1、第4章 Hyper-V虚拟化技术Hyper-V是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术。它的主要作用就是管理、调度虚拟机的创建和运行，并提供硬件资源的虚拟化。Hyper-V可用于Windows Server 2008以上的版本。Hyper-V是微软第一个采用类似VMware和Citrix开源Xen一样的基于Hypervisor的技术。本章主要介绍Hyper-V的技术原理与安装。虚拟化技术应用与实践1Windows Server简介2Hyper-V网络基本概念3Hyper-V实践教学重点4.1 Windows Server简介Windows Server是领先的服务器操作系统，驱动着世界上很多大规
2、模的数据中心，并能为全球小企业提供帮助，为不同规模的组织产生价值。微软于2012年2月29日发布了新一代操作系统Windows 8消费者预览版，新Windows 8系统采用全新的Metro风格用户界面，各种应用程序、快捷方式等能以动态方块的样式呈现在屏幕上，用户可自行将常用的浏览器、社交网络、游戏等添加其中，这使其迅速成为IT界的焦点。作为Windows 8的孪生兄弟，Windows Server 8 Beta也采用全新的Metro风格用户界面，各种应用程序、快捷方式等也能以动态方块的样式呈现在屏幕上，用户可自行将常用的浏览器、监控软件、服务器控制器等添加到桌面，使用更方便。Windows S
3、erver 2012虽然仅仅是测试版本，但它的很多特色功能还是吸引了诸多 IT 爱好者。特别是Windows Server 2012操作系统在虚拟化和安全等方面都有较大的提升，而且无论是桌面界面设计，还是特色功能选项，都更加人性化，可以说，这是一个不可多得的服务器操作系统。4.1.1 Hyper-V功能特性020103Hyper-V提供了可扩展的交换机，通过该交换机可实现多租户的安全性选项、隔离选项、流量模型、网络流量控制、防范恶意虚拟机的内置安全保护机制、服务质量（QoS）和带宽管理功能，可以提高虚拟环境的整体表现和资源使用量，同时可使计费更详细、准确。Hyper-V具有大规模部署和高性能特
4、性，每台主机支持高达160个逻辑处理器、2TB内存、最多32个虚拟机处理器。Hyper-V Single Root-I/O Virtualization（SR-IOV，一种网卡虚拟化技术）支持将网卡映射到虚拟机中以便扩展工作负载。4.1.1 Hyper-V功能特性在实时迁移方面，Share Nothing Live Migration（无共享实时迁移，其他虚拟化技术迁移往往依赖共享存储）只需一个网络连接便可实时地迁移虚拟机，支持零宕机时间存储服务和存储负载平衡。Concurrent Live Migration（并发实时迁移）和Concurrent Live Storage Migration
5、s（并发实时存储迁移）使企业能够按照需要实时迁移虚拟机或虚拟存储，对此，Hyper-V唯一的限制是基于企业提供的硬件数量。Hyper-V支持Live Migrations优先级别，支持基于SMB 2.2的文件存储，使得管理员更容易配置和管理存储，以及利用现有的网络资源。4.1.2 Hyper-V 系统架构一般来说，在Hyper-V之前，Windows平台常见的操作系统虚拟化技术一般分为两种架构，具体如下。12Type 2架构：它的特点是Host物理机的硬件上是操作系统，操作系统上运行着VMM（Virtual Machine Monitor）。VMM作为这个架构当中的Virtualization
6、 Layer（虚拟化层），其主要工作是创建和管理虚拟机，分配总体资源给各虚拟机，并且保持各虚拟机的独立性，也可以把它看作一个管理层。Hybrid架构：和Type 2架构不同的是，VMM和HostOS处于同一个层面上，也就是说，VMM和HostOS同时运行在内核，交替轮流地使用CPU。这种模式比Type 2架构的运算速度快很多，因为在Type 2模式下VMM通常运行在用户模式当中，而Hybrid运行在内核模式中。这种架构的典型产品有面向桌面操作系统的VPC 2007和微软上一代面向服务器操作系统的Virtual Server 2005。4.1.2 Hyper-V 系统架构Hyper-V没有使用上
