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Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT
Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT Vasu Chandrasekhara, Andreas Eberhart Hewlett-Packard Zu den Referenten l Andreas Eberhart: l – Studierte Informatik in Ulm und Portland, Oregon – Danach mehrere Jahre SWEngineer in der Industrie – 1998-2003 wiss. Mitarbeiter an der International University Bruchsal – Promotion 2003 – 2004 wiss. Mitarbeiter an der TH Karlsruhe – Seit 2004 Senior Software Architekt für Server Virtualisierung und Grid Technologien bei HP Chandrasekhara, Eberhart Vasu Chandrasekhara – Berater bei SAP in Walldorf – Wiss. Mitarbeiter EML Heidelberg – Gründete quadox AG (Software- und Beratungsfirma mit mittlerweile 24 Mitarbeitern) 2001 – Entwickelte Management Software für Migration und Virtualisierung – 2004 Aquisition durch HP – Seit 2004 Senior Software Architekt bei HP für Migrationstools Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 2 Unsere Tätigkeit bei HP Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 3 Gesamtüberblick 1. 2. 3. 4. 5. Einführung Grundlagen Produkte und Standards Anwendungsszenarien Einordnung und Ausblick Homepage des Seminars: http://web.cecs.pdx.edu/~eberhart/virt/ Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 4 Vorläufige Zeitplanung 1. Tag 2. Tag 9:00 – 10:30 Sitzung 4 10:00 – 10:15 Begrüßung, Vorstellung 10:30 – 11:00 Pause 10:15 – 11:45 Sitzung 1 11:00 – 12:00 Sitzung 5 11:45 – 13:00 Essen 12:00 – 13:15 Essen 13:00 – 14:30 Sitzung 2 13:15 – 14:45 Sitzung 6 14:30 – 15:00 Pause 14:45 – 15:00 Pause 15:00 – 17:00 Sitzung 3 15:00 – 16:00 Sitzung 7 Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 5 Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT Teil 1: Einführung Vasu Chandrasekhara, Andreas Eberhart Hewlett-Packard Szenario 1 l l Sie sind ein Windows Benutzer, müssen aber hin und wieder mit Linux arbeiten Früher – Man installiert einen 2. Rechner mit Linux – Dual Boot l Heute – Sie installieren VMware und können somit gleichzeitig mit beiden Systemen arbeiten Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 7 Szenario 2 l l Sie sind beim Kunden und müssen eine Lösung demonstrieren Früher – Man versucht alles auf dem Laptop zum Laufen zu bekommen l Heute – VPN ins Firmennetz – Man zeigt das Demo System per Remote Desktop Oder, da VPN von fremdem Netz oft nicht möglich: – Man hat 1:1 Kopie einer/mehrerer virtueller Maschinen mit der lauffähigen Lösung auf dem Laptop Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 8 Szenario 3 l l Sie wollen eine Software evaluieren Früher – Sie laden die Software – Sie quälen sich durch die Installation – Sie hoffen, dass Ihr System danach noch so läuft wie zuvor l Heute – Sie laden sich ein vorinstalliertes Virtual Machine Image – Sie starten das Image und legen los Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 9 Szenario 4 l l Sie schreiben Software und bieten diese zum Download an Früher – Sie kompilieren Ihre Software für verschiedene Plattformen l Heute – Sie verwenden .NET oder Java und basieren auf der entsprechenden Laufzeitumgebung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 10 Szenario 5 l l Sie wollen auf Windows X Service Pack Y umsteigen Früher – Sie tun es und hoffen das beste l Heute – Sie machen einen Snapshot der Virtuellen Festplatte – Sie installieren – Falls es schiefgeht drücken Sie auf „Undo“ Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 11 Was haben die Szenarien gemein? l Alle Szenarien – machen Ihnen das Leben leichter – ermöglichen neue Vorgehensweisen – verwenden Virtualisierung in der ein oder der anderen Form l Ansatz ist sehr unterschiedlich – – – – Display CPU / Hardware Storage Applikation Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 12 Definition Virtualisierung l Virtualisierung: logische Schicht zwischen Anwendung und Ressource, welche die physikalischen Gegebenheiten versteckt und somit neue Funktionalität ermöglicht Anwendung Benutzer Virtualisierung Ressource Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 13 Szenarien Szenario Resource Mehrwert Linux VM auf Windows CPU / Speicher / Host Filesystem VMware gaukelt dem VM Gast eine virtuelle Hardware vor Remote Desktop Grafik / Fensteranzeige Anzeige kann über das Netzwerk übertragen werden Software evaluation CPU / Speicher / Filesystem Software ist vorkonfiguriert Software Entwicklung Schnittstellen des OS für IO, Grafik, etc. Write Once Run Anywhere Installation Service Pack Massenspeicher Alter Zustand wird wiederhergestellt Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 14 Partitionierung mit Virtualisierung l Beispiel – VLAN – Disk Partition – Virtuelle Maschine l Vorteil – Isolation – Optimale Auslastung Virt. Ressource Virt. Ressource Physikalische Ressource Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 15 Aggregierung mit Virtualisierung l Beispiel – Logische Volumes – Cluster l Vorteil – Skalierbarkeit Virtuelle Ressource Phys. Ressource Chandrasekhara, Eberhart Phys. Ressource Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 16 Emulation mit Virtualisierung l Beispiel – iSCSI l Vorteil – Interoperabilität – Flexibilität Virtuelle Ressource Physikalische Ressource Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 17 Wieso erst jetzt? l Virtualisierung gibt es schon lange – z.B. Aufteilung von Resourcen in Mainframes – Problem war immer die Performanz l Durchbruch heute – selbst billige Hardware ist leistungsstark genug, um Virtualisierung zu nutzen – Breitbandanschlüsse zahlreich vorhanden – Immer mehr Speicherkapazität l Virtualisierung ist heute erschwinglich und wird immer mehr zur Massenware Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 18 Virtualisierung Überall l Beispiel: Ein Blick auf gängige Windows Komponenten... Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 19 Virtualisierung Überall l l Serverumfeld Umfrage unter IT Chefs – Prioritäten für das Jahr 2006: – 40% gaben dabei Virtualisierung an – zweithäufigste Nennung nach IT Konsolidierung l Virtualisierung ist im neuen Windows Server 2008 fest eingebaut – Laut obiger Umfrage laufen 65% der Server unter Windows Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 20 Weitere Anwendungsfälle l l l l Komplexe IT Landschaften Schlechte Serverauslastung Gering Flexibilität Hardware neuen Aufgaben zuzuordnen Hoher Aufwand neue Komponenten einzubringen Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 21 Weitere Anwendungsfälle Consolidiere Server mit schwacher Auslastung X Pre- und Post-Failure Alerts führen zur Relokation einer VM Dynamische Lastbalancierung zur Einhaltung eines SLA X Chandrasekhara, Eberhart X Isoliere Infiziertes System Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 22 Weitere Anwendungsfälle l l l l l l l Konsolidierung „Adaptive Infrastruktur“ Dev und Test Umgebung Qualitätssicherung und Problemnachstellung Thin Client für Power User (VDI) Applikations-Rollout Trainingssysteme – z.B. Automatisierter Rollout von 30 Systemen am