-V的推出，给本来就已经很活跃的虚拟化领域再次注入新的活力。本文则展示了微软MVP 盆盆对Hyper-V高可用性群集实测报告。
一、商业价值和技术原理 群集的意义何在？这就要从虚拟化的应用场景来说起。Hyper-V属于服务器虚拟化技术，这和我们熟悉的Virtual Server是同一类型的，而服务器整合则是其主要的应用场景之一。服务器整合可以极大地提升服务器的利用率（从原本的10~20%提升到60~70%）、可以很好地节省服务器采购的费用、可以大大节省电费和降温费用（每台服务器每年的电费和降温费用，超过服务器投资的1/3），更重要的是，服务器整合还可以大大提高服务响应的速度。 然而服务器整合也会带来一个潜在的问题。 在传统IT架构中，为了安全和稳定性，物理服务器通常是专机专用，也就是说，一台物理计算机只安装一个关键业务程序。一旦物理硬件损坏，只会影响到该服务器上的关键业务。而采用服务器整合的虚拟化技术后，物理主机上可能同时运行多台虚机（每台虚机里跑一个关键业务程序），多个虚机之间可以实现安全隔离，如附图所示。这好比把所有的鸡蛋放在一个篮子里，一旦物理主机硬件损坏，其上的多台虚机，及其中运行的关键业务都会同时中断。（图1）
而Hyper-V则支持高可用性群集功能，不管是有计划的主机维护、还是突发的硬件故障，虚机都可以在另外一台主机上快速重启，而且服务中断的时间很短，几乎可以忽略不计。盆盆自己做了总结，Hyper-V主机群集有以下一些显著特点： 1. 内置支持Hyper-V虚机 Windows Server 2008群集，现在已经内置支持Hyper-V虚机，可以把虚机作为Windows Server 2008群集中的可用服务。 2. 支持多节点 到目前为止（Hyper-V Beta），可以最多支持16个节点的遇故障转移群集（Failover Clustering）！我们既可以手动指定虚机迁移的目标主机，而当意外故障发生时，系统会自动寻找具备充足内存的目标主机，默认是下一个主机。 3. 操作步骤简单 Hyper-V基于Windows Server 2008群集功能，相对于Windows Server 2003，其设置的步骤非常简单，甚至是不熟悉原理的用户，也能轻松实现。 4. 极大减少停机时间 服务器停机有两种情况：计划维护和意外故障。根据VMware公司的统计，计划维护停机的时间约占日常停机事件的80~90%，例如我们要对服务器进行升级、打补丁或者进行其他维护。意外故障，例如硬件的突发故障，断电等等。 针对80~90%的计划维护停机，Hyper-V可以进行快速迁移（Quick Migration）。虚机的磁盘文件（.VHD）存放在共享存储设备（iSCSI或者光纤SCSI设备）上，同时挂载到多台主机上，所以快速迁移时，不需要迁移庞大的磁盘文件，如附图所示。 （图2）
如果需要对主机Node1进行维护，只需把其上的虚机保存状态（save state），也就是把当前虚机内存里的内容保存到文件里，保存状态所产生的文件也保存在共享存储上，然后该虚机就可以在另外一台主机Node2上恢复。 由此可见，快速迁移所需的时间和以下两大因素有关： （1）共享存储的带宽 （2）虚机内存的容量 例如对于一台1GB内存的虚机，如果共享存储是带宽为1Gb（125MB）的iSCSI，只需约16秒的停机时间（1Gb/8≈125MB，1GB/125MB=8秒，8×2=16秒）；如果是4Gb的光纤存储，则只需约4秒！不同虚机内存和存储带宽所对应的停机时间，如附图所示。 （图3）
如果是突发性的硬件故障或者断电，则可以借助高可用性群集功能，该虚机可以在另外一个节点上重新启动。这时候相对快速迁移而言，虚机里的关键业务需要更长的停机时间。 5. 支持跨区域故障转移 Hyper-V还支持所谓的stretch clustering（延伸群集），也就是跨越地理位置的故障转移群集功能，一旦某个站点发生故障，其他地方的另外一个站点可以立刻恢复工作！ 6. 和System Center的完美集成 Hyper-V不仅可以实现高可用性，还可以实现负载平衡。这可以和System Center进行完美整合。