Hyper-V 虛擬機器負載平衡
環境虛擬化的主要優勢之一在於能合理運用資源。當特定虛擬機器不再需要時,即可將其關機;如此一來,釋出的運算資源便可分配給當前需要的虛擬機器。 Hyper-V 故障移轉叢集可協助您減少虛擬機器的停機時間;自 Windows Server 2016 各版本起,Hyper-V 便能於 Hyper-V 主機(此處稱為叢集節點)之間提供虛擬機器負載平衡功能。
本文將探討 Hyper-V 故障移轉叢集的虛擬機器負載平衡特點,並深入解析其運作原理、設定參數,以及在 Hyper-V 虛擬環境中使用負載平衡所帶來的優勢。
什麼是 Hyper-V 虛擬機器負載平衡特點？這項特點有何用途？
負載平衡是一項特點,它確保在叢集內優化 Hyper-V 主機資源利用率。虛擬機器的負載隨時間推移可能變得不均勻;因此,Hyper-V 主機的負載可能增加或減少。這反過來可能導致某些節點在進行修補程式安裝或其他維護程序期間暫時無法使用。 Hyper-V 叢集可透過負載平衡特點為虛擬機器提供充足的運算資源,當某個節點過載而另一個節點尚有閒置運算資源時,系統會將虛擬機器從一個節點遷移至另一個節點。此特點旨在為 Hyper-V 叢集內的虛擬機器提供足夠的效能,從而協助維持在虛擬機器上運行的服務品質。
負載平衡是如何運作的？
負載平衡會自動檢查 Hyper-V 叢集的狀態,並根據檢查結果及設定,將虛擬機器從負載過重的節點遷移至負載較輕的節點,藉此在 Hyper-V 主機之間重新分配負載。
檢查主機負載有兩種方法:
- 檢查 RAM(隨機存取記憶體)的使用率。Hyper-V 主機上的記憶體不足是最常見的問題之一,可能會導致系統延遲。
- 檢查 CPU(中央處理器)的使用率。處理器效能不足也可能導致延遲。
主機消耗的 CPU 和 RAM 資源越多,Hyper-V 便會認為該主機的負載越高。若為叢集配置了定期負載平衡,系統將每 30 分鐘評估一次主機的負載。 您也可以按需評估主機的負載。系統會識別出負載超過定義閾值的主機,以及負載低於閾值的主機。若叢集節點的當前負載分布不均且符合上述條件,Hyper-V 將在節點之間啟動虛擬機器即時遷移。Hyper-V 即時遷移讓您能夠無縫執行虛擬機器遷移,且不會造成顯著的停機時間。
本功能提供負載平衡與 Hyper-V 故障移轉叢集的整合。負載平衡將遵循以下叢集規則:可能擁有者、反親和性(這兩項規則在 Windows Server 2016 之前即已存在),以及故障域(新增)。
潛在買家 此規則定義了可執行遷移的 Hyper-V 主機。此規則僅定義可能的虛擬機器擁有者,並可防止虛擬機器遷移至不希望的主機。
抗親和力 規則可讓您防止在同一台主機上執行兩台已定義的虛擬機器。例如,如果您有兩台虛擬機器,且兩者皆具備主要與次要網域控制器,則這兩台虛擬機器絕不能在同一台主機上執行。此做法可在其中一台網域控制器所在的主機發生故障時,提升系統的可靠性。
故障域 這是一項特點,用於定義一組可能受到特定類型實體故障影響的 Hyper-V 主機,例如網路故障、電源故障等。屬於同一故障域的虛擬機器所屬的 Hyper-V 主機,通常連接至相同的電源供應器與網路交換器,因此可安裝於同一機架上。若發生任何故障,同一故障域中的所有虛擬機器都會受到影響。 一個叢集可邏輯上劃分為多個故障域,且任一故障域的故障不應影響其他故障域。
設定參數
在 Hyper-V 2016 中,故障移轉叢集預設已啟用負載平衡。其行為可分為兩種類型: “"僅在叢集新增節點時使用"及"按時間間隔檢查"。
僅在叢集新增節點時使用. 在這種情況下,叢集將獲得更多的 CPU 及 RAM 資源,並擴展整體運算能力。系統會評估每個節點的負載。若任何節點過載(超過配置中設定的閾值),系統便會將相應的虛擬機器從過載的節點遷移至近期新增且擁有閒置資源的節點。 若您經常為 Hyper-V 故障移轉叢集增加容量,此選項將十分實用,對於基於儲存空間 (Storage Spaces) 技術的叢集亦可能有所助益。若先前曾與叢集斷開連線的節點(例如因維護需求)重新連線至叢集,此選項不會對叢集造成影響。
按時間間隔檢查. 此選項會每 30 分鐘檢查一次叢集節點的負載狀況。若任何節點負載過高(超過設定檔中設定的閾值),系統便會將相關虛擬機器從負載過高的節點遷移至尚有閒置資源的節點。
