8.6.4 检查点处理
第8章 Microsoft Hyper-V
教学资源
学习目标
了解Hyper-V
掌握Hyper-V的系统架构
掌握使用Hyper-V
本章单词
请在预习前完成下列单词，并将单词写在横线上。
① integrated（[ˈɪntɪgreɪtɪd]一体）：__________________________________
② components（[kəmˈpəʊnənts]组成）：__________________________________
预习任务
1.Hyper-V下载安装。
2.Hyper-V虚拟机安装。
8.1 Microsoft Hyper-V介绍
Hyper-V 是 Microsoft 的硬件虚拟化产品。它允许你创建和运行一个称为虚拟机的计算机软件版本。每个虚拟机都充当运行操作系统和程序的完整计算机。当需要计算资源时，虚拟机可让你更灵活、有助于节省时间和资金，并且比在物理硬件上运行一个操作系统更高效地使用硬件。
Hyper-V 在其自己的独立空间中运行每个虚拟机，这意味着你可以在同一硬件上同时运行多个虚拟机。你可能希望这样做以避免诸如影响其他工作负荷的崩溃等问题，或者为不同的人员、组或服务提供对不同系统的访问权限。
Hyper-V可以很好地支持Linux，可以安装支持Xen的Linux内核，这样Linux就可以知道自己运行在 Hyper-V之上，还可以安装专门为Linux设计的Integrated Components，里面包含磁盘和网络适配器的VMbus驱动，这样Linux虚拟机也能获得高性能，如图8.1所示。
图8.1 Hyper-V架构
Hyper-V可以采用半虚拟化（Para-virtualization）和全虚拟化（Full-virtuali zation）两种模拟方式创建虚拟机。半虚拟化方式要求虚拟机与物理主机的操作系统（通常是版本相同的Windows）相同，以使虚拟机达到高的性能；全虚拟化方式要求CPU支持全虚拟化功能（如Inter-VT或AMD-V），以便能够创建使用不同的操作系统（如Linux和Mac OS）的虚拟机。
8.1.1 设计目的
Hyper-V设计的目的是为广泛的用户提供更为熟悉以及成本效益更高的虚拟化基础设施软件，这样可以降低运作成本、提高硬件利用率、优化基础设施并提高服务器的可用性。
8.1.2 系统要求
➢ 处理器要求：Intel或者AMD64位处理器（从Windows10预览版更新19559开始ARM64位处理器也受支持）。必须具备硬件的数据执行保护（ DEP ）功能，而且该功能必须启动
➢ 操作系统要求：Windows Server 2008 R2及以上（服务器操作系统）；Windows 7及以上（桌面操作系统）。
➢ 硬件辅助虚拟化：支持Intel vt或AMD-v（ AMD-v，以前的代号为“ Pacifica ”）。
➢ 内存：最低内存为2GB。
8.1.3 Hyper-V用途
➢ 建立或扩展私有云环境。通过移动到或扩展共享资源的使用，并提供更灵活的按需 IT 服务，并随着需求的变化调整利用率。
➢ 更有效地使用硬件。将服务器和工作负荷合并到更少、更强大的物理计算机上，以使用更少的电源和物理空间。
➢ 改进业务连续性。最大程度降低工作负荷的计划内和计划外停机时间的影响。
➢ 建立或扩展虚拟机基础结构（VDI）。将集中式桌面策略与 VDI 一起使用可帮助你提高业务敏捷性和数据安全性，以及简化法规符合性和管理桌面操作系统和应用程序。在同一服务器上部署 Hyper-V 和远程桌面虚拟化主机（RD 虚拟化主机），使个人虚拟桌面或虚拟桌面池可供用户使用。
➢ 提高开发和测试的效率。如果仅使用物理系统，无须购买或维护所需的所有硬件，即可重现不同的计算环境。
8.1.4 Hyper-V功能
➢ 计算环境：Hyper-V 虚拟机包含与物理计算机相同的基本部件，例如内存、处理器、存储和网络。所有这些部分都有功能和选项，你可以配置不同的方式来满足不同的需求。存储和网络都可以被视为其自身的类别，因为可以通过多种方式对其进行配置。
➢ 灾难恢复和备份：对于灾难恢复，Hyper-V 副本会创建虚拟机的副本，这些副本应存储在另一个物理位置，以便可以从副本还原虚拟机。对于备份，Hyper-V 提供两种类型。一个使用已保存状态，另一个卷影复制服务（VSS）以便你可以为支持VSS的程序创建应用程序一致性备份。
