Co to jest funkcja Hyper-V?

  • 12 min

Poznawanie technologii Azure Stack HCI rozpoczniemy od podstawowej funkcji wirtualizacji obliczeniowej, jaką zapewnia Hyper-V.

Co to jest funkcja Hyper-V?

Funkcja Hyper-V jest implementacją funkcji hypervisor opracowaną przez firmę Microsoft. Funkcja Hyper-V stosuje zasoby jednego komputera hosta , dystrybuując je na wielu maszynach wirtualnych działających na tym samym sprzęcie fizycznym. Funkcja Hyper-V udostępnia izolowane miejsce dla każdej maszyny wirtualnej, na której można uruchomić osobny system operacyjny — niezależnie od systemu operacyjnego hosta i innych maszyn wirtualnych.

Uwaga

Funkcja Hyper-V jest dostępna jako rola serwera dla systemu Windows Server i Azure Stack HCI, jako funkcja w 64-bitowych wersjach klienckiego systemu operacyjnego Windows oraz jako produkt autonomiczny o nazwie Microsoft Hyper-V Server. Każda wersja funkcji Hyper-V oferuje podobne możliwości, a ten moduł koncentruje się na roli serwera Hyper-V dla systemu Windows Server.

Architektura funkcji Hyper-V

Po zainstalowaniu roli serwera Hyper-V proces instalacji implementuje warstwę oprogramowania znaną jako funkcja hypervisor. Funkcja hypervisor kontroluje dostęp do fizycznego sprzętu hosta. Proces instalacji instaluje wszystkie sterowniki sprzętowe tylko w systemie operacyjnym hosta (znanym także jako partycja nadrzędna). Wszystkie maszyny wirtualne uruchomione na hoście komunikują się tylko ze zwirtualizowanym sprzętem.

Poniższy diagram przedstawia architekturę wysokiego poziomu funkcji Hyper-V. Funkcja hypervisor funkcji Hyper-V przejmuje pełną kontrolę nad możliwościami wirtualizacji sprzętu (przedstawioną przez strzałkę z warstwy procesora CPU do warstwy funkcji Hypervisor) i nie ujawnia ich systemowi operacyjnemu gościa.

Diagram środowiska wirtualizacji niezagnieżdżonej z warstwą procesora w dolnej części. Nad nią znajduje się warstwa funkcji hypervisor, a następnie system operacyjny hosta głównego oraz system operacyjny gościa.

System operacyjny działający na maszynie wirtualnej jest nazywany systemem operacyjnym gościa. Funkcja Hyper-V obsługuje wszystkie bieżące wersje systemów operacyjnych Windows Server i klienckich. Ponadto funkcja Hyper-V obsługuje kilka dystrybucji systemu Linux, w tym CentOS, Red Hat Enterprise Linux, Debian, Oracle Linux, SUSE i Ubuntu oraz FreeBSD.

Co to jest wirtualizacja zagnieżdżona?

Wirtualizacja zagnieżdżona to komponent funkcji Hyper-V, który umożliwia instalowanie i uruchamianie funkcji Hyper-V w ramach maszyny wirtualnej gościa. Wirtualizacja zagnieżdżona umożliwia korzystanie z maszyny wirtualnej gościa jako hosta funkcji Hyper-V, który może hostować inne maszyny wirtualne gościa. Wirtualizacja zagnieżdżona może być przydatna do implementowania wirtualnych środowisk testowych i programistycznych, które w przeciwnym razie wymagają uruchomienia sprzętu fizycznego. Jako administrator funkcji Hyper-V firmy Contoso planujesz zbadać środowiska testowe i zaimplementować chmurę prywatną. W obu przypadkach można wykorzystać wirtualizację zagnieżdżoną.

Poniższy diagram przedstawia funkcję Hyper-V z włączoną wirtualizacją zagnieżdżoną. Umożliwia ona maszynie wirtualnej gościa zainstalowanie własnej funkcji hypervisor i uruchomienie własnej maszyny wirtualnej gościa.

Grafika przedstawiająca zagnieżdżone środowisko wirtualizacji z warstwą procesora CPU u dołu, na której znajduje się warstwa funkcji Hypervisor, a następnie główny system operacyjny hosta. Istnieje inna warstwa funkcji hypervisor, a następnie system operacyjny gościa i główny system operacyjny.