攻擊性閾值 此參數用於定義負載平衡的積極程度,其依據是各節點的 RAM 和 CPU 使用率。積極程度閾值可設定為以下三種值之一:低 (1)、中 (2) 和高 (3)。您可在下方章節中查看更多關於此設定的詳細資訊。
設定
Hyper-V 負載平衡可透過 GUI(圖形使用者介面)或 PowerShell 進行設定。若要設定 Hyper-V 負載平衡,請先開啟"故障移轉叢集管理員",在叢集名稱上按右鍵,然後在快顯功能表中選取"內容"。
在"內容"視窗中,選取"負載平衡"索引標籤。若要啟用或停用負載平衡,請勾選或取消勾選該方塊。您可以選擇負載平衡模式及積極程度。
您也可以在 PowerShell 中設定負載平衡模式,或停用自動負載平衡:
(Get-Cluster).AutoBalancerMode = <值>
在哪裡 <值> 可以是 0、1 或 2(請參閱下表)。
| 自動平衡模式 | 說明 |
| 0 | 已停用 |
| 1 | 當節點加入時,將流量負載平衡至該節點 |
| 2(預設值) | 始終進行負載平衡 |
若要設定攻擊性閾值,請在 PowerShell 中輸入以下指令:
(Get-Cluster).AutoBalancerLevel = <值>
在哪裡 <值> 可以是 1、2 或 3(請參閱下表)。
| 自動平衡級別 | 侵略性 | 說明 |
| 1(預設值) | 低 | 當主機負載超過 80% 時,虛擬機器會被移動 |
| 2 | 中篇 | 當主機負載超過 70% 時,虛擬機器會被移動 |
| 3 | 高 | 當主機負載超過 60% 時,虛擬機器會被移動 |
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) 也可用於叢集管理,作為"故障移轉叢集管理員"的替代方案。SCVMM 包含"動態最佳化"特點(自 Windows Server 2012 起提供),該特點亦可將虛擬機器重新分配至叢集節點之間。 若您已啟用 Hyper-V 負載平衡,並使用 SCVMM 的動態最佳化功能,則一旦在 SCVMM 中啟用動態最佳化,負載平衡功能將會自動停用。在此情況下,負載平衡管理將由 SCVMM 接管,以避免因兩項特點同時運作而可能引發的衝突及相關問題。微軟建議您搭配動態最佳化功能使用 SCVMM。
Hyper-V 負載平衡的優勢
負載平衡是一項實用的特點。在 Hyper-V 故障移轉叢集中使用負載平衡的優勢包括:
- 不得對實體伺服器進行超載
- 請勿對虛擬機器進行超載
- 提升應用程式反應速度
- 提升所提供服務的品質
- 提升您的服務與應用程式的可擴展性
- 降低故障發生率
NAKIVO Backup & Replication 以及備份叢集虛擬機器
Hyper-V 故障移轉叢集是一項有效的解決方案,既能提升運作中虛擬機器的可用性,也能保護它們免受節點可能發生的硬體故障影響。為了保護您的資料免受其他類型的災難影響,請進行虛擬機器備份 & 應使用複製功能。位於叢集式 Hyper-V 主機上的虛擬機器可在發生故障移轉或負載平衡等事件時,在主機之間進行遷移。因此,備份所需的虛擬機器可能會顯得困難,因為您必須先偵測該虛擬機器所在的主機(主機層級的虛擬機器備份 (此點亦需納入考量)。
NAKIVO Backup & Replication 這是一款快速、可靠且價格實惠的虛擬機器資料保護解決方案,支援 Hyper-V 叢集。 NAKIVO Backup & Replication 一旦您將整個叢集新增至清單,系統便能自動追蹤虛擬機器所在的主機,因此,此過程 建立虛擬機器備份 從 Hyper-V 叢集建立副本,就如同從獨立的 Hyper-V 主機備份虛擬機器一樣簡單。
結論
Hyper-V 負載平衡是一項實用的叢集特點,已內建於 Windows Server 2016 的 Hyper-V 中。此特點有助於您更合理地運用硬體資源,從而提升所提供服務的品質。系統會依據 CPU 和 RAM 的指標來決定如何重新分配負載。當負載超過(在設定中設定的)閾值時,負載平衡會自動啟動虛擬機器遷移,將虛擬機器從過載的節點移至擁有閒置資源的節點。 由於採用即時遷移技術,因此幾乎不會造成顯著的停機時間。具備負載平衡功能的 Hyper-V 故障移轉叢集,除了為虛擬機器提供高可用性與充足的運算資源外,還能保護您的虛擬機器免受節點故障的影響。
