A consolidação dos servidores em menos máquinas físicas traz grandes vantagens no que se refere à economia de recursos e custos, mas é preciso levar em conta dois factores essenciais durante o processo de planeamento. Os utilizadores têm expectativas cada vez maiores em relação à disponibilidade do software, o que inclui os aplicativos de LOB (linha de negócios) e ferramentas como as plataformas de mensagens e de colaboração. Além disso, problemas ou falhas nos servidores podem ter um impacto consideravelmente maior sobre as operações. O Windows Server 2008 e o Hyper-V fornecem soluções que podem ser implementadas para proporcionar uma alta disponibilidade (HA) às VMs (máquinas virtuais), e também às cargas de trabalho hospedadas nas VMs.
Alta disponibilidade
Disponibilidade significa que os utilizadores podem aceder a um sistema para fazer o seu trabalho. Com a alta disponibilidade, há uma expectativa considerável de que os utilizadores sempre poderão aceder ao sistema mesmo que haja algum problema com um dos servidores, pois ele foi projectado e implementado de forma a garantir a continuidade operacional.
A alta disponibilidade para o Hyper-V é obtida com o uso do recurso do cluster de failover do Windows Server 2008. O tempo de inactividade, seja ele planeado ou não, exerce impacto sobre a alta disponibilidade, pois o cluster de failover é capaz de aumentar muito a disponibilidade das máquinas virtuais nessas duas categorias.
As máquinas virtuais podem ser geridas pelo cluster de failover, que, por sua vez, pode ser usado nas máquinas virtuais para monitorar e mover as cargas de trabalho hospedadas na VM. Para facilitar, aconselho a familiarizar com alguns termos/conceitos do Hyper-V num post anterior (Termos mais usados quando se fala em virtualização com o Hyper-V)
Hosts e guests
Como há vários sistemas operativos em execução em um sistema Hyper-V, pode ser uma tarefa desafiadora definir com clareza qual é a camada ou o sistema operativo em discussão. Geralmente é usado o termo "guest" para referir ao sistema operativo e ao ambiente em uma VM Hyper-V executados em uma partição filho. Utiliza-se o termo "host" para indicar a máquina física, que é gerida pelo sistema operativo na partição pai do Hyper-V.
A disponibilidade do host soluciona os problemas causados pelo cenário de "colocar todos os guests em um só host", que pode ser produzido pela consolidação de servidores. O cluster de failover do Windows Server 2008 pode ser configurado na partição pai (host) do Hyper-V, de forma que as partições filho (máquinas virtuais ou guests) do Hyper-V possam ter sua integridade monitorada e ser movidas entre os nós do cluster. Essa configuração tem as seguintes vantagens essenciais:
· Se a máquina física na qual o Hyper-V e a VM são executadas precisa de ser actualizada, alterada ou reinicializada, as VMs poderão ser movidas para outros nós do cluster. É possível mover de volta as VMs assim que a máquina física retornar ao serviço.
· Se a máquina física na qual o Hyper-V e as VMs são executadas falhar (por exemplo, devido a uma falha na motherboard) ou apresentar uma degradação significativa da performance, os outros membros do cluster de failover do Windows irão assumir a propriedade das VMs e as colocarão online automaticamente.
· Se a VM falhar, poderá ser reiniciada no mesmo servidor Hyper-V ou movida para outro. Como essa situação é detectada pelo cluster de failover do Windows, ele adoptará automaticamente as etapas de recuperação, com base nas configurações das propriedades de recursos da VM. O tempo de inactividade é minimizado devido à automação da detecção e da recuperação.
A Figura 1 representa o que pode ocorrer nesse tipo de situação. A princípio, VM2 reside no Host A. Depois, VM2 é movida para o Host B. Veja que o nó que possui o armazenamento SAN LUN 2 é transferido do Host A para o Host B durante a movimentação. Para garantir que a solução de alta disponibilidade atenda às suas necessidades de disponibilidade, tem que se avaliar cuidadosamente onde as VMs serão colocadas. É preciso pensar tanto em capacidade quanto em desempenho.
Figura 1 Uma máquina virtual e a mudança de seu armazenamento para um novo host
A capacidade dos nós deve ser suficiente para hospedar todas as VMs e para permitir que um número "X" de nós falhe ou seja retirado da participação ativa no cluster. "X" representa o número de nós cuja perda deseja que o cluster seja capaz de tolerar, mantendo a capacidade de hospedar todas as VMs. Na decisão quanto à capacidade, pode-se optar por ter alguns nós que não hospedem VMs regularmente, mantendo-os em reserva. Como alternativa, é possível distribuir as VMs por todos os nós, garantindo que cada nó tenha capacidade extra suficiente para assumir correctamente a propriedade das VMs e iniciá-las, caso um número "X" de nós apresente falha ou falhas.