7、面所说的两种架构，而是采用了一种全新的架构Type 1的架构，也就是Hypervisor架构。它直接用VMM代替了HostOS。HostOS从这个架构当中彻底消失，将VMM这层直接做在硬件里面，所以Hyper-V要求CPU必须支持虚拟化。Hyper-V的体系结构如图所示。Hyper-V的体系结构4.2 Hyper-V网络基本概念Hyper-V提供建立多台虚拟机使用虚拟网络的能力，通过Hyper-V可使虚拟机具有更好的伸缩性，并提高网络的资源利用率。Windows Server 2012提供了基于策略且由软件控制的网络虚拟化，这样当企业扩大专用IaaS云时可降低所面临的管理开销。网络虚拟化还为云
8、托管提供商提供了更好的灵活性，为管理虚拟机提供了更好的伸缩性，以及更高的资源利用率。4.2 Hyper-V网络基本概念Internal（内部虚拟网络）虚拟机之间互相通信，并且虚拟机能和本机通信，当允许同一物理服务器上的子分区与子分区之间或子分区与父分区之间进行通信时，可以使用此类型的虚拟网络。Private（专用虚拟网络）仅允许运行在这台物理机上的虚拟机之间互相通信。External（外部虚拟网络）虚拟机和物理网络都希望能通过本地主机通信。4.2 Hyper-V网络基本概念Hyper-V vSwitch是第2层虚拟网络交换机，它以编程方式提供管理和扩展功能，从而将虚拟机连接到物理网络。vSwi
9、tch为安全、隔离及服务级别提供策略强制。通过支持网络设备接口规格（NDIS）筛选器驱动程序和Windows筛选平台（WFP）标注驱动程序，Hyper-V vSwitch允许提供增强网络和安全功能的非Microsoft可扩展插件。Hyper-V vSwitch是一个开放的平台，该平台支持多个供应商提供写入标准Windows API框架的扩展。通过使用Windows标准框架和减少各种功能所需的非Microsoft代码，提高了扩展的可能性，并通过WHQL认证计划保证了可靠性。通过使用Windows PowerShell Cmdlets、WMI调用或者Hyper-V管理器来管理vSwitch及其扩展
10、。4.3 Windows Server安装与配置Windows Server安装与配置的步骤如下。步骤一：打开虚拟机软件，导入Windows Server 2012操作系统镜像，运行虚拟机，开始操作系统安装。进入Windows Server 2012的等待界面。4.3 Windows Server安装与配置步骤二：在弹出的语言选择界面，选择系统语言以及键盘和输入法，然后单击“下一步”按钮。步骤三：在安装界面中单击“现在安装”按钮，开始安装Windows Server 2012操作系统。4.3 Windows Server安装与配置步骤四：在安装程序选择界面中选择安装的版本，其中第一个选项为核心
11、版。第二个选项为完整版（即带有图形界面），这里选择完整版。4.3 Windows Server安装与配置步骤五：弹出“许可条款”界面，选中“我接受许可条款”复选框并单击“下一步”按钮，继续安装。4.3 Windows Server安装与配置步骤六：在执行安装类型界面（如图4-7所示）中，选择安装类型，这里选择“自定义：仅安装Windows（高级）”选项，开始自定义安装Windows Server 2012操作系统。4.3 Windows Server安装与配置步骤七：在弹出的界面中，选择安装操作系统的驱动器。若驱动器未格式化，需要先为驱动器创建文件格式，并格式化；若采用了其他类型的驱动器，则需