➢ 优化：每个受支持的来宾操作系统都有一组自定义的服务和驱动程序（称为集成服务）使Hyper-V 虚拟机中的操作系统更易于使用。
➢ 可移植性：通过实时迁移、存储迁移和导入/导出等功能，可以更轻松地移动或分发虚拟机。
➢ 远程连接：Hyper-V 虚拟机连接，这是一种远程连接工具，Windows Linux。与远程桌面不同，此工具提供控制台访问权限，因此，即使操作系统尚未启动，也可以查看来宾中发生的情况。
➢ 安全性：安全启动和受防护的虚拟机有助于防范恶意软件和其他未经授权访问虚拟机及其数据。
8.2 系统架构与虚拟硬盘格式
从架构上讲Hyper-V只有“硬件－Hyper-V－虚拟机”三层，本身非常小巧，代码简单，且不包含任何第三方驱动，所以安全可靠、执行效率高，能充分利用硬件资源，使虚拟机系统性能更接近真实系统性能。
Hyper-V采用微内核的架构，兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V底层的Hypervisor运行在最高的特权级别下，微软将其称为ring -1（而Intel则将其称为root mode），而虚拟机的OS内核和驱动运行在ring 0，应用程序运行在ring 3下，这种架构就不需要采用复杂的BT（二进制特权指令翻译）技术，可以进一步提高安全性，如图8.2所示。
图8.2 Hyper-V架构
由于Hyper-V底层的Hypervisor代码量很小，不包含任何第三方的驱动，非常精简，所以安全性更高。Hyper-V采用基于VMbus的高速内存总线架构，来自虚拟机的硬件请求（显卡、鼠标、磁盘、网络），可以直接经过VSC，通过VMbus总线发送到根分区的VSP，VSP调用对应的设备驱动，直接访问硬件，中间不需要Hypervisor的帮助。
Hyper-V和其他一些虚拟化产品，比如Virtual PC和Virtual Server一样都使用了VHD格式的虚拟磁盘文件。Microsoft Virtual Hard Disk（VHD）格式是用于提供统一产品支持系统的常用虚拟化文件格式，它为客户提供了更加完美的可管理性、安全性、可靠性和更高的成本效益。
在Hyper－V当中可以建立三种类型的虚拟磁盘文件（VHD），第一种是动态磁盘，这种磁盘的大小会随着你写入的数据的增多而变大，直到达到您在新建它时所选定的磁盘大小；第二种是固定磁盘，这种磁盘文件从一开始就被固定了大小，不管它里面实际被写入了多少数据；第三种就是差异磁盘，它能够建立其相对于某一个母盘的差异磁盘，适合快速大量建立虚拟机的场合。其中，第一种和第三种都能够达到节约磁盘空间的效果。
VHDX 是 Windows Server 2012 中引入的新虚拟硬盘格式，可用于创建高达 64 TB 的弹性高性能虚拟磁盘。此格式的好处包括：
➢ 支持高达 64 TB 的虚拟硬盘存储容量。
➢ 可通过记录对 VHDX 元数据结构的更新，保护数据在电源发生故障时不受损坏。
➢ 能够存储有关文件的自定义元数据，用户可能需要记录这些元数据，例如操作系统版本或应用的修补程序。
VHDX 格式还提供以下性能优势：
➢ 改进了虚拟硬盘格式的对齐方式，以便能在大型扇区磁盘上更好地工作。
➢ 动态磁盘和差异磁盘的块大小更大，这允许这些磁盘满足工作负荷的需求。
➢ 4 KB 逻辑扇区虚拟磁盘，当为 4 KB 扇区设计的应用程序和工作负荷使用时，允许提高性能。
➢ 高效表示数据，这导致文件大小更小，并允许基础物理存储设备回收未使用的空间。（剪裁需要传递或 SCSI 磁盘以及剪裁兼容的hardware）
8.3 Microsoft Hyper-V安装
在“服务器管理器”中的“管理”菜单上，单击“添加角色和功能”，如图8.3所示。
图8.3 添加角色和功能向导
在“开始之前”页面上，确定目标服务器和网络环境已为要安装的角色和功能做好准备。单击“下一步”，如图8.4所示。
图8.4 选择安装类型
在“选择安装类型”页上，选择“基于角色或功能的安装”，然后单击“下一步”，如图8.5所示。
图8.5 选择目标服务器
在“选择目标服务器”页上，从服务器池中选择一台服务器，然后单击“下一步”，如图8.6所示。
图8.6 选择服务器角色
在“选择服务器角色”页上，选择 Hyper-V，如图8.7所示。
图8.7 选择Hyper-V
若要添加用于创建和管理虚拟机的工具，请单击“添加功能”。在“功能”页上，单击“下一步”，如图8.8所示。
图8.8 选择功能(https://www.daowen.com)
