Hyper-V Virtual Machine Load Balancing

Einer der Hauptvorteile der Virtualisierung einer Umgebung ist die rationale Nutzung von Ressourcen. Wenn bestimmte virtuelle Maschinen nicht benötigt werden, können sie heruntergefahren werden; dies ermöglicht es, freigewordene Rechenressourcen den benötigten VMs zuzuweisen. Der Hyper-V Failover-Cluster ermöglicht es Ihnen, die Ausfallzeiten Ihrer virtuellen Maschinen zu reduzieren; und beginnend mit den Editionen für Windows Server 2016 kann Hyper-V eine VM-Lastausgleich zwischen Hyper-V-Hosts (die in diesem Fall als Clusterknoten bezeichnet werden) bereitstellen.

Dieser Blogbeitrag behandelt die Funktion des VM-Lastausgleichs für Hyper-V-Failover-Cluster und erkundet das Arbeitsprinzip, die Konfigurationsparameter sowie die Vorteile der Verwendung des Lastausgleichs in Hyper-V-Umgebungen.

Was ist Hyper-V-VM-Lastausgleich und wie kann diese Funktion verwendet werden?

Der Lastausgleich ist eine Funktion, die eine Optimierung der Nutzung der Ressourcen von Hyper-V-Hosts innerhalb eines Clusters gewährleistet. Eine VM-Last kann im Laufe der Zeit ungleichmäßig werden; als Ergebnis können Hyper-V-Hosts entweder stärker oder weniger belastet werden. Dies kann wiederum dazu führen, dass einige der Knoten während des Patchens oder anderer Wartungsprozesse vorübergehend nicht verfügbar sind. Der Hyper-V-Cluster kann ausreichend Rechenressourcen für VMs mit der Lastausgleichsfunktion bereitstellen, bei der VMs von einem Knoten auf einen anderen migriert werden, wenn ein Knoten überlastet ist und ein anderer Knoten freie Rechenressourcen hat. Diese Funktion wird verwendet, um eine ausreichende Leistung für VMs innerhalb eines Hyper-V-Clusters bereitzustellen und hilft somit, die hohe Qualität der bereitgestellten Dienste auf den VMs aufrechtzuerhalten.

Wie funktioniert der Lastausgleich?

Die Lastverteilung überprüft automatisch den Zustand eines Hyper-V-Clusters und initiiert dann je nach den gefundenen Ergebnissen und Einstellungen eine VM-Migration vom überlasteten Knoten zum weniger belasteten Knoten, um die Lasten über die Hyper-V-Hosts neu zu verteilen.

Es gibt zwei Methoden, um die Auslastung der Hosts zu überprüfen:

• Überprüfung der RAM (Random Access Memory)-Auslastung. Unzureichender Speicher auf einem Hyper-V-Host ist eines der häufigsten Probleme und kann zu Verzögerungen führen.
• Überprüfung der CPU (Central Processing Unit)-Auslastung. Unzureichende Prozessorleistung kann ebenfalls zu Verzögerungen führen.

Je mehr CPU- und RAM-Ressourcen von einem Host verbraucht werden, desto stärker belastet wird der Host von Hyper-V betrachtet. Wenn eine periodische Lastverteilung für einen Cluster konfiguriert ist, wird die Last der Hosts alle 30 Minuten bewertet. Sie können auch die Last der Hosts auf Anfrage bewerten. Ein System identifiziert die Hosts, bei denen die Last den definierten Schwellenwert überschreitet, sowie die Hosts, bei denen die Last unter dem Schwellenwert liegt. Wenn die aktuelle Last der Clusterknoten ungleichmäßig ist und die genannten Bedingungen erfüllt sind, wird Hyper-V eine VM-Livemigration zwischen den Knoten initiieren. Die Hyper-V-Livemigration ermöglicht es Ihnen, VM-Migrationen unbemerkt und ohne wesentliche Ausfallzeiten durchzuführen.

Die Integration der Lastverteilung mit einem Hyper-V-Failover-Cluster wird bereitgestellt. Die folgenden Clustering-Regeln werden für die Lastverteilung beachtet: Mögliche Besitzer, Anti-Affinität (diese beiden Regeln existierten bereits vor Windows Server 2016) und Fehlerdomänen (neu).

Die Regel Possible Owners definiert die Hyper-V-Hosts, für die die Migration durchgeführt werden kann. Diese Regel definiert nur mögliche VM-Besitzer und kann die VM-Migration zu unerwünschten Hosts verhindern.