例如企业通过两台虚机提供订单服务（负载平衡），当三月份业务繁忙时，System Center Operation Manager监测到两台虚机的性能开始不堪重负，则可以很方便地借助System Center Virtual Machine Manager根据模板创建一个新的虚机加入到这个NLB群集，继续提供服务，整个过程几乎不需要人工干预，而且非常有效。 二、Hyper-V/VMware/Xen，孰优孰劣？ 说老实话，作为虚拟化市场的先驱，VMware的技术无疑更加成熟。VMware采用一种所谓的VMotion技术。VMotion采用内存后台备份的机制，可以实现在线迁移，也就是说，几乎没有停机时间。 VMotion也需要共享存储的支持，虚机的磁盘文件保存在共享存储设备上，但是需要指出的是，VMotion并不是基于群集的。 1. VMotion的原理 假设虚机要从主机A迁移到主机B上。VMotion的过程简述如下： （1）VMotion首先尝试把虚机的内存映像从主机A拷贝到主机B。在这个过程中，主机A上的虚机继续对外提供服务。 （2）在内存映像拷贝过程中。用户对该虚机的任何内存写入操作，都会记录到一张叫做内存位图（Memory Bitmap）的表中。 （3）内存映像拷贝完成后，会把内存位图表拷贝到主机B上。这段时间虚机会暂时停止工作（时间极短，如果尝试Ping的话，通常只有一个数据包显示超时），如附图所示。 （图4）
（4）当虚机在主机B上启动时，系统会把内存位图表里记录的已修改页（Modified Memory Page）继续拷贝到主机B中，直到结束。 2. VMware VMotion和Hyper-V快速迁移之间的对比 （1）由于VMotion采用后台内存拷贝的模式，只有在拷贝内存位图表时，才会临时中止客户端访问，用户几乎感觉不到服务中断（一般最多1~2秒） 而Hyper-V快速迁移则需要有一个内存状态的保存和恢复时间，根据虚机内存和存储带宽的大小，有少量的服务中断时间（少则1~2秒，多则1~2分钟）。 从原理上讲，Hyper-V采用的是比较简单的内存状态保存的技术，以避免在内存映像传输时，后续的内存写入同步问题，以增加停机时间作为代价，但一般来说这点时间还是可以容忍的，通常不会有损SLA。 （2）VMotion需要相对比较昂贵的费用（必须采购更高版本才能获得） 而Hyper-V快速迁移则包含在Windows Server 2008的授权费用中，不需要额外付费。 （3）VMotion需要两台主机的CPU为同一系列（最好是同一型号），以避免CPU指令集的不同而导致的指令兼容问题。 尽管在UI里没有体现，但是Hyper-V快速迁移也有这个限制。 （4）VMotion适用于计划维护停机事件，如果是突发故障，可以借助VMware的HA功能（需要付费），让虚机在另外一台主机上重启。 而Hyper-V则可以借助主机群集功能同时实现快速转移和高可用性。 （5）VMotion是VMware Infrastructure的核心功能之一，它也是DRS（动态资源调度）的基础。系统可以根据一定的优先级和性能监控，自动通过VMotion在不同主机之间在线迁移虚机，以便平衡数据中心的可用资源。 相信今后的Hyper-V的正式版本，也有类似的机制，例如可以借助System Center Operation Manager自动监控虚机和物理主机的性能，然后借助System Center Virtual Machine Manager进行快速迁移。 那么Xen呢，Citrix的XenServer Enterprise可以实现类似的XenMotion功能，盆盆没有测试过，估计类似于VMware的功能。今后盆盆会抽空进行测试，并给出相应的测试报告。 三、实验环境简述 至少需要两台物理计算机（必须满足Hyper-V的安装条件），用来安装Windows Server 2008（Hyper-V），并加入到域。两个独立的网段，一个作为心跳网络（Heartbeat Network），还一个连接生产环境。如果有iSCSI共享存储设备，还需要有一个网段专门连接到该存储网络。 盆盆当然不可能购置iSCSI/FC共享存储设备，所以需要准备一台专门的虚机，借助IET或者Openfiler（基于Linux）、WinTarget（基于Windows）等工具虚拟出iSCSI共享存储设备。只是性能和真实的iSCSI设备相比，自然不可同日而语，而且也远不如普通的IDE/SATA硬盘（毕竟是用虚拟磁盘来模拟的）。不过我们这里只是一个实验，看看效果就行了。 所以盆盆这里有三台物理计算机，其中一台计算机安装虚机（可以是Virtual Server、Hyper-V或者VMware等虚机），并把该虚机提升为域控制器；另外两台安装Hyper-V，并加入到该域中，实验环境的网络拓扑结构如附图所示。（图5）
