Klaster to grupa hostów połączonych ze sobą specjalnym oprogramowaniem, które czyni je elementami jednego systemu. Co najmniej dwa hosty (zwane również węzłami) muszą być połączone, aby utworzyć klaster. Po dodaniu hostów do klastra ich zasoby stają się zasobami klastra i są zarządzane przez klaster.
Najczęstsze typy klastrów VMware vSphere to klastry o wysokiej dostępności (HA) i rozproszonego zarządzania zasobami (Distributed Resource Scheduler – DRS). Klastry HA zostały zaprojektowane w celu zapewnienia wysokiej dostępności maszyn wirtualnych i usług na nich działających; jeśli host zawiedzie, natychmiast uruchamia ponownie maszyny wirtualne na innym hoście ESXi. Klastry DRS zapewniają równoważenie obciążenia między hostami ESXi. W tym artykule dogłębnie zbadamy system klastra DRS.
Distributed Resource scheduler (DRS) jest typem klastra VMware vSphere, który zapewnia równomierne obciążenie poprzez migrację maszyn wirtualnych z obciążonego hosta ESXi do innego hosta, który ma wystarczającą ilość zasobów obliczeniowych, podczas gdy maszyny wirtualne nadal działają. Takie rozwiązanie jest używane, aby zapobiec przeciążeniu hostów ESXi.
Maszyny wirtualne mogą mieć nierównomierne obciążenia w różnym czasie, a jeśli host ESXi jest przeciążony, zmniejsza się wydajność wszystkich maszyn wirtualnych działających na tym hoście. W takiej sytuacji klaster VMware DRS zapewnia automatyczną migrację VM.
Z tego powodu DRS jest zwykle używany jako dodatek do HA, łączący przełączanie awaryjne z równoważeniem obciążenia. W przypadku przełączania awaryjnego maszyny wirtualne są restartowane przez moduł HA na innych hostach ESXi, a system DRS, wykorzystując dostępne zasoby obliczeniowe, zleca odpowiednie rozmieszczenie maszyn wirtualnych.
Technologia vMotion jest używana do migracji na żywo maszyn wirtualnych – dla użytkowników i aplikacji proces ten jest niezauważalny.
Pule zasobów służą do elastycznego zarządzania zasobami hostów ESXi w klastrze DRS. Można ustawić ograniczenia procesora i pamięci dla każdej puli zasobów, a następnie dodać do nich maszyny wirtualne.
Na przykład można utworzyć jedną pulę zasobów o wysokich limitach zasobów dla maszyn wirtualnych programistów, drugą pulę z normalnymi limitami dla maszyn wirtualnych testerów i trzecią pulę z niskimi limitami dla innych użytkowników. vSphere pozwala tworzyć pule zasobów potomnych i nadrzędnych.
Rozwiązanie DRS jest zwykle używane w dużych wirtualnych środowiskach VMware z nierównomiernymi obciążeniami maszyn wirtualnych w celu zapewnienia racjonalnego zarządzania zasobami. Użycie kombinacji DRS i HA skutkuje uzyskaniem klastra o wysokiej dostępności z równoważeniem obciążenia. DRS jest również przydatny do automatycznej migracji maszyn wirtualnych z serwera ESXi wprowadzonego w tryb konserwacji przez administratora.
Ten tryb musi być włączony, aby serwer ESXi wykonywał operacje konserwacyjne, takie jak aktualizacje oprogramowania układowego, instalowanie poprawek zabezpieczeń, aktualizacje ESXi itp. Nie ma żadnych maszyn wirtualnych działających na serwerze ESXi wchodzącym w tryb konserwacji.
Główne funkcje klastrowania w DRS to równoważenie obciążenia, zarządzanie rozproszonym zasilaniem i zasady powinowactwa.
Load Balancing to funkcja optymalizująca wykorzystanie zasobów obliczeniowych (CPU i RAM). Wykorzystanie zasobów procesora i pamięci przez każdą maszynę wirtualną, a także poziom obciążenia każdego hosta ESXi w klastrze, jest stale monitorowane. DRS sprawdza zapotrzebowanie na zasoby maszyn wirtualnych i określa, czy istnieje lepszy host dla maszyny wirtualnej.