Morgen, autom. Löschen in der Nacht Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 23 Weitere Anwendungsfälle l l l Sofortige Verfügbarkeit (virtueller) Hardware Instant Backup/Restore (Snapshot) Ressourcenverschwendung – Bsp. wenig ausgelastete Systeme l l l Downtime Minimierung Wartung Hardware & Software Legacy Software Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 24 Was meinen die Analysten? l Derzeit: Augenmerk auf – Konsolidierung – Test & Dev l Nächster Schritt – (Un) Planned Downtime l Virtualisierung 2010 – Automatisierung – Policies – Hochverfügbarkeit Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 25 Was meinen die Analysten? l Derzeit oftmals noch isolierte Anwendungsfälle – Test & Dev – Schulungen l Trend geht eindeutig zum vollautomatisierten „7 x 24 Datacenter“ – Virtualisierung ist Grundvoraussetzung, um Systeme automatisiert umzukonfigurieren – Kein manuelles Eingreifen von Administratoren mehr nötig, um beispielsweise einem System mehr Hauptspeicher zu verpassen Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 26 Zusammenfassung l l Virtualisierung wird durch die steigende Rechenleistung immer mehr zur Alltagstechnologie Wir betrachten – Grundlagen • Was kann virtualisiert werden? • Welche Technologien sind hierzu nötig? – Produkte und Standards • Welche Player gibt es? • Wer kann was und kostet wieviel? – Anwendungsszenarien • Wo kann Virtualisierung sinnvoll eingesetzt werden? – Wo geht die Reise in Zukunft hin? Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 27 Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT Teil 2: Grundlagen Vasu Chandrasekhara, Andreas Eberhart Hewlett-Packard Übersicht l l l l l l l l Ebenen der Virtualisierung Hardware Virtualisierung Technologien Virtueller Massenspeicher Virtuelle Netzwerke Betriebssystem Virtualisierung Applikations Virtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 29 Mehrere Ebenen der Virtualisierung l Virtualisierbar sind mehrere Computing Ebenen: – – – – – Netzwerk und Switching (IP & Storage) Storage Server Hardware Betriebssysteme Software Applikation Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 30 „Wo setzt man an?“ Physical Virtual Virtual Server UI Virtual Application App UI OS App UI Hardware OS App Hardware OS Virtual Experience Hardware Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 31 Übersicht l l l l l l l l Ebenen der Virtualisierung Hardware Virtualisierung Technologien Virtueller Massenspeicher Virtuelle Netzwerke Betriebssystem Virtualisierung Applikations Virtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 32 Hardware Virtualisierung l Motivation – Teilen von Ressourcen (neue x86 Server haben 4 CPUs mit je 4 Cores) – Isolation einer Umgebung – Unabhängigkeit von der Hardware l Technologien – Suspend / Resume – Live Migration Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 33 Multitasking = Virtualisierung? l l Das Multitasking-Betriebssystem und die hardwarenahe Optimierung (MMU) ist im Prinzip ein erstes Beispiel für Virtualisierung: Der physikalische Prozessor wird durch eine Softwareschicht (OS Kernel) virtualisiert, so daß mehrere Applikationen/Prozesse sich gemeinsam die Resourcen (CPU, Memory, ...) – scheinbar gleichzeitig – teilen. Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 34 Speichervirtualisierung Proc 1 Virtualler Speicher Proc 2 Virtualler Speicher MMU Physikalischer Speicher Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT Swap/Page 35 Isolation mittels Privilegierung Virtueller Speicher 3 Kernel Space 0 Driver 0 1 2 3 Chandrasekhara, Eberhart x86 CPU Ringe 1 Hardware „Protected Mode“ Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 36 Virtualisierung und Privilegierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 37 Hypervisor l Hypervisor oder auch Virtual Machine Monitor (VMM) – erlaubt es mehrere virtuelle Maschinen auf einer Hardware laufen zu lassen – Begriff kommt ursprünglich aus der Mainframe Welt Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 38 Typ 1 und Typ 2 Hypervisors l l Hypervisor wird als Dienst im OS installiert (Typ 1) Trend geht inzwischen dazu, dass der Hypervisor immer auf unterster Schicht vorhanden ist (Typ 2) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 39 Hardware Emulation l l Emulator simuliert die komplette Hardware Vorteil – Gast kann alle Betriebssysteme ausführen – Prinzipiell auch solche die für eine andere CPU (z.B. SGI) ausgelegt sind l Nachteil – sehr langsam l Beispiel – Bochs, qemu, dosemu – C64 Emu, Amiga Emu, Playstation Emu, ... Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 40 Hardware Virtualisierung l l Hypervisor stellt Teile der physikalischen Hardware zur Verfügung Vorteil – guter Kompromiss zwischen Performanz und Flexibilität – Gastbetriebssystem muss nicht modifiziert werden l Beispiel – VMware – Xen + Support für CPU Virtualisierung – qemu mit proprietärem „HW Speedup Modul“ Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 41 Hardware Virtualisierung l Virtuelle Hardware die bereitgestellt werden muss – – – – – – – VGA SCSI Maus Keyword PCI Serieller Bus ... Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 42 Support für CPU Virtualisierung l Die x86 Architektur ist von Haus aus nicht zur CPU Virtualisierung geeignet – Bestimmte nichtprivilegierte Instruktionen haben lesenden Zugriff z.B. auf „privilegierte“ CPU Register – Hypervisor hat keine Chance diese Instruktionen abzufangen l Lösung – Software: Code Rewriting (patentiert von VMware) – Hardware: CPU Ring -1 kontrolliert mehrere Ring 0, einen pro VM (Intel Vanderpool, AMD Pacifica) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 43 Paravirtualisierung l Virtualisierung ohne virtuelle Hardware – Gäste teilen sich den Zugriff auf physikalische Hardware – Synchronisation über API im Hypervisor l Vorteil – höhere Performanz l Nachteil – Gastbetriebssystem muss modifiziert werden – Bei Windows de facto unmöglich l Beispiel – Xen: modifizierte Linux und BSD Kernel Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 44 Übersicht l l l l l l l l Ebenen der Virtualisierung Hardware Virtualisierung Technologien Virtueller Massenspeicher Virtuelle Netzwerke Betriebssystem Virtualisierung Applikations Virtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 45 Konfiguration Virtueller Maschinen l l Virtuelle Maschine wird vornehmlich durch die virtuelle Disk repräsentiert VM Konfiguration – Weitere Information über die VM ist in der VM Konfiguration gespeichert (Properties Datei, XML, ...) l Weitere Information – Suspend State (persistiertes Speicherabbild) – Snapshot Daten (Änderungen zu Disk = Redo/Undo Logs) – ... l Dateien zu einer VM liegen meist in einem Vereichnis Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 46 Konfiguration Beispiel VMware l config.version = "6" virtualHW.version = "3" numvcpus = "2" scsi0.present = "TRUE" scsi0.virtualDev = "vmxlsilogic" memsize = "1280" ide0:0.present = "TRUE" ide0:0.fileName = "/home/flagship/R2.iso" ide0:0.deviceType = "cdrom-image" floppy0.startConnected = "FALSE" floppy0.fileName = "/dev/fd0" Ethernet0.present = "TRUE" Ethernet0.connectionType = "monitor_dev" Ethernet0.devName = "vmnic0" Ethernet0.networkName = "Network0" usb.present = "FALSE" RemoteDisplay.depth = "16" displayName = "83 VISIBILITY MSPS07" guestOS = "winnetenterprise" checkpoint.cptConfigName = "Visibility-b0f9110f" priority.grabbed = "normal" Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 47 Gast Tools l Gast Tools werden im Gastsystem installiert – liefern Informationen an den Hypervisor • Gastbetriebssystem • IP Adresse • ... – führen auf Anweisung von außen Skripte aus – optimieren Grafik / Maus und andere Geräte • z.B. auch Speicher, Stichwort „Ballooning“) Gast Chandrasekhara, Eberhart . Tools Hypervisor Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 48 Virtuelle Medien l Floppy und CD können – auf physikalisches Gerät zugreifen – vom Hypervisor eingeblendet werden (per ISO Datei) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 49 Suspend / Resume l l VMs können schlafengelegt werden Suspend – Virtuelle CPU wird angehalten, Zustand von CPU und aller emulierten Geräte sowie dem Hauptspeicher in Datei persistiert l Resume – Hauptspeicher sowie Zustand der CPU und aller Geräte wird aus Datei wiederhergestellt – Virtuelle CPU setzt Ablauf am Program Counter fort Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 50 Live Migration / vMotion SAN Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 51 Live Migration / vMotion l Eine Laufende VM kann verschoben werden – VM Disk muss hierbei auf einem gemeinsam genutzten Massenspeicher liegen – Hauptspeicher wird im laufenden Betrieb peu a peu kopiert – System merkt sich welche Speicherpages nochmals geändert werden – diese werden erneut kopiert – Wenn kritische Anzahl an Pages kopiert wurde wird System kurz angehalten, der restliche Speicher kopiert und auf den neuen Host umgestellt Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 52 Hardware Migration l Migration eines Systems auf eine neue (virtuelle) Hardware – Beispiel: physikalischen Windows NT 4.0 Server in Virtuelle Maschine migrieren – Bisher: Neuinstallation sowie Migration aller Applikationen/Daten erforderlich – Heute: Systemkopie + Anpassen der Treiber an die neue Hardware Daten + Anwendung Daten + Anwendung OS OS Hardware Neue Hardware Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 53 V2V l Konversion einer VM vom Herstaller A zu Hersteller B – Umschreiben der Konfiguration (siehe auch Open Virtualization Format OVF) – Umschreiben der Virtuellen Disks zwischen den Herstellerformaten – Anpassung des Gasts auf evtl. unterschiedliche virtuelle Hardware l Hauptanwendung – Wechsel des VM Anbieters Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 54 P2V l Konsolidierung eines physikalischen Servers in eine VM – Erzeugen der VM Konfiguration – Kopieren der physikalischen Disks in virtuelle Disks – Anpassung des Systems auf virtuelle Hardware l Hauptanwendung – Schwach ausgelastete physikalische Server einsparen – Windows NT wird auf neuer Hardware nicht mehr unterstützt – Erneuerung der Hardware – Leasingvertrag / Support ausgelaufen Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 55 V2P l VM auf Physikalische Hardware Kopieren – Physikalischen Server Booten – Kopieren der virtuellen Disks auf die physikalischen – Anpassung des Systems auf neue physikalische Hardware l Hauptanwendung – Nachstellen von Problemen auf realer Hardware – Überlastete VM – VM als Ersatz für Image Formate wie Ghost Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 56 P2P l Migration von altem auf neuen Server – Physikalischen Server Booten – Kopieren der Disks – Anpassung des Systems auf neue physikalische Hardware l Hauptanwendung – Erneuerung der Hardware – Leasingvertrag / Support ausgelaufen – Umstellung von Anbieter A zu Anbieter B Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 57 Übersicht l l l l l l l l Ebenen der Virtualisierung Hardware Virtualisierung Technologien Virtueller Massenspeicher Virtuelle Netzwerke Betriebssystem Virtualisierung Applikations Virtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 58 Virtueller Massenspeicher l Motivation – Sicherheit durch RAID – Flexibilität durch dynamische Volumes (Snapshots / vergrößern, verkleinern) – Gemeinsamer Zugriff l Herkömmliche Technologie – Direct Attached Storage l Technologien mit Virtualisierungsfähigkeit – – – – – – iSCSI Network Attached Storage Storage Area Networks Logical Volume Manager Virtuelle Disks Cluster Filesystem Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 59 Direct Attached Storage l l Disk ist direkt am Rechner angeschlossen Blockbasierte (read block, write block) Kommunikation über – – – – l ATA ATAPI SCSI Fibre Channel Virtualisierung ist auf höherer Ebene möglich – hosten von Virtuellen Disks auf DAS – logische Volumes auf DAS mit LVM Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 60 Network Attached Storage (NAS) l Massenspeicher wird über Netzwerkprotokoll (z.B. NFS) angesprochen – Client – Server Architektur – Interaktion auf File Ebene (open file, close file, read file) – Wird oft als „NAS Appliance“ verkauft l Vorteile – Gemeinsamer Zugriff möglich da Server synchronisiert l Nachteil – Kann nicht zum Booten verwendet werden (Bootstrap üblicherweise PXE/TFTP) Client Client NAS Server Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 61 Storage Area Network (SAN) Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Storage_Area_Network Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 62 Storage Area Network l Erweiterung von DAS – mehrere Server können an ein SAN angeschlossen sein – Logical Units (LUNs) können schnell bereitgestellt und an Server angeschlossen werden – Zugriff ist blockbasiert, kann also zum booten verwendet werden Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 63 iSCSI (SAN over Ethernet) l Idee: Mache blockbasiertes SCSI Protokoll netzwerkfähig – Kann zum Booten verwendet werden, sofern iSCSI Hardware zur verfügung steht Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/ISCSI Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 64 Beispiel: HP MSA 1500 Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 65 Snapshots l SAN kann sich – SAN merkt sich Änderungen relativ zum letzten Snapshot LUN snapshot t1 snapshot t2 Änderungen seit t1 Änderungen seit t2 Zeit Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 66 LUN Cloning l SAN kann LUN clonen ohne diese komplett zu kopieren – SAN merkt sich Änderungen seit Zeitpunkt der Clone Operation LUN – Windows Basis Installation LUN Clone Befehl LUN – Windows Basis Installation t LUN – Delta für Win Server seit t Zeit Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 67 Logical Volume Manager l Abstraktionsebene zwischen Festplatten und Dateisystemen – Erweiterbarkeit der Logischen Volumes – Software Raid – Volume Snapshots l Implementierungen – LVM (Linux / UNIX) – Veritas (Windows) – Volume Shadow Copy (Windows) /usr Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/Volume_Shadow_Copy Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 68 Virtual Disks l Disk in der virtuellen Welt ist eine einfache Datei auf dem realen Filesystem – Hypervisor gaukelt dem Gast phyikalische Disk vor – Overselling: nur der tatsächlich belegt Platz muss in der Datei vorhanden sein – Problem: Performanz, Defragmentierung und andere Optimierungen im Gast evtl. sinnlos \\.