这里不再描述如何借助WinTarget或者IET、Openfiler搭建虚拟iSCSI共享存储设备，大家可以参考帮助文档。 四、配置Hyper-V高可用性 在Windows Server 2008配置Hyper-V高可用性非常方便，只需分为三步走：配置验证、创建群集、设置高可用性。 1. 配置验证 在Hyper-V主机上添加"Failover Cluster"角色，然后打开"Failover Cluster Management"管理单元，如附图所示，并单击右侧操作窗格里的"Validate a Configuration"。 （图6）
接下来指定需要添加到群集里的两个节点（Hyper-V主机），然后可以选择"Run only tests I Select"选项，并在接下来的页面里指定所需验证的选项，这里可以略过共享磁盘的相关验证（虚拟出来的设备，很难通过验证，但是不影响实验结果）。 （图7）
然后可以开始验证过程，并检查验证结果，如果有问题，则需要退回重新检查。 2. 创建群集 在"Failover Cluster Management"管理单元窗口里单击"Create a Cluster"，然后添加所需加入的Hyper-V主机节点。 然后指定群集的访问IP地址和群集名字，如附图所示。 （图8）
接下来确认群集设置，即可开始创建群集，最后在群集创建成功页面上单击"Finish"按钮即可，如附图所示。 （图9）
3. 设置高可用性 接下来就可以把某个Hyper-V虚机作为Windows Server 2008群集所管理的服务。这里我们首先需要打开Hyper-V管理单元，新建或者复制一个虚机，请注意必须把该虚机的磁盘文件保存在共享磁盘上。 确保关闭该虚机，然后在"Failover Cluster Management"管理单元上单击"Configure a Service or Application"，然后在"Select a Service or Application"页面确保选择"Virtual Machine"选项，如附图所示。（图10）
然后选中刚才所新建的虚机（本例是Hyper-VCluster），如附图所示。（图11）
确认无误后，即可开始配置该虚机的高可用性，最后在结果页面上单击"Finish"按钮，如附图所示。 （图12）
五、测试Hyper-V快速迁移 一切就绪后，就可以开始测试Hyper-V的快速迁移功能了。很简单，只需启动该Hyper-V虚机，然后在"Failover Cluster Management"管理单元左侧控制台树里定位到"Services and Applications"分支，可以看到该虚机当前处于"Online"的状态。 鼠标右键单击该虚机，并在快捷菜单里单击"Move this service or application to another node"，并选择另外一台Hyper-V主机，如附图所示。（图13）
然后在"Failover Cluster Management"管理单元左侧控制台树里定位到"Services and Applications"分支下方的测试虚机，即可在中间的详细窗格里看到该虚机的当前所在的主机是Node1（本例是TOPHOME主机），并且可以看到该虚机正在保存状态，如附图所示。 （图14）
一旦保存状态完毕后，即可看到该虚机已经切换到另外一台主机（本例是MarkThink），并且可以看到该虚机正在从保存状态中恢复，如附图所示。（图15）
整个迁移过程速度非常快，盆盆给这台虚机配置512MB内存，虽然是在模拟的共享存储上进行配置，但是迁移的速度很快，差不多20秒左右即可迁移完毕，这个速度还是完全可以承受的。 |
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