Anti-Affinitäts-Regeln ermöglichen es Ihnen, das Ausführen von zwei definierten VMs auf demselben Host zu verhindern. Zum Beispiel, wenn Sie zwei VMs mit jeweils einem primären und einem sekundären Domänencontroller haben, die nicht auf demselben Host ausgeführt werden dürfen. Dieser Ansatz erhöht die Zuverlässigkeit im Falle eines Ausfalls des Hosts mit einem der Domänencontroller.

Fehlerdomäne ist eine Funktion, die eine Gruppe von Hyper-V-Hosts definiert, die von bestimmten Arten von physischen Ausfällen betroffen sein können, wie z. B. Netzwerkausfälle, Stromausfälle usw. Hyper-V-Hosts mit VMs derselben Fehlerdomäne sind normalerweise mit derselben Stromquelle und demselben Netzwerkswitch verbunden, sodass sie in dasselbe Rack eingebaut werden können. Wenn Ausfälle auftreten, sind alle VMs derselben Fehlerdomäne betroffen. Ein Cluster kann logisch in mehrere Fehlerdomänen aufgeteilt werden, und das Versagen einer Domäne sollte keine Auswirkungen auf andere Domänen haben.

Konfigurationsparameter

Die Lastverteilung ist standardmäßig für Failover-Cluster in Hyper-V 2016 aktiviert. Es gibt zwei Arten von Verhalten: „Verwenden Sie es nur, wenn ein neuer Knoten dem Cluster hinzugefügt wird“ und „Überprüfen mit Zeitintervallen“.

Nur verwenden, wenn ein neuer Knoten zum Cluster hinzugefügt wird. In diesem Fall erhält ein Cluster mehr CPU- und RAM-Ressourcen und erweitert die gesamte Rechenkapazität. Ein System bewertet die Last jedes Knotens. Wenn einer der Knoten überlastet ist (ein Schwellenwert, der in der Konfiguration festgelegt ist, überschritten wird), werden die entsprechenden VMs von überlasteten Knoten zu kürzlich hinzugefügten Knoten migriert, die über freie Ressourcen verfügen. Diese Option ist nützlich, wenn Sie regelmäßig Kapazität zu Ihrem Hyper-V-Failover-Cluster hinzufügen, und kann für Cluster, die auf der Storage Spaces-Technologie basieren, nützlich sein. Diese Option hat keinen Einfluss auf einen Cluster, wenn der Knoten, der zuvor vom Cluster getrennt war (zum Beispiel für Wartungszwecke), wieder mit dem Cluster verbunden wird.

Überprüfen mit Zeitintervallen. Diese Option initiiert alle 30 Minuten die Überprüfung der Lasten der Clusterknoten. Wenn einer der Knoten überlastet ist (ein Schwellenwert, der in der Konfiguration festgelegt ist, überschritten wird), werden die entsprechenden VMs von überlasteten Knoten zu Knoten migriert, die über freie Ressourcen verfügen.

Aggressivitätsschwelle ist ein Parameter, der die Aggressivität des Ausgleichs definiert, der auf RAM- und CPU-Auslastung der Knoten basiert. Die Aggressivitätsschwelle kann einen von drei Werten haben: Niedrig (1), Mittel (2) und Hoch (3). Weitere Details zur Konfiguration finden Sie im folgenden Abschnitt.

Konfiguration

Die Hyper-V-Lastenausgleichung kann entweder über die grafische Benutzeroberfläche (GUI) oder PowerShell konfiguriert werden. Um die Hyper-V-Lastenausgleichung zu konfigurieren, öffnen Sie den Failover-Cluster-Manager, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Namen Ihres Clusters und wählen Sie im Kontextmenü Eigenschaften aus.

Im Eigenschaftenfenster wählen Sie die Registerkarte Balancer aus. Aktivieren/Deaktivieren Sie das Kontrollkästchen, wenn Sie die Lastverteilung aktivieren/deaktivieren möchten. Sie können den Ausgleichsmodus und die Aggressivität auswählen.

Sie können auch den Ausgleichsmodus festlegen oder die automatische Ausbalancierung in PowerShell deaktivieren:

(Get-Cluster).AutoBalancerMode = <Wert>

Wo <Wert> 0, 1 oder 2 sein kann (siehe Tabelle unten).

