330 likes | 482 Views
Virtualizace DATA-INTER Opava Vladimír Holub www.datainter.cz. Pojmy. Pojem virtualizace
E N D
Pojmy Pojem virtualizace Virtualizace je abstraktní vrtsva, která oddělí nebo isoluje nosnou komponentu, tj. fyzický hardware nebo software, od provozovaného operačního systému nebo aplikace za účelem vyšších IT zdrojů, flexibility a nebo bezpečnosti… Řešení virtualizace A/ Virtuální server (VS) - Na jednom operačním systému jsou virtualizovány (isolovány) současně provozované aplikační servery (FTP, WWW, SMTP, …) B/ Virtuální stroj/ Virtual Machine (VM) • Na jednom počítači jsou virtualizovány (isolovány) současně provozované operační systémy • Virtual Machine Monitor (VMM, Hypervisor) = nástroj, který koordinuje tyto systémy Předmětem tohoto semináře je softwarová virtualizace dle varianty B.
Schéma Schéma virtualizace
Důvody Výhody (důvody) virtualizace • využití výkonu hardware (90 až 95% je nevyužito) • současné provozování různých oper. systémů a jejich verzí (Linux, Windows, Novell, Mac OS, …) na jednom hardware • izolace operačních systémů a aplikací nebo jejich rozdílných verzí • testování a výuka oper. systémů a aplikací • prezentace „živých“ aplikací • klonování instalovaných oper. systémů (rychlá instalace dalších podobných VM) • vzdálené instalace a řešení problémů i při restartu oper. systému • simulace a testování netypických situací (aktualizace, havárie, obnova,…) • tvorba a testování rozsáhlých sítí • provozování clusterového nódu na „jednoduchém“ hardware • dokonalé zálohování • bezproblémový přesun mezi různým hardwarem (= zkopírování image) => nezávislost na HW • monitoring útoků • instalace a podpora starších verzí oper. systémů • existence hotových VM ke stažení (Linux distribuce, firewally, SMTP servery, …, cca 150 image) • možný start oper. systému z read-only medií (CD/ DVD) • Web hosting • eventuální navýšení rychlosti • manuální nebo dynamické rozložení zátěže na více serverech • úspora energie (servery, podpůrné zařízení, klimatizace, …) Poznámka: Některé argumenty jsou totožné s argumenty pro serverovou konsolidaci, proto virtualizace bývá jedním s typů její praktické realizace Nevýhody virtualizace • eventuální potřeba lépe dimenzovaného hardware (CPU, RAM, HDD,…) • nelze virtualizovat jakýkoliv hardware • vyšší závislost na funkcionalitě hardware
Typy virtualizace Typy virtualizace 1/ emulace - aneb plná virtualizace celého hardware s dynamickou rekompilací • není nutná modifikace hostovaného OS, provoz možný i na jiném CPU • velmi vysoká režie • ZX Spectrum, Atari, …
Typy virtualizace Typy virtualizace 2/ OS-level virtualizace - virtualizace dalších totožných OS na úrovni hostujícího OS (jeho kernelu)
Typy virtualizace Typy virtualizace 3/ aplikační virtualizace • virtulizace poskytuje jen základní komponenty potřebné pro běh aplikace, tj. systémové soubory, registry • rychlejší chod než v originálním OS
Typy virtualizace Typy virtualizace 4/ paravirtualizace • neemuluje hardware, ale poskytuje speciální API • bez VT v CPU vyžaduje modifikaci oper. systému (Microsoft Windows) • velmi malá režie (typicky 1 až 5%)
