Глава 3. Управление настройками диска и сетевой среды

В локальных гибридных облачных средах достаточно распространено иметь различные серверы, разделяемые по подразделениям, местоположению, областям или даже на основе арендаторов, как это может быть определено поставщиками услуг.

Для соединения ресурсов в одно целое и чтобы сделать более простым их выделение и измерение, в Windows 2012 Hyper-V было введено понятие пулоа ресурсов.

Основная идея пулов ресурсов состоит в том, чтобы помещать выделяемые виртуальным системам ресурсы в некий пул. В Hyper-V могут применяться следующие типы ресурсов:

В данном рецепте мы увидим некоторые примеры наиболее распространённых пулов ресурсов, таких как пулы хранения и пулы Ethernet.

Возможность создания пулов ресурсов не предоставляется через имеющийся графический интерфейс, она доступна только через PowerShell. Однако для начала вам следует открыть PowerShell от имени администратора.

Приводимые ниже этапы проведут вас сквозь процесс создания пулов ресурсов хранения и Ethernet:

Самые первые ваши шаги провели вас через пример создания пулов ресурса хранения, которые являются наиболее часто применяемыми пулами ресурсов.

Воспользовавшись командой New-VMResourcePool мы создали пул ресурса с названием StoragePool1, использующий все доступные диски из пути C:\Hyper-V\StoragePool1. В следующем примере все эти четыре диска доступны в таком вновь созданном пуле ресурса.

Хотя все перечисленные шаги показывают только два примера пулов ресурсов, вы можете создавать также и прочие типы. Доступными типами ресурсов, которые вы можете создавать, являются: memory, processor, ethernet, vhd, iso, vfd, fibrechannelport, fibrechannelconnection и PciExpress.

Некоторые из существующих пулов ресурсов не имеют возможностей графического интерфейса при их создании, например, пул ресурса памяти или процессора. Однако потребители могут применять класс WMI Msvm_ResourcePool для создания некоторой дополнительной опции или для интегрирования пулов ресурсов из прочих решений управления.

Другим удобным сценарием пулов ресурсов является их применение совместно со свойствами измерения ресурса. Имея оба вы можете, например, измерять использование и рабочую нагрузку на пул ресурса, создавать отчёты о стоимости для потребителей, применяя все замеренные данные их пулов ресурсов.

Из- за отсутствия графического интерфейса интересно будет знать, что PowerShell имеет команду для отображения перечня дополнительной информации об имеющихся пулах ресурсов - Get-VMResourcePool. Набрав cmdlet Get-VMResourcePool в PowerShell, вы получите отображение всех имеющихся пулов и такую информацию, как имя, тип, название компьютера и тому подобную. Для вывода пулов ресурсов по типу вы можете применять простой фильтр, такой как Get-VMResourcePool –ResourcePoolType Ethernet и затем, например, получить весь пул ресурса Ethernet.

С рецептом Применение метрик ресурса в Главе 10, Мониторинг, настройка и поиск неисправностей Hyper-V.

В случае отказа для важных служб всегда необходима высокая доступность (high availability) чтобы быть уверенными в таких службах, то есть, те приложения и рабочие нагрузки, от которых зависит ваше дело, должны оставаться в рабочем состоянии. Среда с высокой доступностью имеет различные компоненты, такие как серверы, зачастую настраиваемые в некий отказоустойчивый кластер, дублированные массивы хранения, реплицируемые хранилища и тому подобное. Конечно, все эти компоненты должны быть соединены воедино, и именно по этой причине сетевые адаптеры должны иметь высокую доступность в случае отказа. 75 процентов применяющих решения высокой доступности компаний будут использовать некоторые виды решения для агрегации двух или более сетевых адаптеров в некий единый интерфейс. Это предоставляет балансировку нагрузки и высокую доступность с точки зрения сетевой среды. Такое решение имеет множество названий, LBFO (Load Balance and Failover, Балансировка нагрузки и устойчивость к отказам), связывание NIC (NIC bonding) или группирование NIC (NIC teaming). Мы будем применять терминологию Microsoft, группирование NIC (NIC teaming). При использовании группирования NIC вы можете иметь отказоустойчивость обмена и балансировку нагрузки в рамках Windows. Это предотвращает потерю связи в случае отказа некоторого сетевого адаптера, кабеля или порта без необходимости какого- либо решения стороннего производителя или затратных компонентов оборудования для такого случая.

