Hyper-V 搭建 Linux 集群实战笔记（Internal Switch + NAT 方案）

目标：在 Hyper-V 上搭建多节点 Linux 集群，节点间固定 IP 互通，且都能上网
网络方案：Internal 虚拟交换机 + 宿主机 NAT（类似 VirtualBox Host-Only + NAT）
适用系统：AlmaLinux / RHEL / CentOS / Ubuntu / Debian 等
更新日期：2026-07-15

目录

一、网络架构设计

┌─────────────────────────────────────────┐
│              宿主机 Windows 11            │
│  ┌─────────────────────────────────┐    │
│  │  vEthernet (InternalSwitch)     │    │
│  │  IP: 192.168.100.1/24 (网关)    │    │
│  │  NAT → 物理网卡 → 外网          │    │
│  └─────────────────────────────────┘    │
│           │           │           │      │
│     ┌─────┘     ┌─────┘     ┌─────┘     │
│     ▼           ▼           ▼          │
│  VM-Node1   VM-Node2   VM-Node3        │
│  100.101    100.102    100.103         │
└─────────────────────────────────────────┘
节点 固定 IP 用途
宿主机网关 192.168.100.1 VM 的网关和 DNS
Node1 192.168.100.101 Master / 管理节点
Node2 192.168.100.102 Worker1
Node3 192.168.100.103 Worker2

二、创建 Internal 虚拟交换机

2.1 图形界面方式

  1. 打开 Hyper-V 管理器 → 右侧"操作"面板 → 虚拟交换机管理器

  2. 左侧选择 "新建虚拟网络交换机" → 右侧选择 "内部" → 点击 "创建虚拟交换机"

  3. 填写属性：

    • 名称(N)：InternalSwitch
    • 连接类型：内部（仅虚拟机与宿主机之间）

  4. 点击 应用(A) → 确定(O)

2.2 PowerShell 方式（推荐，更精确）

在宿主机以管理员打开 PowerShell，执行：

# 创建 Internal 类型的虚拟交换机
New-VMSwitch -SwitchName "InternalSwitch" -SwitchType Internal

验证创建成功：

Get-VMSwitch | Select Name, SwitchType

预期输出：

Name            SwitchType
----            ----------
Default         Internal
ExternalSwitch  External
InternalSwitch  Internal

三、配置宿主机 NAT（关键步骤）

Internal Switch 创建后，VM 和宿主机能互通，但还不能上网。需要在宿主机上配置 NAT 转发。

3.1 给宿主机的虚拟网卡设置 IP

# 查看虚拟网卡的确切名称
Get-NetAdapter | Where Name -Like "*InternalSwitch*"

预期输出：

Name                      InterfaceDescription       Status
----                      --------------------       ------
vEthernet (InternalSwitch) Hyper-V Virtual Ethernet   Up

然后设置 IP：

New-NetIPAddress -IPAddress 192.168.100.1 -PrefixLength 24 -InterfaceAlias "vEthernet (InternalSwitch)"

如果提示接口已存在 IP，先查看已有 IP：

Get-NetIPAddress -InterfaceAlias "vEthernet (InternalSwitch)" | Select IPAddress, PrefixLength

3.2 创建 NAT 规则

New-NetNat -Name "InternalSwitch" -InternalIPInterfaceAddressPrefix 192.168.100.0/24

验证 NAT 创建成功：

Get-NetNat | Select Name, InternalIPInterfaceAddressPrefix

预期输出：

Name            InternalIPInterfaceAddressPrefix
----            --------------------------------
InternalSwitch  192.168.100.0/24

3.3 验证宿主机配置

# 查看 InternalSwitch 网卡的 IP
Get-NetIPAddress -InterfaceAlias "vEthernet (InternalSwitch)" | Select IPAddress, PrefixLength

应该显示：

IPAddress       PrefixLength
---------       ------------
192.168.100.1              24

