Bagikan melalui

Lampiran B: Arsitektur Hyper-V dan Gambaran Umum Fitur

Topik ini memberikan gambaran umum tentang arsitektur Hyper-V, menjelaskan kelebihan dan kekurangan Hyper-V.

Arsitektur Hyper-V

Hyper-V adalah platform virtualisasi berbasis hypervisor dan teknologi yang memungkinkan untuk salah satu fitur marquee Windows Server, Live Migration. Dengan Hyper-V, Windows Server mampu Melakukan Migrasi Cepat, yang dapat memindahkan VM di antara host fisik hanya dengan waktu henti beberapa detik. Dengan Migrasi Langsung, perpindahan antara target fisik terjadi dalam milidetik, yang berarti operasi migrasi menjadi tidak terlihat oleh pengguna yang terhubung. Lihat Apa yang baru dalam Hyper-V di Windows Server.

Hypervisor adalah platform virtualisasi khusus prosesor yang dapat menghosting beberapa komputer virtual (VM) yang terisolasi satu sama lain tetapi berbagi sumber daya perangkat keras yang mendasar dengan memvirtualisasikan prosesor, memori, dan perangkat I/O.

Sistem operasi tamu yang berjalan di komputer virtual Hyper-V memberikan performa yang mendekati performa sistem operasi yang berjalan pada perangkat keras fisik jika driver dan layanan klien server virtual (VSC) yang diperlukan diinstal pada sistem operasi tamu. Kode klien server virtual Hyper-V (VSC), juga dikenal sebagai I/O yang dicerahkan Hyper-V, memungkinkan akses langsung ke Hyper-V "Virtual Machine Bus" dan tersedia dengan penginstalan layanan integrasi Hyper-V. Layanan Integrasi Hyper-V yang menyediakan driver VSC juga tersedia untuk sistem operasi klien lainnya.

Hyper-V mendukung isolasi dalam hal partisi. Partisi adalah unit isolasi logis, yang didukung oleh hypervisor, di mana sistem operasi dijalankan. Hypervisor Microsoft harus memiliki setidaknya satu induk, atau root, partisi, yang menjalankan Windows Server. Tumpukan virtualisasi berjalan di partisi induk dan memiliki akses langsung ke perangkat keras. Partisi akar kemudian membuat partisi anak yang menghosting sistem operasi tamu. Partisi akar membuat partisi anak menggunakan antarmuka pemrograman aplikasi hypercall (API).

Partisi tidak memiliki akses ke prosesor fisik, juga tidak menangani interupsi prosesor. Sebaliknya, mereka memiliki tampilan virtual prosesor dan berjalan di wilayah alamat memori virtual yang bersifat privat untuk setiap partisi tamu. Hypervisor menangani gangguan pada prosesor, dan mengalihkannya ke partisi masing-masing. Hyper-V juga dapat mempercepat terjemahan alamat antara berbagai ruang alamat virtual tamu dengan menggunakan Unit Manajemen Memori Output Input (IOMMU) yang beroperasi terlepas dari perangkat keras manajemen memori yang digunakan oleh CPU. IOMMU digunakan untuk memetakan ulang alamat memori fisik ke alamat yang digunakan oleh partisi anak.

Partisi anak juga tidak memiliki akses langsung ke sumber daya perangkat keras lain dan disajikan tampilan virtual sumber daya, sebagai perangkat virtual (VDevs). Permintaan ke perangkat virtual dialihkan baik melalui VMBus atau hypervisor ke perangkat di partisi induk, yang menangani permintaan. VMBus adalah saluran komunikasi antar-partisi logis. Partisi induk menghosting Penyedia Layanan Virtualisasi (VSP) yang berkomunikasi melalui VMBus untuk menangani permintaan akses perangkat dari partisi anak. Partisi anak menghosting Konsumen Layanan Virtualisasi (VSC) yang mengalihkan permintaan perangkat ke VSP di partisi induk melalui VMBus. Seluruh proses ini transparan untuk sistem operasi tamu.