В Windows 2016 существует два способа реализации группирования NIC. Присутствует классическая модель Windows Server 2012 R2, которая целиком поддерживается в Windows 2016, а также имеется новый архитектурный подход с применением SET (Switch Embedded Teaming, Группирования встроенным коммутатором).

Данный рецепт проследует по подробностям включения группирования NIC и объяснит различные доступные опции.

Наилучшей практикой является применение тех же самых сетевых адаптеров с теми же самыми настройками такими, как скорость, драйверы и функциональность. Говоря это мы подразумеваем, что прежде чем вы начнёте, у вас уже имеются сетевые адаптеры с теми же самыми установками настройки.

Приводимые далее шаги показывают как создать, настроить и добавить группированный NIC в физическом хосте Hyper-V усиливая классическую модель Windows 2012 R2. Позже в данном рецепте мы рассмотрим SET (Switch Embedded Teaming).

Группа NIC также может быть создана и настроена посредством PowerShell с применением cmdlet New-NetLbfoTeam:

New-NetLbfoTeam Team1 <NicName1>,<NicName2>
 	   

Группирование NIC также может быть произведено внутри некоторой ВМ. Это позволяет ВМ иметь связанные с ней vNICS (virtual NICs), подключаемые к более чем одному vSwitch (Hyper-V switch), что предоставляет возможность продолжения сопровождения связи даже если имеющийся физический NIC в одном их коммутаторов отключается.

Развёртываемые внутри некоторой ВМ NIC часто используются с применением SR-IOV (Single Root I/O Virtualization, Виртуализации ввода/ вывода с единым корнем). Обмен SR-IOV обходит коммутатор Hyper-V и не может быть защищён группированием NIC на уровне хоста Hyper-V.

Приводимые далее шаги показывают как создать, настроить и добавить сгруппированный NIC внутри некоторой ВМ, усиливая классическую модель Windows 2012 R2. В качестве напоминания: позже в этом рецепте мы обсудим SET (Switch Embedded Teaming, Группирование встроенным коммутатором):

Хотя также как и для некоторой виртуальной машины Hyper-V, вы можете добавлять сгруппированные сетевые адаптеры и физическому хосту Hyper-V, группирование NIC не является свойством Hyper-V. Группирование NIC является функциональностью Windows Server и может применяться для любых сетевых рабочих нагрузок, включая и производимые виртуальными машинами. {Прим. пер.: Соответственно, для виртуальных машин Linux, исполняющихся под Hyper-V применяются инструменты группирования Linux.}

По умолчанию, группирование NIC Windows Server в классическом режиме Windows 2012 R2 поддерживает в отдельной группе до 32 физических сетевых адаптеров.

Имеются три режима настройки для группирования NIC. Режимом по умолчанию является независимая коммутация (switch independent). В данном случае сам коммутатор не знает что данный сетевой адаптер участвует в группировании, тем самым позволяя ему подключение к различным коммутаторам. Следующим режимом является статическое группирование (static teaming). Оно требует того, чтобы данный коммутатор и данный компьютер были настроены на то, чтобы иметь возможность определения проблем с имеющимися сетевыми адаптерами. Последним из трёх режимов является LACP (Link Aggregation Control Protocol, Управляющий протокол агрегации связей). LACP определяет связи динамически. В большинстве случаев самому LACP необходима ручная настройка для включения применения этого протокола данного порта.

Имеются также три алгоритма распределения для группирования NIC; алгоритмом по умолчанию является Динамический. Этот вариант является объединением наилучших свойств из двух прочих алгоритмов распределения, собранных в единый алгоритм. В этом режиме:

Следующим режимом Hyper-V является Порт коммутации (switch port). Поскольку виртуальная машина обладает выделенными ей MAC адресами, основанием для деления обмена является MAC адрес ВМ, или её порт, подключённый к коммутатору Hyper-V. Существует некоторое преимущество в применении такой балансировки нагрузки в Hyper-V и в Hyper-V Windows Server 2012 этот вариант является предпочтительным. Однако, с введением Hyper-V Windows Server 2012 R2 это изменилось, и Динамический режим стал предпочтительным алгоритмом балансировки нагрузки. Самый последний из имеющихся трёх, просто для полноты, является Хэширование адреса (Address Hashing). Хэширование адреса создаёт на основе элемента адреса некий хэш пакетов и затем назначает пакеты, которые имеют данный хэш адреса одному из доступных в группе NIC.

