VIRTUALIZACE,clustery a cloud computing

(V3C)

Jaroslav Prodělal, virtualization consultant & architect, OldanyGroupjprodelal@oldanygroup.cz, 777 23 22 21

Housekeeping

• dotazy možno klást v průběhu

• vyplnění a odevzdání dotazníků (2 strany)

• upozornění na chybu

Cíl přednášky

Obecný a široký (hodně informací v krátkém čase) úvod do problematiky virtualizace s

definováním základních pojmů a vymezení některých základních faktů.

Téma clusterů a cloud computingu jsou pouze nastíněna a přednáška si neklade za cíl o těchto tématech pojednávat hlouběji.

Převážně technologická přednáška.

1.Virtualizace

2.Clustery

3.Cloud computing

Agenda

Specifikace hlavních témat přednášky

1. Virtualizace – SW vX na platformě x86– VMware ESX, Citrix XenServer, MSFT Hyper-V

2. Clustery – obecné informace o clusterech– využití s/ve virtulizací

3. Cloud computing– základní charakteristika– směr vývoje

Představení společnosti

• česká společnost založená v roce 2005• zaměření

– virtualizace a cloud computing (specializace na VDI)– správa linux/windows/vmware serverových systémů– správa Cisco sítí– konzultace v oblastech ICT

• klademe důraz na vysokou odbornost a správnou komunikaci

Naše řešení a partneři

Přednášející

• začátek 90. let – první počítač (Atari 800XE Video Game System)• 1994 – první PC (80386DX – 40Mhz, 4MB RAM)• 1997 – začátky programování v ASP na platformě Windows NT, brigáda u

lokání providera internetu (doma wifi 64Mbit/s s limitem 100MB/měs., potom 8Kč/MB)

• 2000 – první zkušenosti s OpenBSD, začátky programování v PHP• 2001 – malá internetová kavárna• 2003 – přechod z OpenBSD na Linux (server) a z Windows na Linux (desktop,

NTB); zaměstnán jako PHP programátor s částečnou údržbou linux serverů• 2004 – odklon od programování v PHP ke správě linux serverů• 2005 – založení společnosti (OldanyGroup)• 2006 – první přednáška na konferenci LinuxAlt na téma vysoké dostupnosti -

první informace o virtualizaci• do současnosti – linux server administrator, profesionalizace v oblasti

virtualizace a cloud computingu

Jaroslav Prodělal (*1982)

Video

VMware Virtualized Hardware Hotel

Slovník pojmů

• vX ~ virtualizace• VMM ~ hypervisor• virtuální infrastruktura (VI,

kompletní infrastruktura)

• IOMMU (input/output memory management unit)

• transparent memory page sharing (dynamic memory, dynamic memory control aka DMC)

• consolidation• containment (~ochranná nádoba)

• storage/úložiště• LUN (logical unit number)

• FC (fibre channel)

• iSCSI (internet small computer system interface)

• DAS/NAS/SAN• cluster• cluster FS• SPOF (single point of failure)

• failover• HA (high availibility)

• LB (load balancing)

• DRS (distributed resource scheduling)

• VMFS (Virtual Machine File System)

• vMotion

Co je to virtualizace?

• obecně (když řekneme, že je něco virtuální)– něco co „existuje“ (abstraktně), ale nemůžeme si na to fyzicky „šáhnout“

• v pojetí přednášky– Virtualizace je uspořádání dostupných zdrojů (software, hardware)

tak, aby bylo možné je využít pro více než jeden operační systém ...

...na jednom fyzickém serveru lze provozovat více serverů virtuálních při současném zlepšení:

efektivity

dostupnosti

flexibility

správy

IT infrastruktury

Typy virtualizace (SW)

• partial ~ částečná (parciální)

– virtuální paměť, základy ve všech moderních OS

• os-level ~ vyhrazení prostoru na úrovni jednoho jádra

– chroot (linux), jail (bsd), Linux-VServer, Virtuozzo, OpenVZ

• paravirtualizace ~ SW rozhraní VM (API), nutná modifikace guest OS

– Xen (patří i do full), Oracle VM, Sun xVM, VMware Workstation (WMI, i full vX), MS Hyper-V

• plná (full, platform) ~ simulace HW, bez nutnosti modifikace guest OS

– VMware ESX, Xen, KVM

• HW-assisted ~ podpora full vX ze strany CPU (pomocné instrukce VMM a izolace)

– většina z full vX používá; Xen

Typy virtualizace (SW)

para full HW-assisted

virtualizace

bare-metal (native, type-1)

~ vX na HW ~

• VMware ESX• Citrix Xen Server• MS Hyper-V• Oracle VM

host-based (type-2)

~ vX nad existujícím OS ~

• VMware Workstation (Server)• Sun VirtualBox• Parallels Workstation• Microsoft Virtual PC