Por motivos relacionados ao desempenho quotidiano, talvez seja interessante distribuir as VMs por todos os nós do cluster. Se houver nós mantidos em reserva, sem hospedar nenhuma VM, os nós que hospedam as VMs terão mais recursos em uso, e isso poderá reduzir o desempenho das VMs e da partição de gestão. Distribuir as VMs pelos nós reduz a carga de cada um e pode resultar em melhor desempenho para as VMs e as partições de gestão. No entanto, pode tornar mais complexo o planeamento da capacidade do Cluster de Failover. Softwares de gestão como o System Center Virtual Machine Manager 2008 podem ajudar, ao fornecer os cálculos da capacidade para falha de nós e posicionamento de VMs.
Disponibilidade dos guests
A disponibilidade dos guests se concentra em conferir alta disponibilidade a uma carga de trabalho executada em uma VM. As cargas de trabalho geralmente incluem servidores de arquivos e de impressão, IIS e aplicativos de LOB (Line Of Business - Linha de Negócio). A análise das necessidades e das soluções de alta disponibilidade para as cargas de trabalho em VMs é muito semelhante àquela realizada em servidores autónomos. A solução dependerá da carga de trabalho específica.
Algumas cargas de trabalho podem alcançar a alta disponibilidade por meio do Windows NLB (balanceamento de carga de rede), que permite que vários servidores façam parte de um pool com um nome de rede comum. Os clientes fazem uma solicitação de conexão utilizando esse nome de rede virtual, e a conexão é estabelecida com um dos nós no cluster NLB. Um cenário que tipicamente utiliza clusters NLB é a criação de farms da Web com IIS, sendo que cada sistema individual tem IIS com as mesmas páginas da Web e acesso aos mesmos dados. O NLB fornece o balanceamento de carga, e também a capacidade de remover a associação de servidores para manutenção ou em caso de problema com o servidor, proporcionando assim um nível de alta disponibilidade. Se uma VM Hyper-V estiver a executar o Windows Server 2008 (ou uma versão anterior do Windows Server que inclua NLB), o guest poderá ser membro de um cluster NLB com outros guests no mesmo ou em outro(s) host(s) Hyper-V.
Os guests que executam o Windows Server 2008 podem usar o recurso de cluster de failover do Windows para fornecer alta disponibilidade a suas cargas de trabalho. O uso do cluster de failover do Windows em um guest (cluster de guests) tem várias vantagens:
Monitora a integridade da carga de trabalho O cluster de failover do Windows tem um monitor de recursos que faz chamadas para a DLL de recursos associada ao cluster. Cada recurso conta com um monitoramento de integridade que testa o aplicativo ou o serviço gerido por ele para garantir que esteja a funcionar correctamente. Essas verificações são normalmente chamadas de isAlive/looksAlive. Se apresentar falha em uma dessas chamadas, o recurso propriamente dito irá falhar. Dependendo da configuração das propriedades, talvez o recurso tente reiniciar o serviço ou o aplicativo, ou talvez seja movido para outro nó no cluster de failover do Windows.
Manutenção de máquinas virtuais Se a configuração da VM precisar de ser alterada, ou se o sistema operativo ou o software precisar de ser actualizado ou alterado, a carga de trabalho poderá ser movida para outro nó do cluster, e a VM poderá ser desligada ou atualizada com uma interrupção mínima para os utilizadores finais.
Manutenção de máquinas host Se a máquina física que hospeda uma VM Hyper-V precisar de manutenção ou de actualizações de software, e os outros membros do cluster de failover do Windows estiverem localizados em outros hosts Hyper-V, a carga de trabalho na VM poderá ser movida para outro nó do cluster, e a VM poderá ser desligada para acomodar as alterações ou as reinicializações do servidor físico.
Falha de máquina virtual ou do host Se houver falha do host Hyper-V físico ou da máquina virtual guest, os outros nós do cluster de failover do Windows irão detectar que o membro do cluster não está mais a responder nem está a participar do cluster, e os nós restantes colocarão online os aplicativos ou os serviços que eram executados na VM que está com falhas.
