Một số công nghệ ảo hóa máy chủ:
Hardware sharing architecture
Service Client (VSC) cung cấp việc cải tiến quá trình truy xuất và sử dụng tài nguyên phần cứng như đĩa cứng, mạng, video.
• Hyper-V cũng cung cấp Quick Migration, khả năng di chuyển một máy qua đi qua các cluster nodes mà không làm mất dữ liệu với sự gián đoạn dịch vụ ít nhất. Để thực hiện điều này, một máy ảo được đặt trong chế độ save, tình trạng bộ nhớ active và bộ xử lý được capture đến đĩa, và tư cách tài nguyên lưu trữ được chuyển đến một node khác trên cluster. Trên một node mới, tình trạng bộ nhớ active máy ảo và bộ xử lý được reload và quá trình xử lý được resume. Tuỳ vào lưu trữ cơ bản và kích thước của dữ liệu, cả quá trình có có thể mất vài giây hay vài phút.
Kiểm soát truy cập sử dụng Authorization Manager
• Hyper-V nâng cấp Authorization Manager (AzMan) để cung cấp kiểm soát truy cập role-based đến Hyper-V và các máy ảo. Điều này cho phép tạo các định nghĩa công việc và translate chúng vào một role với một set hạn chế các hoạt động và nhiệm vụ. Có thể gán cho những người dùng hay những nhóm đơn lẻ những role phù hợp, cho phép chúng hoàn thành trách nhiệm công việc của mình trong khi chỉ hạn chế các truy cập của chúng đến các tài nguyên Hyper-V, các hoạt động và nhiệm vụ.
Hyper-V hỗ trợ Windows Failover Clustering
• Để thực thi một chiến lược có tính sẵn sàng cao. Có hai mức độ có thể thực thi một failover cluster với Hyper-V: ở mức độ hệ điều hành guest, và ở mức độ host ảo hoá. Failover cluster một hệ điều hành guest yêu cầu các ứng dụng cluster-aware chạy trong các máy ảo. Cũng phải chạy một hệ điều hành trong máy ảo hỗ trợ failover clustering, như Windows Server 2003 (lên đến 8-node cluster) hay Windows Server 2008 Enterprise hay Datacenter edition (lên đến 16-node cluster). Mục failover cluster thứ hai chứa hai hay nhiều hơn nữa các server Windows Server 2008, mỗi cái được cấu hình làm một cluster node. Dạng cấu hình này cho phép cung cấp một giải pháp có tính sẵn sang cao cho cả hệ điều hành non – cluster – aware và các ứng dụng chạy trong các máy ảo.
• Hyper-V với khả năng hỗ trợ nhiều bộ vi xử lý và nhân cũng như khả năng nâng cao truy cập bộ nhớ giữa các máy ảo. Từ đó đem lại khả năng mở ra môi trường ảo hóa với tính năng mở rộng số lượng lớn máy ảo trên một máy vật lý kết hợp với tính năng Quick Migration mở rộng trên nhiều máy vật lý.
Symmetric multiproccessor (SMP) support
• Với khả năng hỗ trợ 4 bộ vi xử lý cho một môi trường máy ảo từ đó tận dụng được lợi thế nhiều lường ứng dụng được xử lý trên một máy ảo.
Virtual machine snapshots
• Chức năng snapshot Hyper-V cho phép nắm bắt cấu hình và tình trạng của một máy ảo ở bất kì thời điểm xác định nào, và cũng cung cấp khả năng reload lại bất kì snapshot hiện hành nào chỉ trong có vài giây. Các snapshot Hyper-V có thể rất hữu ích trong bối cảnh cần thực hiện những thay đổi gia tăng đến một máy ảo với khả năng quay ngược lại tình trạng trước đó. Chức năng snapshot Hyper-V được thiết kế đặc biệt để dùng cho việc kiểm tra và phát triển các môi trường, không phải trong cấu trúc làm việc.
Các tính năng mới trong phiên bản R2
Đến với phiên bản R2 Hyper-V đã có những bước tiến đột phá trong quản lý cũng như triển khai với những tính năng mạnh mẽ đúc kết được trong phiên bản đầu.
Live Migration
• Công nghệ này cho phép di chuyển các server ảo hóa từ server vật lý này sang server vật lý khác, nhưng vẫn đảm bảo không có bất kì sự gián đoạn nào hay cảm nhận thời gian downtime trong những phiên kết nối truy cập.
