通过使用 Windows Server 为 HYPER-V 工作负荷提供经济高效的存储

适用对象：System Center 2012 R2, Windows Server 2012 R2

本指南适用于谁？ 提供服务架构 (IaaS) 的服务提供商（宿主）和设置私有云的大型组织。

本指南将如何帮助你？ 可以使用本解决方案指南来了解适用于 Hyper-V 计算群集的一个基于文件服务器的特定存储解决方案的高级设计和实现。 也可以使用其他解决方案，但我们不在此介绍它们。

本解决方案使用带存储层的存储空间、横向扩展文件服务器群集和易于管理的服务器消息块 (SMB) 文件共享来创建由软件定义的存储解决方案，从而最大程度地提高存储性能、降低成本并单独扩展计算资源和存储。

你是否知道 Microsoft Azure 在云中提供类似的功能？ 了解有关 Microsoft Azure 存储和虚拟化解决方案。 在 Microsoft Azure 中创建混合解决方案： - 了解 Azure 虚拟机的经济高效、响应度高的固态存储 - 在 Hyper-V 和 Microsoft Azure 之间移动虚拟机

下图说明了本解决方案指南要处理的问题和方案。

虚拟化工作负荷的存储

本解决方案指南的内容：

• 方案、问题陈述和目标

• 建议用于本解决方案的规划和设计方法是什么？

• 实现本解决方案的高级步骤有哪些？

方案、问题陈述和目标

本部分介绍了本解决方案指南的方案、问题陈述和目标。

方案

在本方案中，我们假定你是提供托管服务（包括服务架构）的中型托管提供商，或是希望设置私有云的大型组织。 你向企业提供了将各种不断增加的工作负载移动到在 Hyper-V 虚拟机上托管的云的功能。 但是，这些新工作负载附带了数量惊人的数据...

问题陈述

毫无疑问，你已经明确地意识到，存储是托管云服务的最大开销之一。 在数据需求不断增加的同时，硬盘价格却不断下跌，为了提高性能，你购买的固态硬盘 (SSD) 的数量可能正不断增加。 总体效果是，获取和使用存储仍然非常昂贵。

现有的存储选项包含使用光纤通道构造的昂贵存储区域网络 (SAN)，即使你在性能并不重要的情况下同时考虑在实例中使用 iSCSI 也是如此。 尽管这些选择可以提供灵活的存储配置，但它们具有以下一些缺点：

• 光纤通道（甚至 iSCSI）SAN 相当昂贵。

• SAN 的设置和维护可能很复杂。

因此，你要解决的总体问题是：

• 如何在降低成本的同时为你的 Hyper-V 主机提供可恢复性和高性能存储？

组织目标

总而言之，你寻找的是一个可提供以下功能的存储解决方案：

• 连续可用性 - 你需要提供连续可用于使停机时间保持在绝对最小值的远程存储。

• 可扩展存储 - 你需要向数千台要托管的虚拟机提供数百个亿字节的存储和高级别吞吐量（本解决方案需向 1000 到 8192 台虚拟机提供约 150-600 TB 的容量，每台虚拟机约 75 GB）。

• 高性能 - 你需要可向每台虚拟机和服务提供出色性能的存储。

• 高效管理 - 你需要的可帮助你设置和管理整个云平台解决方案（包括数百个磁盘和几十个服务器节点）高效且强大的管理工具。

• 低成本 - 你需要防止存储耗尽你的整个预算。

建议用于本解决方案的规划和设计方法是什么？

本部分定义了一个我们建议用于解决上述问题和目标的解决方案。 本解决方案主要介绍了包含以下三个部分的云平台的存储部分：

• 计算 - 租户工作负载托管在运行 Hyper-V 虚拟机的计算群集上。

• 存储 - 虚拟机存储在高性能的文件服务器群集上。

• 管理 - 计算和文件服务器群集由管理群集管理。

下图显示了本解决方案的存储部分：

虚拟机解决方案体系结构的基于 Windows Server 的存储

下表列出了本解决方案设计中所包含的元素，并介绍了选择此设计的原因。

若要为本解决方案中的每个群集设计硬件和软件配置，请参阅 使用 Windows Server 为 Hyper-V 工作负载提供经济高效的存储：规划和设计指南。

有关本解决方案的问题

下面是一些涉及本解决方案的问题，以及一些用于解决这些问题的战略。

• 固件和驱动程序问题

  若要减少（尤其是大规模减少）固件和驱动程序问题，我们建议从通过存储空间测试并支持该硬件作为集成解决方案的供应商购买所有生产硬件。由 Dell 提供支持的 Microsoft 云平台 (CPS) 是此类解决方案的示例。 遵循每个供应商关于最新推荐使用的驱动程序和固件版本的建议也很重要。

