Le 04/03/2013 OBJECTIF VIRTUALISATION mathieuc@exakis.com EXAKIS NANTES
Identification du document Titre Projet Date de création Date de modification Fiche technique Objectif 04/03/2013 26/03/2013 HyperV Virtualisation Suivi & Validation du document Version Auteur Date Action 0.1 Mathieu Caizergues 04/03/2013 Création 0.2 Mathieu Caizergues 25/03/2013 Modification 1.0 Mathieu Caizergues 26/03/2013 Validation Confidentialité Le document peut être : Public : tout le monde peut avoir accès au document ; Interne : la diffusion est limitée au sein d Exakis seulement ; Privé : seuls les auteurs ont accès au document. Public Interne Privé Page 1 sur 18
Table des matières Identification du document...1 Suivi & Validation du document...1 Confidentialité...1 Table des matières...2 Table des illustrations...3 1 Notion...4 1.1 Qu est-ce qu HyperV?...4 1.2 Historique...4 2 Architecture...4 2.1 Couches de base...5 2.2 Machines Virtuelles...6 2.3 Déployer HyperV...6 3 Performance...7 3.1 Pour HyperV 2008 R2...7 3.2 Pour HyperV 2012...7 3.3 Configuration requise...8 4 Stockage...8 5 Fonctionnalités...9 5.1 Interopérabilité... 10 5.2 Migration... 10 5.3 Snapshot... 10 5.4 Sauvegarde... 11 6 HyperV 2012 : Quoi de neuf?... 12 6.1 Performances améliorées... 12 6.2 Memory Balloning... 12 6.3 Shared Nothing Live Migration... 13 Page 2 sur 18
6.4 Storage Migration... 13 6.5 HyperV Replica... 13 6.6 Virtual Fiber Channel... 13 6.7 Amélioration des Snapshot... 14 6.8 Hot Adding Ressources... 14 6.9 Teaming de carte réseau natif... 14 6.10 Deduplication File System... 14 6.11 Support SMB... 15 6.12 Affinity and Anti-Affinity Rules... 15 6.13 Extensible Virtual Switch... 15 7 Pricing... 16 8 Conduite aux changements... 17 8.1 Communauté Microsoft... 17 8.2 Compatibilité... 18 9 Sources... 18 Table des illustrations Figure 1 - Histoire HyperV...4 Figure 2 - L'Architecture HyperV...5 Figure 3 - Timeline des Snapshot... 11 Page 3 sur 18
1 Notion 1.1 Qu est-ce qu HyperV? HyperV est le nom donné à l hyperviseur conçu par Microsoft et porté sur la plateforme Windows Server. Il s agit d un outil de virtualisation de serveurs basé sur un concept de virtualisation complète et un hyperviseur de type 1. 1.2 Historique Figure 1 - Histoire HyperV La plateforme de virtualisation élaborée par Microsoft remonte à Virtual server 2005. Puis, la première version d HyperV server est apparue sur Windows 2008. La version R2, intégrée aux rôles Windows Server est venue avec 2008 R2. Le lancement récent de Windows server 2012 inaugure la dernière version d HyperV : HyperV v3 ou HyperV 2012. 2 Architecture L architecture de fonctionnement d HyperV est un peu particulière. Officiellement, HyperV est un système de virtualisation complète avec un hyperviseur de type 1, mais sa dépendance envers une participation principale l apparente à un émulateur. Il faut distinguer deux options pour déployer HyperV : L installation en tant que rôle de Windows Server ; L installation de la version dédiée Windows Server 2012 HyperV. Page 4 sur 18
Voici un schéma représentant sa conception. 2.1 Couches de base Figure 2 - L'Architecture HyperV A la première installation de Windows Server 2012 sur le serveur physique, la couche OS hôte prend la place de l hyperviseur. C est l unique couche qui surplombe les ressources. Après mise en place du rôle HyperV, l hyperviseur HyperV se glisse entre l OS hôte et le matériel. Bien que l hyperviseur prenne le contrôle des ressources, on voit apparaître une notion d OS hôte (à travers la Parent Partition) et d OS invités (via les Child Partitions). A la différence de Xen Server, où chaque OS invités est au même niveau vis-à-vis de l hyperviseur. Par conséquent, la partition parent possède un ascendant sur les Child Partitions. Si la Parent Partition rencontre une erreur, les Child Partitions seront affectées. C est de cette manière qu on peut l apparenter à un émulateur. Page 5 sur 18