Зачем столько вариантов настроек, какую из них вам следует выбирать и почему? Коммутация Independent/Dynamic зачастую является самой распространённым и наилучшим вариантом для группирования NIC и в естественной среде, и в окружении Hyper-V. Однако имеются некоторые исключения:

Вы можете включить использование группированного NIC в некоторой ВМ с применением команд PowerShell и добавлять дополнительные NIC к такой виртуальной машине. Вы будете иметь ту же самую среду в качестве физического сервера применяемого в данной виртуальной машине, причём без каких- либо дополнительных инструментов или решений сторонних разработчиков, а также вы можете получать преимущества от усиливающей функциональности, например от SR-IOV (Single-Root Input/Output Virtualization, Виртуализации ввода/ вывода с единым корнем).

Хотя это и возможно, важно отметить, что группирование NIC может быть сформировано только для однородных NIC. Например, это могут быть два 1GbE, или два 10GbE в одной группе, однако в одной и той же группе не могут участвовать 1GbE и 10GbE.

Как минимум, вам следует рассмотреть включение и RSS (Receive Side Scaling, Масштабирование принимающей стороны), и VMQ (Virtual Machine Queues, Очереди виртуальных машин). И RSS, и VMQ включают эффективную обработку получаемых данных на множестве WGE в вашем хосте.

SET (Switch Embedded Teaming, Группирование встроенным коммутатором) предоставляет альтернативное классической модели Windows Server 2012 R2 решение группирования NIC и может применяться в средах, которые содержат Hyper-V и стек SDN (Software Defined Networking, Программно определяемой сетевой среды), который можно обнаружить в Windows Server 2016 с установленной функциональностью Сетевого контроллера (Network Controller).

SET интегрирован в vSwitch (Virtual Switch, Виртуальный коммутатор) Hyper-V, поэтому вы не можете применять SET внутри некоторой ВМ. Однако вы можете воспользоваться классической моделью группирования Windows Server 2012 R2 внутри такой ВМ.

Вы создаёте некую группу SET в тот же самый момент времени, когда вы создаёте Виртуальный коммутатор Hyper-V при помощи команды PowerShell New-VMSwitch:

New-VMSwitch -Name SETvSwitch -NetAdapterName "NicName1","NicName2" -EnableEmbeddedTeaming $true
 	   

Чтобы изменить в группе SET участников, просто введите нужный вам список участников после опции NetAdapterName в применением команды PowerShell Set-VMSwitch. Если SETvSwitch был первоначально создан с NicName1 и NicName2, тогда команда внизу удалит участника группы NicName2:

Set-VMSwitchTeam -Name SETvSwitch -NetAdapterName "NicName1"
 	   

Вы можете удалить группу SET только удалив Виртуальный коммутатор Hyper-V, который связан с этой группой SET. Воспользуйтесь Remove-VMSwitch для удаления Виртуального коммутатора Hyper-V. Следующая команда PowerShell удаляет Виртуальный коммутатор с названием SETvSwitch:

Remove-VMSwitch "SETvSwitch"
 	   

Наконец, команда PowerShell Set-VMSwitchTeam имеет опцию LoadBalancingAlgorithm. Эта опция принимает два аргумента: HyperVPort или Dynamic. Чтобы установить изменение алгоритма балансировки нагрузки для некоторой группы SET, воспользуйтесь следующей командой PowerShell:

Set-VMSwitch -Name SETvSwitch -VMSwitchLoadBalancingAlgorithm Dynamic
 	   

Виртуальные коммутаторы являются компонентами Hyper-V, которые отвечают за управление сетевым обменом между самоё виртуальной машиной, её хостом и имеющейся физической сетевой средой. Они поддерживают свойства и расширенные возможности ограничения, безопасности, изоляции, защиты и управления тем способом, которым ВМ отправляют и получают сетевые данные.

Доступные в Hyper-V Windows Server 2016 виртуальные коммутаторы приходят с некоторыми интересными свойствами, такими как частные VLAN, управление полосой пропускания, защитой спуфинга и прочими компонентами, которые будут рассмотрены в данном рецепте.

Прежде чем мы приступим к современным компонентам, мы рассмотрим основные опции коммутации и то, как создать и добавить виртуальный коммутатор в некую виртуальную машину.

Для применения внешних коммутаторов в Hyper-V убедитесь что установлены все сетевые драйверы и что все сетевые адаптеры разрешены в данном компьютере хоста.

Последующие шаги рассмотрят общий процесс создания некоторого нового коммутатора и настройки его основных настроек.

Как и в предыдущих версиях, Hyper-V всё ещё имеет те же самые три сетевых типа при создании нового виртуального коммутатора: Внешняя, Внутренняя и Частная сетевая среда.

