Балансировка нагрузки виртуальной машины Hyper-V

Одним из основных преимуществ виртуализации среды является рациональное использование ресурсов. Когда конкретные виртуальные машины не нужны, их можно выключить; это позволяет выделенным вычислительным ресурсам быть предоставленными для необходимых ВМ. Кластер с отказоустойчивостью Hyper-V позволяет сократить время простоя ваших виртуальных машин; начиная с выпуска для Windows Server 2016, Hyper-V может обеспечивать балансировку нагрузки ВМ между узлами Hyper-V (которые в данном случае называются узлами кластера).

Этот блоговый пост охватывает функцию балансировки нагрузки ВМ для кластеров с отказоустойчивостью Hyper-V и исследует принцип работы, параметры конфигурации, а также преимущества использования балансировки нагрузки в виртуальных средах Hyper-V.

Что такое балансировка нагрузки ВМ в Hyper-V и как можно использовать эту функцию?

Балансировка нагрузки – это функция, которая обеспечивает оптимизацию использования ресурсов узлов Hyper-V в кластере. Нагрузка ВМ может стать неравномерной со временем; в результате узлы Hyper-V могут быть либо более, либо менее загруженными. Это, в свою очередь, может привести к тому, что некоторые узлы временно станут недоступными во время установки патчей или других процессов обслуживания. Кластер Hyper-V может предоставить достаточные вычислительные ресурсы для ВМ с функцией балансировки нагрузки, при которой ВМ мигрируют с одного узла на другой, когда один узел перегружен, а другой имеет свободные вычислительные ресурсы. Эта функция используется для обеспечения достаточной производительности ВМ в кластере Hyper-V и, как результат, помогает поддерживать высокое качество предоставляемых услуг, работающих на ВМ.

Как работает балансировка нагрузки?

Балансировка нагрузки автоматически проверяет состояние кластера Hyper-V, а затем, в зависимости от результатов и найденных настроек, инициирует миграцию виртуальных машин с перегруженного узла на менее загруженный узел для перераспределения нагрузки между хостами Hyper-V.

Существует два метода, которые можно использовать для проверки нагрузки хоста:

• Проверка использования оперативной памяти (RAM). Недостаточное количество памяти на хосте Hyper-V является одной из самых распространенных проблем и может вызывать задержки.
• Проверка использования процессора (CPU). Недостаточная процессорная мощность также может вызывать задержки.

Чем больше ресурсов CPU и RAM потребляет хост, тем более загруженным считается хост Hyper-V. Если периодическая балансировка нагрузки настроена для кластера, то нагрузка хостов оценивается каждые 30 минут. Вы также можете оценить нагрузку хостов по запросу. Система определяет хосты, в которых нагрузка превышает определенный порог, а также хосты, в которых нагрузка ниже установленного значения. Если текущая нагрузка узлов кластера неравномерна и соответствует упомянутым условиям, Hyper-V инициирует живую миграцию ВМ между узлами. Живая миграция Hyper-V позволяет выполнять миграцию ВМ незаметно и без значительных простоев.

Предусмотрено интеграция балансировки нагрузки с кластером отказоустойчивости Hyper-V. Соблюдаются следующие правила кластеризации для балансировки нагрузки: Возможные владельцы, Анти-аффинность (эти два правила существовали до Windows Server 2016) и Домены отказов (новое).

Правило Возможные владельцы определяет хосты Hyper-V, для которых можно выполнять миграцию. Это правило определяет только возможных владельцев виртуальных машин и может предотвратить миграцию ВМ на нежелательные хосты.

Правила антиаффинности позволяют предотвратить запуск двух определенных ВМ на одном и том же хосте. Например, если у вас есть две ВМ с каждым из главного и вторичного контроллера домена, которые не должны запускаться на одном и том же хосте. Этот подход повышает надежность в случае отказа хоста с одним из контроллеров домена.

Область отказа – это функция, которая определяет набор хостов Hyper-V, которые могут быть затронуты некоторыми типами физических отказов, например, сбоем сети, отключением питания и т. Д. Хосты Hyper-V с ВМ одной области отказа обычно подключены к одному и тому же источнику питания и коммутатору сети, поэтому их можно установить в один стойку. Если возникают какие-либо отказы, то все ВМ одной области отказа будут затронуты. Кластер может быть логически разделен (разделен) на несколько областей отказа, и отказ одной области не должен влиять на другие области.

Параметры конфигурации

Балансировка нагрузки включена по умолчанию для кластеров отказа в Hyper-V 2016. Существуют два типа поведения: ” Использовать только при добавлении нового узла в кластер ” и “Проверять с интервалами времени”.

Используйте только при добавлении нового узла в кластер. В этом случае кластер получает больше процессорных и оперативных ресурсов, и расширяет общую вычислительную мощность. Система оценивает нагрузку на каждый узел. Если какой-либо из узлов перегружен (превышено установленное в конфигурации пороговое значение), то соответствующие ВМ переносятся с перегруженных узлов на недавно добавленные узлы, у которых есть свободные ресурсы. Этот вариант полезен, если вы регулярно увеличиваете мощность вашего кластера отказоустойчивости Hyper-V, и может быть полезен для кластеров на основе технологии Storage Spaces. Этот вариант не оказывает влияния на кластер, если узел, который ранее был отключен от кластера (например, для технического обслуживания), снова подключается к кластеру.

