基础架构规划和设计

基础架构规划和设计基础架构规划和设计 Windows 服务器虚拟化 版本 1 0 发布日期 2007 年 11 月 更新日期 2008 年 2 月 要获得最新信息 请访问 Solution Accelerators Copyright 2008 Microsoft Corporation 本文使用 Creative Commons Attribution 协议向您提供授权 要查看该授权的副本请访问 http creativecommons org licenses by 3 0 us 或给我们写信 地址是 Creative Commons 543 Howard Street 5th Floor San Francisco California 94105 USA 在使用 该文档时 请提供下列描述 基础架构规划和设计的传播得到了来自 Microsoft Corporation 的授权 本文档仅用于提供相关信息 并完全 照原样 提供 您对本文档的使用不应被视作是对 Microsoft Corporation 为特定用户根据用户的特定环境提供的个性化服务和信息的取代 根据法律许可的范围 Microsoft 不提供任何类型的保证 明示 默示或法定担保 也不承担因为这些材料与相关的知识产权所导致的 任何类型的赔偿责任 本文档可能涉及 Microsoft 的专利 专利申请 商标 版权或其他知识产权 除非得到 Microsoft 的明确书面许 可协议 否则本文档不授予使用这些专利 商标 版权或其他知识产权的任何许可 本文档包含的信息 包括 URL 以及对其他 Internet Web 站点的引用 都可能在不进一步通知的情况系发生变 动 除非明确指出 示例中的公司 组织 产品 域名 电子邮件地址 徽标 人员 地点以及事件都是虚构的 2008 微软公司 保留所有权利 Microsoft Hyper V Outlook Windows 以及 Windows Server 是 Microsoft Corporation 在美国和 或 其他国家地区的商标或注册商标 本文所涉及的其它真实公司与产品归其所有人所有 Solution Accelerators 目录目录 规划和设计的方法规划和设计的方法 1 简介简介 2 Microsoft 基础架构优化中的基础架构优化中的 Windows 服务器虚拟化服务器虚拟化 2 虚拟化设计流程虚拟化设计流程 3 Step 1 决定虚拟化的范围 决定虚拟化的范围 5 Step 2 创建应用程序列表 创建应用程序列表 7 Step 3 决定资源需求 决定资源需求 9 Step 4 为每个应用程序选择备份方式 为每个应用程序选择备份方式 13 Step 5 应用容错机制 应用容错机制 14 Step 6 总结并分析应用程序需求 总结并分析应用程序需求 17 Step 7 为宿主选择组成因素 为宿主选择组成因素 17 Step 8 决定服务器的安置 决定服务器的安置 19 Step 9 将来宾系统映射到宿 将来宾系统映射到宿主主 21 Step 10 决定宿主的备份方式 决定宿主的备份方式 22 Step 11 设计容错机制 设计容错机制 23 Step 12 设计存储基础架构 设计存储基础架构 24 Step 13 设计网络基础架构 设计网络基础架构 25 Step 14 验证整体方法 验证整体方法 27 结论结论 27 附件附件 28 致谢致谢 29 Solution Accelerators 规划和设计的方法 本文档是一系列有关规划和设计向导的文档之一 主要介绍了微软基础架构技术的规划和 设计流程 本系列的每篇文档都对应了独立的基础架构技术或场景 这些文档涵盖了下列 内容 定义整个规划过程的技术决策流 流图表 描述在制定决策时需要做的决定以及需要考虑的常规可用选项 在成本 复杂性以及其他因素上介绍业务的相关决策和选项 以额外的业务问题为决策框架 以确保能全面理解相应的业务前景 该系列文档主要为了完善和扩充微软产品文档 文档目标 本文档主要目的是为了提供一致的结构 确定至关重要的决策和行动 从而成功实施的 Windows Server 2008 Hyper V 技术以及 Microsoft Virtual Server 2005 R2 SP1 基础架 构 每个决策或活动都可以细分为下列四个元素 决策或行动的背景 包括常规考虑 活动需要执行的常规选项或任务 用于评估内容 例如涉及到的选项或任务的成本和复杂度的参考内容 可能对企业做出最终决策有较大影响的问题 表 1 列出了本文档下文中要讨论的操作评估部分涉及到的所有因素 只有与特定选项或任 务有关的因素才会列在每个部分中 表 1 因素 因素因素 描述描述 复杂度 该特征与影响基础架构的整体复杂度的因素有关 成本 该数值代表了某一特定选项对应的相对成本 这需要统计相关决策对应的初始 和重复性成本 容错 容错特征代表了对于保持基础架构可以承担系统故障的能力方面可用的选项 性能 性能取决于可影响文中所涉及到的技术的性能表现的因素 但未必代表对基础 架构内其他技术的影响 伸缩性 该特征代表了影响对于将解决方案进行扩张 以在基础架构内实现更高程度性 能的选项 安全性 该数值代表了某一选项对于整体基础架构的安全性具有正面或负面的影响 每个设计选项都将于上述特征进行比较 