新一代的Azure Stack HCI超融合雲端作業系統，是專為HCI超融合環境重新設計，並且針對Azure公有雲環境進行深度整合。本文將實作示範如何透過WAC管理平台，來輕鬆部署新一代Azure Stack HCI超融合叢集，並做好後續的維運和管理作業。
在2020年的Microsoft Inspire 2020大會上，微軟首度發佈新一代的HCI超融合雲端作業系統「Azure Stack HCI」，相信管理人員肯定會產生疑惑，新一代Azure Stack HCI和Windows Server 2019作業系統，所建置的HCI超融合叢集運作環境有何不同？簡單來說，新一代的Azure Stack HCI超融合雲端作業系統，是專為HCI超融合環境重新設計，如圖1所示，並且針對Azure公有雲環境進行深度整合。
圖1 Azure Stack HCI運作架構示意圖。 （圖片來源：Microsoft Azure Stack HCI Overview White Paper）
Azure Stack HCI亮眼新功能
首先，企業和組織期待已久的「自動容錯移轉延伸叢集」（Stretched Cluster for Automatic Failover）特色功能，便在新一代Azure Stack HCI超融合叢集架構中開始支援。因此，企業可以透過自動容錯移轉延伸叢集功能，在兩座資料中心之間建立並啟用延伸叢集功能的Azure Stack HCI超融合運作環境，透過「Active-Passive」或「Active-Active」運作模式，如圖2所示，幫助企業的營運服務達到高可用性和彈性。
圖2 自動容錯移轉延伸叢集Active-Passive和Active-Active運作架構示意圖。 （圖片來源：Microsoft Docs | Azure Stack HCI - Stretched clusters overview）
由於Azure Stack HCI更精簡且重新設計後少掉許多舊有包袱，因此在執行磁碟區的「修復」（Repair）和「重新同步」（Resync）時也獲得大幅度的改善。根據微軟官方的測試結果，在同樣的運作環境和工作負載情況下，與傳統Windows Server 2019 HCI超融合環境相較，新一代的Azure Stack HCI重新同步時間將會減少4至5倍之多，如圖3所示。
圖3 重新設計的Azure Stack HCI在修復和重新同步時效能大幅提升。 （圖片來源：Microsoft Docs | Azure Stack HCI - Stretched clusters overview）
除了每月定期安全性更新外，原則上每一年Azure Stack HCI都會釋出新功能版本，以便企業可以不斷地推進並享有各式亮眼特色功能。舉例來說，目前最新版本為Azure Stack HCI 20H2，其中「20H2」版本的表示方式為「Second half of 2020」，也就是2020年下半年發佈的版本，而下一版便為Azure Stack HCI 21H2，如圖4所示。
圖4 Azure Stack HCI版本更新原則和支援週期。 （圖片來源：Microsoft Docs | Azure Stack HCI更新和升級）
實戰部署Azure Stack HCI超融合叢集
在本文實作環境中，總共建立四台主機，前二台主機採用Windows Server 2019作業系統，第一台主機擔任DC網域控制站的角色（網域名稱為「lab.weithenn.org」），另一台主機擔任Windows Admin Center管理平台的角色，另外兩台主機則採用新版Azure Stack HCI 20H2雲端作業系統，並擔任HCI超融合叢集中節點主機的角色。
部署Azure Stack HCI 20H2雲端作業系統
過去採用Windows Server 2019作業系統建置HCI超融合環境時，僅使用眾多伺服器角色和功能當中的其中幾項而已。但是，新一代的Azure Stack HCI 20H2雲端作業系統，如圖5所示，則是重新設計且高度客製化的新版雲端基礎平台，同時只專注於提供Azure Stack HCI超融合叢集功能，並移除其他非必要的伺服器角色和功能。舉例來說，其他Windows Server應用中常見的Web Server（IIS）、DFS Replication、iSCSI Target Server、Remote Desktop Services等等，都不存在於Azure Stack HCI雲端作業系統當中。