\PhysicalDrive0 (20 GB) Chandrasekhara, Eberhart disk.vhd (5.256 GB) Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 69 Cluster Filesystem l Prinzipiell können 2 Hosts auf dieselbe LUN zugreifen – Problem: Normale Filesysteme wie NTFS sind dafür nicht ausgelegt und werden zerstört – Lösung: Spezielles Filesystem l Cluster Filesystem – blockbasierter Zugriff – Klienten synchronisieren Zugriffe über Locks auf der LUN oder über zusätzliche Kommunikation über Netzwerk (z.B. Oracle Clustered FS) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 70 Zusammenfassung l Wesentliche Unterschiede – gemeinsamer Zugriff möglich? – blockbasierter oder dateibasierter Zugriff – booten möglich l l Ein und dieselbe Funktionalität kann auf mehreren Ebenen angeboten werden Beispiel Snapshots – vom Hypervisor in einer virtuellen disk (z.B. VHD) – vom OS über LVM (z.B. Volume Shadow Copy) – von der Hardware (z.B. im SAN) l Unterschiede: Kosten / Performanz / Verfügbarkeit in der Hardware Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 71 Übersicht l l l l l l l l Ebenen der Virtualisierung Hardware Virtualisierung Technologien Virtueller Massenspeicher Virtuelle Netzwerke Betriebssystem Virtualisierung Applikations Virtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 72 Virtuelle Netzwerke l Motivation – Netzwerktopologien ohne Verkabelung aufbauen – Sicherheit durch logische Trennung l Technologien – Virtuelle Netzwerke – VLANs Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 73 Virtuelle Netzwerke l Der Hypervisor stellt eine virtuelle Netzwerkumgebung für die Gäste bereit – Verschiedene Optionen konfigurierbar – z.B. NAT, DHCP, etc. Quelle: CT Magazin Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 74 Virtuelle Netzwerke l Optionen für das virtuelle Netzwerk l VMware installiert Netzwerkadapter auf dem Host die dann von den Gästen verwendet werden – Physikalischer Adapter im Promiscuous mode um Pakete an virtuelle IPs zu bekommen Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 75 Virtual Local Area Network (VLAN) l l Trennung von physikalischer Netzwerktopologie mit Hubs und Switches von der logischen VLAN Topologie Motivation – Reduktion der Broadcast Last – Sicherheit – Flexibilität: Virtuelle Netze können ohne Änderung der Verkabelung erstellt werden Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 76 VLAN Funktionsweise l VLAN bekommt Nummer – Wird in Ethernet Paketen eingebaut l Unterstützung durch VLAN-taugliche Switches (entsprechend IEEE 802.1 Q) – VLAN Tags werden auf dem Weg von und zu Endgeräten entfernt / angebracht – Switch leitet Pakete nur an Ports weiter die zum VLAN gehören Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/VLAN Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 77 Übersicht l l l l l l l l Ebenen der Virtualisierung Hardware Virtualisierung Technologien Virtueller Massenspeicher Virtuelle Netzwerke Betriebssystem Virtualisierung Applikations Virtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 78 Betriebssystem Virtualisierung l Betriebssystemkern wird von mehreren Instanzen gemeinsam genutzt – Jede Instanz hat eigene • Dateien • Benutzer / Gruppen • Prozessverwaltung • Netwerk und Geräte l Vorteil – geringerer Ressourcenverbrauch verglichen zur Hardwarevirtualisierung l Nachteil – keine volle Isolation, da gemeinsamer Kern genutzt wird Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 79 Betriebssystem Virtualisierung l Einsatzgebiete – Hosting (V Server) l Beispiele – – – – User Mode Linux Virtuozzo Linux-VServer chroot (nur Filesystemisolation) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 80 Übersicht l l l l l l l l Ebenen der Virtualisierung Hardware Virtualisierung Technologien Virtueller Massenspeicher Virtuelle Netzwerke Betriebssystem Virtualisierung Applikations Virtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 81 Applikations Virtualisierung l Grundprinzip – Betriebssystem kapselt Hardware – Virtuelle Applikationsschicht kapselt Betriebsystem – Bereitstellung einer einheitlichen Schnittstelle Windows Chandrasekhara, Eberhart Linux Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 82 Applikations Virtualisierung l Vorteil – geringer Ressourcenverbrauch l Nachteil – Konfiguration des Container / der Laufzeitumgebung erforderlich l Beispiele – MS Softricity, Altiris SVS (Software Virtualization Solution) – Java – .NET Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 83 Übersicht l l l l l l l l Ebenen der Virtualisierung Hardware Virtualisierung Technologien Virtueller Massenspeicher Virtuelle Netzwerke Betriebssystem Virtualisierung Applikations Virtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 84 Display Virtualisierung l l l l Thin Client Konzept („The Network is the Computer“) Server & Remote Desktops + Printer + optionale Peripherie Für Desktop PC Rollouts, multiple Geräteformen möglich Erhebliches Einsparpotential durch – – – – l l l Zentralisierte IT Administration Geringere PC Hardware/Energy/Support Kosten Dezentrale Standardisierung (HW & Support) Lizenz-Pooling Zentrale Software & Hardware Upgrades Nur eingeschränkt geeignet für 3D, CAD & Video Anwendungen Abhängig vom stets verfügbarem Netzwerk Hersteller: X11, VNC, NX Technology, Citrix ICA, MS RDP, SUN Ray (Im Prinzip auch Web 2.0: HTML + Ajax over HTTP) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 85 Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 86 Zusammenfassung l Virtualisierung kann auf verschiedenen Ebenen ansetzen – Unterschiedliche Vor- und Nachteile – Es kommt letzlich immer auf das Anwendungsszenario an Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 87 Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT Teil 3: Produkte und Standards Vasu Chandrasekhara, Andreas Eberhart Hewlett-Packard Übersicht l l l l l l l VMware Microsoft Open Source Ansätze Virtualisierung in Hardware Zentifizierung und Lizenzierung Applikationsvirtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 89 VMware l l Marktführer für x86 Virtualisierung Produkte – VMware Player: kostenlose Software zum Abspielen von VM Images – VMware Server: kostenloser Hypervisor, erlaubt editieren von VMs – ESX: Typ 2 Hypervisor (basiert auf RedHat Linux) – Virtual Center: Zentrales Management – VMware Converter – VMware Lab Manager – VMware Capacity Planner Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 90 ESX Server l Typ 2 Hypervisor – basiert auf RedHat Linux – sehr teuer l Funktionalität – Web Management Oberfläche für alle VMs des Hosts – SMP Unterstützung für VMs – 64 Bit VMs Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 91 VMware VMFS l VMFS ist ein Cluster Filesystem – erlaubt