Cluster Shared Volumes (CSV)
• Cluster Shared Volume chỉ được thiết kế nhằm gia tăng cho tính năng sẵn sàng cao trong giải pháp Failover Clustering. CSV là 1 khối lượng lưu trữ cho phép tất cả các node trong Microsoft® Failover Cluster có thể đồng thời đọc ghi lên nó. Do đó mỗi node khác nhau có thể lưu trữ các máy ảo khác nhau nhưng tất cả đều có các tập tin trên cùng khối lượng lưu trữ này.
Hình 3.12: Sơ đồ hoạt động Cluster Shared Volumes (CSV)
• Như sơ đồ bên trên thì cả 2 node đồng thời truy cập vào cùng các VHDs chia sẻ đang chạy của các node này. Trong trường hợp có 1 node lỗi thì cũng không có sự thay đổi về quyền truy xuất của node còn lại lên các VHDs được lưu trữ trên Cluster Shared Volume.
Hot adding and hot removal of storage
• Ảo hoá tách riêng phần mềm chạy trên một hệ thống với phần cứng và làm các tổ chức IT được thuận tiện hơn khi triển khai và quản lý môi trường của họ. Với sự linh hoạt này, chắc chắn khách hàng cũng sẽ tìm thấy khả năng để mở rộng và giảm bớt lưu trữ tách biệt với các máy ảo. Với Windows Server 2008 R2 Hyper-V, Microsoft đang thêm khả năng để add và remove các đĩa cứng ảo từ một máy ảo khi nó vẫn đang hoạt động. Khả năng này mở ra một chuỗi những việc có thể làm cho các giải pháp lưu trữ backup.
Processor compatibility mode
• Đây là một tính năng khá đặc biệt dùng để hỗ trợ cho quá trình Live Migration cho phép di trú máy ảo qua lại giữa các máy chủ có cùng nền tảng vi xử lý (Intel hoặc AMD). Điều này làm dễ dàng hơn cho việc nâng cấp hệ thống khi di trú máy ảo từ hệ thống mới sang hệ thống cũ. Tăng khả năng linh động hơn cho qua trình di trú các máy ảo trong cùng cluster. Chú ý là chỉ cho phép dùng tính năng này để di trú máy ảo
giữa các máy chủ có chung nền tảng vi xử lý không cho phép việc di trú giữa Intel và AMD.
Cải tiến hỗ trợ vi xử lý máy ảo
• Ở phiên bản R2 khả năng cung cấp tài nguyên bộ xử lý cải tiến đáng kể hỗ trợ 384 bộ vi xử lý ảo chạy đồng thời với 512 bộ vi xử lý ảo cho mỗi máy chủ.
Second level address translation (SLAT)
• Trong cơ chế vận hành của Hyper-V thì để quản lý bộ nhớ Hypervisor cần quản lý hai tầng chuyển đổi không gian địa chỉ cho máy ảo.
Hình 3.13: Sơ đồ hoạt động SLAT
• Mức thứ nhất của việc chuyển đổi là ánh xạ không gian địa chỉ ảo của máy ảo sang không gian địa chỉ vật lý được cấp phát cho nó và mức thứ hai là ánh xạ không gian địa chỉ vật lý được cấp phát cho máy ảo với không gian địa chỉ vật lý của hệ thống. Để làm được ý tưởng này, trong lớp Hypervisor phải duy trì một bảng Shadow Page được tạo ra từ việc biên dịch hai giai đoạn chuyển đổi không gian địa chỉ ở trên thành một bảng duy nhất. Trong phiên bản đầu quá trình duy trì bàng Shadow Page hao tốn hơn 10% thời gian của quá trình xử lý và yêu cầu nhiều bộ nhớ cho mỗi máy ảo.
• Đến phiên bản R2 sự bất lợi này đã được cải tiến đáng kể lúc này không cần phải duy trì bảng Shadow Page nữa mà thay vào đó là sử dụng một cấu trúc mới có tên gọi là Second Lever Address Translation SLAT). Tuy nhiên chức năng này chỉ hỗ trợ cho hệ thống phần cứng hỗ trợ AMD-V và Intel-V. Với AMD-V chức năng SLAT được thực hiện thông qua một thuật toán có tên là Nested Page Tables (NPT) cũng thường được biết đến với tên Rapid Virtualization Indexing (RVI). Còn với intel công nghệ này được đặt tên là Extended Page Tables (EPT). Dùng NPT hoặc EPT, AMD-V hoặc Intel-V có thể duy trì và thực hiện hai tầng chuyển đổi không gian địa chỉ cho mỗi
máy ảo trong phần cứng, giảm đi sự rắc rối đáng kể cho lớp Hypervisor bên cạnh đó cũng làm tăng thêm phần lớn hiệu suất cho hệ thống đặc biệt là khi máy chủ Hyper-V đang chạy nhiều ảo gia tăng hiệu suất xử lý bộ nhớ. Mặc định Core Parking tác động lên tất cả các core của vi xử lý chứ không có khả năng tác động lên một core cụ thể. Trong HyperV bản đầu, luồng tải của các máy ảo sẽ được lập lịch để tối ưu hóa việc sử dụng các core nhưng với sự ra đời của Core Parking mọi thứ thay đổi. Dựa vào các quy tắc trong policy, phân vùng cha sẽ quyết định các core nào đang trạng thái nghỉ và báo lại cho Hypervisor thông tin đó. Khi mà Hypervisor cần thêm core cho các máy ảo xử lý nó sẽ đưa ra quyết định core nào sẽ trở lại trạng thái đợi lệnh làm việc.