Perangkat Virtual juga dapat memanfaatkan fitur Virtualisasi Windows Server, bernama Enlightened I/O, untuk penyimpanan, jaringan, grafis, dan subsistem input. I/O tercerahkan adalah implementasi khusus yang sadar virtualisasi dari protokol komunikasi tingkat tinggi (seperti SCSI) yang menggunakan VMBus secara langsung, melewati lapisan emulasi perangkat apa pun. Hal ini membuat komunikasi lebih efisien tetapi memerlukan tamu tercerahkan yang sadar hypervisor dan VMBus. Hyper-V mencerahkan I/O dan kernel sadar hypervisor disediakan melalui penginstalan layanan integrasi Hyper-V. Komponen integrasi, yang mencakup driver klien server virtual (VSC), juga tersedia untuk sistem operasi klien lainnya. Hyper-V memerlukan prosesor yang mencakup virtualisasi yang dibantu perangkat keras, seperti disediakan dengan teknologi Intel VT atau AMD Virtualization (AMD-V).

Diagram berikut ini memberikan gambaran umum tingkat tinggi tentang arsitektur lingkungan Hyper-V yang berjalan di Windows Server.

Gambaran umum arsitektur Hyper-V

Akronim dan istilah yang digunakan dalam diagram di atas dijelaskan di bawah ini:

  • APIC – Advanced Programmable Interrupt Controller. Perangkat yang memungkinkan tingkat prioritas ditetapkan ke output interupsinya.

  • Partisi Anak - Partisi yang menghosting sistem operasi tamu. Semua akses ke memori fisik dan perangkat oleh partisi anak disediakan melalui Virtual Machine Bus (VMBus) atau hypervisor.

  • Hypercall – Antarmuka untuk komunikasi dengan hypervisor. Antarmuka hypercall mengakomodasi akses ke pengoptimalan yang disediakan oleh hypervisor.

  • Hypervisor – Lapisan perangkat lunak yang berada di antara perangkat keras dan satu atau beberapa sistem operasi. Tugas utamanya adalah menyediakan lingkungan eksekusi terisolasi yang disebut partisi. Hypervisor mengontrol dan membuat arbitrase akses ke perangkat keras yang mendasar.

  • IC – Komponen integrasi. Komponen yang memungkinkan partisi anak untuk berkomunikasi dengan partisi lain dan hypervisor.

  • Tumpukan I/O – Tumpukan input/output.

  • MSR – Rutinitas Layanan Memori.

  • Partisi Akar – Mengelola fungsi tingkat komputer seperti driver perangkat, manajemen daya, dan penambahan/penghapusan panas perangkat. Partisi root (atau induk) adalah satu-satunya partisi yang memiliki akses langsung ke memori fisik dan perangkat.

  • VID – Driver Infrastruktur Virtualisasi. Menyediakan layanan manajemen partisi, layanan manajemen prosesor virtual, dan layanan manajemen memori untuk partisi.

  • VMBus – Mekanisme komunikasi berbasis saluran yang digunakan untuk komunikasi antar-partisi dan enumerasi perangkat pada sistem dengan beberapa partisi virtual aktif. VMBus diinstal dengan Hyper-V Integration Services.

  • VMMS – Layanan Manajemen Komputer Virtual. Bertanggung jawab untuk mengelola status semua komputer virtual dalam partisi anak.

  • VMWP – Proses Pekerja Komputer Virtual. Komponen mode pengguna dari tumpukan virtualisasi. Proses pekerja menyediakan layanan manajemen komputer virtual dari instans Windows Server di partisi induk ke sistem operasi tamu di partisi anak. Layanan Manajemen Komputer Virtual menghasilkan proses pekerja terpisah untuk setiap komputer virtual yang berjalan.

  • VSC – Klien Layanan Virtualisasi. Instans perangkat sintetis yang berada di partisi anak. VSC menggunakan sumber daya perangkat keras yang disediakan oleh Penyedia Layanan Virtualisasi (VSP) di partisi induk. Mereka berkomunikasi dengan VSP yang sesuai di partisi induk melalui VMBus untuk memenuhi permintaan I/O perangkat partisi anak.