Configurar alta disponibilidade nas VMs
É muito simples configurar uma máquina virtual para ter alta disponibilidade ao utilizar o Assistente de Função HA, na gestão de Cluster de Failover. As máquinas virtuais Hyper-V têm vários componentes essenciais que precisam ser levados em conta na gestão de alta disponibilidade. Aqui estão alguns conceitos importantes e pré-requisitos gerais.
Nós de cluster de failover Cada servidor físico que faz parte de um cluster de failover é chamado de nó. Nos clusters de host, o serviço de cluster de failover é executado no Windows Server 2008, na partição pai do sistema Hyper-V. Isso permite que as VMs executadas em partições filho dos mesmos servidores físicos sejam configuradas como máquinas virtuais de alta disponibilidade. As máquinas virtuais configuradas para HA serão mostradas como recursos na console de gestão de Cluster de Failover.
Armazenamento de HA As máquinas virtuais de alta disponibilidade podem ser configuradas para usar VHDs (discos rígidos virtuais), discos Passthrough e discos diferenciais. Para habilitar a movimentação de máquinas virtuais entre nós do cluster de failover, é preciso haver armazenamento (que apareça na forma de discos no gestão de Disco) acessível por qualquer nó que possa hospedar a VM e gerido pelo serviço de cluster de failover. Os discos de passthrough devem ser adicionados ao cluster de failover como recursos de disco, e os arquivos VHD devem estar em discos adicionados ao cluster de failover como recursos de disco.
Recurso de máquina virtual É um tipo de recurso do cluster de failover que representa a máquina virtual. Quando o recurso de máquina virtual é colocado online, uma partição filho é criada pelo Hyper-V e o sistema operativo na máquina virtual é iniciado. A função offline do recurso de máquina virtual remove a VM do Hyper-V no nó onde ela era hospedada, e a partição filho é removida do host Hyper-V. Se a máquina virtual for desligada, interrompida ou colocada em estado salvo, esse recurso será colocado em estado offline.
Recurso de configuração de máquina virtual É um tipo de recurso do cluster de failover usado para gerir as informações de configuração de uma VM. Há um recurso de configuração de máquina virtual para cada máquina virtual. Uma propriedade desse recurso contém o caminho para o arquivo de configuração contendo todas as informações necessárias para adicionar a máquina virtual ao host Hyper-V. O acesso ao arquivo de configuração é necessário para que uma máquina virtual seja iniciada. Como a configuração é gerida por um recurso separado, a configuração do recurso de uma VM pode ser modificada, mesmo com a VM offline.
Grupo de serviços e aplicativos de máquina virtual Para que um serviço ou aplicativo tenha alta disponibilidade por meio do cluster de failover, é preciso que vários recursos estejam hospedados no mesmo nó do cluster de failover. Para garantir que esses recursos estejam sempre no mesmo nó e que interajam correctamente, eles são colocados em um grupo chamado pelo cluster de failover do Windows Server 2008 de "Serviços ou Aplicativos". O recurso de máquina virtual e o recurso de configuração de máquina virtual de uma VM estão sempre no mesmo grupo de Serviços ou Aplicativos. Também pode haver um ou mais recursos de disco físico (ou outro tipo de armazenamento) contendo VHDs, arquivos de configuração ou discos de passagem em um grupo de Serviços ou Aplicativos.
Dependências de recursos É importante garantir que o recurso de configuração de máquina virtual seja colocado online antes que o recurso de máquina virtual seja colocado online (iniciado), e que o recurso de configuração de máquina virtual seja colocado offline depois que o recurso de máquina virtual seja colocado offline (interrompido). Configurar as propriedades do recurso de máquina virtual de forma a torná-lo dependente do recurso de configuração de máquina virtual garante essa ordem online/offline. Se houver um recurso de armazenamento que contem o arquivo do recurso de configuração de máquina virtual ou o recurso de máquina virtual, será preciso tornar o recurso dependente desse (s) recurso(s) de armazenamento. Por exemplo, se a máquina virtual usar arquivos VHD no disco G: e no disco H:, o recurso de máquina virtual deverá ser dependente do recurso do arquivo de configuração, do recurso do disco G: e do recurso do disco H:.
Pré-requisitos
Três pré-requisitos para ter alta disponibilidade em máquinas virtuais Hyper-V utilizando o recurso de cluster de failover do Windows Server 2008:
1. O recurso de cluster de failover do Windows Server 2008 deve ser configurado para cada nó do cluster.
2. A função Hyper-V precisa estar instalada. As actualizações do Hyper-V precisam estar instaladas, e a função, configurada para cada nó do cluster de failover. O Hyper-V tem um pacote de actualização que instala os componentes do servidor Hyper-V, e outro que instala o console de gestão do Hyper-V. Quando a actualização dos componentes do servidor Hyper-V estiver instalada, a função poderá ser adicionada com o Gestor de Servidores ou o ServerManagerCMD.