并根据主观因素进行划分 以代表每个选项在特 征中所占的权重 这些选项并非完全在互相之间进行比较并分级的 因为业务领域存在太 多变数 无法进行精确的比较 分级的主要形式有两种 成本和复杂度的粒度为高 中 或低 其余特征的的粒度则按照下表列出的内容进行划分 表表 2 其他因素 其他因素 基础架构规划和设计 Solution Accelerators 2 符号符号 定义定义 对特征有正面影响 对特征无影响 或无法进行比较 对特征有负面影响 特征的表示会用两列或三列的表格进行 其中两列表格会用在特征可应用于所有选项 或 无其他可用选项时 例如在执行某个任务的场合 三列表格则用于按顺序代表该特征的某个选项 定义 和效果 有时在做决策时还需要考虑基础架构设计对业务可能产生的影响 下文中 使用业务进行 验证 一节就提供了需要向企业主询问的一些额外的问题 另外 这节内容提供了让设计 流程内的检查点为企业主为设计流程提供额外信息的方法 谁应该阅读本文档 本文的目标读者是负责规划和设计 Windows Server 2008 Hyper V 或 Virtual Server 2005 服务器虚拟化基础架构的信息技术 IT 基础架构专家 这些专家包括顾问 内部 IT 架构 师 以及负责与虚拟化有关决策的人员 本文档的内容假设读者已经熟悉微软虚拟化技术以及相应的应用程序 简介 本文档会按部就班向读者介绍规划服务器虚拟化环境的整个流程 其中前 6 个步骤主要关 注判断来宾 Guest 操作系统 应用程序 以及服务等的需求 同时会列举在规划宿主 系统时需要考虑的容量和性能方面的问题 通过首先解决诸如资源需求 备份方法以及可 用性问题 用户即可判断虚拟化应用程序需要从宿主基础架构中获得的负载规模 本文第 7 到 13 步主要关注可能影响物理宿主基础架构设计的规划和设计问题 为此需要 通过特定的来宾负载需求决定服务器的性能 安置情况 以及存储和网络架构 在文档的 末尾则会列举整个决策流程中的一些特定步骤以及概述 微软基础架构优化中的 Windows 服务器虚拟化 微软提出的基础架构优化 IO 模型重新对不同成熟度企业的 IT 流程和技术进行了归类 详细信息请参考 M 信息系统研究中心 CISR 以及微软结合自身的企业客户经验合作开发的 微软创建基 础架构优化模型的主要目标是提供一种简单的方法 以使用成熟且灵活的框架 并用更简 单的方法将其作为技术能力和业务价值的衡量工具 IO 在结构上主要侧重于三个信息技术模型 核心基础架构优化 应用程序平台优化 以及 业务生产力基础架构优化 根据核心基础架构优化模型可知 企业只需要针对生产力负载 使用虚拟化技术积极实施服务器整合方案 即可满足该模型的要求之一 并提升到合理化 级别 本文将协助规划和设计使用 Windows Server 2008 Hyper V 和 Virtual Server 2005 R2 的虚拟化服务器工作负载的基础架构 Windows 服务器虚拟化 3 Solution Accelerators 图图 1 不同技术与核心基础架构模型的对应关系 不同技术与核心基础架构模型的对应关系 基础架构和业务架构 微软为 IT 基础架构和业务架构的架构决策制定提供了指导 在这一系列的基础架构规划和 设计文档中出现的架构的原则和决策也就是所谓的 IT 基础架构 微软提供的业务架构模板 重点关注于具体的业务能力 例如价格计算 支付收集流程 以及具体的实施 虽然 IT 基 础架构会影响业务能力 不过业务架构需求应该尽量满足基础架构决策 基础架构规划和 设计指导并不会定义或涉及特定的具体业务架构模板 相反 基础架构规划和设计指导会 提供服务管理或业务流程输入所需的关键决策点 要了解有关业务架构工具和模型的详细 信息 请联系里您最近的微软客户代表 或观看有关本话题的视频 反馈 有关该指导的直接问题和意见 请发送给 satfdbk 虚拟化设计流程 本向导涵盖了企业在实施虚拟服务器环境时最常见的场景 决策 活动 选项 任务 以 及结果 然而 本向导并未涵盖每个可能的场景 如果某种环境是独一无二的 则可以雇 佣设计顾问或专家解决特定的问题 决策 下列步骤代表了成功的 良好规划的 借助 Windows Server 2008 Hyper V 或 Virtual Server 2005 实现的服务器虚拟化实施中一些最关键的设计元素 Step 1 决定虚拟化的范围 Step 2 创建应用程序列表 Step 3 决定资源需求 Step 4 为每个应用程序选择备份方式 Step 5 选择高可用性方式 Step 6 总结并分析应用程序需求 Step 7 为宿主选择组成因素 Step 8 决定服务器的安置 基础架构规划和设计 Solution Accelerators 4 Step 9 将来宾系统映射到宿主 Step 10 决定宿主的备份方式 Step 11 设计高可用性 Step 12 设计存储基础架构 Step 13 设计网络基础架构 Step 14 验证整体方法 上述每个内容都代表企业必须进行的决策 同时本文会提供列出了常见响应选项的列表 该列表中的其他内容则代表了企业必须完成的任务 这些内容出现在本文中是因为它们属 于完成基础架构设计活动的必要因素 决策流 图 2 显示了这些步骤流的示例 其中本文涉及的所有决策和任务 