  此外，在设置每个群集之前，请运行“验证配置向导”并解决每一个问题。 有关详细信息，请参阅验证用于故障转移群集的硬件。

• 完全擦除 JBOD 和物理磁盘中的早期存储空间和故障转移群集信息时遇到的困难

  这通常不是新硬件的问题，但如果你要使用现有硬件来测试配置，请先使用“存储”Windows PowerShell 模块中的 cmdlet 完全擦除物理磁盘和 JBOD 中的所有存储空间和故障转移群集数据，再设置该解决方案。 在某些情况下，重启 JBOD 电源有助于从这些设备中删除永久保留信息。

  提示

  有关有助于完全清除存储空间配置中的所有内容的脚本，请参阅完全清除现有存储空间配置。

• 大规模解决方案

  本解决方案需要设置大量硬件投资以供测试。 通过从用于测试的较小解决方案开始操作可解决此问题。 例如，可以使用一个具有两个节点和两个 JBOD 的文件服务器群集、一个更简单的管理群集和更少的计算节点。 当你习惯了在实验室中使用这种解决方案时，你可以将节点和 JBOD 添加到文件服务器群集中，但是你必须重新创建存储空间，才能确保数据都存储在所有支持存储设备感知的存储设备上。

实现本解决方案的高级步骤有哪些？

可以使用本部分中的步骤来实现该解决方案。 在继续执行下一步之前，请务必验证是否已正确部署每个步骤。

1. 设计解决方案和购买经认证的硬件

   使用软件定义的存储设计注意事项指南来规划和设计存储解决方案。 你还可以使用 使用 Windows Server 为 Hyper-V 工作负载提供经济高效的存储：规划和设计指南 获取用于存储、计算机和管理群集的大规模设计的概述。

2. 将所有硬件进行机架式安装并用电缆连接

   挂接文件服务器群集、管理群集、计算群集以及它们连接到的网络交换机。 不要将此硬件连接到任何外部网络。

3. 更新所有固件

   将硬件联机以后，将 JBOD、磁盘、服务器、网络交换机和 HBA 的固件更新到经认证的版本。

4. 在管理集群上部署 Windows Server 2012 R2

   使用管理群集上的服务器核心安装选项安装 Windows Server 2012 R2，以减少应用到服务器的软件更新量（假定你使用的不是现有管理群集）。 使用已连入管理网络的笔记本电脑远程配置所有节点，或使用 GUI 安装选项安装 Windows Server。

5. 安装 Hyper-V 并在管理群集上为 AD DS、DNS 和 DHCP 创建虚拟机

   安装 Hyper-V 服务器角色，然后使用 Hyper-V 管理器或 Windows PowerShell 在某个管理群集节点上为 AD DS、DNS 和 DHCP 创建虚拟机。 此虚拟机的可用性不高（这些服务不使用群集进行复制和负载平衡），你应将操作系统虚拟硬盘 (.vhdx) 文件存储在其中一个节点的本地硬盘上。 在另外两个节点上再重复此过程两次，以便在三个单独节点上具有三台虚拟机。 稍后在安装过程中，在管理群集上设置完故障转移群集后，你将创建更多虚拟机。

   有关详细信息，请参阅安装 Hyper-V 和创建虚拟机。

   备注

   设置完本解决方案之后，可以根据需要创建运行 AD DS、DNS 和 DHCP 的高度可用的虚拟机，并停用在此步骤中创建的独立虚拟机。 这样做可以使管理更具逻辑性（因为所有虚拟机都高度可用）并存储在文件服务器群集上。

6. 部署 AD DS、DNS 和 DHCP

   如果你要安装新的管理群集，请在每台虚拟机（三个域控制器）上安装 AD DS，然后为服务器群集创建具有 Active Directory 集成的 DNS 区域的新林，并为存储网络和管理网络创建 DHCP 作用域。

   有关详细信息，请参阅安装 Active Directory 域服务（级别 100）和分步：为故障转移配置 DHCP。

7. 设置文件服务器群集

   使用以下步骤设置文件服务器群集：

   备注

   Virtual Machine Manager 可从文件服务器群集的四个祼机节点快速创建横向扩展文件服务器。 唯一的问题是你可能希望将 Virtual Machine Manager 的虚拟硬盘文件存储在尚未设置的文件服务器群集上。 你可以选择通过在管理群集上的非高度可用配置中安装 Virtual Machine Manager 来解决这个鸡和蛋关系的问题、使用它来设置文件服务器群集，然后在高度可用的配置（存储在文件服务器群集上）中再次设置 Virtual Machine Manager。