3. Precisa ter o armazenamento partilhado disponível para as máquinas virtuais. O armazenamento pode ser gerido pelo cluster de failover como um tipo de recurso de disco físico interno, ou então pode usar uma solução de terceiros para gerir o armazenamento partilhado. É claro que a solução de terceiros precisa oferecer suporte aos clusters de failover do Windows Server 2008.
Como configurar a alta disponibilidade (Guia passo-a-passo)
Vamos configurar uma solução de alta disponibilidade. O primeiro passo é configurar uma máquina virtual. Em um dos nós do cluster de failover com a função Hyper-V instalada, configure uma máquina virtual utilizando o Gestor Hyper-V (veja a Figura 2). Pode ser uma nova VM configurada manualmente, ou então uma VM preexistente importada. Os VHDs precisam estar localizados em um disco gerido pelo cluster de failover do Windows Server 2008 e que esteja online no nó onde a VM está a ser configurada.
Figura 2 Configurando uma máquina virtual
Coloque a máquina virtual no estado interrompido desligando-a, desactivando-a ou salvando seu estado. Somente as máquinas virtuais no estado interrompido podem ser configuradas para gestão pelo cluster de failover.
Abra o console do gestão de Cluster de Failover (Figura 3) em qualquer servidor que esteja executando a função de cluster de failover do Windows Server 2008, ou então em um cliente Windows Vista executando as RSAT (Ferramentas de Administração de Servidor Remoto). Conecte-se ao cluster de failover escolhendo a acção Gerir um Cluster… e depois seleccionar um nó ou o nome do cluster, ou então seleccionar a opção para conectar-se ao cluster no nó em que o console é executado.
Figura 3 Uma máquina virtual na gestão de Cluster de Failover
No console do gestão de Cluster de Failover, seleccione a acção Configurar um Serviço ou Aplicativo... Isso irá abrir o Assistente de Alta Disponibilidade, que o irá orientar na configuração de serviços, aplicativos ou máquinas virtuais a serem geridos pelo cluster de failover. EM Seleccionar Serviço ou Aplicativo do assistente, escolha Máquina Virtual e depois seleccione Avançar.
Em Seleccionar Máquina Virtual irá exibir todas as máquinas virtuais configuradas em qualquer nó do cluster de failover. Seleccione uma máquina virtual e depois, Avançar. Na Confirmação do assistente exibirá possíveis avisos ou erros. Nesta etapa, a configuração da máquina virtual é verificada, para garantir que possa ser configurada como um recurso de HA e que os nós possam hospedá-la. Seleccione Avançar para adicionar a máquina virtual ao cluster de failover como um recurso de alta disponibilidade.
A página de Resumo traz informações sobre os resultados da adição da máquina virtual como um recurso de alta disponibilidade, inclusive possíveis avisos. O botão Exibir Relatório… mostra os detalhes das tarefas realizadas para conferir alta disponibilidade à máquina virtual, além de possíveis avisos ou erros. Por fim, seleccione Concluir para fechar o Assistente de Alta Disponibilidade.
Como mostra a janela na Figura 3, o console do gestão de Cluster de Failover lista um objecto com o nome padrão de Virtual Machine (x) no painel esquerdo, sob o nome do cluster e em Serviços ou Aplicativos. Escolha a máquina virtual nessa estrutura de árvore, e os recursos que fazem parte do grupo de Serviços ou Aplicativos serão mostrados no painel central do console. Se qualquer outra máquina virtual tivesse seus ficheiros no mesmo armazenamento da VM escolhida, também seria adicionada ao grupo. Serão mostrados os recursos de máquina virtual e de configuração de máquina virtual referentes a cada máquina virtual colocada no grupo.
O painel de informações do grupo de Serviços ou Aplicativos exibe as informações de Status, Alertas, Proprietários Preferenciais e Proprietário Actual do grupo. O nó Proprietário é aquele onde a máquina virtual está configurada ou em execução no momento. Seleccione a acção Mover Máquinas Virtuais para Outro Nó para fazer com que a máquina virtual seja colocada offline e depois volte a ficar online em outro nó. Em geral, é prática recomendada mover uma VM para cada nó que possa hospedá-la no cluster de failover para verificar se a movimentação tem êxito e se a VM é iniciada e executada.