Внешняя сетевая среда применяется когда вы желаете разрешить данной виртуальной машине доступ к имеющейся физической сетевой среде. Естественно, к такому виртуальному коммутатору привязывается некий физический сетевой адаптер и Hyper-V осуществляет управление и сам доступ между имеющимися виртуальными машинами использующими данную виртуальную сетевую среду и присутствующем в данном компьютере хоста сетевым адаптером.

При создании некоторой внешней сетевой среды вы можете определить совместное применение такого внешнего сетевого адаптера в своём компьютере хоста выбрав Allow management operating system to share this network adapter (Разрешить управлению операционной системы совместное применение данного сетевого адаптера). Хотя этот параметр хорош для сред тестирования и разработки и очевидный пример применения при наличии всего одного физического сетевого адаптера, рекомендуется применять либо выделенный физический сетевой адаптер, либо некий виртуальный сетевой адаптер для такого компьютера хоста, а другой физический или виртуальный сетевой адаптер для внешней сетевой среды, основываясь на имеющихся сетевых требованиях хостов Hyper-V, например, для поддержки обмена кластера или Миграции в реальном времени.

Вторая сетевая среда, именуемая внутренней сетью, делает возможным взаимодействие между всеми виртуальными машинами между собой, а также и с самим компьютером хоста. Эта сетевая среда не имеет подключённого к ней физического сетевого адаптера. Это очень распространено для сценариев тестирования и разработки когда данной ВМ необходимы локальный и ограниченный сетевой доступы. Она также создаёт некий NIC в своём родительском разделе, позволяя администратору настраивать всю сетевую среду для доступа подключённых ВМ к той же самой внутренней сетевой среде.

Частные сетевые среды не имеют какого- либо физического сетевого адаптера привязанного к некоторому физическому сетевому адаптеру. Они ограничивают все взаимодействия только для виртуальных машин. Они не имеют доступа к своему хосту и его физической сетевой среде при применении таких частных сетевых сред. Единственным сетевым обменом внутри некоторой частной сети является обмен между её виртуальными машинами.

При добавлении некоторого виртуального коммутатора для множества виртуальных машин вам может понадобиться некоторая изоляция между ними. Например, когда вы имеете некую внутреннюю сетевую среду, используемую для 20 ВМ, вы можете изолировать их в двух группах по 10 виртуальных машин. В физической среде это называется VLAN (Virtual Local Area Networks, Виртуальная Локальная сеть). Если ваш физический сетевой адаптер имеет поддержку, вы можете сделать то же самое через Hyper-V установив все имеющиеся виртуальные машины с одним и тем же идентификатором VLAN.

При определении некоторого виртуального коммутатора в ВМ имеется другое свойство, которое может создать политику QoS, называемую управлением полосой пропускания. Применяя его вы можете ограничивать использование имеющейся сетевой среды для виртуальной машины, устанавливая минимальные и максимальные значения с тем, чтобы Hyper-V мог блокировать использование полосы пропускания при достижении заданных пределов, либо наоборот, добавляя высокий резерв для гарантии того, что ваша ВМ имеет выделенную рабочую нагрузку в этом сетевом адаптере.

Использование наследуемых сетевых адаптеров

Все драйверы виртуального коммутатора загружаются после запуска такой виртуальной машины и интегрированных с ней служб. Если у вас есть ВМ без поддержки интегрированных служб, либо вам необходимо загрузить такую ВМ через имеющуюся сетевую среду и это ВМ 1 поколения, обычный виртуальный коммутатор не будет работать. В этих случаях вы можете имеющийся наследуемый сетевой адаптер. Чтобы добавить такой адаптер, откройте установки данной виртуальной машины, кликните по Add Hardware в верхней левой панели, выберите Legacy Network Adapter (Наследуемый сетевой адаптер) и кликните Add.

В панели с левой стороны будет отображён некий новый наследуемый сетевой адаптер, как это показано на снимке экрана ниже:

В Virtual Switch выберите тот коммутатор, который вы хотите применять в данной виртуальной машине и кликните по OK. Ваша виртуальная машина запустится и будет автоматически распознавать такой новый сетевой адаптер, что позволит вам осуществлять начальную загрузку через сетевую среду, либо в ВМ, которые не имеют своих интегрированных компонентов.

С рецептом Использование расширенных сетевых настроек виртуальных машин в этой главе.

