通过Hyper

wcdz

    很久没有更新博客了，当然一部分原因源于休假后带来懒惰的惯性，更主要的原因是由于工作需要，最近一段一直在闭关设计和研究新一期活动的内容和方式并完成了其中一些关键部分的脚本；这其中一个很重要的部分就是架构和设计虚拟实验室的前后台工作。

  今天，通过这个博客分享一个针对我们的虚拟实验室中必须攻克和解决的一个技术难题及如何设计并解决的，希望对你也有所启发。  

  （具体的项目设计相对比较复杂，其中的技术部分涉及了虚拟网络隔离设计、存储系统、并发远程连接桌面、自动化部署，前后台等诸多部分，这里仅就存储一个子单元中的一个环节展开）  

   我们的实验考虑到需要通过自动化批量部署方式将初始化的实验环境部署到后端若干套Hyper-V的服务器虚拟化平台，这里以一个培训完整的实验环境源VHD加上差异盘快照avhd需要300G计算；单就一套完全自包含的环境进行导入导出是很简单的，通过Powershell的导出和导入CMDLETS就可以轻松的解决，不过试想一下，像我们的实验平台单就一个自包含的实验环境就有300GB之巨，如果在服务器端跑10个左右的这样的环境，其初期部署规模就会上升到接近3TB，显然这种方式空间占用和部署时的导入速度都会变得不太能接受的。  

   有没有什么更好的方法呢？
   在前期我就考虑到，是不是可以采用差异磁盘减少空间的投入和部署的时间，但是新的问题接踵而来，如果采用差异磁盘的是需要重新创建虚拟机的，这样对于每套独立的环境就需要在后期脚本中恢复其中的配置，这个复杂度就很高了。  

  最终，经过思考和测试，找到了一个解决方案，其大致思路是这样的：  

  我将上述一个实验的环境修改为5个完整的源全量虚拟磁盘vhd分别对应5个快照磁盘avhd或差异磁盘，为什么是这样？在看完了这个实践过程，相信你就清楚了：）
  貌似如果需要制作10套环境按照这种做法不但不会节省什么空间，反而显得画蛇添足而且空间还多了这显然得不偿失，不过这时候就要发挥OS自带的MKlink的作用了，而且速度会非常有优势，怎么做呢？其实说来简单，全量磁盘和差异磁盘时有父级别关联关系的，下面拿个测试环境看看：  

  从界面就可以看出来（对包含快照的环境其实是一样的）   

  通过Powershell，也可以看到:
  

   如果导出配置了差异磁盘的虚拟机会是神马情况呢？我们测试一下看看：  

   目测一下都导出哪些东东？Hyper-V虚拟机的导出了3个目录，一个快照目录，一个磁盘目录还有一个是虚拟机配置文件目录的XML用于导入。   


    磁盘目录中包含了全量的父磁盘win2008r2-30G.vhd以及差异磁盘cdltmg.vhd，对于我们要做的就是想个办法绕开拷贝10次父磁盘，记住“重角虽多一麟足矣“！”戏份“开始了：）

  我们要做的就是把这个父磁盘单独放置到一个目录中，例如将父磁盘单独移动到父目录下的Parent目录, 这样在导出目录的虚拟磁盘目录下仅保留了差异磁盘部分; 那么要生成10套同样的实验虚拟机环境？呵呵，拷贝10次Export目录就好了！拷贝时间空间都得到了保障(因为我们仅仅拷贝差异磁盘就可以了)；当然还有个2个前提条件是不得不说的：   
   1. 因为差异磁盘系统在启动时都需要读母盘，因此并发读的压力在磁盘系统是很大的，所以即便可以复制的虚拟机越多越节省空间，我们也不能无限制的复制，我的环境因为采用SSD做CacheCade，因此做了10个差异磁盘的环境。

  2. 在我的环境中用于拷贝的虚拟环境可以是相同的（主机名，IP地址等），因为处于实验目的我只需部署同样环境给做实验的用户就可以了，再导入虚拟机的时候我会在原地导入并且制定每个虚拟机一个自己独立的Private虚拟交换就可以，但实际环境如果做类似操作，好需要设计如何将拷贝出的虚拟机环境导入需要重新配置主机名和IP地址等因素。

好了，现在看看我的测试的基础用例，后期的脚本都是基于这个实验作为蓝本开发的。

  1.首先拷贝父磁盘到Export目录中一个独立的目录   
   2. 拷贝不包含父磁盘的导出文件一份到新的目录，例如从export中的cdltmg拷贝到cdltmg1   
    接下来有两种分支实现方式：
    a) 对拷贝后的目录制作父磁盘制作符号链接，这里需要用到一个系统自带的MKlink的工具：
    MKlink是微软系统中自带的符号链接工具，Windows Server 2008/2008R2/2012, Windows Vista/Windows 7/Windows 8系统中都可以提供，请参考http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc753194(v=ws.10).aspx
    我们需要在拷贝出来的目录的虚拟机磁盘位置创建源父磁盘的符号链接并指向父目录下的Parent目录中的全量父盘


  在GUI界面中，也可以看到该符号链接文件，注意观察一下它的大小你就知道为什么我们要这么搞了：）


    b) 利用Hyper-V修复磁盘工具方式或者WMI（WMI的方式是我们后期通过脚本或C#解决的这里暂不讨论）

• 在Hyper-V的管理界面中选择检查磁盘
  
• 指定拷贝的导出目录中的差异虚拟磁盘   
  

• 系统提示该差异磁盘的父磁盘连接丢失，当然因为我们统一将父磁盘放到了Parent目录，因此我们需要点击重新连接   
  

   

• 指定Parent目录中的父磁盘，并选择重新连接及完成连接后的效果   
  

   好了，完成了分支步骤中的任意一个，接下来还有个难题，这些被复制的虚拟机都有一个统一的虚拟机Global ID，因此这将会造成为了导入批量拷贝的虚拟机被Hyper-V认为是同一个虚拟机而拒绝导入的错误!  


    因此，又一个小Trick必须登场了，我们都知道这个虚拟机的UUID及虚拟机名称都保存在了导出时产生在Virtual Machine的XML文件中，因此我们需要分析这个文件格式并作出差异化的改变就可以完成导入了，再实际项目中采用了脚本完成了对XML文件的Parse和修改，这里给出一个示例，只需要修改这三个位置就可以啦！分别是：

Configuration->Properties->global_id (修改虚拟机唯一ID）  
Configuration->Properties->name (修改导入虚拟机的名称）   

Settings->Global->logical_id (修改虚拟机唯一ID）   
  

4. OK，都修改完了，最后一公里的工作就是导入虚拟机了。看看是否符合预期？这一步我偷了点懒,没有把整个导入过程截图, 导入方式大致说明一下, 只需要选择在原地导入并注册新的虚拟机ID就可以了，导入简直就是瞬间完成的！(为什么速度这么快，并且不需要选择复制虚拟机并选择注册新的虚拟机ID呢?聪明的你一一定知道答案了)


  现在看下面的效果图，一个通过快速复制方式产生的虚拟机已经成功部署上了：-）（如果需要批量部署如法炮制上述方式就可以了。其实上述方法还有个变种，那就是根据需要直接产生差异磁盘，除了结合上述修改过的虚拟机环境，还需要修改每个虚拟机环境的每个磁盘重新指定为产生的差异磁盘，然后一并复制后导入即可。这种方式对于没有差异磁盘的基础环境是必不可少的！）