AutoBalancerMode	Beschreibung
0	Deaktiviert
1	Lastausgleich zu einem Knoten beim Beitritt
2 (standardmäßig verwendet)	Immer Lastausgleich

Um den Schwellenwert für die Aggressivität festzulegen, geben Sie den folgenden Befehl in PowerShell ein:

(Get-Cluster).AutoBalancerLevel = <Wert>

Wo <Wert> 1, 2 oder 3 sein kann (siehe Tabelle unten).

AutoBalancerLevel	Aggressivität	Beschreibung
1 (standardmäßig verwendet)	Niedrig	VMs werden verschoben, wenn die Host-Auslastung mehr als 80% beträgt
2	Mittel	VMs werden verschoben, wenn die Host-Auslastung mehr als 70% beträgt
3	Hoch	VMs werden verschoben, wenn die Host-Auslastung mehr als 60% beträgt

System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) kann auch zur Cluster-Verwaltung als Alternative zur Verwendung des Failover-Cluster-Managers verwendet werden. SCVMM enthält die Funktion für dynamische Optimierung (verfügbar seit Windows Server 2012), die auch eine VM zwischen Clusterknoten neu verteilt. Wenn Sie die Hyper-V-Lastenausgleichsfunktion aktiviert haben und die SCVMM-Dynamische Optimierung verwenden, wird der Lastenausgleich automatisch deaktiviert, sobald Sie die Dynamische Optimierung in SCVMM aktivieren. In diesem Fall übernimmt SCVMM die Lastenausgleichsverwaltung, um Konflikte zu verhindern, die durch das gleichzeitige Arbeiten zweier Funktionen und damit verbundene Probleme verursacht werden können. Microsoft empfiehlt die Verwendung von SCVMM mit dynamischer Optimierung.

Die Vorteile des Hyper-V-Lastenausgleichs

Der Lastenausgleich ist eine hilfreiche Funktion. Die Vorteile der Verwendung des Lastenausgleichs für den Hyper-V-Failover-Cluster umfassen:

• Keine Überlastung der physischen Server
• Keine Überlastung der VMs
• Verbesserte Anwendungssensitivität
• Verbessert die Qualität der bereitgestellten Dienste
• Verbessert die Skalierbarkeit für Ihre Dienste und Anwendungen
• Verhindert Ausfälle

NAKIVO Backup & Replikation und Sicherung von geclusterten VMs

Der Hyper-V Failover-Cluster ist eine effektive Lösung, die sowohl die Verfügbarkeit laufender VMs verbessern als auch sie vor möglichen Hardwareausfällen der Knoten schützen kann. Um Ihre Daten vor anderen Arten von Katastrophen zu schützen, sollte die VM-Backup & Replikation verwendet werden. VMs, die auf den geclusterten Hyper-V-Hosts liegen, können während Ereignissen wie Failover oder Lastenausgleich zwischen Hosts migrieren. Als Ergebnis kann das Sichern der benötigten VM schwierig erscheinen, da Sie den Host erkennen müssten, auf dem sich die VM befindet (Host-Level-VM-Backup wird als solches betrachtet).

NAKIVO Backup & Replication ist eine schnelle, zuverlässige und erschwingliche VM-Datenschutzlösung, die Hyper-V-Cluster unterstützt. NAKIVO Backup & Replication kann automatisch verfolgen, auf welchem Host sich die VM befindet, sobald Sie den gesamten Cluster in das Inventar aufgenommen haben, und somit wird der Prozess des Erstellens von VM-Backups oder Replikaten aus dem Hyper-V-Cluster genauso einfach wie das Sichern der VMs von eigenständigen Hyper-V-Hosts.

Schlussfolgerung

Die Hyper-V Lastverteilung ist eine nützliche Clustering-Funktion, die in Hyper-V für Windows Server 2016 enthalten ist. Die Funktion hilft Ihnen, Hardware-Ressourcen rationaler zu nutzen und verbessert dadurch die Qualität der bereitgestellten Dienste. CPU- und RAM-Metriken werden verwendet, um Entscheidungen zur Umverteilung der Lasten zu treffen. Die Lastverteilung initiiert automatisch die Migration von VMs von überlasteten Knoten zu Knoten mit freien Ressourcen, wenn ein Schwellenwert (in der Konfiguration festgelegt) überschritten wird. Es gibt keine signifikanten Ausfallzeiten, da die Live-Migration verwendet wird. Ein Hyper-V-Failover-Cluster mit Lastausgleich schützt Ihre VMs zusätzlich vor Knotenausfällen und stellt ausreichend Rechenressourcen für die VMs bereit.