Создание и добавление некоторого виртуального коммутатора в виртуальную машину не является окончанием всей истории в Windows Server 2016 Hyper-V. В Windows 2012 R2 было введено большое число свойств и установок; они могут настраиваться с применением графического интерфейса, например, Охранник DHCP, Охранник маршрутизатора, Зеркалирование порта, а также прочие опции, которые требуют PowerShell, например, Port ACLs.

Если вы полагаете, что этого не достаточно, нет проблем! Hyper-V поддерживает расширяемые коммутаторы, позволяя вам писать свой собственный код, создавать новые возможности для мониторинга, пропуска и фильтрации обмена виртуального коммутатора.

Данный раздел обсудит такие расширенные сетевые свойства и объяснит как они работают.

Данный рецепт осветит расширенные возможности виртуальной коммутации, однако отметим, что он не отображает как их создавать. Прежде чем перейти к следующим шагам создайте некий виртуальный коммутатор, воспользовавшись предыдущим рецептом.

Приводимые далее шаги продемонстрируют все расширенные возможности виртуального коммутатора, такие как VMQ, Разгрузку задач IPSec, SR-IOV, Охранника DHCP, Охранника маршрутизатора, а также зеркалирование порта.

Теперь, когда вы увидели как включить все расширенные свойства в виртуальном сетевом адаптере, давайте рассмотрим пояснения для каждого из них.

Превое из них, называемое VMQ (Virtual Machine Queue, Очередь виртуальных машин), динамически распространяет обработку имеющегося физического сетевого адаптера на все доступные ЦПУ в данном сервере хоста. Это уменьшает использование ЦПУ при интенсивном использовании сети. Если это свойство отключено, ЦПУ в компьютере хоста будет находиться под сильным давлением при обработке множественных сетевых операций ввода/ вывода.

IPSec task offloading (Разгрузка задач IPsec) также может уменьшить использование ЦПУ при использовании больших пакетов в вашей сетевой среде, тем самым сберегая производительность ЦПУ и делая лучшим использование имеющейся полосы пропускания. В данной новой версии Hyper-V задачи разгрузки IPsec применяют новую версию (V2), которая поддерживает дополнительные алгоритмы криптографии и IPv6.

Другой интересной настройкой, доступной в Hyper-V Windows Server 2016 является SR-IOV (Single-root I/O virtualization, Виртуализация ввода/ вывода единого корня). Это свойство позволяет некоторому сетевому адаптеру быть ограниченным непосредственно для некоторой виртуальной машины. Другими словами, Hyper-V не осуществляет управление имеющимся сетевым адаптером, как это происходит в других типах сетевых сред. Это свойство исключительно в случаях, когда данная виртуальная машина требует больших сетевых нагрузок, тем самым уменьшая латентность сети и само использование ЦПУ в данном сервере хоста. Другим интересным моментом является то, что вы всё ещё можете применять прочие свойства, такие как моментальные снимки, сохранения, задержки, хранения и миграцию в реальном времени, что делает более простым приспособление, однако вы не можете применять расширенные свойства коммутации Hyper-V и группирование NIC.

В установках MAC address вы можете определять статический MAC адрес вместо некоторого динамического адреса. Применяя динамические MAC, данная ВМ получает различные MAC при всяком её включении. Если данной ВМ необходим всегда один и тот же MAC, вы можете установить данной опцией статический адрес.

Флаговая кнопка MAC Spoofing может быть включена в случаях, когда данной виртуальной машине необходимо отсылать и принимать обмен, применяя различные MAC адреса, наводняя пакетами с одним адресом, или даже когда ей требуется переписать свой собственный MAC. Эта опция обычно применяется при использовании Network Load Balancing внутри данной ВМ.

Самая последняя настройка, Port mirroring, позволяет зеркалировать имеющийся сетевой обмен с другой виртуальной машиной с тем, чтобы вы могли применять её для мониторинга всего входящего и исходящего обмена для ВМ получателя. Для использования зеркалирования порта вам необходимо выбрать виртуальную машину источник и виртуальную машину получатель.

Все установки для сетевых адаптеров и виртуальных коммутаторов можно также настроить через PowerShell при помощи cmdlet Set-VMNetworkAdapter.

В приводимом ниже примере мы воспользуемся командой Get-VM для получения всех имеющихся ВМ и одновременной настройки для них всех DHCP Guard, MAC address spoofing и Router guard :

Get-VM * | Set-VMNetworkAdapter –DhcpGuard On –MacAddressSpoofing On –RouterGuard On
 	   

С рецептом Настройка ACL порта в Главе 6, Безопасность и выделение функций управления.