  • VSP – Penyedia Layanan Virtualisasi. Berada di partisi akar dan memberikan dukungan perangkat sintetis ke partisi anak melalui Virtual Machine Bus (VMBus).

  • WinHv – Pustaka Antarmuka Windows Hypervisor. WinHv pada dasarnya adalah jembatan antara driver sistem operasi yang dipartisi dan hypervisor yang memungkinkan driver untuk memanggil hypervisor menggunakan konvensi panggilan Windows standar

  • WMI – Layanan Manajemen Komputer Virtual memaparkan serangkaian API berbasis Windows Management Instrumentation (WMI) untuk mengelola dan mengontrol komputer virtual.

    Sebagian besar istilah ini didefinisikan dalam Glosarium.

Catatan

Gambaran Umum Teknologi Hyper-V adalah sumber daya yang baik.

Kelebihan

Keuntungan menjalankan solusi tingkat perusahaan di lingkungan virtual Hyper-V meliputi yang berikut ini:

  1. Konsolidasi sumber daya perangkat keras - Beberapa server fisik dapat dengan mudah dikonsolidasikan ke server yang relatif lebih sedikit dengan menerapkan virtualisasi dengan Hyper-V. Konsolidasi mengakomodasi penggunaan penuh sumber daya perangkat keras yang disebarkan. Hyper-V di Windows Server dapat mengakses hingga 64 CPU logis di komputer host. Kemampuan ini tidak hanya memanfaatkan sistem multicore baru, ini juga berarti rasio konsolidasi komputer virtual yang lebih besar per host fisik.

  2. Kemudahan administrasi:

    • Konsolidasi dan sentralisasi sumber daya menyederhanakan administrasi.

    • Implementasi peningkatan dan peluasan skala diakomodasi dengan kemudahan yang jauh lebih besar.

  3. Penghematan biaya yang signifikan:

    • Biaya perangkat keras berkurang secara signifikan karena beberapa komputer virtual dapat berjalan pada satu komputer fisik, oleh karena itu, komputer fisik terpisah tidak diperlukan untuk setiap komputer.

    • Biaya lisensi Hyper-V dapat disertakan dengan biaya lisensi Windows Server, dan juga dapat dibeli sebagai produk yang berdiri sendiri.

    • Persyaratan daya dapat dikurangi secara signifikan dengan mengonsolidasikan aplikasi yang ada ke lingkungan Hyper-V virtual karena berkurangnya "jejak" perangkat keras fisik yang diperlukan.

  4. Dukungan toleransi kegagalan melalui pengklusteran Hyper-V - Karena Hyper-V adalah aplikasi sadar kluster, Windows Server menyediakan dukungan pengklusteran host asli untuk komputer virtual yang dibuat di lingkungan virtual Hyper-V.

  5. Kemudahan penyebaran dan manajemen:

    • Konsolidasi server yang ada menjadi lebih sedikit server fisik menyederhanakan penyebaran.

    • Solusi manajemen Hyper-V yang komprehensif tersedia dengan System Center Virtual Machine Manager. Apa yang baru dalam VMM di Pusat Sistem menyediakan beberapa panduan.

  6. Karakteristik performa Hyper-V utama:

    • Arsitektur berbagi perangkat keras yang ditingkatkan - Hyper-V menyediakan akses yang ditingkatkan dan pemanfaatan sumber daya inti, seperti disk, jaringan, dan video saat menjalankan sistem operasi tamu dengan kernel yang sadar hypervisor dan yang dilengkapi dengan kode klien server virtual (VSC) yang diperlukan (dikenal sebagai I/O yang dicerahkan Hyper-V). Pencerahan adalah peningkatan yang dilakukan pada sistem operasi untuk membantu mengurangi biaya fungsi sistem operasi tertentu seperti manajemen memori. Komponen integrasi, yang mencakup driver VSC, juga tersedia untuk sistem operasi klien lainnya.

