Microsoft Hyper-V und VMware vSphere optimal anbinden Netzwerkeinstellungen für VMs: das müssen Sie wissen!

Die Netzwerk-Leistung von virtuellen Maschinen (VMs) spielt natürlich eine besonders wichtige Rolle, wenn den Anwendern Workloads performant zur Verfügung stehen sollen. Wir geben deshalb Tipps zur optimalen Netzwerkanbindung von virtuellen Maschinen mit Microsoft Hyper-V und VMware vSphere.

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Unabhängig davon, ob Unternehmen mit Hyper-V, vSphere oder KVM virtualisieren, spielt die Konfiguration der Netzwerkadapter eine besonders wichtige Rolle. Dabei kommt den physischen Netzwerkadaptern der Virtualisierungs-Hosts eine besonders wichtige Rolle zu, aber auch die Konfiguration der virtuellen Switches und schließlich die Konfiguration der virtuellen Netzwerkadapter, die den einzelnen Hosts zugeordnet sind, ist extrem wichtig.

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Passende Netzwerkadapter für Virtualisierungs-Hosts

Zunächst sollten die Virtualisierungs-Hosts über passende Netzwerkadapter verfügen. Wichtig ist dabei die Aufteilung der physischen Adapter. Auf einem Virtualisierungs-Host sollte für die Anbindung des gemeinsamen Datenspeichers ein dedizierter Netzwerkadapter zur Verfügung stehen. Das gilt auch für die Verwaltung des Hosts. Sind auf einem Host VMs in Betrieb, die eine hohe Netzwerkbandbreite benötigen, ist es sinnvoll für diese VMs eigene physische Adapter mit dazugehörigen virtuellen Switches zur Verfügung zu stellen (siehe Abbildung 1).

Wichtig ist natürlich auch die Leistung. Wenn im Netzwerk gemeinsamer Datenspeicher genutzt wird, zum Beispiel Storage Spaces Direct in Windows Server 2016, Windows Server 1709/1803 oder auf vSAN in vSphere, sollten die Netzwerkadapter zur Anbindung des Speichers über mindestens 10 Gbit/s kommunizieren können.

In einem Cluster ist auch Single Root I/O Virtualization (SR-IOV) sinnvoll, genauso wie Remote Direct Memory Access (RDMA). Unterstützen die Adapter noch Network Quality of Service, lassen sich alle notwendigen Funktionen für eine verbesserte Leistung mit Hyper-V nutzen. Intel bietet mit Technologien wie Intel VT for Directed I/O die Möglichkeit, dass VMs direkt auf Funktionen der Hardware-Adapter zuzugreifen können. Das kann den Datenverkehr deutlich beschleunigen, da keine Virtualisierung oder Emulation stattfinden muss, sondern Datenverkehr direkt umgeleitet wird.

Virtuelle Switches optimal einrichten

Neben der Auswahl der passenden Netzwerkadapter spielt auch die Konfiguration der virtuellen Switches eine wichtige Rolle. Vor allem in Umgebungen, die hochverfügbar zur Verfügung gestellt werden, sollte darauf geachtet werden, dass auch die Netzwerkadapter hochverfügbar konfiguriert sind. Hier kann es sinnvoll sein mit physischen Netzwerkadaptern zu arbeiten, die auch über einen Ausfall-Schutz verfügen, beziehungsweise als Standby-Adapter zur Verfügung stehen, wenn ein anderer Adapter ausfällt (siehe Abbildung 2).

Hochverfügbare Switches

Für hochverfügbare VMs kann es wiederum sinnvoll sein, mehrere virtuelle Netzwerkadapter zu verwenden, die aber an unterschiedlichen virtuellen Switches, und damit an verschiedenen Netzwerkadaptern hängen.

Im Netzwerk sollten also mehrere physische Switches zur Verfügung stehen, die Hosts sollten über mehrere physische Netzwerkadapter an dieses ausfallsichere System angebunden sein, und die ESXi-Hosts sollten mehrere virtuelle Switches für die Kommunikation mit dem physischen Netzwerk nutzen können. Die virtuellen Switches unterstützen wiederum mehrere physische Netzwerkkarten, die an unterschiedliche physische Switches angeschlossen sind. Dadurch wird eine Hochverfügbarkeit der physischen Netzwerkadapter erreicht.