Po co korzystać z funkcji Hyper-V

Funkcja Hyper-V obsługuje różne scenariusze: od hostowania pojedynczych maszyn wirtualnych po zapewnianie platformy dla złożonej, zdefiniowanej programowo infrastruktury. Funkcji Hyper-V można użyć do:

  • Skonsolidowania infrastruktury serwerów. Za pomocą funkcji Hyper-V można skonsolidować wiele serwerów fizycznych w mniej, bardziej zaawansowanych komputerach, aby zoptymalizować przestrzeń i zużycie energii.
  • Zapewnienia wirtualnego środowiska programistycznego lub testowego. Wirtualizacja zapewnia możliwość duplikowania i przywracania środowisk programistycznych lub testowych bez konieczności kupowania ani utrzymywania fizycznego sprzętu lub izolowanych systemów sieciowych. Zwirtualizowane środowiska programistyczne i testowe można szybko skonfigurować i w razie potrzeby przywracać bez wpływu na systemy produkcyjne.
  • Budowy infrastruktury pulpitów wirtualnych (VDI). Połączenie funkcji Hyper-V i wirtualizacji pulpitu zdalnego umożliwia stworzenie scentralizowanego rozwiązania do zarządzania komputerami, które korzysta z infrastruktury pulpitów wirtualnych. Ten scenariusz ułatwia zapewnianie użytkownikom zwinnych i spersonalizowanych pulpitów wirtualnych lub pul pulpitów wirtualnych ze zwiększonymi zabezpieczeniami.
  • Implementacji infrastruktury chmury prywatnej. Funkcja Hyper-V obsługuje elastyczne usługi na żądanie, które działają podobnie jak usługi w chmurze publicznej. Azure Stack HCI stanowi przykład integracji funkcji Hyper-V z innymi technologiami, takimi jak Bezpośrednie miejsca do magazynowania i SDN. Pozwala to na lokalne uruchamianie zwirtualizowanych obciążeń.

Ogólne możliwości funkcji Hyper-V

Nowe wersje i aktualizacje systemu Windows Server dodają do funkcji Hyper-V nowe możliwości, które pozwalają obsługiwać różne obciążenia oraz zwiększać wydajność i poziom zabezpieczeń. Ogólne możliwości funkcji Hyper-V można podzielić w następujący sposób:

  • Zarządzanie i łączność. Środowiskiem funkcji Hyper-V można zarządzać za pomocą usługi Windows Admin Center, Menedżera funkcji Hyper-V, modułu funkcji Hyper-V dla środowiska Windows PowerShell oraz połączenia z maszyną wirtualną. Narzędzia te można zainstalować na komputerze z rolą serwera funkcji Hyper-V lub na komputerze służącym do zarządzania zdalnego.
  • Przenośność. Aby ułatwić przenoszenie i dystrybucję maszyny wirtualnej, funkcja Hyper-V umożliwia migrację na żywo, migrację magazynu oraz standardową funkcję importu/eksportu.

Uwaga

Migracja na żywo to komponent funkcji Hyper-V, który umożliwia przenoszenie uruchomionych maszyn wirtualnych z jednego hosta funkcji Hyper-V na innego przy zachowaniu dostępności obciążeń maszyn wirtualnych. Główną zaletą migracji na żywo jest elastyczność. Na przykład można w dowolnym momencie wycofać lub uaktualnić hosta funkcji Hyper-V bez konieczności planowania okna obsługi — wystarczy po prostu przenieść wszystkie jego maszyny wirtualne za pomocą migracji na żywo.

Uwaga

Migracja magazynu umożliwia przenoszenie plików maszyn wirtualnych, w tym dysków, konfiguracji i punktów kontrolnych, gdy dana maszyna wirtualna jest uruchomiona. Pomaga to w rozwiązywaniu problemów z miejscem na dysku na hostach funkcji Hyper-V. Na przykład jeśli w innym klastrze funkcji Hyper-V jest dostępny magazyn, można użyć migracji magazynu, aby przenieść do niego istniejące pliki z dysku maszyny wirtualnej bez wpływu na dostępność zwirtualizowanych obciążeń. Innym typowym powodem przenoszenia plików z dysku maszyny wirtualnej jest aktualizowanie magazynu fizycznego, w którym się znajduje. Dyski maszyn wirtualnych można również przenosić między fizycznymi urządzeniami magazynującymi w odpowiedzi na zmniejszenie wydajności wywołane zwiększonym zapotrzebowaniem We/Wy na jedno z nich.