Typy virtualizace Typy virtualizace 5/ native virtualizace • aneb plná virtualizace s částečnou emulací hardware • nevyžaduje modifikování hostovaného OS, CPU musí být totožné • malá až středně velká režie
Virtualizace v CPU Virtualizace v CPU • Hardwarová podpora virtualizace • Virtualizační software pak plní úlohu „pouhého“ managementu Dva zástupci: Intel – Vanderpool (VT) Pentium 4 6x2, Pentium D-9x0, XEON 3xxx, 5xxx, 7xxx, Core 2 Duo AMD – Pacifica, druhá polovina roku 2006 Opteron 2200 a 8200, Athlon 64 x2, Turion 64 x2 přichází později, ale má toho umět víc, např. virtualizaci paměťového řadiče Poznámky: • nutná podpora v biosu a chipsetu • update bios – enable virtualization
Historie Historie XEN 2.x (free) VMware: - WorkStation 5.x (cca 5000,- Kč) - GSX Server 3.x (cca 45000,- Kč) - ESX Server 2.x (od 110000,- Kč) Microsoft: - Virtual PC (cca 3000,- Kč) - Virtual Server (od 15000,- Kč)
Současnost Dnes - dle hesla konkurence je zdravá XEN 3.x (free a $) Virtual Iron (free a $) KVM (free) VMware: - Player 1.0 (free) - Server 1.0 (free) - ESX 3.0 (od 1200 USD) Microsoft: - Virtual PC 2007 (free) - Virtual Server 2005 Standard R2 (free) - Virtual Server 2005 Enterprise R2 (free) rok 2006 = rok virtualizace
XEN XEN • Open Source projekt university v Cambridge • bez VT v CPU vyžaduje modifikaci oper. systému, což např. licence Microsoftu nedovoluje • součást Linuxových distribucí, Fedora 5, Suse, RedHat, … • Složitější management může řešit další Open Source aplikace zvaná Enomalism VMC • Jak XEN funguje? • Opírá se o tzv. protection mód v procesorech x86, kdy je možné používat 4 ringy (úrovně ochrany) • za běžných okolností v ringu 0 běží převážná většina OS, v ringu 3 pak jednotlivé aplikace. • XEN nabootuje do ringu 0 • do ringu 1 nastartuje tzv. privilegovaná doména dom0 (základní oper. systém) • dom0 pak v ringu 1 spouští další neprivilegované domény domU (virtuální stroje) • aby virtuální oper. systém mohl běžet v ringu 1, musí být jeho kernel modifikován • aplikace z jednotlivých domén domU beze změny běží v ringu 3 • doména dom0 vytváří backend ovladače zařízení, s kterými komunikují frontend ovladače z jednotlivých domU
edice XEN – edice 1/ Open Source XEN 3.0 RPM …
KVM KVM (Kernel-based Virtual Machine) • Open Source virtualizační řešení pro Linux na x86 hardware s VT CPU • Dostupný jako patch nebo externí modul pro Linuxový kernel • Součást jádra od verze 2.6.20, podporováno jádro od verze 2.6.16 • Provozovatelné jsou hostující oper. systémy: Linux (32-bit a 64-bit) Windows (32-bit) • KVM versus XEN • XEN je externí hypervisor, který převezme kontrolu nad strojem a rozděluje zdroje mezi virtuály, díky paravirtualizaci podává excelentní výkon • KVM je součástí jádra (linuxu) a k řízení virtálů používá normální Linuxový Scheduler a Memory Management. KVM je tedy mnohem menší a jednodušší.
Virtual Iron Virtual Iron • Vychází z filosofie XENu • Požaduje VT v CPU • Edice: • Free, Single server • Enterprise, $ • Podporované oper. systémy: • Red Hat Enterprise Linux 4 (32- a64-bit) • SUSE Linux Enterprise Server 9 (32- a 64-bit) • Windows XP Professional s Server 2003 (32-bit)
Microsoft Virtual Server Microsoft Virtual Server 2005 R2/ PC 2007 • zakoupen od firmy Connectix • edice Standard a Enterprise se liší max. počtem CPU: 4/ 32 Co dodat?