图图 2 决策流图表 决策流图表 信息收集 在设计服务器虚拟化基础架构时 企业必须获得下列信息 常规业务需求常规业务需求 在执行 step 1 前 企业必须对自己的主要业务目标具有清晰的了解 然后实施服务器虚拟化环境 以确保技术决策可满足业务需求 服务器资产列表服务器资产列表 在开始 step 7 前 企业需要对环境中存在的服务器和网络硬件资产 创建列表 如果希望继续使用现有硬件 那么这些信息会提供很大帮助 适用场景 对服务器虚拟化基础架构进行规划的活动可应用于下列目标和场景 服务器整合 为遗留操作系统和应用程序提供支持 降低部署和供应所需的时间 通过提高硬件利用率降低数据中心和硬件的成本 构建培训实验室 开始 Step 1 决定虚 拟化的范围 Step 2 创建应 用程序列表 Step 3 决定资 源需求 Step 4 为每个 应用程序选择 备份方式 Step 5 选择高 可用性方式 Step 6 总结并 分析应用程序 需求 Step 7 为宿主 选择组成因素 Step 8 决定服 务器的安置 Step 9 将来宾 系统映射到宿 主 Step 10 决定 宿主的备份方 式 Step 11 设计 高可用性 Step 12 设计 存储基础架构 Step 13 设计 网络基础架构 Step 14 验证 整体方法 结束 Windows 服务器虚拟化 5 Solution Accelerators 超范围内容 虽然本文涉及的基础架构规划信息可应用于很多虚拟化技术应用程序 不过其中一些细节 并不包含在本文的涉及范围内 例如下列情形 灾难恢复和业务连续性规划 创建开发和测试环境 通过虚拟化提升负载的安全性 操作虚拟化的环境 应用于虚拟主机提供商 Step 1 决定虚拟化的范围 在开始规划和设计虚拟化基础架构前 企业需要决定环境的哪些部分需要保安在设计中 这个初始步骤的目标是定义虚拟化基础架构的范围 虚拟化技术可以在整个企业范围内进 行部署 例如中央部署 合理化的方式 或部署到某个卫星办公室 分散的方式 本 节将要介绍这些方式 这一步涉及到有关企业如何实施虚拟化技术的决策 这一信息有助于决定计算环境需要如 何运行 并能将需求映射到虚拟基础架构中 同时可以定义在实施虚拟化技术后 操作的 模式 因为与负载以及其他技术决策有关的详细信息取决于不同场景 因此本文仅仅是简 单概括每个场景的需求 决策 以及问题 如果企业需要考虑多个选项 则需要针对每个 选项完成本步骤 选项 1 企业部署 该选项涉及对包括企业数据中心在内的整个企业部署的虚拟化技术 收益收益 使整个企业提升到标准化级别 并促进节约的幅度 通过虚拟化项目获得最大化的投资回报 挑战挑战 在充分意识到收益之前 虚拟化项目的前期成本可能招致非议 高风险 因为将有很大数量的系统受到影响 选项 2 中央部署 该选项涉及到将虚拟化技术部署到一个或多个中央位置 中央位置是指实际意义上的中心 位置 集中包含了用户 计算机 和 或网络连接 位于中央位置的资源还可供其他卫星位 置使用 收益收益 提供实验性的环境 以便在更大范围内部署虚拟化技术之前验证整个流程和收益 可实现跨区域的标准化级别 并实现相关的节约 和分散方式相比较 通过部署虚拟化项目 可增加投资回报 挑战挑战 虚拟化项目的前期成本相当高 中度风险 因为同时需要对大量系统进行虚拟化处理 具有分裂性 因为同一时间需要进行大量改动 基础架构规划和设计 Solution Accelerators 6 选项 3 卫星部署 该选型涉及将虚拟化技术部署到一个或多个卫星位置 卫星位置要比企业或中央位置规模 小 因为带宽的限制 通常到环境中其他区域的网络连接很有限 收益收益 虚拟化项目的前期成本相对较低 风险更低 因为同一时间只有少数系统需要进行虚拟化处理 提供实验性的环境 以便在更大范围内部署虚拟化技术之前验证整个流程和收益 挑战挑战 可能在小的远程位置产生非标准化配置 实施的复杂度更高 因为卫星办公室缺乏具有系统优化经验的专门技术人员 这使得 支持和排错的成本更高 和大范围实施相比 通过虚拟化项目获得的投资回报相当有限 当为中央 卫星位置实施虚拟化技术时 企业将面临两个主要的基础架构选项 他们可以在 中央或卫星办公室内部创建虚拟基础架构 或者将与服务器有关的资源移动到集中的中央 位置或数据中心 评估特征 下表比较了这些选项的特征 复杂度复杂度 原因原因 企业 需要虚拟化很多系统 H 中行位置 涉及系统较少 但场所具备的虚拟化技能有限 M 卫星 涉及系统较少 但缺少具有虚拟化经验的专职员工 L 成本成本 原因原因 企业 大量系统导致需要最多的人力 H 中央位置 系统数量中等 需要较少人力 M 卫星位置 系统数量最少 需要的人力最少 L 使用业务进行验证 在决定要将基础架构的哪部分进行虚拟化时 股东也应该问自己类似下列问题 以确保他 们对规划的基础架构对业务的影响有一个明确的认识 实施虚拟化的主要原因是什么实施虚拟化的主要原因是什么 业务目标决定了将什么内容进行虚拟化 例如 希望 通过减少物理服务器的数量以及对应用程序和负载进行整合 以降低数据中心的成本 其他业务目标则有可能用于降低部署新应用程序以及操作系统的成本 相比物理机的 部署 虚拟机 VM 的部署所需时间要少很多 迁移到虚拟化环境预计的时间线是什么迁移到虚拟化环境预计的时间线是什么 在很多情况下 