2.2 Machines Virtuelles Une fois l architecture de base mise en place, il sera possible d ajouter des VM 1. Chaque VM sera exécutée dans un environnement indépendant, une Child Partition. Il existe donc autant de Child Partition qu il y a de systèmes invités. Chaque partition peut être séparée en deux points, un côté "noyau" et un côté "utilisateurs". Le côté noyau comprend les systèmes d exploitation Windows Server 2012 pour la partition parent et l OS virtualisé pour les Child Partitions. Le côté utilisateur comprend toute la couche applicative, en l occurrence les outils d administration d HyperV dans la partition parent. Enfin, notons la présence d un VMBus 2 qui joue le rôle de BUS entre les machines virtuelles et les ressources du serveur physique. 2.3 Déployer HyperV Il est important de préciser qu HyperV peut être déployé de deux manières. HyperV comme rôle Windows Server La première option est d activer HyperV comme rôle de Windows Server. Dans ce cas, l hyperviseur est installé post-installation de Windows Server. Ceci offre la souplesse de le déployer sur une machine déjà existante et en production. Cependant, c est un choix rapidement limité car peu optimisé. Ce type d installation n est pas conforme aux Best Practices, surtout si le serveur en question possède déjà d autres rôles, exemple Active Directory. De plus, l interface graphique Windows consomme une part importante de ressources et rend la machine plus vulnérable aux attaques et plus difficile à maintenir. HyperV comme produit La seconde option, qui est préférable, est de considérer HyperV comme un produit Microsoft à part entière dit Standalone. Il existe une version complète sur DVD, Microsoft Windows Server 2012 HyperV server. 1 VM = Virtual Machine ou Machine Virtuelle 2 BUS : Un BUS est un programme qui permet de transformer les requêtes d une application ou d un système d exploitation en instruction compréhensible par le matériel Page 6 sur 18
Il s agit alors d une installation minimale en mode Core avec le rôle et les prérequis déjà déployés. On peut toutefois également faire sa propre installation en mode Core et configurer ensuite HyperV. Dans cette configuration, le serveur est optimisé, sécurisé, facile à maintenir. Windows Server consomme peu de ressources et laisse plus de place aux machines virtuelles. On administrera le serveur par commande Powershell, ou bien à l aide des outils d administration graphiques pour client Windows 7, Windows 8. 3 Performance 3.1 Pour HyperV 2008 R2 HyperV v2 est un peu en retrait face au système concurrent, notamment ESX et Xen Server. Je vais détailler les performances d un serveur HyperV. Critères HyperV Nombre de vcpu supporté par VM 4 cœurs Nombre de processeur logique 64 proc. RAM par VM 64 Go RAM pour le serveur physique 1 To Nombre maximum de VM par serveur physique 384 Taille maximale du VHD 2 To 3.2 Pour HyperV 2012 Avec la nouvelle version de Windows Server 2012, Microsoft intègre un HyperV qui présente des performances bien supérieures à son prédécesseur. Critères HyperV Nombre de CPU supporté par VM 64 cœurs Nombre de processeur logique 160 proc. RAM par VM 1 To RAM pour le serveur physique 2 To Nombre maximum de VM par serveur physique 1024 Taille maximale du VHDx 64 To Page 7 sur 18