Historie a současnost

• 1960’s - IBM CP-40 (dnes z/VM)– pouze IBM až do 1985

• do 1998 - několik pokusů a nástrojů o SW virtualizaci• 1998 – založení VMware – patent technologie• 1999 – VMware Virtual Platform (později VMware Workstation)

• 2001 – VMware ESX v1.0• 2003 – Xen, VMware vMotion• 2005-2006 – Intel-VT, AMD-V• 2007 – KVM (Kernel-based Virtual Machine)

– akvizice Xenu Citrixem => Citrix XenServer (Xen jako OSS zůstává)

• 2008 – Microsoft Hyper-V– akvizice KVM (Qumranet) RedHatem

• 2009 – velký rozvoj virtualizace– cloud computing se stává tématem číslo 1

• 2010– Citrix XenServer je opensource– RedHat Enterprise Virtualization for Servers

Virtualizace v běžném životě (ajťáka)

• virtuální pamět • storage

– disk partitioning– RAID

• network– VLAN– channel bonding

• kamarádi (chat)

Tradiční Virtuální

Tradiční vs. virtuální infrastruktura

Základní vlastnosti vX

• oddělení OS od HW (abstrakce HW)– kompatibilita napříč x86 servery– nezávislost na HW

• zapouzdření (encapsulation) systémů – SW kontejner– VM je reprezentována několika málo soubory na

pevném disku, včetně souboru reprezentující pevný disk VM

• izolace• nízký overhead výkonu

– dnes kolem 5%

Základní funkce vX

• snapshoty

• klonování

• datová deduplikace (TMS)

škálovatelnost

Proč virtualizovat?

• využití existujících zdrojů– větší utilizace serverů

• získání operační flexibility– rychlejší reakce na požadavky trhu a uživatelů– snadné nasazování nových systémů– testování nových aplikací

• zlepšení a zjednodušení správy systémů– centrální management

• zjednodušení BC/DR a zvýšení dostupnosti• snižování nákladů

– investičních (CAPEX) i operačních (OPEX)

Úložiště ve světě vX

• velmi důležitá součást virtuální infrastruktury• velký význam diskových polí

– různé možnosti propojení DAS/NAS/SAN– možnost využití více metod přístupu k datům

v jedné VI

• použití různých druhů filesystémů– lokální (NTFS, ext3)– síťové (NFS)– clusterové (VMFS, GFS, OCFS)

• možnost RDM (Raw Device Mapping)– propojení VM přímo na konkrétní LUN

• thin-provisioning– prodávám víc než mám

Storage Pool

Sítě ve světě vX

• obdobně jako storage velmi důležitá součást VI– propustnost a redundance prvků– podpora VLANs– TCP offload engines

• řeší (bez nutnosti extra driverů)– balancing– failover

• distribuované switche– VMware DVS– Cisco Nexus 1000V– Open vSwitch– Virtual Distributed Ethernet (VDE)

Bezpečnost ve světě vX

• řadou bezpečnostních expertů je vX vnímána jako velmi nebezpečná (nezabezpečená) součást infrastruktury

• nový pohled na bezpečnost a rizika ve VI– možná chyba ve VMM– fyzická bezpečnost zvyšuje svůj význam

• zapouzdření a izolace umožňuje spuštění potencionálně nebezpečných aplikací ve VM– webový prohlížeč

• VMsafe– bezpečnostní rozhraní, které je součástí VI od VMware

Video

VMware VMsafe

Virtualizace aplikací

• zapouzdření aplikací do běhové prostředí umožňující jejich spouštění bez instalace

• využití často ve spojení s VDI• výhody

– vyšší bezpečnost– snadná správa a distribuce aplikací– úspora místa na disku

• nevýhody– není možné virtualizovat všechny aplikace (např. ty,

které vyžadují instalaci ovladačů)

Virtualizace aplikací – ThinApp I.

Virtualizace aplikací – ThinApp II.

Co (ne)virtualizovat?

ANO

• tchýně a nadřízené

• vše ostatní

NE

• přátele, rodinu a přítelkyně, pejska

• systémy se speciálním HW, který není podporován

• systémy s vysokými nároky na CPU (?)

• systémy na zpracování obrazu (CPU, 3D)

Výzvy při adaptaci virtualizace

• dimenzování výkonu při návrhu virtuální infrastruktury– capacity planning (capacity assesment)– cpu, paměť, storage, networking

• sdílení zdrojů– resource mgmt, pooling

• P2V konverze• eliminace SPOF

– pokud je pouze 1 server– nasazení HA nebo DR je i věcí risk mgmt

• licencování OS– Microsoft – VDI

• iniciativa, která velmi pokročila kupředu díky vX• vnímáno ale také jako pouze určitý buzzword

• úspora energií díky– konsolidaci prostředí– používání tenkých klientů a LCD panelům– technologiím DRS, DPM, vMotion

• nutno však také přispět jiným způsobem– zbytečně netisknout– třídit odpady– šetřit s vodou a energií obecně

Green IT

Porovnávání dostupných řešení• výkon hypervisoru

– dnes velmi srovnatelné

• celkové funkce– stále velké rozdílu

• správa (management)– velmi důležité kritérium

• cena– ne vždy je nejnižší cena řešení ta nejvýhodnější (TCO/ROI)

• POZOR na:– podporu HW jednotlivými hypervisory (HCL)– stanovení potřeb subjektu, pro který hledám řešení (SMB vs.