企业首先会进行有限的部署 以对这项技术进行验证 或测试很多不同的配置 决策摘要 有关将基础架构的哪些部分进行虚拟化处理的决策主要取决于企业的特定需求 虚拟化项 目的范围则促使了在随后的步骤中与容量需求有关决策的制定 虽然不那个没有什么 最 Windows 服务器虚拟化 7 Solution Accelerators 佳 方法可以遵从 但在继续规划流程之前 请确保整个企业都已经准备好 并可接受所 选方法 参考阅读 Virtual Server 2005 案例学习 default mspx 这里提供了有关不同企业如何实施虚拟化技术的信息 有关微软的 IT 部门如何部署服务器虚拟化技术的详细信息 请参考技术解决方案简报 服务器和数据中心整合 微软 IT 增强成本节约 可用性以及性能 Windows Server 2008 Hyper V 资源库 a6da dcac1a65fd351033 mspx Windows Server 2008 Hyper V 资源 Step 2 创建应用程序列表 在设计和实施基础架构之前 请判断这个基础架构需要支持哪些应用程序 这些信息将被 用于后续的步骤中 以判断资源需求 以及最终会被用于设计物理宿主基础架构 任务 1 判断应用程序兼容性 虽然虚拟化技术的最终目标是提供可支持大量操作系统和应用程序的虚拟化环境 不过某 些现有的局限会导致某些类型的负载无法通过虚拟化的方式进行 因此决定哪些应用程序 需要在虚拟化环境中运行这个操作的第一步就是考虑应用程序和操作系统的特定技术需求 并将该需求与虚拟化基础存在的限制进行对应 需要考虑的因素包括 处理器架构需求 所需处理器数量的需求 内存需求 图形适配器需求 特殊硬件的需求 Windows Server 2008 Hyper V 具有下列限制和不足 只能用于 Windows Server 2008 需要特殊的硬件芯片组 Intel VT 或 AMD V 无法访问 USB 设备或类似主机总线适配器 HBA 的硬件 Virtual Server 2005 具有下列限制和不足 在每个来宾操作系统中最多支持 3 6 GB 虚拟内存 仅支持 32 位应用 仅支持单颗虚拟 CPU 无法访问 USB 设备或类似主机总线适配器 HBA 的硬件 其他与存储和网络有关的技术考虑则在本文稍后的第 12 到 13 步之间介绍 为了确保兼容 性 IT 管理人员 用户 以及应用程序支持人员应该通过在 VM 中运行的方式验证兼容性 除了验证技术兼容性 还需要确认应用程序供应商是否支持在虚拟化的工作负载中使用该 应用程序 另外 请考虑适合被虚拟化使用的应用程序 安全和 或其他业务需求可能会令 企业在物理硬件上运行某个应用程序 而不是在虚拟的环境中运行 基础架构规划和设计 Solution Accelerators 8 任务 2 记录应用程序列表 大部分企业都使用了多个操作系统 应用程序以及服务 而 IT 人员可能考虑迁移到虚拟化 的环境 为确保不会忽略任何重要的因素 请创建表单或表格 列出每个应用程序与虚拟 化环境的兼容性情况 以及是否可以在虚拟化的环境中运行 诸如此类的工作还应该包含 一些额外的注释 需求以及考虑 通过使用类似这样的表格 可在规划虚拟化技术的流程 中提供非常有用的信息 表 3 就是这种表格的一个范例 完整的表格则可以在本文末尾的 附件中看到 表 3 可被虚拟化的应用程序 应用程序名应用程序名 称称 类型类型 用途用途 应用程序所应用程序所 有人有人 应用程序版应用程序版 本本 是否支持虚是否支持虚 拟化拟化 是否通过业是否通过业 务审批务审批 Microsoft Outlook Web Access 服务器管理 员 2007 是 是 Microsoft System Center Essentials IT 服务台 2007 是 是 Application 3 Application 4 这个列表可看作是设计虚拟化基础架构的基础 使用业务进行验证 为了确保要虚拟化的应用程序列表的准确性 请向股东询问下列问题 这个应用程序列表是否完整这个应用程序列表是否完整 成功的虚拟基础架构设计取决于判断可被虚拟化环境支 持的应用程序的需求 列表中出现的应用程序是否有不能被虚拟化的列表中出现的应用程序是否有不能被虚拟化的 通常很难只通过技术原因判断虚拟化 可能导致的问题 某个负载可以被虚拟化 却并不一定意味着就应该将其虚拟化 业 务领导应该了解虚拟化的基本概念 并应当确认对每个负载 这都是最合适的做法 业务是否可以接受迁移到虚拟化可能导致的风险业务是否可以接受迁移到虚拟化可能导致的风险 对任何应用程序或服务器进行变动 都有可能招致风险 业务应该确保风险级别是可接受的 是否有某些法律需求导致应用程序不能在是否有某些法律需求导致应用程序不能在 VM 中运行中运行 与应用程序物理隔离有关的需 求或令某些应用程序无法在同一台服务器上运行的需求会影响虚拟化技术的使用 其 他法律上的考虑则包括应用程序是否被授权可以在虚拟化的环境中使用 与支持有关的需求是否妨碍了应用程序被虚拟化与支持有关的需求是否妨碍了应用程序被虚拟化 企业应当考虑支持合同以及相关的 技术需求 然后再考虑将应用程序运行在 VM 中 应用程序是否有优先级应用程序是否有优先级 应当根据各自的业务重要程度区分优先级 