Jeśli istnieje taki host, DRS wydaje polecenie migracji maszyny wirtualnej w trybie automatycznym lub ręcznym, w zależności od ustawień. DRS generuje te zalecenia co 5 minut, jeśli są konieczne. Poniższy rysunek ilustruje przeprowadzanie migracji VM DRS w celu równoważenia obciążenia.
Distributed Power Management (DPM) to funkcja oszczędzania energii, która porównuje pojemność zasobów klastra z zasobami wykorzystywanymi przez maszyny wirtualne w klastrze. Jeśli w klastrze jest wystarczająca ilość wolnych zasobów, program DPM zaleca migrację maszyn wirtualnych z lekko obciążonych hostów ESXi i wyłączenie tych hostów. Jeśli klaster potrzebuje więcej zasobów, pakiety wake-up są ponownie wysyłane do hostów zasilania.
Aby to działało, serwery ESXi muszą obsługiwać jeden z następujących protokołów zarządzania energią: Wake-On-LAN (WOL), Hewlett-Packard Integrated Lights-Out (iLO) lub Intelligent Platform Management Interface (IPMI). Dzięki DPM klastra DRS można zaoszczędzić do 40% kosztów energii elektrycznej.
Zasady podobieństwa – umożliwiają kontrolę nad umieszczaniem maszyn wirtualnych na hostach. Istnieją dwa typy reguł, które umożliwiają utrzymywanie maszyn wirtualnych w jednym miejscu lub rozdzielenie:
- zasady powinowactwa lub anty-powinowactwa pomiędzy poszczególnymi maszynami wirtualnymi.
- reguły koligacji lub powinowactwa między grupami maszyn wirtualnych i grupami hostów ESXi.
Przyjrzyjmy się, jak te reguły działają na przykładach.
1. Załóżmy, że masz serwer bazy danych działający na jednej maszynie wirtualnej, serwer internetowy działający na drugiej maszynie wirtualnej i serwer aplikacji działający na trzeciej maszynie wirtualnej. Ponieważ te serwery współdziałają ze sobą, trzy maszyny wirtualne najlepiej byłoby przechowywać razem na jednym hoście ESXi, aby zapobiec przeciążeniu sieci. W tym przypadku wybieramy opcję “Zachowaj wirtualne maszyny razem” (powinowactwo).
2. Jeśli masz klaster na poziomie aplikacji wdrożony w maszynach wirtualnych w klastrze DRS, konieczne może być zapewnienie odpowiedniego poziomu nadmiarowości dla klastra na poziomie aplikacji (zapewnia to dodatkową dostępność). W takim przypadku możesz utworzyć regułę zapobiegającą koligacji i wybrać opcję “Oddzielne maszyny wirtualne”. Podobnie, możesz zastosować to rozwiązanie, gdy jedna maszyna wirtualna jest głównym kontrolerem domeny, a druga jest repliką tego kontrolera domeny (replikacja poziomu usługi Active Directory jest używana dla kontrolerów domeny). Jeśli host ESXi z główną maszyną wirtualną przestanie działać, użytkownicy mogą łączyć się z replikowaną maszyną VM kontrolera domeny, o ile ta ostatnia działa na osobnym hoście ESXi.
3. Reguła powinowactwa między maszyną wirtualną a hostem ESXi może być ustawiona z powodów licencyjnych. Jak wiesz, w klastrze VMware DRS maszyny wirtualne mogą migrować między hostami. Wiele zasad licencjonowania oprogramowania – na przykład oprogramowanie baz danych – wymaga od Ciebie zakupu licencji dla wszystkich hostów, na których działa oprogramowanie, nawet jeśli w klastrze jest tylko jedna maszyna wirtualna z oprogramowaniem. Dlatego należy uniemożliwić migrację takich maszyn wirtualnych do różnych hostów i naliczanie dodatkowych licencji. Możesz to osiągnąć, stosując regułę powinowactwa: maszyna wirtualna z oprogramowaniem bazy danych musi działać tylko na wybranym hoście, dla którego masz licencję. W takim przypadku wybierz opcję “Maszyny wirtualne na hosty”. Wybierz opcję “Uruchom na hoście”, a następnie wprowadź host z licencją. (Można również wybrać opcję “Nie należy uruchamiać na hostach w grupie” i określić wszystkie hosty nielicencjonowane).