3.3 Configuration requise Pour déployer un serveur Windows HyperV 2012, voici la configuration nécessaire. Caractéristiques Processeur Mémoire RAM Disque Dur Autres Technologies Configuration minimale 1,4 ghz 64 bits 512 Mo 32 Go Carte mère compatible avec la virtualisation IntelVT ou AmdV 4 Stockage Dans HyperV, il existe trois méthodes de stockage qui affichent des performances et des intérêts différents. Tout d abord, il est possible de créer des VHD 3 qui sont des fichiers de disques virtuels enregistrés sur un stockage interne au serveur. On trouve deux types de VHD, ceux à taille fixe et ceux à taille dynamique. De manière générale, les VHD affichent moins de performance mais ils offrent plus de souplesse, notamment pour la sauvegarde, la copie, etc. Les VHD de taille fixe se voient définir une taille et les bits sont, dès la création, réservés sur l espace de stockage. Par conséquent, les paquets de données sont contigus et les performances meilleures. A l inverse, les VHD dynamique ne réservent sur le stockage qu un en-tête et un pied. Le disque augmente avec l usage et les paquets sont enregistrés sur le disque et fragmentés. Les performances sont moins bonnes mais la souplesse est encore plus grande. On préfèrera le VHD fixe, notamment pour les systèmes d exploitation. La deuxième méthode est le Passthrough. Dans cet usage, la VM accède directement (par le VMBus) à un disque dur physique ou une partition. Les performances sont meilleures, mais la dépendance au matériel est plus grande et la sauvegarde ainsi que la mise en Cluster plus complexe. Enfin, la toute dernière méthode est d utiliser les disques iscsi pour enregistrer les VHD dans un stockage déporté. C est une technique couteuse et complexe à mettre en place, mais qui affiche de bonne performance et une sécurité maximale. 3 VHD = Virtual Hard Disk ou Disque dur virtuel Page 8 sur 18
NOTE : Windows Server 2012 intègre une nouvelle version du VHD, le format VHDx, qui repousse un peu plus loin les limites de stockage en permettant des tailles de disques virtuels allant jusqu à 64 To (contre 2 To pour le VHD). 5 Fonctionnalités Dans l ensemble, HyperV est un outil qui offre des fonctionnalités similaires à Xen Server. J ai représenté dans un tableau récapitulatif les principales fonctionnalités d HyperV. Points Clés Stockage Démarrage VM sur SAN QoS écriture Disque dur Réseau VLAN Teaming de carte Distribution direct des données aux VM QoS Mémoire Gestion dynamique de la mémoire Interopérabilité OS invité Fonction Logiciel de gestion Migration des VM en ligne Automatisation de migration Redémarrage de pool automatisé en cas de panne Redémarrage de VM individuelle en cas de panne OS Redémarrage sur site distant Clichés instantanés P2V Microsoft Oui Non Oui Oui Non Non Oui Suse, RedHat, Windows Gestionnaire de rôle Windows Outil WMI Powershell Live Migration, Quick Migration Nécessite System Center Opération Manager et SCVMM et PRO (configuration complexe) Oui Oui Oui Oui Oui Page 9 sur 18
Je vais fournir à présent quelques détails sur certaines fonctionnalités. 5.1 Interopérabilité HyperV est capable de virtualiser toutes les versions de Windows, y compris les anciennes versions NT4. De surcroit, il est possible d héberger des VM Linux, mais seulement les distributions Suze et RedHat sont officiellement pris en charge. En effet, il sera possible de virtualiser d autres distributions Linux, mais seules les versions officiellement supportées pourront utiliser les fonctionnalités d intégration (contrôle de la souris, Amélioration de la résolution d écran, etc.). 5.2 Migration Sous HyperV, il existe deux manières de migrer des machines virtuelles. Via l outil nommé Live Migration, il sera possible de migrer une VM "à chaud" c est-à-dire en cours de fonctionnement, sans interruption de service. On pourra en outre migrer les VM "à froid", en mettant la machine en pause puis en la redémarrant, à l aide de "Quick Migration". Cette nouvelle fonctionnalité offre surtout l avantage d être simple à mettre en place. En effet, généralement lorsqu on parle de Cluster, on pense à une solution où il est nécessaire de posséder deux serveurs matériels identiques et de déployer un serveur de Clustering complexe. Avec Windows Server 2012, le paramétrage du basculement est très simple, ne nécessitant pas de système supplémentaire complexe et peut s effectuer entre des serveurs de configurations matérielles différentes. De plus, il est possible d effectuer la migration du VHD d un VM uniquement. Cette option est pratique pour déplacer le fichier de disque virtuel volumineux d un disque à un autre, sans coupure de fonctionnement. 