parallelen Zugriff von mehreren ESX Hosts – Grundlage für vMotion, Failover, etc. //sharedVMFS01/vm03 //sharedVMFS01/vm03 LUN Virtual Disk Chandrasekhara, Eberhart Virtual Disk Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 92 Virtual Center l Zentrales Management – Zeigt Console / Bildschirm der VMs an – Kontrollfunktionalität für VMs – Backup und Template Funktionalität l Konzept: Resource Pool – VMFS auf SAN – ESX Hosts die am SAN angeschlossen sind l VMs sind dem Pool zugeordnet, nicht mehr einem Host – dynamische Relokation über vMotion Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 93 Virtual Center Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 94 VMware Converter l Vorteil – Kostenlos l Nachteil – keine Konversion in die physikalische Welt – keine Konversion zu anderen Produkten Quelle: http://www.vmware.com Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 95 VMware Lab Manager l Software zur automatischen Bereitstellung komplexer Testumgebungen – Bibliothek von Testumgebungen – LabManager sucht passende Umgebung Quelle: http://www.vmware.com Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 96 Übersicht l l l l l l l VMware Microsoft Open Source Ansätze Virtualisierung in Hardware Zentifizierung und Lizenzierung Applikationsvirtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 97 Microsoft l l Microsoft holt gerade zum großen Schlag aus Produkte – Virtual PC: vergleichbar zum VMware Player – Microsoft Virtual Server (MSVS) ist seit einigen Jahren auf dem Markt – Windows 2008 – System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 98 Microsoft Virtual Server l Vorteile – Kostenlos, volle Funktionalität l Nachteile – Langsamer als ESX – Mgt. nur für einen Host – Kein SMP im Gast – Kein 64bit Gast Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 99 Windows Server 2008 l Typ 2 Hypervisor – OS an sich läuft in der sog. Parent VM (oft auch Domain 0 genannt) – Preis noch unbekannt aber sicher niedriger wie bei VMware („as low as the department of justice will allow“) l Funktionalität – 64 Bit VMs – SMP für VMs – Kann auch als Xen Hypervisor agieren (Partnerschaft Novell, Microsoft) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 100 MSVS Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 101 System Center Virtual Machine Manager l Merkmale – Bietet vergleichbare Funktionalität zu VMware Virtual Center und VMware Converter – Integriert in Microsoft Management Console – Preis niedriger vgl. zu Virtual Center l Demos – http://technet.microsoft.com/enus/scvmm/bb688094.aspx Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 102 System Center Virtual Machine Manager Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 103 Übersicht l l l l l l l VMware Microsoft Open Source Ansätze Virtualisierung in Hardware Zentifizierung und Lizenzierung Applikationsvirtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 104 Xen l Linux-basierter Hypervisor – Code wird von Universität Cambridge kontrolliert – Ausgründung XenSource: wurde 2007 von Citrix aquiriert – noch nicht im Linux Kernel – Suse und RedHat haben beide Xen in den jeweiligen Distributionen integriert l Merkmale – Windows VMs mit Vanderpool / Pacifica – 64 Bit VMs – Live Migration (entspricht vMotion) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 105 Xen Management l Es existieren etliche freie und kommenzielle Lösungen für Xen Management – XenMan – Cassatt – etc...: http://www.gridvm.org/xen-remote-managementinterfaces.html l Oracle Cluster Filesystem (OCFS, OCFS2) – Open Source Cluster FS – bietet ähnliche Funktionalität wie VMFS l Fazit: Funktionalität prinzipiell vergleichbar mit VMware – Problem: „Nur“ das Packaging (Zusammenstallen, Installieren und Konfigurieren der richtigen Komponenten und Versionen) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 106 Beispiel XenMan Quelle: http://xenman.sourceforge.net/ Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 107 Kernel-based Virtual Machine (KVM) l Linux-basierter Typ 1 Hypervisor – Wird von der Firma Qumranet gepflegt – Ist im Linux Kernel 2.6.20 integriert – Im Vergleich zu Xen relativ neue aber vielversprechende Technologie l Merkmale – extrem leichtgewichtig – VMs sind im Host als einfache Prozesse zu sehen – normale Befehle wie kill, top, ps, etc. können zum VM Management verwendet werden Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 108 Weitere Hypervisor Hersteller l Parallels – Software für Intel basierte MACs – Kann Windows VMs betreiben l VirtualBox – sehr gute Funktionalität – allerdings geringe Verbreitung l Virtual Iron – Im Prinzip Xen + Vanderpool / Pacifica – Bieten ebenfalls Management Umgebung l viele weitere Lösungen... Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 109 Open Virtualization Format (OVF) l Ziel – Einheitliches Metadatenformat zur Beschreibung von VMs – Findet unter dem Mantel der DMTF statt l Beteilligt am OVF sind derzeit – VMware, XenSource and Microsoft l Fazit – Recht junge Initiative – Es bleibt abzuwarten ob OVF in den Produkten unterstützt wird oder an den Einzelinteressen scheitert Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 110 HP l l HP bietet eigenen Hypervisor + Management für HP-UX sowie Management für x86 Produkte – – – – – l Virtual Machine Management Pack (VMM) Server Migration Pack (SMP) Virtual Server Environment (VSE) Global Workload Manager Capacity Advisor Virtualisierung durch die Hardware Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 111 VMM / SMP l Unterstützt – MSVS – VMware – demnächst Xen l Integriert in Systems Insight Manager – Management physikalischer und virtueller Maschinen von einer Konsole – Automatisierung über Action on Event l Server Migration Pack – V2V, P2V, V2P, P2P – Disks können während der Migration vergrößert und verkleinert werden Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 112 Virtual Machine Management Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 113 Server Migration Pack Beispiel: P2V eines Build-Systems Disk cloning: • 5.5 minutes Average throughput: • 530 MB/minute • 8.8 MB/second Driver injection: • 1.5 minutes Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 114 HP Partitioning Continuum für HP-UX Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 115 Global Workload Manager (gWLM) l gLWM – Integriert mit HP Systems Insight Manager – Automatische Lastbalancierung für VSE – Failover mit Serviceguard Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 116 Capacity Advisor l l Analysiert Last / Patterns Macht Vorschläge zur langfristigen Planung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 117 Übersicht l l l l l l l VMware Microsoft Open Source Ansätze Virtualisierung in Hardware Zentifizierung und Lizenzierung Applikationsvirtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 118 Virtualisierung durch die Hardware l Traditioneller Hypervisor – VM – Emuliertes Virtuelles Netzwerk – Virtuelle Disk (.vhd) – Virtuelle Konsole / Start / Stop / ... Chandrasekhara, Eberhart l Hardware Hypervisor – Blade – Virtual