是否存在计划安排上的问题是否存在计划安排上的问题 某些应用程序可能有可用性需求导致每年的特定时间里 绝对不能停机 如果该项目的时间框架是固定的 这可能会影响到有关哪些应用程序 可以被虚拟化的决策 Windows 服务器虚拟化 9 Solution Accelerators 对于很少使用的应用程序又该如何对于很少使用的应用程序又该如何 很少使用的应用程序应该调低其优先级 或从虚 拟化应用程序列表中彻底删除 或者可以将其视作候补 因为虚拟化技术可提供用于 减少需要全年运行的服务器数量的方法 但这类程序基本不怎么使用 业务用户是否可协助测试应用程序兼容性业务用户是否可协助测试应用程序兼容性 虽然 IT 部门负责部署和支持应用程序 但 业务用户也是应用程序功能上的专家 因此兼容性测试应该包含来自有代表性用户的 声音 这些用户可验证自己的程序是否可以在虚拟化环境中正常运行 决策摘要 考虑要进行虚拟化处理的应用程序列表首先需要分析每个操作系统 应用程序以及服务的 技术需求 好的虚拟化对象不仅需要在技术上兼容 Windows Server 2008 Hyper V 或 Virtual Server 2005 而且要能提供业务价值并符合业务限制 最终的列表还应该包含来自 受影响用户的声音 参考阅读 整合和迁移整合和迁移 LOB 应用程序解决方案加速器应用程序解决方案加速器 提供了有关将负载迁移到虚拟化环境的信息和详情 Virtual Server 2005 常见问题常见问题 faq mspx 提供了有关 Virtual Server 2005 的功能 能力和局限等信息 Step 3 决定资源需求 在决定了虚拟化环境可支持的应用程序列表后 还需要决定也能过于支持这些应用程序所 需的资源需求 在 step 3 中 需要收集每个将被虚拟化的应用程序的技术需求 这些信息 将被用于下文宿主基础架构的设计 对于现有的生产应用程序 决定资源需求可能是一个客观的流程 然而 如果需要考虑新 应用程序 则可以通过多种不同的主观方式实现 主观的信息来源可能来自对类似技术或 资料的体验 而客观信息则包括 真实的性能数据 来自对现有应用程序和负载的监控 来自应用程序和操作系统供应商的规格和需求信息 对应用程序进行性能测试的结果 应用程序开发商和系统集成商提供的信息 根据预期的使用方式进行的负载测试 IT 部门应该计划对每个应用程序在 VM 中运行的峰值负载进行支持 以确保宿主系统可处 理每个应用程序在宿主上产生的所有负载 对于现有应用程序 系统管理员应该收集从生 产环境中收集性能信息 这个步骤需要假设应用程序代表了企业中承载该应用的所有物理服务器 在收集性能信息 时 应该使用计数器对整个服务器进行收集 另外还需要假设整个物理服务器都将被虚拟化 而不仅仅是应用程序本身 这个方式会将 应用程序以 1 1 的比例映射到来宾操作系统 虽然也有机会进一步将来自不同服务器的一 个或多个应用程序整合到一个来宾系统中 然而这个内容已经超出了本文的范围 本步骤涉及的任务需要对每个将要通过虚拟化环境提供支持的应用程序和操作系统的不同 硬件资源需求进行检查 这些信息将被用于决定虚拟化基础架构环境的规模 在 Step 2 中 建立的表格将有助于追踪收集到的信息 这些信息如表 4 所示 基础架构规划和设计 Solution Accelerators 10 表表 4 追踪资源需求 追踪资源需求 应用程序应用程序 应用程序应用程序 1 应用程序应用程序 2 应用程序应用程序 N 总数总数 CPU 60 30 内存 2048 1024 磁盘容量 500 GB 20 GB 磁盘 IOPS 750 100 网络带宽 800 mbps 100 mbps 网卡数量 1 1 备份 来宾级 无 容错 是 是 可用性方法 MSCS 负载平衡 物理隔离需求 是 无 注意注意 为了给估计的资源需求提供余地 请在决定特定主机的需求时添加一定的 缓冲 为此 可以为每个应 用程序添加额外的能力 或为所有应用程序提供一定百分率或固定量的冗余 任务 1 CPU 过度使用的 CPU 资源将对同一宿主服务器上的所有负载产生不利的影响 并可能导致大量 用户遇到严重的性能问题 因为不同环境下 CPU 资源的使用可能存在极大的不同 因此无 法通过单一机制或方法衡量总的资源需求 不过此时一种方法则是为每个特定应用程序和 负载收集 CPU 需求信息 表 5 列出了需要长期收集的 Windows 性能计数器状态信息 表表 5 性能 性能计数器状态计数器状态 对象对象 计数器计数器 实例实例 Processor Processor Time Total 注意注意 其他操作系统也有类似的性能计数器可用 对 CPU 的调用会在 VM 中直接转向底层宿主计算机的物理 CPU 因此一则很好的方针是 对于虚拟化运行的应用程序 为其提供与在物理计算机上运行时同样架构和速速的 CPU 查看应用程序运行的 CPU 信息 并用百分率的形式进行记录 任务 2 内存 如果为应用程序分配的内存太少 应用程序将频繁进行磁盘分页操作 这会导致性能降低 并加重磁盘资源的使用 相反 如果分配太多物理内存 将导致物理硬件资源不足 并致 使总的宿主服务器利用率下降 在系统处于峰值运行状态时收集内存的使用信息 这可以确保分配大小适当的内存 表 6 列出了需要收集的 Windows 性能监视器状态 