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Virtualizzazione Microsoft in Windows Server 2016 Torino 17 Aprile 2018
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Virtualizzazione Microsoftin Windows Server 2016
Torino 17 Aprile 2018
Introduzione alla virtualizzazioneper Microsoft
Virtualizzazione server
• Più macchine virtuali condividono lo stesso HW
• Le macchine virtuali sono isolate tra loro
• L’accesso all’hardware è condiviso
Virtu
al m
ach
ines
Virtualizzazione Desktop
Molto simile alla virtualizzazione server, ma virtualizza i client
Windows 10 virtual machine
Windows 8.1 virtual machine
Windows 7 virtual machine
Windows 10 LTSB virtual machine
VDI deployment
Windows 10
Applications
Client Hyper-V
Windows
Server 2016
User state virtualization
• Separa dati e impostazioni utente dal Sistema Operativo
• L’utente ha sempre lo stesso user state su qualsiasi PC
• La soluzione di sincronizzazione degli user state è UE-V
(user experience virtualization)
Default user profile
Offline Files cache
Application data
and settings
User state
Locally stored Centrally stored
User data Application data
and settings
Per-user registry
Presentation virtualization
•Virtualizza la GUI dal client usato
• Possono essere virtualizzate singole app o l’intero
desktop
Remote Desktop Services
RemoteApp programs
Remote Desktop
Mouse movement,
keys pressed
Application virtualization
App A
Read
Only
Profile data
(profile and
documents)
System services
(cut & paste,
OLE, printers)
System files
(registry, .ini
files, DLL)
Applicazioni locali Applicazioni Virtuali
App B
Read + WriteRead + Write
Profile
dataSystem
services
System
files
Containers
• I container usano la virtualizzazione del Sistema op.
• Si avviano velocemente, sono isolati tra loro
•Windows Server 2016 ha due tipi di container:
• Windows Server containers
• Hyper-V containers
Server container
Virtual machines container
Container management stack Container management stack
Containers
Cosa sono i containers
Local Repository
Container View
Sandbox
Install Web server
Sandbox
Web app installed
Container management stack
Software Defined Datacenter
Software-defined datacenters
•Rimuovono i limiti di un datacenter classico
• Separano la gestione dal datacenter fisico
• Sono indipendenti dall’Hardware
Fabric
Co
mp
ute
Sto
rag
e
Netw
ork
ing
Man
ag
em
en
t
Management
Policies
Virtual Machine Manager
VM VM VM
SD
C
SD
S
SD
N
Software-defined compute
• Le virtual machines possono essere spostate tra gli
Host senza Downtime
•Alcune features di Windows Server 2016 per SDC:
• Production Checkpoints
• VM network and VM storage resiliency
• PowerShell Direct
• Hyper-V Manager and WinRM
• Hyper-V scalability
• Auto VM activation
• Hot add/resize VHDX
• Live Migration
• Hyper-V Replica
• Runtime shared VHDX operations
• Runtime resize of VM memory
• Hot-Add and vNIC naming
• Rolling upgrades of Hyper-V host with no downtime for virtual machines or SOFS
Software-defined networking
Non-converged network
Traditional Hyper-V HostExample 6 x 1GbE NICs
Windows Server 2016 Hyper-V HostExample 2 x 10GbE RDMA NICs
Converged network
HostvNIC3
HostvNIC5
HostvNIC4
10GbE RDMA1 10GbE RDMA2
Software-defined storage
•Alcune feature di Windows Server 2016 per SDS:
• Server Message Block 3 (SMB3)
• Scale-Out File Server (SoFS)
• Storage Spaces Direct
• Storage Quality of Service
(QoS)
• Data Deduplication
• Storage Replica
• Storage Space Tiers
Software-defined storage using
standard servers with local storage
Legacy “Three Tier” Infrastructure
Hypervisors
Storage (SAN)
Storage Fabric
Ethernet Switches
Misc. Appliances
Standard x86 servers
+
Local drives
+
The magic of software
Hyper-Converged Infrastructure (HCI)Legacy “Three Tier” Infrastructure
Hypervisors
Storage (SAN)
Storage Fabric
Ethernet Switches
Misc. Appliances
Ethernet Switches
Hyper-V Storage Spaces Direct
Server tradizionali, con storage interno