Проверка с интервалами времени. Этот вариант инициирует проверку нагрузки узлов кластера каждые 30 минут. Если какой-либо из узлов перегружен (превышено установленное в конфигурации пороговое значение), то соответствующие ВМ переносятся с перегруженных узлов на узлы, у которых есть свободные ресурсы.

Порог агрессивности – это параметр, который определяет агрессивность балансировки, основанной на использовании ОЗУ и ЦП узлами. Порог агрессивности может принимать одно из трех значений: Низкий (1), Средний (2) и Высокий (3). Более подробную информацию о конфигурации можно найти в разделе ниже.

Конфигурация

Балансировку нагрузки Hyper-V можно настроить с помощью графического интерфейса пользователя (GUI) или PowerShell. Для настройки балансировки нагрузки Hyper-V начните с открытия Менеджера кластеров отказоустойчивости, щелкните правой кнопкой мыши имя вашего кластера и выберите в контекстном меню пункт Свойства.

В окне свойств выберите вкладку Balancer. Установите флажок, чтобы включить или отключить балансировку нагрузки. Вы можете выбрать режим балансировки и агрессивность.

Также можно установить режим балансировки или отключить автоматическую балансировку в PowerShell:

(Get-Cluster).AutoBalancerMode = <значение>

Где <значение> может быть 0, 1 или 2 (см. таблицу ниже).

AutoBalancerMode	Описание
0	Отключено
1	Балансировка нагрузки на узел при его присоединении
2 (по умолчанию)	Всегда балансировать нагрузку

Чтобы установить порог агрессивности, введите следующую команду в PowerShell:

(Get-Cluster).AutoBalancerLevel = <значение>

Где <значение> может быть 1, 2 или 3 (см. таблицу ниже).

AutoBalancerLevel	Агрессивность	Описание
1 (по умолчанию)	Низкая	ВМ перемещаются, когда нагрузка на хост превышает 80%
2	Средняя	ВМ перемещаются, когда нагрузка на хост превышает 70%
3	Высокая	ВМ перемещаются, когда нагрузка на хост превышает 60%

Системный центр управления виртуальными машинами (SCVMM) также может использоваться для управления кластером в качестве альтернативы использованию Менеджера кластеров высокой доступности. SCVMM включает функцию динамической оптимизации (доступную с Windows Server 2012), которая также перераспределяет виртуальную машину между узлами кластера. Если включено балансирование нагрузки Hyper-V и используется динамическая оптимизация SCVMM, то балансирование нагрузки будет автоматически отключено после включения динамической оптимизации в SCVMM. В этом случае управление балансировкой нагрузки осуществляется SCVMM, чтобы предотвратить конфликты, которые могут быть вызваны одновременной работой двух функций и связанных с ними проблем. Microsoft рекомендует использовать SCVMM с динамической оптимизацией.

Преимущества балансировки нагрузки Hyper-V

Балансировка нагрузки – полезная функция. Преимущества использования балансировки нагрузки для кластера отказоустойчивости Hyper-V включают:

• Отсутствие перегрузки физических серверов
• Отсутствие перегрузки виртуальных машин
• Улучшенная отзывчивость приложений
• Повышение качества предоставляемых услуг
• Улучшение масштабируемости для ваших услуг и приложений
• Смягчение последствий сбоев

Резервное копирование и репликация NAKIVO и Резервное копирование кластеризованных виртуальных машин

Гипервизорный кластер с автоматическим переключением – это эффективное решение, которое может повысить доступность запущенных ВМ и защитить их от возможных аппаратных сбоев узлов. Для защиты ваших данных от других видов катастроф следует использовать резервное копирование и репликацию ВМ. ВМ, находящиеся на кластеризованных хостах Hyper-V, могут мигрировать между хостами во время событий, таких как переключение или балансировка нагрузки. В результате резервное копирование необходимой ВМ может показаться сложным, поскольку вам потребуется определить хост, на котором находится ВМ (резервное копирование ВМ на уровне хоста считается).

NAKIVO Backup & Replication – это быстрое, надежное и доступное решение для защиты данных ВМ, которое поддерживает кластеры Hyper-V. NAKIVO Backup & Replication может автоматически отслеживать, на каком хосте находится ВМ, после того как вы добавили весь кластер в инвентарь, и, в результате, процесс создания резервных копий ВМ или репликаций из кластера Hyper-V становится таким же простым, как резервное копирование ВМ с автономных хостов Hyper-V.

Заключение

Гипер-V балансировка нагрузки – это полезная функция кластеризации, включенная в Hyper-V для Windows Server 2016. Функция помогает использовать аппаратные ресурсы более рационально и, как следствие, повышает качество предоставляемых услуг. Для принятия решений о перераспределении нагрузок используются метрики процессора и ОЗУ. Балансировка нагрузки автоматически инициирует миграцию ВМ с перегруженных узлов на узлы с доступными ресурсами, когда превышается пороговое значение (установленное в конфигурации). Не происходит значительного простоя, потому что используется Живая миграция. Гипер-V кластер с отказоустойчивостью и балансировкой нагрузки защищает ваши ВМ от отказа узла, кроме того, предоставляя высокую доступность и достаточные вычислительные ресурсы для ВМ.