四、创建 Linux 虚拟机

4.1 下载 AlmaLinux ISO

官网：https://almalinux.org/

建议下载 AlmaLinux 9.x DVD ISO（约 9GB，包含完整软件包）。

4.2 创建第一台 VM（Node1）

Hyper-V 管理器 → 右侧"操作"面板 → 新建 → 虚拟机

步骤 配置项 值
1 名称 AlmaLinux-Node1
1 位置 D:\Hyper-V\Virtual Machines\（Hyper-V 默认）
2 代数 第 2 代（AlmaLinux 9 默认 UEFI 启动，第 2 代兼容性更好）
3 内存 2048 MB（2GB，Linux 足够）
3 动态内存 ✅ 勾选
4 网络 InternalSwitch
5 硬盘 路径 D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node1\AlmaLinux-Node1.vhdx（先建子目录），大小 40 GB
6 安装选项 选择下载的 AlmaLinux ISO

重要：完成向导后，先不要启动虚拟机！右键 VM → 设置 → 安全 → 取消勾选"启用安全启动"。Linux 发行版通常没有微软签名的安全启动密钥，开启会导致无法引导。

4.4 安装 AlmaLinux

  1. 启动 VM → 连接控制台
  2. 选择 Install AlmaLinux 9.x
  3. 语言选择 简体中文
  4. 安装目的地：选中硬盘 → 点击"完成"（自动分区）
  5. 网络和主机名：
    • 打开以太网开关（此时是 DHCP 状态，先不用管，装完再改静态 IP）
    • 主机名设为 node1
  6. root 密码：设置密码
  7. 创建用户：建议创建一个普通用户（如 admin），勾选"设为管理员"
  8. 点击 开始安装

安装完成后重启。

重要：重启后如果不进入系统而是回到安装菜单，说明 ISO 还在 DVD 驱动器里。
进入系统前先关机 → 编辑 VM 设置 → DVD 驱动器 → 选择 None，再启动。

五、配置 Linux 静态 IP

5.1 登录系统

用 root 或普通用户登录。

5.2 查看网卡状态

nmcli device status

情况 A：CONNECTION 列有名字（如 eth0）

DEVICE  TYPE      STATE      CONNECTION
eth0    ethernet  connected  eth0

情况 B：CONNECTION 列为 --（安装时未配置网络）

DEVICE  TYPE      STATE      CONNECTION
eth0    ethernet  已断开     --

网卡名称可能是 eth0、ens160、enp0s3 等，以实际输出为准。以下命令中假设为 eth0。

5.3 配置静态 IP

方式一：CONNECTION 有名字（用 modify）

nmcli connection modify eth0 \
  ipv4.addresses 192.168.100.101/24 \
  ipv4.gateway 192.168.100.1 \
  ipv4.dns "8.8.8.8,114.114.114.114" \
  ipv4.method manual

nmcli connection down eth0 && nmcli connection up eth0

方式二：CONNECTION 为 --（用 add 创建新连接）

nmcli connection add type ethernet con-name eth0 ifname eth0 \
  ipv4.addresses 192.168.100.101/24 \
  ipv4.gateway 192.168.100.1 \
  ipv4.dns "8.8.8.8,114.114.114.114" \
  ipv4.method manual

nmcli connection up eth0

DNS 必须用公共 DNS（如 8.8.8.8），不能用 192.168.100.1（宿主机网关不是 DNS 服务器，无法解析域名）。

如果 modify 后 up 报错（IP 配置无法保留）

NetworkManager 状态混乱时，删除重来最干净：

nmcli connection delete eth0
nmcli connection add type ethernet con-name eth0 ifname eth0 \
  ipv4.addresses 192.168.100.101/24 \
  ipv4.gateway 192.168.100.1 \
  ipv4.dns "8.8.8.8,114.114.114.114" \
  ipv4.method manual