Si crea il cluster
Abilitando Storage Space Direct si crea un pool
Sul quale si creano i volumi
Hyper-Converged Infrastructure (HCI)
Sicurezza dei dati
Dati online e sempre accessibili
Scalabilità
Aggiungendo un nuovo server al cluster
Storage Space direct espande in automatico il pool,
DEMO
Storage Space Direct
Windows Admin Center
(Project ‘Honolulu’)
Project Honolulu
Next-gen server management platform
Web browser based
Locally deployed
In Technical Preview
DEMO
Windows Admin Center
Architettura di Hyper-V
Hyper-V
“Designed for Windows” Server HardwareWindows hypervisor
Operating System ISV/IHV/OEM Hyper-V
User mode
Kernel mode
Ring -1
Windows Kernel
Windows Server 2016
Applications
Microsoft / CitrixProvided by
Windows Kernel
Windows Server
2016
Windows Kernel
VMBus
Parent Partition
Virtual machine
services
WMI Provider
Virtual machine Worker
Processes
VSP
IHV
DriversIHV
Drivers
Child Partitions
Applications
Supported Linux
Distributions
Linux
VSC
VMBus
Applications
Windows Server
2016, 2012 R2
Windows Kernel VSC
VMBus
Applications
Non-Hypervisor
Aware operating
system
Emulation
Hyper-V virtual hard disk
Fixed-size Dynamically expanding
• Alloca tutto lo storage
• Dimensione iniziale
grande
• Alloca lo spazio “quando
serve”
• Piccoli inizialmente
• Creazione veloce
• Minimizza la
frammentazione
• Frammentazione elevata
• Sovradimensionamento
impossibile rispetto al
totale spazio libero sullo
storage
• Possono essere
sovradimensionati rispetto
allo spazio libero sullo
storage
• Usabili in produzione • Usabili in ambiente di test
Hyper-V – Dischi differenziali
• I dischi differenziali salvano in un file diverso le differenze
rispetto al disco genitore:
• Il disco differenziale isola le modifiche
• Più dischi differenziali possono usare lo stesso genitore
• I dischi differenziali abbassano le performance
• Possono essere usati per immagini disco standard
• Da evitare in ambiente di produzione
1 2 3 4
File C
xxxx3
1 2 34 1 2 3 4
File A File B
12 3 4
File D
Read Modify DeleteCreate
Read-Only
GrowParent
Diff
Integration Services
• Fanno capire al Sistema operativo di trovarsi in una Virtual
Machine
• I sistemi operativi moderni includono gli Integration Services:
• Sono gestiti come impostazione della macchina virtuale
Overview of Integration Services
Senza Integration Services
Con Integration Services
Dynamic memory
• Migliora l’utilizzo della memoria RAM fisica disponibile:
• Viene riallocata automaticamente
• Dynamic memory:
• Startup RAM
• Minimum RAM
• Maximum RAM
• Memory buffer
• Memory weight
• Supportata in VM
Windows and Linux
What is dynamic memory?
T = 0 T = 15 T = 30
2 GB
4 GB
6 GB
8 GB
Virtual Machines
Memory Settings
Total system memory
Memory in use by virtual machines
8 GB
3 GB
Physical memory used 37.5 %
Finance virtual machine
Sales virtual machine
Engineering virtual machine
What is dynamic memory?
T = 0 T = 15 T = 30
2 GB
4 GB
6 GB
8 GB
Finance virtual machine
Sales virtual machine
Engineering virtual machine
Total system memory
Memory in use by virtual machines
8 GB
6 GB
Physical memory used 75 %
Virtual Machines
Memory Settings
What is dynamic memory?
Engineering reaches
max allocation
T = 0 T = 15 T = 30
Finance virtual machine
Sales virtual machine
Engineering virtual machine
Service virtual machine
2 GB
4 GB
6 GB
8 GB
Total system memory
Memory in use by virtual machines
8 GB
7.5 GB
Physical memory used 94 %
Virtual Machines
Memory Settings
Nested virtualization
Hypervisor
• Avvia una virtual machine all’interno di una virtual
machine
• Virtual Hyper-V host deve avere memoria statica
• Host Hyper-V Virtual e physical devo avere lo stesso Sistema
Operativo
Sicurezza in Hyper-V 2016
Features di protezione per le virtual machines
Shielded Virtual Machines Usa BitLocker per criptare dischi e statodelle virtual machines proteggendole da amministratori con utenza compromessa e malware.