圖5 安裝新一代的Azure Stack HCI 20H2雲端作業系統。
安裝完成後，系統將會出現命令提示字元視窗，提醒管理人員必須變更Administrator管理員帳號密碼，完成密碼變更作業後，將會出現「伺服器組態設定工具」（Server Configuration Tools，Sconfig）視窗，方便管理人員執行基本的伺服器組態設定作業，例如組態設定IP位址、變更電腦名稱、加入網域環境等等，如圖6所示。
圖6 Azure Stack HCI 20H2登入後自動開啟伺服器組態設定工具。
為兩台HCI超融合叢集節點主機，組態設定IP位址「10.10.75.21和10.10.75.22」，以及電腦名稱「HCI-Node01及HCI-Node02」。在儲存裝置部分，每台HCI叢集節點主機除了作業系統硬碟之外，額外配置「4顆」300GB的SSD固態硬碟，如圖7所示，以便屆時採用「All-Flash」類型建立HCI超融合叢集，並且這兩台HCI叢集節點主機都加入「同一個」Windows AD網域。
圖7 每台HCI叢集節點主機額外配置4顆300GB的SSD固態硬碟。
部署Windows Admin Center管理平台
在WAC（Windows Admin Center）管理主機的部分，完成基本的伺服器組態設定後加入「lab.weithenn.org」網域環境，並安裝最新版本「Windows Admin Center version 2009」，如圖8所示。這裡所謂WAC v2009版本並非2009年所發佈的WAC產品版本，而是指2020年9月所發佈的版本，微軟在發佈公告中也提醒大家正確的唸法為「Twenty oh-nine」。
圖8 採用最新發佈的Windows Admin Center v2009版本。
事實上，在最新的WAC v2009版本中，除了針對VM虛擬主機的管理功能不斷增強，例如線上遷移儲存資源（Live Storage Migration）、親和性以及反親和性規則（Affinity/Anti-Affinity Rules）等等之外，也開始支援部署及管理新版容器工具。例如，透過WAC管理平台為內部資料中心的Windows Server安裝Docker容器服務，支援經常使用的Windows容器映像檔，並且無須進行標記和鍵入容器映像檔名稱即可下載使用。
在開始部署之前，先確保WAC管理平台已經安裝「叢集建立延伸模組」（Cluster Creation Extension），可支援部署和管理HCI超融合叢集。登入WAC管理介面後，依序點選「Settings > Gateway > Extensions > Installed extensions」項目，輸入關鍵字「Cluster」，再點選「Cluster Creation（Preview）」項目，即可看到Cluster Creation延伸模組和相關資訊，如圖9所示，本文實作環境採用最新的「1.373.0」版本。
圖9 確認WAC管理平台已經安裝叢集建立延伸模組。
準備部署HCI超融合叢集
回到WAC主要管理介面中，依序點選「All connections > Add > Server Clusters > Create new」項目，進入精靈互動模式準備部署HCI超融合叢集。
首先，在Choose the cluster type頁面中，系統會詢問管理人員準備部署哪種類型的叢集，分別有傳統的「Windows Server」叢集和「Azure Stack HCI」超融合叢集，在本文實作環境中點選「Azure Stack HCI」項目。接著，在Select Server Locations選項中，系統詢問HCI超融合叢集的部署類型，分別是所有HCI叢集節點都在同一站台的「All servers in one site」，或者是分散在不同站台的「Servers in two sites」。本次實作環境，選擇所有HCI叢集節點都在同一站台的「All servers in one site」選項，如圖10所示。
圖10 選擇部署HCI超融合叢集並且所有HCI叢集節點都處於同一站台。
部署Azure Stack HCI超融合叢集 – Get Started
進入部署Azure Stack HCI超融合叢集組態設定流程後，透過叢集建立延伸模組的自動化組態設定流程，將會帶領管理人員在精靈互動模式中輕鬆依序地完成Get Started、Networking、Clustering、Storage、SDN等五個階段。