5.3 Snapshot Le système de Snapshot peut-être représenté à la manière d'une Timeline. Depuis l'initialisation de la VM, il est possible de sauvegarder l'avancement de l'état de la machine, en créant des points de sauvegarde. Ces points peuvent être restaurés par la suite. De plus, la Timeline peut être construite sous la forme d'un arbre, c est-à-dire que plusieurs états parallèles d'une même VM sont possibles. Les différents états sauvegardent les données, la configuration de la VM, etc. Page 10 sur 18
Figure 3 - Timeline des Snapshot La création d'un Snapshot peut-être effectué si la machine est: En cours d'exécution: On-Snapshot Éteinte: Off-Snapshot Dans le cas d'un On-Snapshot, la VM est placée en état de pause pendant un très court temps. La prise d un Snapshot consiste à: La création d'un avhd 4 qui sauvegardera les modifications sur le disque dans un fichier VHD séparé Une copie de la configuration courante Une sauvegarde de la mémoire vive Un Snapshot ne peut pas être modifié. Il s'agit d'une photo, d'un cliché et il est uniquement possible de revenir à l'état ou de supprimer le Snapshot. La suppression se déroule en deux étapes: La sauvegarde de la RAM et le fichier de configuration sont supprimés L avhd est toujours présent, mais à la prochaine extinction de la VM, HyperV fusionnera les données de l avhd avec les autres 5.4 Sauvegarde VSS 5 est une solution implémentée depuis Windows HyperV R2 et compatible avec l'ensemble des VM Windows Server. Il s'agit d'une technologie qui va permettre la création de sauvegarde dans le cadre de Plan de Reprise d Activité. 4 avhd = Automatic VHD. C est une dépendance d un disque VHD 5 VSS = Virtual Shadow Copy Page 11 sur 18
Tous les logiciels de sauvegarde étant compatible avec la technologie VSS peuvent effectuer des sauvegardes de VM HyperV, notamment System Center DPM 6. Pour construire un backup, le logiciel effectuera une requête auprès de la partition parent. Celle-ci créera un Snapshot en lecture seule qui sera transmis à l'outil de sauvegarde. Grâce à VSS, il sera possible de sauvegarder les VM exactement comme des systèmes non-virtualisés, c est-à-dire de créer des sauvegardes complètes, ou bien uniquement une partition, ou encore uniquement un dossier ou un fichier à l intérieur d une machine virtuelle. 6 HyperV 2012 : Quoi de neuf? La dernière version d HyperV, livrée avec Windows Server 2012, apporte de nouvelles fonctionnalités et repousse plus encore les limites de la Virtualisation. Avec sa troisième édition, Microsoft offre un produit sérieux, digne des plus grandes solutions comme VSphere de VMware. C est aujourd hui clairement un produit qui peut être considéré pour la construction de petits comme de grands Datacenter. Voyons à présent dans le détail les nouveautés d HyperV 2012. 6.1 Performances améliorées HyperV 2012 augmente grandement les performances par rapport à son prédécesseur. C est aujourd hui le produit qui offre les meilleures performances, plus encore que VSphere. Voir la section Performance. 6.2 Memory Balloning Le Memory Balloning est une fonctionnalité qui permet d optimiser l utilisation de ressources par les VM. Cela consiste à définir une quantité de mémoire allouée au démarrage ainsi qu une quantité de mémoire minimum. En effet, une machine qui démarre a besoin, ponctuellement, de beaucoup de mémoire. Mais une fois les services lancés, le besoin diminue. 6 DPM = Data Protection Manager. Un composant de la suite System Center qui permet la sauvegarde de l environnement Page 12 sur 18