Host Guardian Service Attesta lo “Stato di salute” di un Host, consentendo l’avvio delle Shielded VM solo su Host sicuri
Generation 2 VMsSupportano l’equivalente virtuale delletecnologie di sicurezza hardware (es. TPMs) abilitando la criptazione BitLocker per le Shielded Virtual Machines.
Hyper-V
Virtual machine
Computer room
Building perimeter
Physical machine
Hyper-V
Shielded virtual machine
✓*
✓
✓
✓
✓
✓
✓ ✓
✓ ✓
`
Shielded virtual machine?
• Quando accendi una shielded virtual machine:
• Virtual TPM abilita la virtual hard disk encryption
• Fle di configurazione e stato della Virtual machine vengono criptati
• Tutto il traffic live migration è criptato
• I crash dumps degli host sono criptati
• I Virtual crash dumps sono criptati (se abilitati)
• Gli amministratori non autorizzati non hanno accesso
diretto alle virtual machines:
• Backup operators, o Amministratori della SAN non hanno accesso ai
file della VM o alla console per connettersi alla VM
• Solo gli amministratori della VM o del Tenant possono connettersi
• Le Shielded Virtual machines si avviano solo su Host
conosciuti e “sicuri”
Host Guardian Service
Key protection
Host Guardian Service
Host sends information,
requests attestationHost unlocks Guest VM
and starts it
Alta affidabilità in Hyper-V 2016
Importanza dell’Alta affidabilità
• Un Downtime Server è spesso inevitabile
• I Servers non sono sempre disponibili:
• Manutenzione Software o Hardware
• Update di Sistema Operativo
• Rottura di un componente Hardware
• I servizi critici devono essere disponibili
anche quando un server fisico è offline
• Definizione di Alta affidabilità:
• Avere i servizi disponibili anche
in caso di failure
Availability Downtime (per year)
99% 3.7 days
99.9% 8.8 hours
99.99% 53 minutes
99.999% 5.3 minutes
Failover cluster
Node 1 Node 2
Cluster storage
Clients
A dedicated network
connects the nodes
A network connects
the failover cluster
and clients
Shared bus or
iSCSI connection Clustered role – highly
available service
Failover cluster?
• Operating system feature:
• Disponibilità
• Automatic recovery
• Fino a 64 nodi nel cluster
• In caso di failure:
• Le applicazioni si spostano
• Il downtime è minimo
• I client si riconnettono automaticamente
• Hyper-V monitora:
• Virtual machine state (heartbeat)
• Servizi nelle virtual machine
• Network connectivity
• Storage resiliency
Node1 services
clientsNode1
Failovercluster
Node2
Node3
Node1
Failovercluster
Node1 fails
Node2
Node3
Node1
Failover
cluster
After Node1 failure
Node2
Node3
Node2 services
clients
Virtual machine monitoring
•Application health detection:
• Monitor dei servizi tramite Service Control Manager
• Monitor degli eventi di Sistema operativo in System,
Application, o Security
• Attivo con Guest Windows Server 2012 o più recenti
•Azioni di recovery configurabili:
• Riavvia il servizio
• Riavvia la virtual machine
• Fail over della virtual machine su altro Host
Virtual machine monitoring
Hyper-V Replica e Azure Site Recovery
Hyper-V Replica
• E’ una soluzione di Disaster Recovery, non di alta
affidabilità
• Le Virtual Machines vengono replicate in una sede
secondaria
• Le repliche sono efficienti, periodiche, e asincrone
• In caso di failure si può attivare manualmente un
failover verso il sito di replica
Replication
trafficPrimary site Replica site
WAN linkSAN/NAS
P1 P2
Recovery virtual machines
R1 R2
Hyper-V Replica Vs. Failover clustering
Node1 Node2
IIS
SQL
CRM
File
Recovery
virtual machines
Primary site
WAN Link
Replication traffic
Recovery site
Hyper-V host
IIS
SQL
CRM
File
Failover clustering – Alta disponibilità
• VM si avviano su un altro nodo automaticamente
Hyper-V Replica – Disaster recovery
• Failover e avvio manuale delle VMs
• Le modifiche fino all’ultima replica vengono perse
Architettura di Hyper-V Replica
Primary site
Replication traffic
Recovery site
Virtual
machine
Virtual
machine
VHDLog file
(.hrl)
Log file
(.hrl)
Apply
Abilitare una virtual machine per la replica