Da die VMs wiederum an mehreren virtuellen Switches angeschlossen sein können, ist der Netzwerkverkehr sehr stabil darstellbar. Denn fallen einzelne Komponenten aus – unabhängig davon, ob es sich um einen physischen Switch oder einen physischen Netzwerkadapter handelt –, muss der Datenverkehr im Netzwerk gewährleistet sein.

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Bandbreitensteuerung nutzen

Auch wenn die Netzwerkadapter optimal verteilt sind, werden in virtuellen Umgebungen viele VMs mit dem gleichen Netzwerkadapter arbeiten. Daher ist es sinnvoll mit einer Bandbreitenbegrenzung und einem QoS (Quality of Service) für die Netzwerkadapter zu arbeiten, was sowohl bei Hyper-V als auch bei vSphere problemlos möglich ist. Idealerweise sollten die Netzwerkadapter dazu in der Lage sein, den Datenverkehr aller VMs zu verteilen.

Mit Hyper-V Network Virtualization (HNV) können Unternehmen einzelne virtuelle Netzwerke vom physischen Netzwerk trennen. Dadurch lassen sich logische Trennungen im Netzwerk durchführen. Einfach ausgedrückt erweitert HNV die Funktionen von virtuellen Servern auf die Netzwerkkonfiguration. In einem physischen Netzwerk lassen sich so mehrere virtuelle Netzwerke parallel einsetzen. Diese können den gleichen oder einen anderen IP-Adressraum verwenden.

Generell ist es empfehlenswert, dass virtuelle Server, die viel miteinander kommunizieren, auf dem gleichen Host, oder zumindest im gleichen Cluster positioniert werden. Dadurch wird die Belastung des Netzwerks verhindert. Ein Beispiel ist ein Datenbankserver und ein ERP-/CRM-System. Tauschen diese viele Daten im Netzwerk aus, ist es sinnvoll, die Server auf dem gleichen Host zu betreiben. Mit dem so nur intern erzeugten Netzwerkverkehr wird das gesamte Netzwerk deutlich entlastet.

Netzwerkteams bilden

Switch Embedded Teaming (SET) bietet Hochverfügbarkeit für virtuelle Netzwerkswitches (siehe Abbildung 3). Die virtuellen Netzwerkadapter der einzelnen Hosts greifen dabei auf virtuelle Switches zu, aber auch die VMs können auf den virtuellen Switch zugreifen und von der Leistung der virtuellen Hyper-V-Switches mit SET profitieren. Auch vSphere bietet Möglichkeiten, Teams für Netzwerkadapter zu bilden.

Beim Einsatz von vSphere sind in größeren Umgebungen häufig mehrere Distributed Switches und meistens auch mehrere verteilte Portgruppen im Einsatz. Hier lassen sich Portgruppenrichtlinien erstellen, mit denen mehrere oder alle Portgruppen mit gemeinsamen Einstellungen konfiguriert werden können.

Ressourcenzuteilung und Netzwerkflusskontrolle im Netzwerk

In vSphere können für verschiedene Protokolle und Netzwerkbereiche Werte vorgeben und vorhandene Werte gesteuert werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Bandbreite und eigene Profile vorzugeben. Sinnvoll ist das zum Beispiel, wenn bestimmte Datentypen bzw. Datenverbindungen in der Bandbreite eingeschränkt werden sollen, zum Beispiel der Zugriff auf den Webserver einer VM. Hier wird am besten ein Netzwerkressourcenpool angelegt. Anschließend wird dessen maximale Bandbreite festgelegt.

Mit VMware NSX bietet VMware eine umfassende Suite für den Aufbau eines Software-Defined Networking im Rechenzentrum. Auf Basis von NSX können Unternehmen logische Switches, Router, Firewalls, Lastenausgleichs-Lösungen, VPNs und mehr effizient im virtuellen Rechenzentrum zur Verfügung stellen. Auch hier kann es sinnvoll sein, solche Lösungen im eigenen Netzwerk einzuplanen.

Switch Embedded Teaming und mehr nutzen

Virtuelle Netzwerke in Windows Server 2016

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