De cette manière, le Memory Balloning permet de réduire la mémoire consommée lorsque les services sont en veille (mode idle). 6.3 Shared Nothing Live Migration La fonction Live Migration était déjà implémentée dans HyperV 2008. Elle permet de déplacer une VM en fonctionnement, d un nœud de Cluster vers un autre. Dans Server 2012, il est possible de migrer une VM à chaud d un serveur HyperV à un autre, même si ceux si ne sont pas dans une configuration Cluster et même s ils disposent d une configuration matérielle différente. C est donc une option très intéressante qui offre plus de souplesse. 6.4 Storage Migration C est une fonctionnalité nouvelle qui permet de déplacer une VM d un stockage vers un autre. Il s agit de déplacer l ensemble des fichiers (configuration de la VM et VHD) d un hôte vers un autre et sans perturber le fonctionnement de la machine virtuelle. 6.5 HyperV Replica HyperV Replica facilite la création de Plan de Reprise d Activité (PRA). Le principe est de constituer une copie du serveur HyperV (un réplica) afin de pouvoir reprendre rapidement l activité si le serveur HyperV principal tombe en panne. A noter que HyperV Replica peut fonctionner en mode LAN mais aussi en mode WAN sur des réseaux étendus. Attention, ce n est pas une fonctionnalité de Haute Disponibilité, mais bien de reprise sur incident. 6.6 Virtual Fiber Channel A présent, on peut connecter des VM directement à des baies de Stockage SAN (Storage Area Network) par la fibre optique. Page 13 sur 18
Ceci est possible si la baie SAN supporte le protocole NPIV (Network Port ID Virtualization mapping). 6.7 Amélioration des Snapshot Il ne s agit pas d une fonctionnalité majeure, mais elle peut avoir son importance. Dorénavant, il est possible de fusionner des Snapshot lorsqu une VM est en marche. Nul besoin d éteindre la machine lorsqu on vient de supprimer un Snapshot. 6.8 Hot Adding Ressources Cette nouvelle fonctionnalité permet l ajout de ressources Virtual CPU, mémoire RAM, Disque dur virtuel, carte réseau virtuelle, etc. alors que la VM est en marche. Cette possibilité apporte plus de flexibilité et diminue la nécessité de redémarrage des VM. 6.9 Teaming de carte réseau natif Le Teaming de carte consiste à mettre en équipe plusieurs adaptateurs réseaux. Ceci peut avoir deux objectifs : Augmenter la bande passante disponible ; Améliorer la tolérance aux pannes. La mise en place de Teaming a toujours été complexe car il dépend bien souvent des logiciels conçus par les fabricants. Avec Windows Server 2012, le Teaming de carte est maintenant natif et implanté au niveau OS. Par conséquent, créer un Teaming NIC (Network Interface Controller) est chose aisée. Un grand nombre de cartes réseaux sont pris en charge et il est possible, en quelques clics, de monter un Teaming de carte, pour agrégation ou haute disponibilité. 6.10 Deduplication File System C est une option qui permet la déduplication de certains fichiers présents sur une infrastructure virtuelle HyperV. Librairies de VHD ; ISO ; VHD Live Volume. Page 14 sur 18
6.11 Support SMB Dès à présent, il est possible de stocker des VM sur disques partagés SMB. On peut ainsi envisager de nouveaux scénarii de haute disponibilité. 6.12 Affinity and Anti-Affinity Rules Les règles d affinités permettent de concevoir plus précisément les scénarios de Failover. Dans toute infrastructure réseau, certains services doivent absolument être démarrés avant d autre. Par exemple, le serveur Active Directory doit être lancé avant le serveur Exchange. Affinity Rules est une fonctionnalité qui permet de définir un ordre de redémarrage des VM lorsque celles-ci rencontre des problèmes. 6.13 Extensible Virtual Switch La virtualisation est un domaine qui repousse de plus en plus les limites. Ainsi, dans HyperV 2012, le réseau virtuel avec les VM peut être géré très finement, de la même manière qu un Switch physique. On peut configurer des Vlan pour les VM et séparer en différents segments les machines pour une isolation parfaite. Ceci permet d envisager le déploiement d HyperV chez un hébergeur pour un usage multi-locataire. Page 15 sur 18