Considerações
Alguns pontos fundamentais que é preciso ter em mente ao configurar máquinas virtuais para alta disponibilidade:
Armazenamento Se as máquinas virtuais tiverem arquivos VHD no mesmo disco partilhado, ainda que estejam localizados em diferentes volumes do mesmo disco, eles serão colocados no mesmo grupo de Serviços ou Aplicativos. Uma das vantagens da partilha de disco é permitir melhor utilização do espaço de armazenamento partilhado disponível.
No entanto, o aspecto negativo é que, sempre que uma máquina virtual for movida, seja devido à recuperação automática de um problema na máquina virtual ou por opção do administrador, todas as máquinas virtuais do grupo serão movidas.
Letras de unidade e GUIDs É possível criar volumes sem letras de unidade atribuídas. As máquinas virtuais podem usar esses volumes, e eles podem ser geridos pelo cluster de failover. Se um recurso de disco tem volumes que usam GUIDs em vez de letras de unidade, o GUID será mostrado na gestão de Cluster. Ao criar máquinas virtuais e especificar o caminho para os VHDs, é muito importante verificar se o GUID no caminho corresponde ao GUID mostrado na gestão de Cluster para o volume. Caso não corresponda, talvez a máquina virtual não esteja a ser iniciada correctamente (online) em outros nós do cluster de failover.
Há várias situações nas quais é possível que os GUIDs não correspondam. Se um volume foi colocado online em nós antes que eles fossem adicionados como um recurso de disco gerido pelo cluster de failover, talvez o volume tenha um GUID diferente em cada nó. Também é possível que um volume tenha vários GUIDs em um único nó. Quando um disco é adicionado a um cluster de failover como recurso de disco físico, os GUIDs do volume em uso no nó em que os discos estão online são anotados nas propriedades do recurso de disco.
Os GUIDs dos volumes serão adicionados a um nó quando o recurso de disco for colocado online. Isso garante que o GUID específico anotado pelo cluster de failover para o volume seja um caminho válido em qualquer nó que coloque o disco online. O nó pode ter outros GUIDs associados ao mesmo volume. Por isso, um utilizador poderia encontrar um GUID válido para o volume naquele nó, mas que não fosse o mesmo GUID que tem o uso com o volume nos outros nós garantido pelo cluster de failover. O sintoma desse problema é que um recurso de máquina virtual, geralmente o de Configuração, falha ao ser colocado online e exibe uma mensagem de erro indicando que o caminho é inválido. O caminho na mensagem de erro mostra o GUID que não é aquele gerido pelo cluster para o volume.
Pontos de montagem Os volumes montados em uma pasta em outro volume, em vez de ter uma letra de unidade atribuída ou um GUID utilizado, são válidos para uso com o Hyper-V e os clusters de failover. Como o volume montado e o volume que hospeda o ponto de montagem precisam estar no mesmo nó do cluster de failover, precisa ter todos os discos que fazem parte do ponto de montagem no mesmo grupo de Serviços ou Aplicativos do cluster de failover.
Se os volumes estiverem nos mesmos discos, isso logicamente não será um problema. Porém, certamente será um problema se os volumes estiverem em discos diferentes. Embora seja evidente, convém mencionar que o volume montado e o host do ponto de montagem precisam de ser um armazenamento partilhado configurado para que possa ser gerido pelo cluster de failover.
Discos diferenciais Todos os arquivos VHD que fazem parte de discos diferenciais precisam estar em armazenamento partilhado no mesmo grupo de Serviços ou Aplicativos da VM que utiliza os discos diferenciais. Numa configuração mais simples, um disco diferencial envolve dois VHDs. Um VHD é o pai e contém um conjunto de dados usados como base. O outro VHD é um filho associado ao pai.
Quando é usado pela primeira vez, o disco diferencial aparece apenas como pai. Se houver dados localizados no pai, serão lidos a partir desse VHD. Todas as gravações ocorrem no VHD filho. Se houver dados localizados no filho, uma leitura desses dados fará referência ao VHD filho.
Se, por algum motivo, uma VM for configurada de forma que o VHD filho esteja no armazenamento partilhado, mas o VHD pai não esteja no armazenamento partilhado no mesmo grupo, ou então esteja em um dispositivo de armazenamento com conexão directa, a VM irá falhar ao ser iniciada (online) se for movida para outro nó. O Assistente de Alta Disponibilidade irá verificar se isso está configurado correctamente na VM e emitirá uma mensagem de erro se detectar o problema, mas convém observar esse requisito se a configuração da VM for alterada.