VMware VMware Player • Freeware • neumožňuje vytvářet a modifikovat zdroje pro VM, ale … • nelze nainstalovat na OS, kde je již jiný VMware produkt • ideální pro prezentace VMware Server • Freeware • možnost přikoupit support • nahrazuje a odvíjí se z původního produktu GSX Server • verze pro Linux nebo Windows VMware Infrastucture • $ • tzv. bare metal (není zapotřebí oper. systém) • další generace původního produktu ESX Server • rozšíření o Virtual Center klienta VMware ACE • poskytuje vysoké zabezpečení a kontrolu nad virtuálními desktopy P.S. Jednoduchá přenositelnost mezi produkty
Infastructure VMware Infrastucture 3.0 • slučuje původní produkty ESX Server a Virtual Center • výkonnější • podpora iSCSI a NAS • nový typ (levnějšího) limitovaného supportu (minor vs major) • cena per 2 CPU • centralizované licencování VMware poskytuje slevy pro školství (až 40%) …
VMFS VMware Infrastucture 3.0 • VMFS speciální a velmi rychlý file systém pro virtuální servery, který také umožňuje sdílení dat mezi více ESX Servery Poznámka: standardně nelze na storage přistupovat současně ze dvou a více serverů…
VMotion VMware Infrastucture 3.0 • VMotion přesun VM za chodu z jednoho fyzického serveru na druhý bez narušení dostupnosti OS a aplikací
HA VMware Infrastucture 3.0 • HA automatický restart VM na jiném fyzickém serveru v případě havárie
DRS VMware Infrastucture 3.0 • DRS inteligentní plánování rozložení zdrojů a jejich automatické využívání
Srovnání VMware Server kontra Infrastucture
Screenshoty Ukázka VMware Web Managementu
Screenshoty VMware (princip VNC) Ukázky Remote Console XEN (Java)
Screenshoty - údaj ukazuje aktuální potřebu skutečné frekvence CPU Monitoring výkonu (VI3)
Migrace Tipy na migraci tj. přesun operačního systému na fyzickém serveru do virtuálu bez reinstalace, tzv. P2V • 1. VMware Conventer • - edice: • Starter • free, migrace pouze za chodu OS • Enterprise • $, migrace po nabootování z CD, více migrací současně • 2. Ultimate P2V • - free • 3. EZP2V • - free
Zálohování Script (lze získat i u DATA-INTER) - určen pro VMware server pro Linux, popř. pro Windows - plánovaný shutdown VM, vykopírování na zvolené místo (LAN, USB, …), verifikace, start VM, odeslání emailu o úspěšnosti Tipy na zálohování esXpress - určen pro VMware ESX 2.x a 3.x - edice: Free, LE Starter, PRO, Enterprise Vizioncore esxRanger - určen pro VMware ESX 2.x a 3.x - edice: Basic (free), SE, PRO VMTS vmbk - určen pro VMware ESX 2.x a 3.x - free
Praxe Závěry z praxe • 1. generace VT v CPU nepřinese větší výkon využití je tedy hlavně u hypervisorů pro virtualizaci Windows platformy • SMP ve virtuálních strojích nepřináší vyšší výkon, spíše naopak • Hyper-Threading přináší vyšší výkon až při velkém počtu virtualizovaných strojů • přehnaná alokace zdrojů na virtuálních strojích vede k velkému snížení výkonu • 64-bit platforma u hostujícího OS není vždy jednoznačně rychlejší (do 4MB RAM), ale je stabilnější Horká novinka: - VMware uvolnil studii, která porovnává výkon ESX a XENu: ESX v ní vítězí - očekává se reakce XENu…
Licencování Licencování Microsoftu a ostatních aplikací • virtualizace nepřináší úsporu licencí • tzn. je zapotřebí licence na každý instalovaný/ provozovaný produkt ve virtualizovaném prostředí tak, jak tomu bylo ve vztahu k fyzickému stroji • u nových produktů (windows 2003, Exchange 2003, SQL 2005, …) na spuštěnou instanci • Software licencovaný na CPU je svázán s CPU, který je používán virtualizovaným serverem • licence na CPU se vztahuje na fyzický slot (neplatí tedy pro Hyperthreading a vícejádrové CPU) • oper. systém a aplikace typu OEM není dovoleno virtualizovat • speciální licence Windows Server 2003 R2 Enterprise: • 1 = 4, tj. 4x Windows Server 2003 R2 Enterprise (Standard)/ VM
Budoucnost Budoucnost • zdokonalování VT v CPU (Intel vs VT2) • virtualizace na desktopech • zdokonalování zabezpečení, centralizace a managementu VM • orientace na Linux …
Vzhůru do virtualizace aneb kdo nevirtualizuje, ať trpí… Děkuji za pozornost Otázky a odpovědi