在第一個階段Get Started，於1.1 Check the prerequisites頁面中，系統提示相關前置作業資訊，例如建議為WAC管理平台執行註冊至Azure的動作，屆時便可透過Azure Portal輕鬆管理Azure Stack HCI超融合叢集，HCI叢集節點主機必須採用Azure Stack HCI雲端作業系統，稍後的組態設定流程必須具備本機Administrators群組的權限才行等等，建議管理人員再次檢視是否符合相關條件，避免稍後的部署作業發生非預期的錯誤。
在1.2 Add servers頁面中，則鍵入HCI叢集節點主機的管理者帳號和密碼，這個管理者帳號必須具備「Local Administrators Group」的身分和權限，然後鍵入HCI叢集節點主機的FQDN主機名稱，分別是HCI-Node01和HCI-Node02搭配網域名稱，然後按下〔Add〕按鈕進行檢查，如圖11所示，通過系統檢查作業後再按下〔Next〕按鈕，繼續下一個組態設定流程。
圖11 新增HCI叢集節點主機並通過系統驗證程序。
接著是1.3 Join a domain頁面，鍵入「lab.weithenn.org」網域管理者帳號，由於先前在基礎設定的前置作業中，已經將HCI超融合叢集節點主機加入網域，否則在此設定步驟中系統將會執行加入網域的動作。按下〔Apply changes〕按鈕，讓系統進行檢查作業，當狀態列為「Changes applied」通過系統檢查程序後，按下〔Next〕按鈕繼續下一個組態設定流程。
在1.4 Install features頁面中，系統則會檢查HCI超融合叢集節點主機，是否安裝建構Azure Stack HCI超融合叢集所需的伺服器角色和功能。由於在前置作業中僅進行基礎設定和加入網域，因此檢查結果為「Not installed」尚未安裝相關伺服器角色和功能。按下〔Install features〕按鈕，為HCI超融合叢集節點主機安裝所需的伺服器角色和功能，等待幾分鐘後順利安裝所需的伺服器角色和功能，待狀態改變為「Installed」時，就可以按下〔Next〕按鈕繼續設定。
值得一提的是，此步驟將會安裝Data Deduplication、Hyper-V、BitLocker Drive Encryption、Data Center Bridging、Failover Clustering、Active Directory module for Windows PowerShell、Hyper-V Module for Windows PowerShell等伺服器角色和功能。
進入1.5 Install updates頁面後，將會檢查HCI超融合叢集節點主機是否安裝最新的安全性更新，以避免稍後建構Azure Stack HCI超融合叢集時，遭遇到非預期的系統錯誤或是臭蟲導致部署失敗。由於前置作業中已經為HCI超融合叢集節點主機安裝最新安全性更新，否則將需要按下〔Install updates〕按鈕安裝最新安全性更新。
在1.6 Solution updates頁面中，倘若採用的HCI超融合叢集節點主機伺服器供應商有提供WAC管理平台延伸模組，便會安裝和檢查更新，例如Dell EMC OpenManage Integration、Lenovo XClarity Integrator等等。
由於在1.4 Install features組態設定步驟中所安裝的伺服器角色和功能，例如Hyper-V伺服器角色，需要重新啟動主機後才能套用生效，因此在1.7 Restart servers頁面中，可以看到二台HCI超融合叢集節點主機，檢查後的Status欄位值為「Restart needed」，按下〔Restart servers〕按鈕執行重新啟動和套用生效的工作任務。
部署Azure Stack HCI超融合叢集 – Networking
在2.1 Verify network adapters頁面中，系統將會檢查每一台HCI超融合叢集節點主機的網路組態，為稍後部署HCI超融合叢集虛擬交換器和虛擬網路環境做準備。
在2.2 Select management adapters頁面中，選擇每台HCI超融合叢集節點主機，用於「管理」（Management Network）用途的網路卡，並且按下〔Apply and test〕按鈕進行套用生效和測試作業，在本文實作環境中選擇「二張」網路卡並建立網路卡小組，以便管理用途網路流量具備「負載平衡和容錯移轉」（Load Balancing and FailOver，LBFO）的高可用性機制。完成套用和測試作業程序後，可以發現系統自動建立網路卡小組「vEthernet（Management）」，並將相關網路卡名稱變更為「Management」以利識別，如圖12所示。