5.4 验证网络

# 查看 IP
ip addr | grep 192.168.100

预期输出：

inet 192.168.100.101/24 brd 192.168.100.255 scope global noprefixroute eth0

# Ping 宿主机网关（验证 VM 与宿主机互通）
ping 192.168.100.1 -c 4

# Ping 公网 IP（验证 NAT 是否通）
ping 8.8.8.8 -c 4

# Ping 域名（验证 DNS 是否生效）
ping baidu.com -c 4

三步全部通过，说明网络配置成功。

六、创建其他节点（Node2、Node3...）

6.1 复制 VM（最快方式）

不需要重复安装系统，直接复制 VHDX 创建新 VM。

前置知识：检查点与磁盘文件的关系

当 VM 有检查点（Checkpoint）时，Hyper-V 会创建差分磁盘链：

原始状态 ──→ 创建检查点1 ──→ 创建检查点2 ──→ 当前状态
   │              │                │               │
   │           .vhdx冻结       .avhdx1冻结      .avhdx2（活跃）
   │              │                │               │
   │           只读父盘        差分磁盘1        差分磁盘2
   └────────────────────────────────────────────────┘
                        合并后才是完整状态
  • .vhdx：创建第一个检查点时被冻结，只读，不包含检查点之后的任何变更
  • .avhdx：差分磁盘，记录检查点之后的变更，不能单独复制（依赖父 .vhdx）

直接复制 .vhdx = 只拿到检查点之前的旧状态，后续配置的静态 IP、安装的软件等都在 .avhdx 里，会丢失。

方案一：删除检查点后复制（最推荐，黄金镜像）

适用场景：不需要保留原 VM 的检查点，追求简单直接。这是搭建集群的最佳实践。

核心思路：配置完网络后，删除所有检查点让 .vhdx 合并为可写的完整状态，之后 .vhdx 就是黄金镜像，随时可以复制出新节点。

步骤：

  1. 关闭 Node1

    Stop-VM -Name "AlmaLinux-Node1" -Save

  2. 在 Hyper-V 管理器中删除检查点

    • 选中 AlmaLinux-Node1 → 下方"检查点"面板
    • 右键检查点 → 删除检查点
    • 等待合并完成（底部有进度条）

  3. 确认合并完成（.avhdx 消失）

    Get-ChildItem "D:\Virtual Hard Disks\" | Where Name -Like "AlmaLinux-Node1*"

  4. 创建子目录并复制 VHDX

    建议每个 VM 的 VHDX 放在独立子目录，方便管理：

    # 创建子目录
New-Item -ItemType Directory -Path "D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node2" -Force

# 复制 VHDX 到子目录
Copy-Item "D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node1.vhdx" `
  "D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node2\AlmaLinux-Node2.vhdx"

  5. 创建新 VM 并关闭安全启动

    New-VM 没有参数直接关闭安全启动，但可以用分号把两个命令合并成一行执行：

    New-VM -Name "AlmaLinux-Node2" -MemoryStartupBytes 2GB -Generation 2 `
  -VHDPath "D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node2\AlmaLinux-Node2.vhdx" `
  -SwitchName "InternalSwitch"; `
Set-VMFirmware -VMName "AlmaLinux-Node2" -EnableSecureBoot Off

    注意：New-VM 默认启用安全启动，Linux 必须关闭，否则启动时会报错"Start PXE over IPv4"（找不到可引导设备）。

为什么不需要保留检查点？
集群节点应该是可丢弃、可重建的。需要回滚时，直接删除 VM 从 .vhdx 重新创建即可，比检查点更简单。检查点链会占用额外磁盘空间，且结构复杂。

如果想保留回滚能力：可以在配置完网络后先创建一个新的检查点，然后删除旧的检查点。这样 .vhdx 包含配置好网络的完整状态，同时保留了一个回滚点。后续 Node1 的变更写入 .avhdx，不影响 .vhdx 的内容，你仍然可以随时复制 .vhdx 作为黄金镜像。

方案二：导出/导入（保留原 VM 检查点）

适用场景：原 VM 的检查点很重要，不能删除。

Hyper-V 导出功能会完整保存整个检查点链（包括 .vhdx + 所有 .avhdx），导入时复制为新 VM。

步骤：

  1. 关闭 Node1

    Stop-VM -Name "AlmaLinux-Node1" -Save

  2. 导出 Node1

    Export-VM -Name "AlmaLinux-Node1" -Path "D:\VMs\Export"

  3. 确认导出目录结构

    Get-ChildItem "D:\VMs\Export\AlmaLinux-Node1" -Recurse

    导出目录包含：

    • Snapshots\ — 检查点文件
    • Virtual Hard Disks\ — .vhdx 和 .avhdx
    • Virtual Machines\ — .vmcx 配置文件（导入时需要用这个路径）

  4. 创建子目录避免 VHD 文件名冲突

    Import-VM 会原样复制 VHD 文件（文件名不变），如果目标目录已有 AlmaLinux-Node1.vhdx 会报错。必须先创建子目录：

    New-Item -ItemType Directory -Path "D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node2" -Force