Connect – LUN auf dem SAN – On Board Administrator Management Prozessor Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 119 Blade l l l l l Low voltage AMD Athlon 64 X2 Dual-Core 3000+ processor (1.60 GHz 2x512K L2) (bc2500) or AMD Athlon 64 2100+ (1.2 GHz 512K L2) (bc2000) ATI RS690T/SB600 w/integrated DirectX 9 compliant graphics Up to 2x2GB 667 MHz DDR2 SDRAM 2.5" 80GB 5400 rpm SATA 1.5 Gb/s 100 Mbit Ethernet (Broadcom 5906M) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 120 Virtuelles Netzwerk in Hardware l Früher l – Rekonfiguration erfordert Mitarbeit von Netzwerk und Storage Admins Chandrasekhara, Eberhart Heute – Virtuelle Verkabelung kann per Knopfdruck geändert werden Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 121 On Board Administrator l Moderne Hardware mit Management Prozessoren – Im Server: Integrated Lights Out (iLO) virtuelle Medien, Fernsteuerung (an aus), Remote Display – Im Blade Enclosure: On Board Administrator Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 122 Übersicht l l l l l l l VMware Microsoft Open Source Ansätze Virtualisierung in Hardware Zentifizierung und Lizenzierung Applikationsvirtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 123 Zertifizierung Virtueller Systeme l l Problematischer Punkt: Bekommt man Support falls die Software in einer VM läuft? Beispiel Windows – MS bietet support für Windows unter MSVS – Kein support für VMware: wird typischerweise vom Reseller übernommen (z.B. HP) – Xen: Kooperation mit MS l Beispiel SAP – derzeit laufen Zertifizierungsverfahren l Obliegt letztlich immer dem Hersteller – Druck der Kunden wächst aber Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 124 Microsoft und 3rd Party Virtualisierung http://www.support.microsoft.com/kb/897615/ Microsoft support statement regarding non-Microsoft virtual machines: ” Microsoft does not test or support Microsoft software running in conjunction with non-Microsoft hardware virtualization software. For Microsoft customers who do not have a Premier level support agreement, Microsoft will require the issue to be reproduced independently from the non-Microsoft hardware virtualization software. Where the issue is confirmed to be unrelated to the nonMicrosoft hardware virtualization software, Microsoft will support its software in a manner that is consistent with support provided when that software is not running in conjunction with non-Microsoft hardware virtualization software.” Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 125 VMware Support l http://www.vmware.com/pdf/ms_support_statement.pdf VMware support statement on Microsoft products running on VMware: “Microsoft officially does not support issues that occur in Microsoft operating systems or programs that run in a VMware virtual machine until it is determined that the same issue can be reproduced outside the virtual machine environment. We believe this is not driven by technical reasons. In fact, a virtual machine can offer a more stable platform than the hardware equivalent, where the corresponding devices can change on a daily basis. As a result, VMware has provided significant productivity benefits to Microsoft customers since the adoption of VMware’s virtual infrastructure technology began seven years ago. Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 126 HW Vendor as Intermediators (e.g. HP) Hewlett-Packard Services has delivered support for VMware products for more than three years, and has delivered support on Microsoft products for over twenty years. Our experience to date concludes that the majority of problems encountered with a Microsoft O/S running on a VMware server are NOT RELATED to any malfunction of the virtual machine guest (Microsoft) running on a VMware host. Primary troubleshooting issues reported are generally between the VMware ESX server and the underlying hardware, drivers, attached storage or SAN connectivity, much like when a Microsoft O/S runs standalone on a server. As such, HewlettPackard support will work any reported problem to isolate the cause. If in fact the issue is determined to be a Microsoft O/S related problem, the customer will be advised of the root cause and if they have a support contract for Microsoft O/S with Hewlett-Packard their problem will be routed directly to our Microsoft engineering support group with the full extent of the analysis. If the customer has Microsoft support with another vendor they will be advised to contact that support organization. Current VMware tools now allow us to replicate a virtual machine onto a physical server which further allows the replication and isolation of problems and eliminates previous boundaries between vendor issues. With best in class service and many years of multi-vendor environment support, Hewlett-Packard service offers the best choice for support of customer investments in VMware and Microsoft. Hewlett-Packard also has strong partnerships with both VMware and Microsoft. These close relationships allow Hewlett-Packard service engineers to deliver service leadership to HewlettPackard customers who have invested in Microsoft and VMware for their business solutions. Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 127 Lizenzierung Virtueller Systeme l Flexibilität Virtueller Maschinen stellt traditionelle Lizenzmechanismen vor Probleme – Lizenz gebunden an MAC / Seriennummer macht Probleme bei Migrationen – Mechanismus kann mit virtuelle einstellbarer Hardware leicht ausgehebelt werden l Beispiel Windows – Neues Lizenzmodell • Beliebige OS Migrationen • Bis zu 4 Microsoft Server 2003 Instanzen auf einem Host mit nur einer Lizenz – http://www.microsoft.com/licensing/highlights/virtualization.mspx Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 128 Übersicht l l l l l l l VMware Microsoft Open Source Ansätze Virtualisierung in Hardware Zentifizierung und Lizenzierung Applikationsvirtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 129 Applikationsvirtualisierung l Ansatz – Runtime isoliert Applikationen vom jeweiligen System – Hersteller liefert Runtime für verschiedene Systeme l Java – besonders erfolgreich im Serverumfeld l .NET – wird mit Windows ausgeliefert l Flash – Grundlage für viele Webapplikationen – Plugins haben annähernd 100% Verbreitung in Browsern Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 130 Virtual Applications l Problem – Viele Applikationen (z.B. Office) sind noch nicht auf .NET portiert l Ansatz eine Ebene tiefer – Sämtliche Zugriffe auf Systemresourcen werden „geroutet“ (File I/O, Bibliotheken, Registry, ...) – Lösung für „DLL-Hell“ – Eigenes Autorisierungsmodell – Innovative Deploymentmodelle (Streaming) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 131 Virtual Applications Beispiel: SoftGrid von Microsoft Gleichwertiges Prinzip: Altiris SVS, Thinstall, Trigence, Data Synapse Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 132 Virtual Applications Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 133 Übersicht l l l l l l l VMware Microsoft Open Source Ansätze