      Performa disk sangat penting untuk aplikasi perusahaan intensif I/O disk seperti Microsoft BizTalk Server dan selain I/O yang dicerahkan Hyper-V; Hyper-V menyediakan dukungan disk "Passthrough" yang memberikan performa disk sejajar dengan performa disk fisik. Perhatikan bahwa dukungan disk "Passthrough" memberikan peningkatan performa dengan biaya kecil untuk kenyamanan. Disk "Passthrough" pada dasarnya adalah disk fisik/LUN yang melekat pada komputer virtual dan tidak mendukung beberapa fungsionalitas disk virtual, seperti Virtual Machine Snapshots.

    • Dukungan virtualisasi yang dibantu perangkat keras prosesor - Hyper-V memanfaatkan sepenuhnya dukungan virtualisasi yang dibantu perangkat keras prosesor yang tersedia dengan teknologi prosesor terbaru.

    • Dukungan sistem operasi tamu multi-core (SMP) - Hyper-V menyediakan kemampuan untuk mendukung hingga empat prosesor di lingkungan komputer virtual, yang memungkinkan aplikasi untuk memanfaatkan sepenuhnya fungsionalitas multi-utas di komputer virtual.

    • Dukungan sistem operasi tamu 32-bit dan 64-bit - Hyper-V memberikan dukungan luas untuk menjalankan berbagai jenis sistem operasi secara bersamaan, termasuk sistem 32-bit dan 64-bit di berbagai platform server, seperti Windows, Linux®, dan lainnya.

  7. Dukungan produk yang komprehensif - Karena aplikasi perusahaan Microsoft (seperti Server Exchange dan SQL Server) sepenuhnya diuji berjalan di Hyper-V, Microsoft menyediakan dukungan perbaikan kode untuk aplikasi ini saat disebarkan dan dijalankan di lingkungan Hyper-V.

  8. Skalabilitas – Daya pemrosesan tambahan, bandwidth jaringan, dan kapasitas penyimpanan dapat dicapai dengan cepat dan mudah dengan menambahkan sumber daya tambahan yang tersedia dari komputer host ke komputer virtual tamu. Ini mungkin mengharuskan komputer host ditingkatkan atau komputer virtual tamu dipindahkan ke komputer host yang lebih mampu.

    Untuk informasi lebih mendalam tentang manfaat memanfaatkan teknologi virtualisasi yang disediakan dengan Hyper-V, lihat Gambaran Umum Teknologi Hyper-V.

Kekurangan

Beberapa kelemahan menjalankan solusi tingkat perusahaan di lingkungan virtual Hyper-V mungkin meliputi:

  • Persyaratan perangkat keras – Karena tuntutan konsolidasi server, komputer virtual Hyper-V cenderung mengonsumsi lebih banyak CPU dan memori, dan memerlukan bandwidth I/O disk yang lebih besar daripada server fisik dengan beban komputasi yang sebanding. Karena peran server Hyper-V hanya tersedia untuk 64-bit dan semua edisi Windows Server hanya 64-bit, perangkat keras fisik harus mendukung virtualisasi yang dibantu perangkat keras. Ini berarti prosesor harus kompatibel dengan teknologi Intel VT atau AMD Virtualization (AMD-V), BIOS sistem harus mendukung Pencegahan Eksekusi Data (DEP), dan DEP harus diaktifkan.

  • Persyaratan perangkat lunak – Meskipun sebagian besar perangkat lunak Microsoft didukung berjalan pada komputer virtual Hyper-V, beberapa perangkat lunak Microsoft masih dalam proses diuji untuk memastikan kompatibilitas dengan lingkungan virtual Hyper-V. Misalnya, sebagian besar aplikasi tingkat perusahaan Microsoft mendukung berjalan di Hyper-V atau sedang dalam proses diuji untuk dukungan pada Hyper-V. Untuk informasi selengkapnya tentang dukungan BizTalk Server dan SQL Server di Hyper-V, lihat Lampiran C: BizTalk Server dan SQL Server Dukungan Hyper-V.