在“创建虚拟交换机”页、“虚拟机迁移”页和“默认存储”页上，选择相应的选项，如图8.9所示。
图8.9 Hyper-V功能
在“确认安装选择”页上，选择“如果需要，自动重新启动目标服务器”，然后单击“安装”，如图8.10所示。
图8.10 Hyper-V安装
安装完成后，验证 Hyper-V 是否正确安装。打开“所有服务器”页服务器管理器并选择安装了 Hyper-V 的服务器。检查 所选服务器页面上 的“角色和功能”，如图8.11所示。
图8.11 Hyper-V安装完成
8.4 Hyper-V网络配置
虚拟交换机允许在 Hyper-v 主机上创建的虚拟机与其他计算机进行通信。在 Windows 服务器上首次安装 hyper-v 角色时，可以创建虚拟交换机，如图8.12所示。
图8.12 Hyper-V虚拟交换机管理器
选择所需的虚拟交换机类型，见表8.1。
表8.1 连接类型
添加虚拟交换机的名称，选择“外部”，选择要使用的网络适配器（NIC），如图8.13所示。
图8.13 Hyper-V虚拟交换机属性
选择将此虚拟交换机连接位置，见表8.2。
表8.2 连接类型
如果要将管理 Hyper-v主机操作系统或其他共享同一虚拟交换机的虚拟机中的网络流量隔离开来，请选择“为管理操作系统启用虚拟 LAN 标识”。可以将 VLAN ID 更改为任意数字，或保留默认值。这是管理操作系统将用于通过此虚拟交换机进行的所有网络通信的虚拟 LAN 标识号。
8.5 安装ubuntu虚拟机
在“Hyper-V 管理器”中，在“操作”窗格中，单击“新建”，然后单击“虚拟机”，如图8.14所示。
图8.14 新建虚拟机向导
在“新建虚拟机向导”中，单击“下一步”，如图8.15所示。
图8.15 指定名称和位置
在每个页面上为虚拟机做出适当的选择，如图8.16所示。
图8.16 虚拟机摘要
在“摘要”页中 验证所做的选择后 ，单击“完成”。在 Hyper-V 管理器中，右键单击虚拟机并选择“连接”。在“虚拟机连接”窗口中，选择“操作”“启动”，如图8.17所示。
图8.17 虚拟机启动
在Ubuntu安装时，如果无法正常启动安装需要关闭安装安全启动，如图8.18所示。
图8.18 关闭安全启动
继续安装Ubuntu，等待Ubuntu安装完毕，如图8.19所示。
图8.19 Ubuntu安装完毕
8.6 虚拟机管理
8.6.1 检查点
虚拟化的最大优势之一是能够轻松地保存虚拟机的状态。在 Hyper-V 中，通过使用虚拟机检查点完成此操作。你可能想要先创建虚拟机检查点，然后进行软件配置更改、应用软件更新或安装新的软件。如果系统更改导致问题，可以将该虚拟机恢复为创建检查点时其所处的状态。
标准检查点：启动检查点时，获取虚拟机和虚拟机内存状态的快照。快照并非完整备份，并可能导致系统在 Active Directory 等不同节点之间复制数据时出现数据一致性问题。
生产检查点：在 Linux 虚拟机上使用卷影复制服务或文件系统冻结，以创建虚拟机的数据一致性备份。没有获取任何虚拟机内存状态的快照。
默认情况下选择“生产检查点”，但可以使用 Hyper-V 管理器或 PowerShell 对该选择进行更改，如图8.20所示。
图8.20 检查点设置
8.6.2 创建检查点
创建检查点时可以在虚拟机命令行键入123，然后在虚拟机菜单操作中点击检查点，如图8.21所示。
图8.21 创建检查点
点击检查点后提示生产检查点已创建，如图8.22所示。
图8.22 检查点已创建
8.6.3 还原检查点
在虚拟机命令行键入更多字符后点击虚拟机菜单操作中的还原，如图8.23所示。
图8.23 还原操作
等待虚拟机进行还原，如图8.24所示。
图8.24 还原中
等待片刻后，虚拟机将还原到检查点。
8.6.4 检查点处理
在Hyper-V管理器中，可对检查点进行设置、应用、导出、重命名、删除检查点和删除检查点子树，如图8.25所示。
图8.25 处理检查点
总结
本章就Hyper-V做了初步介绍，了解了Hyper-V的架构和磁盘，并且深入理解了Hyper-V的网络，对Hyper-V的使用进行了学习。本章让我们对Hyper-V有了深刻的认识，在后面的学习中我们将接触更多相关的具体知识。
作业
1.使用Hyper-V安装Windows系统。
2.使用Hyper-V配置多磁盘虚拟机。
扩展练习
使用Hyper-V建立多检查点，测试还原检查点。