•La replica è abilitata per virtual machine
•Enable Replication Wizard
• Replica server (FQDN, name)
• Connection parameters
• Replication VHDs
• Replication frequency
• Recovery points aggiuntivi
• Impostazioni del TCP/IP Failover
• Configura automaticamente gli indirizzi IP per le
replica virtual machine con IP statico
• Richiede gli integration services
Virtual
machine
Enabling a virtual machine for replication
Hyper-V replication health
Numero di repliche in base alla frequenza
Replication
cycles
Successful Failed % Success Replication
health
12 10 2 80 Normal
144 116 28 80 Normal
288 231 57 80 Normal
2,016 1,613 403 80 Normal
Replication
frequency
1 hour 12 hours 24 hours 1 week
30 seconds 120 1,440 2,880 20,160
5 minutes 12 144 288 2,016
15 minutes 4 48 96 672
Normal replication health
Hyper-V replication health
Extending Hyper-V replication
• Replicate second VM copy to a third location:
• Primary virtual machine cannot be replicated to both locations
• Extend Replication option available only on the second virtual
machine
• The same configuration options are available except:
• Replication frequency (5 or 15 minutes only)
• Cannot use VSS in VM for creating checkpoints
Extending Hyper-V replication
Microsoft Azure
Microsoft Azure
•Azure consente di:
• Deploy di applicazioni cloud-based
• Utilizzo di server su cloud
• Estendere l’infrastruttura on-premises al cloud
• I datacenter Azure sono dislocati in tutto il Mondo
Service model
Data
Runtime
Middleware
OS
Virtualization
Servers
Storage
Networking
Applications
Data
Runtime
Middleware
OS
Virtualization
Servers
Storage
Networking
Applications
Data
Runtime
Middleware
OS
Virtualization
Servers
Storage
Networking
Applications
Data
Runtime
Middleware
OS
Virtualization
Servers
Storage
Networking
Applications
Man
ag
ed
by y
ou
r o
rgan
izati
on
Man
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by v
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do
r
On-premises IaaS PaaS SaaS
Estensione del datacenter su Azure
•Azure Virtual Network può estendere il datacenter
• Si creano subnets e Site-to-Site VPN
• Si può creare un hybrid-cloud con virtual machines Azure,
nel dominio aziendale
• Si possono spostare VM tra on-premises ed Azure
Data
cen
ter
Virtual
network
DNS
serve
r
<subnet 1> <subnet 2> <subnet 3>
Azure
datacente
r
Virtual hard disk
VPN
VPN
Azure Site Recovery
• Soluzione di Business Continuity and Disaster
Recovery
• Replicates data and can provide orchestrated failover
• Scenari d’uso
• Disaster recovery
• Migrazione a Microsoft Azure
• DevTest
• Analytics and reporting
•Requires Azure subscription
On-premisesOn-premises
Replica
Microsoft AzureOn-premises
Replica
Azure Site Recovery
• Azure Site Recovery can protect
• Hyper-V virtual machines (without VMM)
• Hyper-V virtual machines in a VMM cloud
• VMWare virtual machines
• Physical servers running Windows Server or Linux
• Use Azure Site Recovery to:
• Manage the failover of virtual machines and VMM clouds
• Coordinate and monitor asynchronous replication
• Continually monitor service availability
• Test the recovery
• Manage virtual network mappings between sites
Technical overview of Azure Site Recovery
Azure Site Recovery
Hyper-V Replica
Primary site Secondary site
Azure Site Recovery replication and recovery plans
•Replication policy
controls replication
• Policy settings vary
between scenarios
• Similar settings as
Hyper-V Replica
•Only a single policy
can be associated with
a cloud
Azure Site Recovery replication and recovery plans
Azure Site Recovery and failover
• Azure Site Recovery uses Hyper-V Replica for cloud
protection
• Supports the same failover types as Hyper-V Replica
• Test failover
• Planned failover
• Unplanned failover
• Azure Site Recovery recovery plan orchestrates failover
• Which virtual machine groups to failover
• Start order for virtual machine groups
• Additional tasks to perform pre-failover and post-failover
Grazie per l’attenzione