Virtualisierung in Hardware Zentifizierung und Lizenzierung Applikationsvirtualisierung Display Virtualisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 134 Display Virtualisierung l Unter UNIX seit langem genutzt – Client schickt Tasten und Mausbewegungen an Server – Server schickt Zeichenbefehle l Produkte – X11, VNC, Remote Desktop, Citrix – Remote Desktop glänzt durch hohe Geschwindigkeit auch über niedrige Bandbreiten Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 135 Asynchronous JavaScript and XML Quelle: http://de.wikipedia.org/ Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 136 Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT Teil 4: Anwendungsszenarien Vasu Chandrasekhara, Andreas Eberhart Hewlett-Packard Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 138 Virtual Desktop Infrastructure l Problem – Kosten für Unterhalt von PCs steigen obwohl Hardware billiger wird – Gartner Group untersucht Total Cost of Ownership (TCO) von PCs seit 1987 l Lösung: Thin Clients konnektieren sich mit Server – Zentrales Backup – Einfacher Austausch – Stromverbrauch: 15 to 30W + gemeinsam genutztes Blade vs. 150W to 300W Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 139 Typischer Thin Client l l l l l 6W AMD Geode NX 1500 1 GHz 256 or 512MB DDR SDRAM (16MB UMA video) SiS741GX integrated UMA video 16MB 4 USB ports (rear) 0.5 or 1GB Flash drive Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 140 Kosten: PC vs. Thin Client Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 141 Server Infrastruktur l l Welche Virtualisierungstechnik kommt auf dem Server zum Einsatz? Optionen – Gemeinsam benutzter Server – eine VM pro Benutzer – ein Blade pro Benutzer l Kommt auf die Anforderungen an Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 142 Usage Map Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 143 Wahl der Servertechnologie Feature Server based computing VDI Blade PC Workstation blade Traditional fat Client Client Terminal PC thin PC Thin PC Thin PC desktop PC Task of the Terminal server Server processes application data for many clients One virtual PC processes data for one thin client One blade PC processes data for one thin client One blade PC does it all, sends compressed and encrypted graphics stream to one thin client No terminal server Task of the client Displaying GUI Displaying GUI Displaying GUI Displaying the graphics stream from the workstation blade Displaying GUI & processing business logic Relation Client terminal server n to 1 1 to 1 1 to 1 1 to 1 N/A 3D graphics? No No No Yes Yes Typical tasks Light office work Software that is not too intensive and that doesn't work with SBC Data mining, application development CAD Light office work to Heavy CAD Impossible tasks CPU or graphics intensive apps Graphics intensive apps Graphics intensive apps High-end CAD applications Nothing Protocol ICA (Citrix), RDP (MS) RDP RDP RGS (HP), IBM prop. Protocol N/A Bandwidth 0.02 to 0.03 Mbit/s 0.03 Mbit/s 0.03 Mbit/s 2-4 Mbit/s N/A Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 144 On Demand Virtual Desktops l Bereitstellung der Ressourcen im Backend kann automatisiert werden – Self-service Lösung l Beispiel: HP Tetrix – 100 ESX Server – 235% Return on Investment Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 145 Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 146 Entwicklungs und QA Umgebungen l Anforderung – Software muss in verschiedensten Konfigurationen getestet werden • unterschiedliche Builds • unterschiedliche OS / Datenbanken – Tritt ein Problem beim Kunden auf, muss dieses nachgestellt werden l Lösung – Bibliothek von VM Images – Diese können archiviert und bei Bedarf gestartet werden Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 147 Schulungs- und Ausbildungsszenarien l Anforderung – Rechner müssen morgens installiert sein – Änderungen der Teilnehmer müssen abends rückgängig gemacht werden l Lösung – Erstellen einer Schulungs VM – VM Deployment (evtl. mit Sysprep / DHCP) – Undo Disk oder Redeployment Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 148 Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 149 VMs als Image Bibliothek l Deployment – IT stellt Image zusammen – enthält alle benötigte Software – passt zur verwendeten Hardware l Neuer Mitarbeiter / neuer Server – Image wird eingespielt l Werkzeuge – Norton Ghost, Altiris RDP, etc... l Problem – Bindung auf die Hardware – Erstellen / Pflegen der Images Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 150 VMs als Image Bibliothek l l Alternative: verwende VMs als Imageformat Vorteil – Images können leichter bearbeitet werden – Undo bei unerwünschter Änderung – Image kann leicht gestartet werden l Anpassung an neue Hardware mittels Server Migration – V2V – V2P Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 151 Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 152 Software Appliances l Appliance bedeutet „Gerät“ – Idee: einstecken und loslegen – Hardware Appliance • Google Search Appliance • IBM SOA Appliance l Virtual Appliance – Idee übertragen auf eine VM – Einstecken = Starten der VM Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 153 Software Appliances l Wozu Appliances? – Installation und Konfiguration von Software ist oft sehr mühsam l Idee: – Software wird als VM vorkonfiguriert • Passendes OS • Passende DB – VM wird geladen und z.B. mit VMware Player abgespielt – Minimale Konfiguration (Anlegen von Benutzern, etc.) z.B. per Webschnittstelle Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 154 Software Appliances l Welche Virtual Appliances gibt es heute? – – – – – – – LAMP Media Wiki Wordpress Bea Weblogic Browser Appliance (secure browsing) Sourceforge ... Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 155 Software Appliances Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 156 Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 157 Hosting von Enterprise Applikationen l Software as a Service (SaaS) vs. Application Service Provider (ASP) – SaaS setzt Mandantenfähige Software vorraus – Eine Instanz kann für alle Kunden verwendet werden l Virtualisierung als Lösung für ASP (nicht Mandantenfähige Software) – Neue VM für jeden neuen Kunden ASP Kunde1 VM1 Kunde1 VM2 Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 158 Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 159 Virtuelle "Honey Pots" l System zur Aufspührung und Abwehr von Hackern – Netzwerksignatur eines Honey Pots gleicht der eines echten Servers (z.B. Linux + Apache Server) – Honeypot IP ist rechtmässigen Benutzern unbekannt l Honeypot protokolliert Anfragen – löst Alarm aus – Logs werden zur Analyse der Angriffe verwendet Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 160 Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 161 Serverkonsolidierung l Problem – ein Großteil der Server ist schwach ausgelastet – Konsolidierung der Server ohne Virtualisierung ist oft schwer, da einzelne Server unterschiedliche OS und Konfigurationen benötigen l Lösung – Isolation der Umgebung