   1. 安装 Windows Server 2012 R2

      使用“服务器核心”安装选项以及安装在每个节点的本地硬盘上的操作系统，在文件服务器群集的节点上安装 Windows Server。

   2. （可选）擦除现有存储空间和故障转移群集配置数据

      如果你的 JBOD 和服务器以前另有所用，请从物理磁盘和 JBOD 中完全擦除所有存储空间和故障转移群集数据。 有关有助于从存储空间配置完全擦除所有内容（我们指的是所有内容，因此请慎重！） 对于存储空间配置，请参阅完全清除现有存储空间配置。

   3. 验证物理磁盘和存储设备

      检查所有物理磁盘，确保它们运行正常、显示正确的媒体类型，并且显示为可共用。 此外，请确认 JBOD 会正确显示存储设备的信息。

      有关可验证物理磁盘和存储设备并执行一些性能和运行状况检查的脚本，请参阅存储空间物理磁盘验证脚本。

   4. 创建群集存储池

      验证和优化群集网络配置、标记每个网络（例如，存储网络和管理网络），然后创建三个群集存储池，每个池中包含 4 个 JBOD，每个 JBOD 包含 4 个 SSD 和 16 个 HDD，因此每个池中共包含 80 个磁盘。

      有关设置故障转移群集和创建存储池的详细步骤，请参阅部署群集存储空间。

   5. 创建横向扩展文件服务器

      接下来，使用“横向扩展文件服务器”选项创建群集文件服务器角色。

      有关详细信息，请参阅部署横向扩展文件服务器。

   6. 创建文件服务器群集的见证磁盘

      使用服务器管理器或 New-VirtualDisk cmdlet 来创建 3 GB 的双向镜像空间（无需存储层），以用作文件服务器群集的见证磁盘，然后配置群集仲裁。

      有关详细信息，请参阅配置群集仲裁。

   7. 创建存储层、存储空间、分区、卷和 CSV

      根据你的设计创建存储空间，然后为每个存储空间创建一个分区、一个卷和一个 CSV。

   8. 为管理群集虚拟机创建连续可用的文件共享

      为管理群集上的虚拟机所使用的每个 CSV 创建一个连续可用的 SMB 文件共享，并将完全控制权限授予该管理群集的每个节点上的计算机帐户、SYSTEM 帐户和 Domain Administrators 组。

      有关详细信息，请参阅步骤 3：创建 SMB 文件共享

8. 设置管理群集和管理虚拟机的其余部分

   使用以下步骤在管理群集上设置故障转移群集并为管理和基础结构服务的其余部分（已在独立虚拟机中设置 AD DS、DNS 和 DHCP）创建高度可用的虚拟机。 大多数虚拟机都是高度可用的虚拟机，但对于某些服务，你可能希望使用来宾群集在虚拟机之间创建群集。

   1. 安装故障转移群集并设置 Hyper-V 群集

      使用以下主题创建管理群集并配置 Hyper-V 以支持高度可用的虚拟机：部署 Hyper-V 群集。

   2. 设置群集感知更新

      设置群集感知更新可在最大程度减少或消除停机时间时更容易更新群集。 有关详细信息，请参阅群集感知更新概述。

   3. 部署 SQL Server

      部署 SQL Server 以支持 Virtual Machine Manager。 有关详情，请参阅以下主题：

      • Always On 故障转移群集实例 (SQL Server)

      • 将 SMB 文件共享用作存储选项来安装 SQL Server

      • 创建新的 SQL Server 故障转移群集（安装程序）

   4. 部署 Virtual Machine Manager

      在来宾群集上部署 Virtual Machine Manager。Virtual Machine Manager 用于部署和管理本解决方案的计算节点和其他网络组件。

      有关详细信息，请参阅以下主题：

      • 安装高度可用的 VMM 管理服务器

      • 使用共享虚拟硬盘部署来宾群集

   5. 部署 Windows Server Update Services

      将 Virtual Machine Manager 与 Windows Server Update Services 结合使用，以更新本解决方案中的所有虚拟机。

      有关详细信息，请参阅在 VMM 中管理结构更新（或在你的组织中部署 Windows Server Update Services，如果你使用的不是 Virtual Machine Manager）。

9. 部署计算节点和群集

   在设置好基础结构后，请使用 Virtual Machine Manager 或 Windows PowerShell 从裸机中部署计算节点，并使用 Virtual Machine Manager 和提供群集节点更新的 Windows Server Update Services 将它们设置在故障转移群集中。

   有关详细信息，请参阅管理 System Center 2012 - Virtual Machine Manager。

10. 设置租户网络

    若要设置租户网络，请参阅 为主机提供商部署高度可扩展的租户网络基础结构。

11. 部署租户虚拟机

    在设置好租户网络后，请使用 Virtual Machine Manager 或 Windows PowerShell 来部署租户虚拟机。

另请参阅

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