表 6 与所需内存数量有关的性能监视器状态 对象对象 计数器计数器 实例实例 Memory Committed Bytes N A 对于每台需要虚拟化的计算机 请增加额外的 24 MB 内存 以便满足虚拟宿主的额外需求 Windows 服务器虚拟化 11 Solution Accelerators 任务 3 磁盘 该任务需要测量磁盘存储和性能需求 磁盘容量磁盘容量 每个 VM 都需要磁盘空间才能支持多种类型的文件和数据 常见的存储需求类型包括 操作系统存储 包括二进制文件 页面文件 以及其他必要的磁盘资源 与应用程序有关的存储空间 用户数据的存储 数据库和其他必要文件 估测磁盘空间的使用和估测物理以及虚拟负载的工作类似 对于现有系统 请统计正被使 用的磁盘空间总量 并外加未来的增长因素 请将每个应用程序所需的磁盘存储空间需求 都记录到表格中 磁盘性能磁盘性能 要判断实际的磁盘性能 请测量并记录一段时间内发生的物理 I O 的数量 然后计算每秒 钟输入输出数量 IOps 也就是每秒钟进行的 I O 操作的总数 这项工作请持续进行一 段时间 以决定峰值使用时的需求 对于 RAID 0 1 配置的 IOps 计算公式是 读取需求 写入需求 2 最大驱动器 IOps 对 于 RAID 5 配置的 IOps 计算公式是 读取需求 写入需求 4 最大驱动器 IOps 只要知道具体的配置情况 例如 5 块磁盘 假设每块磁盘的能力大致是 135 IOps 组成的 RAID 5 阵列 都可以用类似的方法计算出现有配置的 IOps 能力 通过使用 Windows 性能监视器 即可测量当前系统的 IOps 能力 然而获得的结果并不能 代表系统在磁盘子系统方面是否存在瓶颈 要了解系统是否存在磁盘性能瓶颈 请查看物 理磁盘的队列长度 对于规划良好的系统 队列长度应该是 0 磁盘性能计数器磁盘性能计数器 表 7 列出了需要被收集的 Windows 性能计数器状态 表表 7 针对磁盘性能的性能监视器状态 针对磁盘性能的性能监视器状态 对象对象 计数器计数器 实例实例 Physical Disk Disk Reads sec Total Physical Disk Disk Writes sec Total 注意注意 对于不同操作系统 也有类似的性能计数器可用 对于每个系统 请针对物理磁盘记录上述 IO 使用情况 并进行汇总 将数值记录到表格中 任务 4 网络 大部分负载都需要访问生产网路 以确保能够和其他应用程序以及服务 或者用户进行通 讯 网络需求包括吞吐率 也就是指在特定时间里通过网络连接传输的数据总量 之类的 元素 其他方面的网络需求还包括是否存在多个网络连接 例如负载可能需奥同时访问多个不同 的网络连接 但同时还要保证安全 有关连接 需要记录的内容包括 公用网络访问 执行备份和其他维护任务的网络 专用的远程管理连接 协同满足性能和故障转移要求的网络适配器 基础架构规划和设计 Solution Accelerators 12 到物理宿主服务器的连接 到基于网络的存储阵列的连接 请将所需网络连接的数量记录到上文创建的表单中 网络性能计数器网络性能计数器 表 8 列出了需要经过一段时间的收集并记录峰值使用情况的 Windows 性能监视器状态 表表 8 有关网络性能的性能监视器状态 有关网络性能的性能监视器状态 对象对象 计数器计数器 实例实例 Network Interface Bytes Total sec Specific network adapters 注意注意 不同操作系统都有类似的性能计数器可用 将每个应用程序对应的值填写到表中 并将这些信息添加到上文创建的表单内 任务 5 备份 为应用程序考虑备份需求 有助于判断下文执行步骤中的存储 网络以及其他需求 有些 类型的负载可能并不需要备份 例如提供静态内容的 Web 服务器 这样的内容在出现故障 后很容易即可重建 然而 大部分负载 尤其是包含了重要的配置设置 操作系统设置 以及用户数据的负载 都必须保护以防范 VM 的故障 如果某个应用程序需要备份 请将其记录在表格中 任务 6 可用性 对于应用程序高可用性的需求将对宿主机的存储 网络以及可用性基础架构产生极大影响 然而 最重要的问题是 这个应用程序是否需要通过故障专辑技术实现高可用性 对于每个需要高可用性的应用程序 奇怪决定必要的方法 可用选项包括 网络负载平衡网络负载平衡 主要用于无态 Stateless 应用程序 例如提供静态内容 或将会话 状态保存在共享位置的 Web 服务器 群集应用程序群集应用程序 用于支持微软群集服务 MSCS 的应用程序 例如 Microsoft Exchange Server 以及 Microsoft SQL Server 主机群集主机群集 如果无法使用网络负载平衡 或应用程序本身不支持群集 则可通过子啊 属于 MSCS 群集一部分的宿主系统上运行 VM 的方式实现一定程度上的风险迁移 因 为应用程序本身不支持群集 因此无法保证应用程序可在故障后自动平滑恢复 这种 方法可是实现最小化的停机时间的最好选择 任务 7 共存和物理隔离 从技术的角度来看 在同一台物理计算机上可以支持大量不同的负载 然而 业务或技术 上的原因可能导致多个系统无法在同一台服务器上运行 一个例子就是需要让 VM 存在于 