in einer VM – Server müssen mit entsprechenden P2V Werkzeugen nicht neu installiert werden Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 162 Konsolidierung: Sizer Gemessene Performance Zielumgebung Grade der Redundanz Technologie Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 163 Power Management l Problem: Platz und Stromversorgung im Serverraum – „Green Computing“ l Lösung – Konsolidierung um Server einzusparen – Durch die Adaptivität und Mobilität der VMs können schwach ausgelastete VM Hosts ausgeschaltet werden – Momentaner Verbrauch und Temperatur werden vom Management Prozessor geliefert Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 164 Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 165 Lastbalancierung bzw. -optimierung l Chance – Flexibilität von VMs ermöglicht es auf Engpässe oder ungenutzte Kapazität von Ressourcen zu reagieren l Problem: Wer trifft die Entscheidung zu Relokation? – Mensch • relativ unflexibel / langsam • hat evtl. wichtige Hintergrundinformationen – Maschine • schnelle Reaktion • Intelligente Algorithmen wichtig (Vermeidung von vMotion Ping Pong) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 166 Beispiel: SAP & Live Migration unter Xen blr18c1s2e0 Migration eines SAP Systems mit 100 Usern Clients merken nichts von der Migration Domain-0 blr18c1s6e0 sap6-xen Domain-0 sap6-xen Physical 1 GB network Fibre Channel and iSCSI Storage sap6-xen Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT Logical 167 Failover, Katastrophenmanagement l Bei Direct Attached Storage – Serverausfall bedeutet Totalverlust – Alternativsystem muss mit (evtl. altem) Backup hochgefahren werden l Bei Shared Storage – Trennung von ausführender Einheit (VM / Blade) und Storage (SAN / NAS) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 168 Failover, Katastrophenmanagement l Ausfall ausführender Einheit – Erkennung durch Ping, SNMP Trap, VM Heartbeat, o.Ä. – Spare Einheit übernimmt Storage – Crash konsistent bei Failure – Ohne Ausfall bei Prefailure mit LiveMigration l Ausfall Storage – Bedeutet auch hier Totalverlust – Storage Technologie muss selbst redundant ausgelegt sein (z.B. SAN) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 169 Überblick l l l l l l l l l Virtual Desktop Infrastructure Schulungen, Dev & Test VMs als Image Format Software Appliances Hosting von Enterprise Applikationen Honey Pots Serverkonsolidierung Lastbalancierung und Failover Backup / Restore Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 170 Backup und Recovery l l VMs eröffnen neue Möglichkeiten zum System Backup Backup Arten: – File basiert: Man definiert Dateien die gesichert werden Kann vom Hypervisor unterstützt werden, sofern dieser das Filesystem versteht / lesen kann – Disk basiert: Man sichert die gesamte Disk – Cold Backup: System wird vor dem Backup gestoppt – Hot Backup: System wird im Laufenden Betrieb gesichert Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 171 VM Backups l l Prinzipiell reicht es, die virtuelle Disk zu sichern Hot Backup? – Vorteil: Backup ohne Ausfallzeit – Nachteil: System kann u.U. inkonsistent werden wenn Schreibzugriffe während des Backupvorgangs passieren l Hot Backup auf VMs – Nutze Snapshot Funktionalität virtueller Disks – Backup wird vom Zustand des Snapshots gemacht – Schreibzugriffe während dieses Prozesses wandern in Seperates Redo Log – Backup ist Crash konsistent Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 172 Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT Teil 5: Einordnung und Ausblick Vasu Chandrasekhara, Andreas Eberhart Hewlett-Packard Überblick l l l l l Zukünftige Funktionalität Automatisierung Run Book Automatisierung Grid Computing Utility Computing Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 174 Wo geht die Reise hin? l Virtualisierung wird – Standard – Kostenlos: Druck auf VMware seitens Microsoft und Open Source wird zu groß – zunehmend durch die Hardware unterstützt / übernommen l Womit wird Geld verdient? – Management – Automatisierung – Policy basierte Automatisierung Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 175 Run Book Automation l Abbildung der IT Abläuft in Prozesse – Modellierung der Prozesse – Automatisierung über Workflow Engine und Infrastruktur APIs (üblicherweise via SOA) – Prozesse sollten an IT Infrastructure Library (ITIL) angelehnt sein l Beispiele – – – – Support Ticket Server Ausfall Neuer Mitarbeiter QA / Test / Inbetriebnahme einer neuen Applikation Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 176 Run Book Automation Quelle: http://www.opalis.com Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 177 Virtualisierung und Grid Computing l Vision Grid Computing: – Rechenleistung, Bandbreite und Speicher sind wie Elektrischer Strom abrufbar Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 178 Virtualisierung und Grid Computing l Problem – – – – l Grid Anbieter stellt Rechner bereit schnell wechselnde Kunden wie bekommt der Kunde seine Applikation ins Grid? Standardisierung auf OS (Linux version X) / Runtime (Java) nicht sinnvoll, da dies den Kundenkreis zu sehr einschränkt Lösung – Standardisierung auf Hypervisor – Kunde lädt Virtual Appliance ins Grid Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 179 Amazon: EC2 & S3 l Elastic compute Cloud (EC2) – Rechenleistung mieten – Provisioning über Xen VMs – Benutzer lädt Xen Image in EC2 l Simple Storage Service (S3) Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 180 Utility Computing l l Begriff verwandt zu Grid Computing Eigenschaften – Skalierbarkeit: Antwortzeit leidet nicht unter höherer Last – Nutzungsbasierter Preis: IT Dienste werden von zentraler Stelle oder Drittem eingekauft – Standardbasierte Dienste: Dienstkatalog, SLA können spezifiziert werden – Automatisierung fester Abläufe: Siehe Run Book Automation Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 181 Utility Computing l Heute – Oft fixe und hohe IT Kosten – Nutzen der IT ist nicht richtig ersichtlich – mangelnde Flexibilität in der IT l In Zukunft – transparente Kosten der IT – Flexibilität bzgl. der Skalierbarkeit und Allokation der IT Ressourcen Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 182 Zusammenfassung l Gut für den Kunden – Viele Interessante Use Cases – Preise für Lösungen fallen l l Virtualisierung stellt einen Paradigmenwechsel dar Probleme – Zusätzliche Komplexität – VMs können (zu) leicht erstellt werden: „Zoo“ an VMs l Herausforderung – Paketierung und Produktisierung der Use Cases – Management der adaptiven Infrastruktur Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 183 Referenzen l Terminologie und Definitionen – http://en.wikipedia.org l VI3 Advanced Technical Design Guide – http://www.vi3book.com l l Firmenhomepages (siehe Links in den Folien) Aktuelle Entwicklungen – http://www.virtualization.info/ l Grid Computing – Ian Foster, Carl Kesselman, The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure, Morgan Kaufmann 1998 Chandrasekhara, Eberhart Virtualisierung als Grundlage Adaptiver IT 184