圖12 指派每台HCI超融合叢集節點主機用於管理用途的網路卡。
而在2.3 Define networks頁面中，管理人員可以看到HCI超融合叢集節點主機中其他網路卡的網路資訊，包括IP位址、網路遮罩、MAC位址、VLAN ID等等。值得注意的是，當運作環境中實體交換器有啟動Jumbo Frame機制，於此頁面下方展開Advanced項目，在Jumbo packet size欄位中填入適合的MTU數值。同樣地，按下〔Apply and test〕按鈕進行套用生效和測試作業。當Statue欄位值為「Passed」通過測試程序後，按下〔Next〕按鈕繼續下一個組態設定流程。
在2.4 Virtual switch頁面中，管理人員則選擇符合運作環境的虛擬交換器架構，系統將會為每一台HCI超融合叢集節點主機，建立vSwitch虛擬網路交換器。在本文實作業環境中，同樣規劃二張網路卡用於「VM虛擬主機」網路流量，而另外二張網路卡則規劃為「S2D儲存資源」網路流量，所以選擇「Create two virtual switches」項目，如圖13所示，分別建立兩台不同用途的vSwitch虛擬網路交換器，以便分別處理VM虛擬主機和S2D儲存資源網路流量。
圖13 建立HCI超融合叢集環境vSwitch虛擬網路交換器。
此外，在Azure Stack HCI超融合叢集環境中，並非建立傳統的Hyper-V vSwitch虛擬網路交換器，展開下方Advanced子項目後，可以看到系統預設已經勾選「Use switch-embedded teaming」選項，表示稍後建立支援RDMA卸載功能的「SET（Switch-Embedded Teaming）」虛擬網路交換器。
部署Azure Stack HCI超融合叢集 – Clustering
在3.1 Validate cluster頁面中，系統在建構Azure Stack HCI超融合叢集之前，執行「叢集驗證」（Cluster Validation）的動作，確保每台HCI超融合叢集節點主機符合各項運作需求，避免稍後建立HCI超融合叢集時發生非預期的錯誤。
按下〔Validate〕按鈕執行叢集驗證作業，系統將會彈出啟用CredSSP驗證機制的說明，按下〔Yes〕按鈕後將進行啟用並執行叢集驗證的動作。倘若發生無法順利執行驗證機制，並得到「The WinRM client cannot process the request.」的錯誤訊息時，可以在HCI超融合叢集節點主機上手動執行「Enable-WSManCredSSP -Role "Server"」PowerShell指令，待部署完成後再進行停用的動作即可。
當叢集驗證工作任務經過幾分鐘完成檢查作業後，管理人員可以按下「Download report」，下載容錯移轉叢集驗證報告查看檢查作業細項，如圖14所示。
圖14 通過叢集驗證工作程序並查看檢查作業細項。
隨後，在3.2 Create cluster頁面中的Cluster name欄位鍵入HCI超融合叢集名稱，本文實作名稱為「HCI-Cluster」，展示Advanced子項目後，在Networks的部分保持預設值「Use all networks」即可。在IP addresses選擇「Specify one or more static addresses」項目，然後鍵入HCI超融合叢集固定IP位址，本文實作為「10.10.75.30」，按下〔Add〕按鈕，然後按下〔Create cluster〕按鈕執行建立容錯移轉叢集的動作，經過幾分鐘作業時間後系統將顯示順利建立容錯移轉叢集。
部署Azure Stack HCI超融合叢集 – Storage
在4.1 Clean drives頁面中，將每台HCI超融合叢集節點主機中的儲存資源進行整合。值得注意的是，倘若HCI超融合叢集節點主機中的儲存裝置，已經被「宣告」（Claimed）為使用狀態，例如硬碟初始化為GPT格式、硬碟格式化為NTFS檔案系統等等。
屆時這些已經宣告使用狀態的儲存裝置，便無法整合加入至HCI超融合叢集的儲存資源當中。因此，系統提醒管理人員再次確認儲存裝置未進行宣告，倘若管理人員無法確認儲存裝置是否為乾淨狀態的話，按下〔Erase drives〕按鈕執行儲存裝置內容清空的動作。
在4.2 Verify drives頁面中，將會檢查每台HCI超融合叢集節點主機中，可用於HCI超融合叢集的儲存裝置，在本文實作環境中，正確檢查出每台HCI超融合叢集節點主機，額外配置的「4顆」300GB SSD固態硬碟。