  5. 导入为新 VM

    -Path 必须指向 Virtual Machines 子目录下的 .vmcx 文件：

    Import-VM -Path "D:\VMs\Export\AlmaLinux-Node1\Virtual Machines\你的虚拟机ID.vmcx" `
  -Copy -GenerateNewId `
  -VhdDestinationPath "D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node2"

    注意：

    • GenerateNewId 只生成新的 VM ID，不会改 VM 名称和 VHD 文件名
    • 导入后 VM 名称仍然是 AlmaLinux-Node1，需要手动重命名

  6. 重命名新 VM

    导入后 Hyper-V 中会有两个 AlmaLinux-Node1（原 VM 和新导入的），不能直接用 Rename-VM -Name（会把两个都改名）。

    正确做法：用 VMId 区分，通过管道重命名：

    # 查看 VMId 区分原 VM 和新 VM
Get-VM | Select Name, VMId

# 新导入的 VM 会有新的 VMId（GenerateNewId 生成的）
# 用 -Id 参数（不是 -VMId）指定要改名的 VM
Get-VM -Id "新VM的VMId" | Rename-VM -NewName "AlmaLinux-Node2"

    或者分步写：

    $vm = Get-VM -Id "新VM的VMId"
Rename-VM -VM $vm -NewName "AlmaLinux-Node2"

  7. 删除新 VM 的检查点（改名 VHD 前必须做！）

    关键步骤：导入会把检查点链一起带过来。如果直接改名 VHD 文件，.vhdx 内部记录的 .avhdx 路径会失效，导致启动报错。

    Hyper-V 管理器 → 选中 AlmaLinux-Node2 → 下方"检查点"面板 → 右键检查点 → 删除检查点

    等待合并完成，确认 .avhdx 文件消失：

    Get-ChildItem "D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node2"
# 预期只剩 .vhdx，没有 .avhdx

  8. 改名 VHD 文件并更新路径

    检查点合并后，.vhdx 成为独立文件，可以安全改名：

    • 文件资源管理器：D:\Virtual Hard Disks\AlmaLinux-Node2\AlmaLinux-Node1.vhdx → 重命名为 AlmaLinux-Node2.vhdx
    • Hyper-V 管理器 → 右键 AlmaLinux-Node2 → 设置 → SCSI 控制器 → 硬盘驱动器 → 浏览 → 选择改名后的 AlmaLinux-Node2.vhdx

优点：原 VM 检查点完全保留，新 VM 独立运行
缺点：新 VM 也带着检查点链，占用额外空间；导入后必须先删检查点再改名，否则启动报错；操作步骤比复制 VHDX 复杂得多

6.2 启动 Node2 后修改配置（避免 IP 冲突）

无论用哪种方案复制，Node2 都是 Node1 的完整复制，IP 和主机名完全一样，必须修改：

# 修改主机名
hostnamectl set-hostname node2

# 修改静态 IP（注意改为 102）
nmcli connection modify eth0 \
  ipv4.addresses 192.168.100.102/24 \
  ipv4.gateway 192.168.100.1 \
  ipv4.dns "8.8.8.8,114.114.114.114" \
  ipv4.method manual

nmcli connection down eth0 && nmcli connection up eth0

注意：复制 VHDX 后，Node2 和 Node1 有相同的 MAC 地址。如果两个 VM 同时运行，需要让 Hyper-V 重新生成 MAC 地址：右键 Node2 → 设置 → 网络适配器 → 高级功能 → MAC 地址 → 动态分配。

