Balanceamento de carga de máquina virtual do Hyper-V

Um dos principais benefícios da virtualização de um ambiente é o uso racional de recursos. Quando máquinas virtuais específicas não são necessárias, elas podem ser desligadas; isso permite que os recursos de computação liberados sejam provisionados para as VMs que são necessárias. O Failover Cluster do Hyper-V permite reduzir o tempo de inatividade em suas máquinas virtuais; e a partir das edições do Windows Server 2016, o Hyper-V pode fornecer balanceamento de carga de VM entre hosts do Hyper-V (que são chamados de nós de cluster nesse caso).

Esta postagem no blog aborda o recurso de balanceamento de carga de VM para clusters de Failover do Hyper-V e explora o princípio de funcionamento, os parâmetros de configuração, bem como as vantagens de usar o Balanceamento de Carga em ambientes virtuais do Hyper-V.

O que é o Balanceamento de Carga de VM do Hyper-V e como esse recurso pode ser usado?

O Balanceamento de Carga é um recurso que garante a otimização na utilização dos recursos dos hosts do Hyper-V dentro de um cluster. Uma carga de VM pode se tornar desigual ao longo do tempo; como resultado, os hosts do Hyper-V podem ficar mais ou menos carregados. Isso, por sua vez, pode resultar em alguns dos nós ficarem temporariamente indisponíveis durante a aplicação de patches ou outros processos de manutenção. O cluster do Hyper-V pode fornecer recursos de computação suficientes para as VMs com o recurso de Balanceamento de Carga, no qual as VMs são migradas de um nó para outro quando um nó está sobrecarregado e outro nó possui recursos de computação livres. Este recurso é utilizado para fornecer um desempenho suficiente para as VMs dentro de um cluster do Hyper-V, e, como resultado, ajuda a manter alta qualidade para os serviços fornecidos que são executados nas VMs.

Como o Balanceamento de Carga funciona?

O Balanceamento de Carga verifica automaticamente o estado de um cluster Hyper-V e, dependendo dos resultados e configurações encontradas, inicia a migração de máquinas virtuais do nó sobrecarregado para o nó menos carregado, a fim de redistribuir as cargas entre os hosts Hyper-V.

Há dois métodos que podem ser usados para verificar as cargas dos hosts:

• Verificação da utilização de RAM (memória de acesso aleatório). Memória insuficiente em um host Hyper-V é um dos problemas mais comuns e pode causar atrasos.
• Verificação da utilização de CPU (unidade central de processamento). Capacidade insuficiente do processador também pode causar atrasos.

Quanto mais recursos de CPU e RAM são consumidos por um host, mais carregado o host é considerado pelo Hyper-V. Se o balanceamento de carga periódico estiver configurado para um cluster, a carga dos hosts é avaliada a cada 30 minutos. Também é possível avaliar a carga dos hosts sob demanda. Um sistema identifica os hosts em que a carga excede o limite definido, bem como os hosts em que a carga está abaixo do valor limite. Se a carga atual dos nós do cluster for desigual e atender às condições mencionadas, o Hyper-V iniciará a migração ao vivo de VMs entre os nós. A Migração ao Vivo do Hyper-V permite que você realize a migração de VMs de forma imperceptível e sem tempo significativo de inatividade.

A integração do Balanceamento de Carga com um Cluster de Falha do Hyper-V é fornecida. As seguintes regras de agrupamento são respeitadas para o balanceamento de carga: Possíveis Proprietários, Antiafinidade (essas duas regras existiam antes do Windows Server 2016) e Domínios de Falha (novos).

A regra Possíveis Proprietários define os hosts do Hyper-V para os quais a migração pode ser realizada. Esta regra apenas define possíveis proprietários de VMs e pode evitar a migração de VMs para hosts indesejados.

Regras de anti-afinidade permitem evitar a execução de duas VMs definidas no mesmo host. Por exemplo, se você tiver duas VMs, ambas com um Controlador de Domínio primário e secundário que não devem ser executados no mesmo host. Esta abordagem aumenta a confiabilidade no caso de falha do host com um dos Controladores de Domínio.

Domínio de falha é uma característica que define um conjunto de hosts do Hyper-V que podem ser afetados por alguns tipos de falha física, por exemplo, falha de rede, falha de energia etc. Os hosts do Hyper-V com VMs do mesmo domínio de falha geralmente estão conectados à mesma fonte de energia e ao mesmo switch de rede, portanto, podem ser montados no mesmo rack. Se ocorrerem falhas, então todas as VMs do mesmo domínio de falha seriam afetadas. Um cluster pode ser logicamente dividido em múltiplos domínios de falha, e a falha de um domínio não deve afetar outros domínios.

Parâmetros de Configuração

O Balanceamento de Carga é ativado por padrão para Clusters de Falha no Hyper-V 2016. Existem dois tipos de comportamento: “Use apenas quando um novo nó é adicionado ao cluster” e “Verificar com intervalos de tempo”.

Use apenas quando um novo nó for adicionado ao cluster. Nesse caso, um cluster recebe mais recursos de CPU e RAM e estende a capacidade de computação geral. Um sistema avalia a carga de cada nó. Se algum dos nós estiver sobrecarregado (um valor de limite definido na configuração for excedido), então as VMs apropriadas são migradas dos nós sobrecarregados para os nós recentemente adicionados que possuem recursos livres. Esta opção é útil se você regularmente adicionar capacidade ao seu Hyper-V Failover Cluster e pode ser útil para clusters baseados na tecnologia Storage Spaces. Esta opção não tem impacto em um cluster se o nó que foi previamente desconectado do cluster (por manutenção, por exemplo) for reconectado ao cluster.