Możesz zobaczyć, jak ustawić reguły koligacji w sekcji konfiguracji poniżej.
Aby skonfigurować klaster DRS, należy spełnić następujące wymagania:
- Zgodność z procesorem. Wymagana jest maksymalna kompatybilność procesorów między hostami ESXi. Procesory muszą być produkowane przez tego samego sprzedawcę i należeć do tej samej rodziny z równoważnymi zestawami instrukcji. Najlepiej byłoby, gdyby ten sam model procesora był używany dla wszystkich hostów ESXi.
- Udostępniony magazyn danych. Wszystkie hosty ESXi muszą być podłączone do współużytkowanej pamięci masowej, takiej jak SAN (Storage Area Network) lub NAS (Network Attached Storage), która może uzyskać dostęp do współużytkowanych woluminów VMFS.
- Połączenie internetowe. Wszystkie hosty ESXi muszą być ze sobą połączone. Idealnie byłoby mieć oddzielną sieć vMotion, z co najmniej 1 Gbg przepustowości, do migracji VM między hostami.
- Serwer vCenter musi być wdrożony w celu zarządzania i konfigurowania klastra.
Co najmniej 2 serwery ESXi muszą być zainstalowane i skonfigurowane (zalecane są 3 lub więcej serwerów ESXi).
Najpierw należy skonfigurować hosty ESXi, połączenie sieciowe, współużytkowaną pamięć masową i serwer vCenter. Po ich skonfigurowaniu możesz skonfigurować swój klaster DRS. Zaloguj się do serwera vCenter za pomocą klienta WWW vSphere. Utwórz centrum danych, w którym będą umieszczane hosty ESXi: vCenter -> Datacenter -> New Datacenter. Następnie wybierz centrum danych i kliknij opcję Działania -> Dodaj host, aby dodać hosty ESXi, których potrzebujesz, zgodnie z zaleceniami kreatora. Teraz jesteś gotowy do utworzenia klastra.
Aby utworzyć klaster, wykonaj następujące czynności:
- Przejdź do vCenter -> Hosty i klastry.
- Kliknij prawym przyciskiem myszy centrum danych i wybierz “Nowy klaster”.
- Ustaw nazwę klastra i zaznacz pole “Włącz DRS”. Kliknij “OK”, aby zakończyć.
Jeśli masz już utworzony klaster, wykonaj następujące kroki:
- Przejdź do vCenter -> Clusters -> Twoja nazwa klastra.
- Otwórz Zarządzaj -> zakładka Ustawienia.
- Wybierz “vSphere DRS” i kliknij “Edytuj”.
- Zaznacz pole oznaczone “Turn ON vSphere DRS”. Kliknij “OK”, aby zakończyć.
Po utworzeniu klastra DRS można skonfigurować automatyzację DRS, DPM, reguły koligacji i inne opcje.
Automatyzacja DRS. Aby ustawić równoważenie obciążenia, potrzebujesz sekcji “Automatyzacja DRS”. Tutaj można wybrać poziom automatyzacji (ręczny, częściowo zautomatyzowany lub w pełni zautomatyzowany), a także próg migracji (wartości od 1 do 5, przy czym 1 oznacza konserwatywny, a 5 jest agresywny). Jeśli chcesz ustawić indywidualne poziomy automatyzacji maszyny wirtualnej, zaznacz odpowiednie pole.
Zarządzanie energią. Możesz ustawić DPM, wybierając jedną z następujących wartości: Off, Manual lub Automatic. Podobnie jak w przypadku funkcji równoważenia obciążenia opisanej powyżej, można wybrać wartości progowe DPM od 1 (konserwatywny) do 5 (agresywny).
Zaawansowane opcje. Możesz ręcznie ustawić zaawansowane opcje szczegółowego strojenia swojego klastra.
Na przykład możesz ustawić “Min. Balans 40” w celu obliczania niewyważenia. Domyślną wartością jest 50, a 0 jest najbardziej agresywną. Możesz przeczytać więcej na ten temat i poznać wszystkie zaawansowane opcje w dokumentacji VMware.