  • Odzyskiwanie po awarii i kopie zapasowe. Funkcja Hyper-V obsługuje funkcję Hyper-V Replica, która tworzy kopie maszyn wirtualnych w innych lokalizacjach fizycznych. Te kopie umożliwiają przywracanie wystąpień maszyn wirtualnych zgodnie z wymaganiami. Inne funkcje, takie jak produkcyjne punkty kontrolne i obsługa usługi kopiowania woluminów w tle (VSS), ułatwiają tworzenie kopii zapasowych stanów maszyn wirtualnych, które są spójne na poziomie aplikacji.
  • Zabezpieczenia: Hyper-V obsługuje funkcje zabezpieczeń, takie jak bezpieczny rozruch i chronione maszyny wirtualne. Bezpieczny rozruch sprawdza podpisy cyfrowe w plikach podczas rozruchu, aby ułatwić ochronę przed kodem typu malware. Dyski wirtualne w chronionych maszynach wirtualnych są szyfrowane w celu zabezpieczenia dostępu, a same maszyny wirtualne można uruchamiać tylko na określonych chronionych hostach.
  • Optymalizacja. W przypadku wszystkich obsługiwanych systemów operacyjnych gościa funkcja Hyper-V zawiera zestaw niestandardowych usług i sterowników nazywanych usługami integracji. Usługi integracji obejmują synchronizację czasu, zamykanie systemu operacyjnego, wymianę danych, puls, tworzenie kopii zapasowych oraz usługi gościa. Aktualizacje usług integracji są pobierane przez program Windows Update.

Wymagania systemowe funkcji Hyper-V

Zawsze planuj i dokładnie oceniaj wymagania dotyczące usług, zasobów i pojemności maszyny wirtualnej przed wdrożeniem obciążeń produkcyjnych w funkcji Hyper-V. Podstawowe wymagania sprzętowe dla hosta funkcji Hyper-V obejmują:

  • Procesor 64-bitowy z translacją adresów drugiego poziomu (SLAT) i rozszerzeniami trybu monitora maszyny wirtualnej.
  • Technologia Intel Virtualization Technology (Intel VT) lub wirtualizacja AMD (AMD-V) jest włączona.
  • Wystarczająca ilość pamięci dla maszyn wirtualnych hosta i gościa.
  • Włączono sprzętowe zapobieganie wykonywaniu danych (DEP) (bit Intel XD, AMD NX bit).

Uwaga

Aby sprawdzić, czy system spełnia wymagania funkcji Hyper-V, można uruchomić program SystemInfo.exe. Dane wyjściowe zawierają sekcję wskazującą, czy wymagania funkcji Hyper-V zostały spełnione.

Lista zasobów sprzętowych wymaganych przez hosta na potrzeby uruchamiania maszyn wirtualnych:

  • Procesor. Sprawdź, czy host ma wystarczającą liczbę fizycznych rdzeni procesora do obsługi maszyn wirtualnych, które zamierzasz uruchomić.
  • Memory (pamięć). Sprawdź, czy na hoście funkcji Hyper-V jest wystarczająca ilość pamięci do obsługi maszyn wirtualnych, które zamierzasz uruchomić.
  • Pamięć. Sprawdź, czy host ma wystarczającą ilość miejsca w magazynie dla wirtualnych dysków twardych używanych przez maszyny wirtualne. Podsystem magazynowania wymaga również dużej przepływności do obsługi kilku maszyn wirtualnych jednocześnie uzyskujących dostęp do magazynu.
  • Sieć. Host funkcji Hyper-V musi przydzielić wystarczającą pojemność sieci do każdej maszyny wirtualnej. W niektórych przypadkach może być konieczne przydzielenie dedykowanej karty sieciowej na hoście.

Wymagania dotyczące wirtualizacji zagnieżdżonej

Aby włączyć wirtualizację zagnieżdżoną, należy spełnić następujące wymagania wstępne:

  • Zarówno na hoście funkcji Hyper-V, jak i na maszynie wirtualnej gościa musi być uruchomiony system Windows Server 2016 lub Windows Server 2019. Ta funkcja jest również dostępna w technologii Azure Stack HCI.
  • Fizyczny komputer hosta musi mieć procesor Intel z rozszerzeniami maszyn wirtualnych (VT-x) i funkcją Extended Page Tables (EPT).

Instalowanie roli serwera Hyper-V

Aby zainstalować rolę serwera funkcji Hyper-V na hostach lokalnych lub zdalnych, można użyć usługi Windows Admin Center (WAC), Menedżera serwera lub polecenia cmdlet Install-WindowsFeature programu Windows PowerShell.

Sprawdź swoją wiedzę

1.

Który z następujących elementów nie jest wymagany do zaimplementowania funkcji Hyper-V na serwerze fizycznym?

2.

Gdzie administrator znajdzie usługi integracji dla maszyn wirtualnych gościa funkcji Hyper-V systemu Windows Server 2019?