Verificação com intervalos de tempo. Esta opção inicia a verificação das cargas dos nós do cluster a cada 30 minutos. Se algum dos nós estiver sobrecarregado (um valor de limite definido na configuração for excedido), então as VMs apropriadas são migradas dos nós sobrecarregados para nós que possuem recursos livres.

O limiar de agressividade é um parâmetro que define a agressividade do balanceamento, que é baseado na utilização de RAM e CPU pelos nós. O limiar de agressividade pode ser um dos três valores: Baixo (1), Médio (2) e Alto (3). Você pode ver mais detalhes sobre a configuração na seção abaixo.

Configuração

O Balanceamento de Carga do Hyper-V pode ser configurado usando tanto a GUI (interface gráfica do usuário) quanto o PowerShell. Para configurar o Balanceamento de Carga do Hyper-V, comece abrindo o Gerenciador de Cluster de Failover, clique com o botão direito no nome do seu cluster e selecione Propriedades no menu de contexto.

Na janela Propriedades, selecione a guia Balanceador. Marque/Desmarque a caixa se deseja ativar/desativar o balanceamento de carga. Você pode selecionar o modo de balanceamento e agressividade.

Você também pode definir o modo de balanceamento ou desativar o balanceamento automático no PowerShell:

(Get-Cluster).AutoBalancerMode = <valor>

Onde <valor> pode ser 0, 1 ou 2 (consulte a tabela abaixo).

AutoBalancerMode	Descrição
0	Desativado
1	Balancear a carga para um nó quando ele se juntar
2 (usado por padrão)	Balancear sempre

Para definir o limite de agressividade, digite o seguinte comando no PowerShell:

(Get-Cluster).AutoBalancerLevel = <valor>

Onde <valor> pode ser 1, 2 ou 3 (consulte a tabela abaixo).

AutoBalancerLevel	Agressividade	Descrição
1 (usado por padrão)	Baixa	As VMs são movidas quando a carga do host é superior a 80%
2	Média	As VMs são movidas quando a carga do host é superior a 70%
3	Alta	As VMs são movidas quando a carga do host é superior a 60%

O System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) também pode ser usado para gerenciamento de clusters como uma alternativa ao uso do Failover Cluster Manager. O SCVMM inclui o recurso de Otimização Dinâmica (disponível desde o Windows Server 2012) que redistribui uma VM entre os nós do cluster. Se você tiver o Balanceamento de Carga do Hyper-V ativado e usar a Otimização Dinâmica do SCVMM, o Balanceamento de Carga será desativado automaticamente assim que você habilitar a Otimização Dinâmica no SCVMM. Nesse caso, o gerenciamento de balanceamento de carga é realizado pelo SCVMM para evitar conflitos que possam ser causados pelo funcionamento simultâneo de dois recursos e problemas relacionados. A Microsoft recomenda o uso do SCVMM com Otimização Dinâmica.

As vantagens do Balanceamento de Carga do Hyper-V

O Balanceamento de Carga é um recurso útil. As vantagens de usar o balanceamento de carga para o Cluster de Failover do Hyper-V incluem:

• Não sobrecarrega servidores físicos
• Não sobrecarrega VMs
• Melhora a responsividade da aplicação
• Melhora a qualidade dos serviços fornecidos
• Melhora a escalabilidade para seus serviços e aplicativos
• Mitiga falhas

NAKIVO Backup & Replicação e Fazendo Backup de VMs Clusterizadas

O Cluster de Failover Hyper-V é uma solução eficaz que pode melhorar tanto a disponibilidade das VMs em execução, quanto protegê-las contra possíveis falhas de hardware dos nós. Para proteger seus dados contra outros tipos de desastre, deve-se usar o Backup & Replicação de VM. As VMs residentes nos hosts agrupados do Hyper-V podem migrar entre hosts durante eventos como failover ou balanceamento de carga. Como resultado, fazer o backup da VM necessária pode parecer difícil porque você seria obrigado a detectar o host no qual a VM reside (backup de VM no nível do host é considerado).

NAKIVO Backup & Replication é uma solução rápida, confiável e acessível para proteção de dados de VM que suporta clusters Hyper-V. O NAKIVO Backup & Replication pode rastrear automaticamente em qual host a VM reside depois de adicionar todo o cluster à inventário e, como resultado, o processo de fazer backups de VM ou réplicas do cluster Hyper-V torna-se tão fácil quanto fazer backup das VMs de hosts Hyper-V autônomos.

Conclusão

O Balanceamento de Carga do Hyper-V é um recurso de cluster útil que está incluído no Hyper-V para o Windows Server 2016. O recurso ajuda a utilizar os recursos de hardware de forma mais racional e, como resultado, melhora a qualidade dos serviços fornecidos. As métricas de CPU e RAM são usadas para tomar decisões sobre a redistribuição das cargas. O Balanceamento de Carga inicia automaticamente a migração da VM de nós sobrecarregados para nós com recursos livres quando um valor de limiar (definido na configuração) é excedido. Não há tempo significativo de inatividade porque a Migração ao Vivo é utilizada. O Cluster de Failover do Hyper-V com balanceamento de carga protege suas VMs contra falhas de nós, além de fornecer alta disponibilidade e recursos computacionais suficientes para as VMs.