Zasady powinowactwa. Aby ustawić zasady powinowactwa i anty-powinowactwa, wykonaj następujące kroki:
1. Przejdź do vCenter -> Clusters -> nazwa twojego klastra
2. Przejdź do Zarządzaj -> zakładka Ustawienia
3. Wybierz “Reguły DRS” i kliknij “Dodaj” Ustaw nazwę reguły
4. Wybierz typ reguły:
Zachowaj wirtualne maszyny razem (powinowactwo)
Oddzielne maszyny wirtualne (anty-powinowactwo)
Maszyny wirtualne do hostów (powinowactwo lub anty-powinowactwo)
5. Wybierz maszyny wirtualne dla dwóch pierwszych typów reguł lub grup maszyn wirtualnych, grup hostów i zasad dla trzeciego typu reguły
6. Kliknij “OK”, aby zakończyć.
Pule zasobów. Aby utworzyć pulę zasobów dla maszyn wirtualnych w klastrze, wykonaj następujące czynności:
- Przejdź do vCenter -> Clusters -> Twoja nazwa klastra.
- Kliknij Czynności -> Nowa pula zasobów.
- Nadaj puli nazwę, a następnie określ limity i rezerwacje dla procesora, a także pamięci.
- Po zakończeniu kliknij “OK”.
Teraz możesz dodać swoje maszyny wirtualne do puli zasobów. Oto, jak przeprowadzić migrację istniejącej maszyny wirtualnej do puli zasobów:
- Idź do vCenter -> Maszyny wirtualne.
- Wybierz swoją maszynę wirtualną.
- Kliknij Czynności -> Migruj. Pojawi się okno kreatora.
- Wybierz “Zmień host” w sekcji “Typ migracji” i kliknij “Dalej”.
- Wybierz pulę zasobów w sekcji “Wybierz źródło docelowe” i kliknij “Dalej”.
- W sekcji “Wybór opinii” kliknij “Zakończ”.
Po zakończeniu konfiguracji możesz sprawdzić stan nowo utworzonego klastra DRS. Po prostu przejdź do vCenter -> Klastry -> Twoja nazwa klastra i kliknij kartę “Podsumowanie”.
Główną zaletą korzystania z klastra VMware DRS jest efektywne zarządzanie zasobami z równoważeniem obciążenia. Poprawia to jakość świadczonych usług, a jednocześnie umożliwia oszczędzanie energii (a tym samym pieniędzy) za pomocą programu DPM. Możesz kontrolować rozmieszczenie maszyn wirtualnych ręcznie lub automatycznie, co sprawia, że obsługa i wsparcie są wygodniejsze.
Podsumowanie
Rozwiązanie klastra DRS jest częścią oprogramowania do wirtualizacji vSphere VMware i jest szczególnie przydatne w dużych środowiskach wirtualnych. Funkcje DRS, takie jak równoważenie obciążenia, zarządzanie energią i reguły koligacji, pomagają zoptymalizować wykorzystanie zasobów, a także wydajność klastra. Dzięki Distributed Power Management możesz zaoszczędzić na kosztach energii elektrycznej. Używanie DRS w połączeniu z HA zapewnia zrównoważony klaster VMware vSphere o wysokiej dostępności, który jest efektywnym i wydajnym rozwiązaniem dla każdej wirtualnej infrastruktury.
NAKIVO Backup & Replication to produkt przeznaczony do ochrony wirtualnych maszyn VMware oraz klastrów. Podczas dodawania centrum vCenter z klastrem do zasobów produktu wszystkie maszyny wirtualne klastra są również automatycznie dodawane. Jeśli klaster został wybrany do zadania tworzenia kopii zapasowej lub replikacji, wszystkie maszyny wirtualne takiego klastra są wybierane automatycznie, niezależnie od hosta ESXi, na którym się znajdują.
Wypróbuj funkcje związane z klastrem i inne funkcje oprogramowania NAKIVO Backup & Replication w swoim środowisku – pobierz pełną wersję darmowej wersji próbnej: https://www.nakivo.com/resources/download/trial-download/