12、要加载对应的驱动，在新的系统建立好分区后，单击“下一步”按钮，继续安装，如图所示。4.3 Windows Server安装与配置在安装过程中，系统会自动将需要的文件复制到安装盘中，此时只需要等待片刻即可。在安装过程中，计算机会被重启两到三次，如左图（安装过程）和右图（设置管理员密码）所示。4.3 Windows Server安装与配置步骤八：安装完成并设置了管理员密码后，在登录界面根据提示使用Ctrl+Alt+Delete组合键，输入设置好的账号、密码，进入登录界面。至此，Windows Server 2012操作系统安装完成，如左图（待机界面）和右图（登录界面）所示。Hyper-V的安装方式
13、不同于其他虚拟化内核的安装方式，首先需要在Windows操作系统控制面板的程序与功能中开启Hyper-V功能，其次如同Windows Server的其他服务一般，在服务器管理器中添加Hyper-V服务。Hyper-V的安装步骤如下。4.4 Hyper-V的安装步骤一：登录系统后，打开“开始”菜单，单击“控制面板”按钮。4.4 Hyper-V的安装步骤二：在打开的“控制面板”主界面中单击“启用或关闭Windows功能”选项。4.4 Hyper-V的安装步骤三：弹出“服务器管理器”窗口，在“仪表板”选项卡的“配置此本地服务器”选项组下，单击第二项“添加角色和功能”选项。4.4 Hyper-V的安装
14、步骤四：弹出“添加角色和功能向导”界面，单击“下一步”按钮。4.4 Hyper-V的安装步骤五：弹出“选择安装类型”界面，选中“基于角色或基于功能的安装”单选按钮，此选项为默认选项，单击“下一步”按钮继续安装。4.4 Hyper-V的安装步骤六：在“选择目标服务器”界面中，选中“从服务器池中选择服务器”单选按钮，并在服务器池一栏中选择当前主机，将角色或功能安装到当前服务器，单击“下一步”按钮。4.4 Hyper-V的安装步骤七：弹出“添加角色和功能向导”对话框，找到Hyper-V，单击“添加功能”按钮，添加对应的功能。步骤八：在“选择服务器角色”界面中，选择Hyper-V，单击“下一步”按钮。
15、4.4 Hyper-V的安装步骤九：在“选择功能”界面中，根据自己的需求选择相应的功能进行安装，这里也可以不做选择，只是单击“下一步”按钮。步骤十：弹出Hyper-V的安装相关注意事项，仔细阅读安装注意事项，并单击“下一步”按钮。4.4 Hyper-V的安装步骤十一：创建虚拟交换机，选中当前网卡复选框，在创建虚拟交换机的时候，虚拟交换机就会基于此网卡进行创建。步骤十二：在“迁移”界面中不做任何选择，直接单击“下一步”按钮。4.4 Hyper-V的安装步骤十三：在“默认存储”界面中，选择存储文件的存放路径及虚拟机配置文件的存放路径，可根据实际需求进行选择，选择完成后单击“下一步”按钮。4.4 H
16、yper-V的安装步骤十四：弹出的“确认”界面显示之前的操作内容，在对操作内容确认后，单击“安装”按钮开始安装。4.4 Hyper-V的安装步骤十五：安装进程会以进度条的方式呈现，等待Hyper-V安装完成后，重启计算机才能完全完成安装。4.4 Hyper-V的安装步骤十六：重启完成后，打开“开始”菜单，此时“开始”菜单中会出现“Hyper-V管理器”及“Hyper-V虚拟机连接”图标，如图所示。至此，Hyper-V就已安装完成。Hyper-V虚拟机管理的操作步骤如下。4.5 Hyper-V虚拟机管理步骤一：通过“开始”菜单打开“Hyper-V管理器”，在“导航栏”的服务器列表上右击，弹出快捷
17、菜单，选择“新建”“虚拟机”命令，如图所示。或者选择“文件”“新建”“虚拟机”命令，打开“新建虚拟机向导”。步骤二：在打开的“新建虚拟机向导”中有相关的说明，选中“不再显示此页”复选框，则在下次打开时不再显示该界面。单击“下一步”按钮开始虚拟机创建流程。4.5 Hyper-V虚拟机管理步骤三：在“指定名称和位置”界面中，需要指定虚拟机的名称和安装位置，默认名称为“新建虚拟机”，用户可根据自己的需求给虚拟机命名。若需更改虚拟机的存储位置，选中“将虚拟机存储在其他位置”复选框后，输入存储路径，单击“下一步”按钮继续安装，如图所示。步骤四：在“分配内存”界面中根据所安装虚拟机操作系统对内存的需求，为