7 Pricing Quels sont les différentes éditions de Windows Server 2012 et quel est leur prix? Microsoft propose 4 éditions de Windows Server 2012 : Idéal pour les environnements Cloud fortement virtualisés Accès à toutes les fonctionnalités Virtualisation illimité 1 licence pour 2 processeurs physiques Idéal pour les environnements faiblement ou pas virtualisés Accès à toutes les fonctionnalités 2 machines virtuelles par licence 1 licence pour 2 processeurs physiques Idéal pour Petite et Moyenne Entreprise Interface plus simple Pas de virtualisation 1 licence par serveur (25 utilisateurs connectés) 3 683 675 325 OEM Premier serveur abordable Fonctionnalités essentielles Pas de virtualisation 1 licence par serveur (15 utilisateurs connectés) La version qui nous intéresse pour déployer HyperV 2012 dans un environnement de type Cloud est donc l édition Datacenter. Page 16 sur 18
Windows Server 2008 R2 DATACENTER Windows Server 2008 R2 ENTERPRISE Windows Server 2008 R2 STANDARD Windows Server 2008 R2 WEB SERVER Windows Server 2008 R2 HPC SERVER Idéal pour les environnements Cloud fortement virtualisés Accès à toutes les fonctionnalités Virtualisation illimité 1 licence pour 1 processeur physique Idéal pour les environnements faiblement ou pas virtualisés Accès à toutes les fonctionnalités 4 machines virtuelles par licence 1 licence pour 1 processeur physique Idéal pour Petite et Moyenne Entreprise Toutes les fonctionnalités Pas de virtualisation 1 licence par serveur Idéal pour déployer rapidement un serveur web IIS Rôle IIS intégré 1 licence par serveur 3 500 2 290 695 - - Edition spéciale pour les supers calculateurs Fonctionnalités spécifiques au super calculateur 1 licence par serveur 8 Conduite aux changements La conduite aux changements est importante. Voyons à présent quelles sont les possibilités de migration, comment peut-on changer de produit sans perdre de données et quel est l impact du support de et la communauté. 8.1 Communauté Microsoft Le point fort de la solution Microsoft HyperV est qu elle bénéficie de la grande communauté du monde Microsoft. De nombreux développeurs, présent chez Microsoft, partenaires ou simple passionné, sont toujours prêts à aider et résoudre les problèmes. De nombreux forums de discussion permettent de trouver de l aide à ses problèmes, et le support téléphonique Microsoft est également disponible et efficace. On notera également la présence du site Internet Microsoft Technet qui est une véritable mine d information pour tous les produits Microsoft. Page 17 sur 18
8.2 Compatibilité Avec les versions précédentes Depuis Virtual Server 2005, les systèmes sont parfaitement compatibles avec HyperV, de la version 2008 à 2012. Le format de fichier de VM et le format de disque virtuel VHD sont compatible et une VM créer sous Virtual Server pourra être exécuté sous HyperV 2012. Avec les autres produits Il existe un produit Microsoft nommé Virtual Machine Manager qui fait partie de la suite Microsoft System Center. Ce logiciel est un outil de gestion, de supervision et de déploiement industrialisé de système virtualisé hétérogène. Avec VMM, on peut ainsi gérer et déployer manuellement ou automatiquement des machines virtuelles sur des environnements HyperV, mais aussi sous XenServer et VMWare vsphere. C est donc une preuve d interopérabilité. Si System Center VMM n est pas déployé, il existe des outils tiers pour convertir des disques virtuels des systèmes VMware ou Citrix vers HyperV. Notons par exemple vmdk2vhd, utilitaire gratuit qui permet de convertir les disques VMware vers le format Microsoft VHD. Toutefois, l outil HyperV de base ne propose pas d outil de conversion. 9 Sources http://www.youtube.com/watch?v=ynpbvauxcty Page 18 sur 18