進入4.3 Validate Storage頁面後，針對儲存裝置是否能加入HCI超融合叢集的儲存資源進行驗證，驗證作業完成後，可以按下「Download report」查看容錯移轉叢集報表中，針對Storage Spaces Direct的驗證檢查細項，如圖15所示。
圖15 通過HCI超融合叢集儲存資源驗證程序並查看驗證報表內容。
在4.4 Enable Storage Spaces Direct頁面中，則按下〔Enable〕按鈕執行啟用Storage Spaces Direct機制，在原有Windows Server容錯移轉叢集架構中整合儲存資源，啟用成為Azure Stack HCI超融合叢集架構。同樣地，經過幾分鐘作業時間後，順利啟用Storage Spaces Direct技術，管理人員可以下載報表檔案查看詳細資訊，如圖16所示。
圖16 HCI超融合叢集建構完成。
部署Azure Stack HCI超融合叢集 – SDN
在HCI超融合叢集最後部署階段，可以直接將「網路控制器」（Network Controller）部署在HCI超融合叢集最後部署階段中，打造出「軟體定義網路環境」（Software Defined Networking，SDN）。由於文章篇幅的關係便暫不建立SDN軟體定義網路環境，所以按下〔Skip〕略過定義和部署網路控制器的動作。
至此，Azure Stack HCI超融合叢集已經部署完成。同時，在WAC管理介面All connections清單中，已經自動出現HCI-Cluster超融合叢集，點選後即可開始透過WAC管理Azure Stack HCI超融合叢集。
現在管理人員便可以透過WAC管理平台，看到HCI超融合叢集的各種使用率和工作負載情況，包括HCI叢集節點主機數量、儲存裝置數量、運作的VM虛擬主機數量、HCI叢集整體CPU/Memory/Storage工作負載情況、IOPS儲存效能、Latency延遲時間、Throughput傳輸速率等等，如圖17所示。
圖17 透過WAC管理平台查看和管理HCI超融合基礎架構。
關閉CredSSP通訊協定
由於剛才建立Azure Stack HCI叢集過程中，已為每一台HCI叢集節點主機，啟用有安全性疑慮的CredSSP通訊協定。現在，Azure Stack HCI叢集已經部署完成，可以停用每台HCI叢集節點主機的CredSSP通訊協定，降低主機安全性風險。
在Windows Admin Center管理頁面中，點選All connections內個別的HCI叢集節點主機，在Overview項目中即可看到〔Disable CredSSP〕按鈕，如圖18所示，按下之後當系統成功停用CredSSP通訊協定，該按鈕便會消失。
圖18 停用每台HCI叢集節點主機的CredSSP通訊協定。
CAU自動化部署安全性更新
在Azure Stack HCI超融合叢集環境中，管理人員可以透過「叢集感知更新」（Cluster-Aware Updating，CAU）機制，輕鬆地為Azure Stack HCI超融合叢集部署安全性更新機制。點選左側的「Updates」項目，準備透過CAU叢集感知更新機制，為Azure Stack HCI超融合叢集進行安全性更新。
按下〔Check for updates〕按鈕，系統將會檢查每台HCI叢集節點主機作業系統層級的安全性更新，接著檢查硬體伺服器的安全性更新，確認進行安裝作業後按下〔Install〕按鈕，每台HCI叢集節點主機便會依序執行「Fetching Status > Waiting > Scanning > Staging > Installing > Succeeded」等動作，如圖19所示，管理人員可透過「Update Status」欄位狀態，了解每台HCI叢集節點主機部署安全性更新的狀態。
圖19 透過CAU機制為HCI叢集節點主機部署安全性更新。
結語
透過本文的深入剖析及實作演練，管理人員只要透過WAC管理平台，即可輕鬆部署新一代Azure Stack HCI超融合叢集，同時後續的維運和管理也都可以透過WAC管理平台完成，幫助原本IT人員編制便不多的中小型企業，能夠有更佳的部署和管理體驗。
＜本文作者：王偉任，Microsoft MVP及VMware vExpert。早期主要研究Linux/FreeBSD各項整合應用，目前則專注於Microsoft及VMware虛擬化技術及混合雲運作架構，部落格weithenn.org。＞