6.3 修改 Node3（同理）

hostnamectl set-hostname node3

nmcli connection modify eth0 \
  ipv4.addresses 192.168.100.103/24 \
  ipv4.gateway 192.168.100.1 \
  ipv4.dns "8.8.8.8,114.114.114.114" \
  ipv4.method manual

nmcli connection down eth0 && nmcli connection up eth0

七、集群网络验证

7.1 节点间互通测试

在 Node1 上执行：

ping 192.168.100.102 -c 4
ping 192.168.100.103 -c 4

7.2 外网访问测试

在每个节点执行：

ping baidu.com -c 4
curl -I http://baidu.com

7.3 SSH 远程连接（从宿主机）

在宿主机 PowerShell 或终端中：

ssh admin@192.168.100.101
ssh admin@192.168.100.102
ssh admin@192.168.100.103

首次连接会提示确认指纹，输入 yes 即可。

八、宿主机防火墙放行（如需从外部访问集群）

如果需要在宿主机上访问集群的某些端口（如 80、443、3306、6379 等），需要配置端口转发：

# 示例：将宿主机的 8081 端口转发到 Node1 的 80 端口
netsh interface portproxy add v4tov4 listenaddress=0.0.0.0 listenport=8081 connectaddress=192.168.100.101 connectport=80

# 查看所有端口转发规则
netsh interface portproxy show all

# 删除规则
netsh interface portproxy delete v4tov4 listenaddress=0.0.0.0 listenport=8081

同时放行防火墙：

New-NetFirewallRule -DisplayName "Cluster-Port-8081" -Direction Inbound -Protocol TCP -LocalPort 8081 -Action Allow

九、常见问题排查

问题 原因 解决
VM 无法上网 ① NAT 规则未创建；② DNS 配置错误（用了 192.168.100.1 当 DNS） ① 检查 Get-NetNat；② DNS 必须用公共 DNS（如 8.8.8.8），宿主机网关不是 DNS 服务器
VM 无法 Ping 通宿主机 192.168.100.1 宿主机防火墙拦截 检查 Windows 防火墙，或临时关闭测试
VM 间无法互通 在同一 Internal Switch 下应该互通，检查 IP 是否在同一网段 确认都是 192.168.100.x/24
宿主机无法 SSH 到 VM VM 未安装 SSH 或防火墙拦截 systemctl status sshd，systemctl enable --now sshd
复制 VHDX 后网络不通 MAC 地址冲突 在 Hyper-V 设置中重新生成 MAC 地址
nmcli 命令报错 网卡名不对 用 nmcli device status 确认实际网卡名

十、日常运维命令速查

# 查看所有 VM 状态
Get-VM | Select Name, State, Uptime, MemoryAssigned

# 启动/关闭/重启 VM
Start-VM -Name "AlmaLinux-Node1"
Stop-VM -Name "AlmaLinux-Node1" -Save       # 休眠
Stop-VM -Name "AlmaLinux-Node1" -Force      # 强制关机
Restart-VM -Name "AlmaLinux-Node1" -Force

# 查看 VM IP（通过 Hyper-V 集成服务）
Get-VM -Name "AlmaLinux-Node1" | Select Name, @{N='IP';E={(Get-VMNetworkAdapter -VMName $_.Name).IPAddresses}}

# 连接控制台
vmconnect localhost "AlmaLinux-Node1"

# 删除 NAT（如需重建）
Get-NetNat -Name "InternalSwitch" | Remove-NetNat

# 删除虚拟交换机（如需重建）
Remove-VMSwitch -Name "InternalSwitch" -Force

十一、总结

步骤 操作 命令/路径
1 创建 Internal Switch New-VMSwitch -SwitchName "InternalSwitch" -SwitchType Internal
2 宿主机配置 IP New-NetIPAddress -IPAddress 192.168.100.1 -PrefixLength 24 -InterfaceAlias "vEthernet (InternalSwitch)"
3 创建 NAT 规则 New-NetNat -Name "InternalSwitch" -InternalIPInterfaceAddressPrefix 192.168.100.0/24
4 创建 Linux VM Hyper-V 管理器 → 新建虚拟机，网络选 InternalSwitch
5 VM 内配置静态 IP nmcli connection modify eth0 ipv4.addresses 192.168.100.101/24 ...
6 验证 ping 192.168.100.1、ping baidu.com、ssh admin@192.168.100.101

核心优势：此方案下 VM 的 IP 完全由你控制，不受路由器 DHCP 影响，换 Wi-Fi、重启路由器都不会改变集群内部网络。非常适合本地开发测试和 K8s 集群搭建。

更新时间：2026-07-15
适用环境：Windows 11 + Hyper-V + AlmaLinux 9 / RHEL 9 / CentOS 9

posted @ 2026-07-16 15:09  RK5123153  阅读(23)  评论(0)    收藏  举报