不同物理位置的时候 如果需要为中央位置和卫星办公室提供支持 则特定的站点可能需 要独立的 VM 安全和法规遵从方面的原因也可能导致将某些特殊的负载分开处理 如果特定的应用程序 数据库以及服务必须保持相对独立 请将其 以及原因 例如安全 法规遵从 或业务策 略 记录到上表中 这些数据可用于决定基础架构中 VM 的安置情况 使用业务进行验证 Step 3 中首要的考虑是每个应用程序所需的技术资源需求 虽然 IT 部门通常可以估量出类 似 CPU 内存 磁盘和网络的使用情况 不过其他因素依然需要业务人员提供 尤其是需 要和业务决策者协同工作 以确保在下列问题上可以达成一致 Windows 服务器虚拟化 13 Solution Accelerators 是否需要进行任何调整 或有政策上的问题妨碍特定应用程序在同一台服务器上运行是否需要进行任何调整 或有政策上的问题妨碍特定应用程序在同一台服务器上运行 除了物理隔离和共存方面的技术需求 业务或政策问题也有可能影响同一台服务器托 管特定的应用程序 对于应用程序的地理位置 是否有法律上的要求对于应用程序的地理位置 是否有法律上的要求 法律需求和国际制度有可能影响某 些特定应用程序同时存在于同一个地理位置 对于每个应用程序 确认可用性和备份需求对于每个应用程序 确认可用性和备份需求 对于每个这类应用程序 在未来两到三年内 预计的增产方式是怎样的对于每个这类应用程序 在未来两到三年内 预计的增产方式是怎样的 这有助于让 虚拟化环境的规模可以满足未来的增长 决策摘要 在完成该步骤后 企业虚拟化基础架构内所有应用程序的总体资源需求都将得到核实 为 了对总的资源需求进行概括估计 请将每个资源需求相加 这样可以对内存 以及其他后 续步骤中需要考虑的资源进行一个估值 Step 4 为每个应用程序选择备份方式 为虚拟化的应用程序选择的备份方式将影响宿主系统的存储和网络基础架构 为了满足应 用程序的备份和还原需求 有多种方式可用 在 Step 4 中 有三种基本选项可用于执行应用程序的备份 在本步骤中 每个应用程序都 需要进行复查 以判断要使用哪种备份方式 决策应该记录在作业工作日志中 选项 1 每应用程序 类似 SQL Server 和 Exchange Server 之类的产品都有特定的备份程序需求 以确保可进 行完整的备份 也就是说 确保不仅数据文件可以被备份 而且内存中执行的事务和事务 日志文件也可以被包含到数据库中 执行应用程序级别的备份有很多正面收益 首先 和备份相关的功能通常都是为了保护特 定应用程序设计的 这有助于确保正在被使用的文件也可用一致的状态进行备份 另外 恢复过程通常很简单 因为管理员可以使用应用程序级别的功能重新让数据上线 备份文 件本身可能要比来宾级或宿主机级别的备份文件小很多 与应用程序相关的备份可能会对宿主系统的 CPU 磁盘以及网络使用产生很大影响 选项 2 通过来宾系统备份 在来宾级别的备份中 VM 的功能在本质上和物理计算机是相同的 每台计算机都可包含 负责将备份传输到专用存储位置的备份代理 或者也可使用原生 Windows 备份程序 基于 来宾系统的备份可能会对宿主系统的 CPU 磁盘以及网络使用产生较大影响 选项 3 通过宿主系统备份 如果在宿主级别上进行备份 对于 Virtual Server 2005 R2 SP1 有两个可用选项 脱机备份脱机备份 该方法要求关闭 VM 或将其置于存储状态 然后才能复制文件 在复制过 程完成后 VM 可再次启动 这个方法将为每台 VM 导致停机时间 但要实施完整备份 则执行方法更简单 联机备份联机备份 通过使用快照技术 例如卷影副本服务 VSS 管理员可以在 VM 运行 着的情况下为 VM 的配置文件创建副本 这样做可避免停机 但将对性能有影响 该 方法只适用于使用存储区域网络 SAN 并包含可用 VSS 写入程序的情况下 了解对于每种应用程序可用的备份方法的原因在于 这样做可以 让具有相似备份需求的一组 VM 托管到同一台宿主机上 例如所有使用宿主级备份的 VM 都放置在同一台宿主上 基础架构规划和设计 Solution Accelerators 14 判断对于同一台宿主上的备份活动对宿主系统的 CPU 网络和磁盘使用等产生的影响 评估特征 下表列出并介绍了额外需要考虑的特征 复杂度复杂度 含义含义 每应用程序 对于不同应用程序必须使用不同的备份方法 H 来宾级 备份选项可使用企业级备份软件集中管理 M 宿主级 不需要了解 VM 的内容 因此可对整个环境进行一致的备份 M 性能性能 含义含义 每应用程序 备份只包含重要数据 来宾级 备份被视作与物理计算机类似的方式 可包含操作系统 程序 文件 以及用户数据 宿主级 备份将包含整个 VM 的所有内容 通常需要更多时间和存储空 间 然而备份可在 VM 开启的状态下进行 使用业务进行验证 技术需求通常决定了有关特定备份方式的决策 然而 请务必询问下列问题 以确保可满 足业务需求 是否有必要备份特定负载或应用程序的所有内容是否有必要备份特定负载或应用程序的所有内容 在某些情况下 应用程序专家可能 发现只需要将某些内容保存在备份中 因为在故障后 用户很容易即可重建其他数据 要使用的方法是否满足数据丢失需求要使用的方法是否满足数据丢失需求 请尽量频繁执行备份 以确保对于关键应用程 序 