18、虚拟机分配内存，如在启动内存文本框中输入512。4.5 Hyper-V虚拟机管理步骤五：在“配置网络”界面中选择已创建的虚拟交换机，为虚拟机配置网络。虚拟机在创建后，会自动连接到该虚拟交换机。步骤六：在“连接虚拟硬盘”界面中创建虚拟机硬盘，“创建虚拟硬盘”选项可新创建一个虚拟硬盘；“使用现有虚拟硬盘”选项可选择已经创建好的虚拟硬盘；“以后附加虚拟硬盘”选项可暂时不添加虚拟硬盘，而是在后续的操作中添加。本步骤选择“创建虚拟硬盘”单选按钮，输入虚拟硬盘的名称、存放路径及大小（这里的大小并不是直接分配的大小，而是该虚拟机能使用的硬盘大小上限），单击“下一步”按钮，如图所示。4.5 Hyper-V虚拟
19、机管理步骤七：在“安装选项”界面中，“以后安装操作系统”选项可暂时不安装操作系统，而在虚拟机的选项中添加镜像文件；“从引导CD/DVD-ROM安装操作系统”选项可以从宿主机的物理光驱中引导安装系统，或者使用ISO镜像文件引导安装；“从引导软盘安装操作系统”选项可从虚拟软盘镜像文件安装操作系统；“从基于网络的安装服务器安装操作系统”选项可从网络PXE服务上安装操作系统。选择操作系统引导的方式后，单击“下一步”按钮，如图所示。4.6 Hyper-V存储管理Hyper-V存储管理的操作步骤如下。步骤一：在Hyper-V管理器的“导航栏”中的服务器列表上右击，在弹出的快捷菜单中选择“新建”“虚拟机”命
20、令，或者选择“文件”“新建”“虚拟机”。步骤二：在打开的“新建虚拟机向导”中有相关的说明，选中“不再显示此页”复选框，将在下次打开时不再显示该对话框，单击“下一步”按钮继续安装。步骤三：在“指定名称和位置”界面的“名称”文本框中指定虚拟机的名称，默认名称为“新建虚拟机”，用户可根据自己的需求给虚拟机命名，如图所示，单击“下一步”按钮继续安装。4.6 Hyper-V存储管理步骤四：根据需求为虚拟机分配内存，然后，单击“下一步”按钮继续安装。步骤五：在弹出的界面中为虚拟机配置网络，选择已创建的虚拟交换机单击“下一步”按钮继续安装。步骤六：在“连接虚拟硬盘”界面中，选中“使用现有虚拟硬盘”单选按钮，
21、单击“下一步”按钮继续安装，如图所示。4.6 Hyper-V存储管理步骤八：在“Hyper-V管理器”窗口，选择已创建的虚拟机Kaiyuan-1，选择“操作”“设置”命令，如图所示，或右击Kaiyuan-1，在弹出的快捷菜单中选择“设置”命令。步骤七：若创建共享存储，则选中“以后附加虚拟硬盘”单选按钮，单击“下一步”按钮继续安装。4.6 Hyper-V存储管理步骤四：弹出虚拟机设置对话框，选择“添加硬件”“SCSI控制器”选项，单击“添加”按钮，并在“Virtual hard disk”一栏中选择创建好的虚拟磁盘，完成对SCSI的挂载，如左图（添加控制器），如下图（选择硬盘）所示。本章小结Hy
22、per-V是微软的一款虚拟化产品，首先登录在Windows Server 2008上。虽然Hyper-V技术晚于其他虚拟化技术出现，但是得力于微软公司深厚的操作系统的技术实力，Hyper-V与Windows操作系统结合得十分出色。其性能在某些方面优于其他虚拟化技术，若是在虚拟化环境中运行Windows Server家族的系统，则Hyper-V技术必为首选。Hyper-V也能与Linux操作系统完美兼容。本章主要讲述了Hyper-V虚拟化技术的基本构架原理、Hyper-V网络的基本概念，使读者对Hyper-V技术有基本的理解。接着讲述了Windows Server的安装，如何开启Hyper-V虚
23、拟化服务，Hyper-V虚拟机和存储的基本管理方式。案例中涉及的Hyper-V相关软件，可以通过微软中国官方网站下载该版本的评估版，并遵守相关软件协议。在实验过程中，读者可以通过本书介绍的虚拟机的方式进行实验，也可以在物理机上进行实验，以获得最好的实验效果。读者也可以尝试使用RDS应用虚拟化、快速迁移等高级特性。扩展习题如何在Windows 10上开启Hyper-V虚拟化技术？Hyper-V虚拟化技术采用什么虚拟化磁盘镜像格式？Hyper-V“外部虚拟网络”“内部虚拟网络”“专用虚拟网络”3种网络有什么区别？Hyper-V如何将lun直通给虚拟机？这样有什么优势？1234学 习 进 步！虚拟化技术应用与实践