VM Chimmey
• Tính năng này đưa các traffice TCP/IP của các máy ảo đặt lên trên card mạng vật lý trên máy vật lý. Điều này giảm bớt gánh nặng khá lớn cho CPU khi mà lượng tải công việc ngày càng tăng.
Virtual Machine Queue (VMQ)
• Để giải quyết được vấn đề tranh chấp băng thông giữa các nguồn khác nhau trong hệ thống mạng thì hệ điều hành Microsoft Windows Server 2008 R2 đã đưa ra nhiều giải pháp và một trong các giải pháp đó là VMQ. Qua quá trình thử nghiệm của Dell cho thấy rằng tính năng này có khả năng tăng cường hiệu quả quá trình xử lý dữ liệu đầu vào (throughput) trên Network I/O, giảm gánh nặng cho máy chủ.
Hình 3.14: Hệ thống ở phiên bản đầu
• Trong phiên bản trước của Hyper-V, Virtual-network-switch thực hiện xử lý lưu lượng giữa VMs và NICs. Quá trình này bao gồm phân loại và lọc các gói tin dựa vào địa chỉ MAC hoặc VLAN cũng như quá trình dẫn đường cho các gói tin đến VM Adapder.
Hoạt động này rất tốn dung lượng xử lý vì số lượng gói tin sẽ tăng lên khi mật độ VM tăng.
• Windows Server 2008 R2 Hyper-V đưa ra tiện ích VMQ nhằm giải quyết các vấn đề trên đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng phần cứng. Tính năng năng VMQ hoạt động kết hợp với sự hỗ trợ của phần cứng giúp sắp xếp gói tin ra vào NIC vật lý. Giải pháp này giúp giảm tải lưu lượng gói tin ra vào và phân bố hợp lý lưu lượng cho các ứng dụng khác nhau.
Hình 3.15: Hệ thống ở phiên bản ứng dụng VMQ
• Một hệ thống không có VMQ thì Hypervisor phải sắp xếp và dẫn đường các gói tin đến địa chỉ VMs đích, và các gói tin đến sẽ được sao chép hai lần trong khi chuyển từ NIC Buffer đến Application Buffer. Với chức năng VMQ, nhiều hàng (Queue) sẽ được tạo ra, trong đó mỗi hàng ứng với một VM. Ngoài ra, còn có một số hàng mặc định dẫn các gói tin Multicast, Broadcast… Khi gói tin chứa dữ liệu đến NIC vật lý, NIC sẽ sắp xếp các gói dựa vào địa chỉ MAC và VLAN tag của VM đích và đặt chúng vào hàng tương ứng. Sau đó Virtual Network Switch sẽ lấy các gói trong hàng và đưa đến VMs.
Jumbo frames
• Với việc cải tiến hỗ trợ cho các frame jumbo có thể gởi và nhận những trọng tải lớn. Một frame jumbo là một frame Ethernet lên đến 9000 byte trọng tải dữ liệu so với 1500 byte như truyền thống. Điều này làm giảm bớt overhead bị mắc ở mỗi byte
transfer. Liên kết bởi offload gởi lớn (LSO), là khả năng của hệ điều hành có thể transfer một lượng dữ liệu lớn đến NIC để tạo các frame Ethernet và offload nhận lớn (LRO), cho phép tạo một buffer dữ liệu lớn đơn lẻ từ nhiều frame Ethernet đang đến, nó cung cấp việc giảm bớt các overhead quá trình network.
Core Parking
• Advanced Configuration and Power Interface (gọi tắt ACPI) là một đặc tả kỹ thuật về việc quản lý điện năng cho bộ xử lý còn được gọi là C states. Cung cấp cho hệ thống khả năng power off một số thành phần và đình chỉ việc thực thi các lệnh từ đó giảm thiểu nguồn năng lượng không cần thiết cho hệ thống.
So sánh Hyper-V và VMware ESX Server