数据丢失的风险被降到最低 推荐的方法是否满足恢复需求推荐的方法是否满足恢复需求 业务用户可能对于从故障中恢复所需的时间有自己的 要求 根据上述问题的答案 对特定应用程序的与备份相关的决策可能需要被复查或修订 决策摘要 在本步骤结束时 针对每个要迁移到虚拟化基础架构的应用程序 都将有可用的 有关预 期备份方法的足够信息 在某些情况下 根据 VM 的具体需求 可能还需要了解 哪些备 份策略是可行的 而哪些是推荐的 参考阅读 Windows Server TechCenter 文章 Backing up and restoring Virtual Server sing backUp mspx mfr true 该文章介绍了实施 Virtual Server 2005 备份时必要的考虑 Step 5 应用容错机制 应用程序容错需求会对虚拟化宿主服务器 存储以及网络基础架构带来特定的技术需求 在本步骤中 需要为每个将被虚拟化的应用程序选择最合适的容错方式 所用的技术方式 主要取决于底层操作系统和运行在虚拟环境中的应用程序的详细信息 有些负载 例如 Web 服务器 数据库服务器 以及消息服务器 具有自备的容错方法 例如 Web 服务器 Windows 服务器虚拟化 15 Solution Accelerators 可将会话状态信息保存到共享的内存空间或数据库中 这样服务本身即可自动故障转移到 其他节点 而不会导致服务中断 支持群集技术的应用程序则可通过操作系统的功能 例 如微软群集服务提供自动化的故障转移 对于自身美欧提供容错功能的应用程序 则可以 私用虚拟化容错的方法 在本步骤中 需要将 Step 3 中总结的需求映射到用于实施高可用性功能的虚拟系统的特定 选项中 选项 1 网络负载平衡 无态 Stateless 应用程序 例如 Web 服务器 可以通过多个完全一致的应用程序实例 上建立网络负载平衡技术的方式实现容错 网络负载平衡技术会将请求目标应用程序的入 站通讯分散到多个运行同样应用程序的计算机上 这样一台服务器故障后 其他服务器可 以接管负载 Windows Server 自带基于软件方式的网络负载平衡功能 基于硬件的网络负载平衡解决方案则可根据不同的负载分配算法将请求进行分散 另外这 种技术还可监控服务器场中节点的状态 以便在将请求进行分散之前确定服务器是否正常 运行 该方法要求对于每个使用网络负载平衡方式的应用程序 每个应用程序至少要有一台额外 的 VM 选项 2 应用程序群集 很多企业应用程序 与关键业务有关 通过内置群集感知 而具有了故障转移的功能 这 些应用程序被设计为可在 MSCS 群集上运行 例如 SQL Server 以及 Exchange Server MSCS 群集可使用多台 VM 进行配置 并使用同一个共享磁盘 该选项要求对于群集中的每台 VM 至少添加一台额外的 VM 选项 3 宿主群集 有很大数量的应用程序无法有效使用网络负载平衡技术 同时也无法支持群集功能 然而 还有其他方式可帮助减缓运行这些应用程序的系统故障所导致的损失 Virtual Server 2005 宿主系统本身可被配置为 MSCS 群集 此时 如果运行 VM 的宿主服 务器故障 Virtual Server 2005 应用程序以及相应的 VM 会自动转移到 MSCS 群集中的其 他节点 随后群集会尝试重启动群集中新节点上的每个 VM 但要注意 因为每个 VM 内的应用程 序都是不支持群集的 因此无法保证应用程序可按照正确的方式重启动 评估特征 下表列出并比较了这些选项的不同特征 复杂度复杂度 含义含义 网络负载平衡 可针对每种应用程序技术进行独立实施 假设负载支持该 方式 M 应用程序群集 需要精通多种高可用性方法和流程 H 宿主群集 使用标准方法防范宿主故障 但需要配置群集 H 成本成本 含义含义 网络负载平衡 可通过软件或专用硬件的方式实施 M 基础架构规划和设计 Solution Accelerators 16 应用程序群集 共享存储和配置的需求增加了成本 H 宿主群集 可防范 VM 和宿主故障 H 容错容错 含义含义 网络负载平衡 如果应用程序支持 可提供高缩放性和高弹性方法确保可 用性 应用程序群集 如果应用程序支持 可提供高弹性方法确保可用性 宿主群集 可防范 VM 和宿主故障 性能性能 含义含义 网络负载平衡 通过负载平衡可提供高性能解决方案 应用程序群集 群集不会强烈影响性能 宿主群集 群集不会强烈影响性能 可缩放性可缩放性 含义含义 网络负载平衡 可扩充成更大规模的实施 应用程序群集 可扩充 但需要额外成本 宿主群集 可扩充 但需要额外成本 使用业务进行验证 因为对每种容错方式都需要考虑不同的技术因素 请确保技术决策可满足业务需求 尤其 是需要询问下列问题 应用程序基础架构的所有关键区域是否都受到了保护应用程序基础架构的所有关键区域是否都受到了保护 虽然人们很容易会关注于保护 应用程序本身 但容错目标还需要关注类似供电 网络以及存储设备 对于不同类型 的服务 应用程序之间可能存在依存性 所有这些内容都必须保证可用 以便支持关 键任务 决策摘要 对于特定应用程序 有关容错方法的选择将涉及很多因素 对于支持这些方法的应用程序 可使用应用程序级或网络级的群集技术 以提供简单的实施和管理 参考阅读 下列白皮书和文章介绍了