Windows Server 2012 R2 und die Performance bei der Live-Migration von VMs

Windows Server 2012 R2 verbessert die Performance bei der Live-Migration von VMs. Wir zeigen, was es mit SMB und Komprimierung auf sich hat.

Bei einer Live-Migration werden virtuelle Server zwischen zwei Hyper-V-Hosts im laufenden Betrieb verschoben. Administratoren...

möchten eine Live-Migration dabei natürlich so schnell wie möglich abschließen, da erst nach der Migration die virtuelle Maschine (VM) wieder effizient und schnell zur Verfügung steht. Windows Server 2008 R2 und Windows Server 2012 bieten keine Möglichkeit, die Live-Migration zu optimieren, aber glücklicherweise hat Microsoft in Windows Server 2012 R2 Neuerungen integriert, mit denen sich eine Live-Migrationen wesentlich schneller durchführen lässt.

Administratoren müssen zuerst verstehen, wie die Live-Migration arbeitet, um zu verstehen, wie sich dieser Prozess optimieren lässt. Wenn ein Administrator eine Live-Migration durchführt, stellt Microsoft Hyper-V eine Verbindung zum Ziel-Host her und erstellt auf diesem Ziel-Server zunächst eine leere VM. Der Hypervisor weist dann dieser neu erstellten VM Hardware-Ressourcen des Ziel-Hosts zu. Der neue virtuelle Server erhält die gleiche Hardware- Zuordnung wie die Quell-VM auf dem Quell-Host.

Nach diesem Vorgang erstellt Hyper-V eine Kopie des Arbeitsspeichers der ursprünglichen VM über die Verbindung der Hosts  in die neu erstellte VM auf dem Ziel-Server. Der Speicher wird dabei als eine Reihe von 4-KB-Blöcken kopiert. Der VM-Arbeitssatzspeicher wird natürlich kontinuierlich während des Kopiervorgangs geändert, da die VM zunächst auf dem Quell-Host weiter läuft. Hyper- V verfolgt durchgehend, welche Blöcke geändert werden, und kopiert nach Bedarf die modifizierten Blöcke, was mehrere unterschiedliche Kopiervorgänge bedeutet. Sobald die Speicherinhalte komplett übertragen wurden, wird die Steuerung  des zugrundeliegenden Storage zum Ziel-Host übertragen und die Ziel-VM geht auf dem Ziel-Host online, während die Quell-VM bei diesem Vorgang deaktiviert wird. Abschließend wird der Netzwerkverkehr, der für die VM bestimmt ist, auf den Ziel-Host -Netzwerkadapter umgeleitet und zu neuen Ziel-VM gesendet.

Geschwindigkeit und Performance bei der Live-Migration virtueller Maschinen

Geschwindigkeit und Performance der Live-Migration werden dabei von zwei Hauptfaktoren beeinflusst: Der Anzahl der nötigen Änderungen am VM-Arbeitsspeicher sowie der Netzwerkgeschwindigkeit. Zunächst wirkt sich die Anzahl der Änderungen am Arbeitsspeicher der VM auf die Geschwindigkeit der Live-Migration aus. Da der vollständige Speicherinhalt zum Ziel-Host repliziert werden muss, steigen mit der Menge der Speicher-Modifikationen, die während des Replikationsprozesses ablaufen, auch die Replikationsoperationen. Je mehr Änderungen am VM-Speicher durchgeführt werden müssen, umso länger dauert die der Live-Migration.

Neben dem Arbeitsspeicher beeinflussen aber noch mehr Faktoren die Datenübertragung zwischen Quell- und Ziel-Host, beispielsweise wie schnell die Hyper-V-Hosts Speicherinhalte über das Netzwerk übertragen können. Je schneller der Kopiervorgang abläuft, umso schneller ist die Live-Migration abgeschlossen. Dieser Bereich stellt eine der Grundlagen für die neuen Optionen zur Verbesserung der Live-Migration in Windows Server 2012 R2 dar.

Performance von Live-Migrationen optimieren

Eines der größten Optimierungs-Potenziale bei der Performance von Live-Migrationen bietet die in Windows Server 2012 R2 verbesserte Möglichkeit, die Daten effizienter zwischen Quell- und Ziel-Host zu übertragen. Neu ist zum Beispiel die Möglichkeit, den Datenverkehr zu komprimieren. Die Einstellungen dazu sind in den Hyper-V-Einstellungen der Hyper-V-Hosts zu finden. Die Optionen stehen im Bereich Live-Migration\Erweiterte Features zur Verfügung.

Über die Komprimierung können Administratoren die Performance der Live-Migration deutlich verbessern.

Windows Server 2008 R2 und Windows Server 2012 Hyper-V verwenden eine TCP/IP-Verbindung, um die Live-Migration zu erleichtern. Wie in der Abbildung zu sehen ist, kann die TCP/IP- Migration immer noch  ausgewählt werden, allerdings handelt es sich dabei nicht mehr um die Standardoption.

Standardmäßig verwendet Hyper-V jetzt die Komprimierung, eine neue Funktion für die Live-Migration in Windows Server 2012 R2. Diese Funktion komprimiert den Arbeitsspeicher der VM und die Daten während der Übertragung im Netzwerk vor der Übertragung an den Ziel-Host. Komprimierung reduziert deutlich den Bandbreitenverbrauch und verringert damit die Zeit, die für die Live-Migration benötigt wird.

Der Nachteil bei der Komprimierung liegt in der hohen CPU-Auslastung, allerdings sind Hyper-V-Hosts selten mit schwachen CPUs ausgestattet. Normalerweise ist daher der physische Speicher die Ressourcenbegrenzung von Hyper-V-Hosts, selten die CPUs. Trotzdem prüft Hyper-V die CPU-Last des Hosts vor der Durchführung einer Live-Migration, und wenn nicht genügend CPU-Ressourcen zur Verfügung stehen wird automatisch die TCP/IP-basierte Live-Migration ohne Komprimierung verwendet.

Neben der Komprimierung können Administratoren auch das SMB-Protokoll (Server Message Block) verwenden, um die Performance einer Live-Migration zu erhöhen. Diese Migrations-Technik basiert auf der Idee des Hardware-Offloading und der Arbeitsspeicher der VM wird per SMB-Verbindung vom Quell- auf den Ziel-Host übertragen.  SMB bietet eine gute Migrationsleistung, ist aber nicht die Standardoption, da diese Möglichkeit nur dann funktioniert, wenn die Netzwerkadapter auf beiden Seiten Remote Direct Memory Access (RDMA) unterstützen. Die meisten Adapter für Hyper-V-Hosts unterstützen diese Technologien zwar, allerdings sollten Administratoren dies vorher testen und unter Umständen in den entsprechenden Handbüchern überprüfen.

Microsoft hat in Windows Server 2012 R2 also deutliche Verbesserung hinsichtlich der Performance von Live-Migrationen integriert. Wenn Unternehmen RDMA-fähige Netzwerkadapter in allen Hyper-V-Hosts haben, stellt die Variante über SMB die beste Wahl dar. Wenn dies nicht der Fall ist, sollten Administratoren auf die Möglichkeit zur Komprimierung zurückgreifen.  

Artikel wurde zuletzt im April 2014 aktualisiert

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