Enterprise)– marketing (hledejte nezávislá porovnání, udělejte si svá vlastní)– porovnávání neporovnatelného (2 edice různých dodavatelů, které

mají odlišnou sadu fcí)

Porovnání architektury VMMs

VMware ESXCitrix XenServer /

MSFT Hyper-V / KVM

ESX vs. ESXi

VMware ESX VMware ESXi

VMware ESXi vs. MSFT Hyper-V R2

* informace relevantní k 03/2010.

VMware ESXi vs. Citrix XenServer

* informace relevantní k 03/2010.

VMware ESXi vs. RedHat KVM

* informace relevantní k 03/2010.

Virtual Desktop Infrastructure

• využívání desktopů z prostředí VI– přistupuje se přes protokol pro vzdálenou plochu– každý uživatel má k dispozici svůj desktop a vyhrazené výpočetní zdroje

• výhody– jednodušší správa– vyšší flexibilita prostředí– testovací prostředí– výukové prostředí– zajištění BC/DR, snažší zálohování– jednodušší (a vzdálený) přístup uživatelů k systémům– vyšší zabezpečení– úspora energií

• nevýhody– nelze takto provozovat všechny aplikace s ohledem na technologii přístupu (RDP)– připojování periférii (USB vyřešeno)– problematické licencování(!)– cena licencí pro virtuální prostředí

Virtual Desktop Infrastructure II.

Clustery

Clustery

• sdílený storage• clusterový FS• skládá se z nodů (jeden nod)

Typy clusterů

1.výpočetní

2.aplikační

3.vysoce dostupné (HA)

Centrální management cluster

• pro správné fungování clusterů potřebujeme, aby byly nějak spravovány, monitorovány a aby někdo nebo něco inicioval potřebné akce

• jedná se o tzv. mgmt server

Výpočetní cluster

Aplikační cluster

Vysoce dostupný cluster

Vysoce dostupný cluster - HA2

DPM

Cloud computing

Cloud computing

Technologie roku 2010

Cloud computing

Cloud computing describes a new supplement, consumption and delivery model for IT services based on the Internet, and it typically involves the provision of dynamically scalable and often virtualized resources as a service over the Internet. It is a byproduct and consequence of the ease-of-access to remote computing sites provided by the Internet.

• zdroje na vyžádání (resources on-demand)

• platím jen za to, co používám

• snadná a rychlá dostupnost aplikací

• škálovatelný a elastický

• úspora nákladů – sdílením zdrojů

Cloud computing features

Druhy cloudů/architektur

• SaaS - application and information cloud• PaaS – development (platform) cloud• IaaS – infrastructure cloud• ...“as a service“• DaaS – VDI on demand

Možnosti nasazení IaaS cloudů

Praktická ukázka

VMware Workstation

Začínáme s virtualizací - ZDARMA

VMware Server

Sun/Oracle VirtualBox

VMware ESXi free

Citrix XenServer

Linux KVM

http://www.vmware.com/products/server/http://www.virtualbox.org/

http://www.vmware.com/products/esxi/HCL:

http://communities.vmware.com/community/vmtn/general/cshwsw

Running on Windows and Linux

OSes.

Začínáme s virtualizací – ZDARMA II.

• VMware Virtual Appliance Marketplace (VAM)– http://www.vmware.com/appliances/

• VMware Player– http://www.vmware.com/products/player/

• TurnKeyLinux– http://www.turnkeylinux.org

Running on Windows and Linux OSes.

10 důvodů proč se zajímat o vX

1. zajímavá a oblíbená technologie přístupná široké veřejnosti

2. technologie blízké budoucnosti (cloud computing)

3. rozšiřuje možnosti současného IT

4. mění pohled k přístupu ve správě systémů

5. zjednodušuje vývoj aplikací

6. usnadňuje distribuci systémů a aplikací

7. zlevňuje nasazení nových systémů a technologií

8. snižuje spotřebu energií v IT

9. snižuje náklady na provoz IT

10. uplatnění na trhu práce 1. TOP5 IT pozic dle platu (http://blogs.zdnet.com/BTL/?p=31880) (USA)

Informační zdroje

• Google – velmi mnoho zdrojů o virtualizaci• govirtual.org• Wikipedie

– http://en.wikipedia.org/wiki/Platform_virtualization

• Virtualization.info• blogy

– BrianMadden.com– MikeDiPetrillo.com– VirtualFuture.info

• vŠkola.cz• článek o přednášce V3C

– http://goto.ogservices.cz/v3c/

• OldanyGroup – http://www.oldanygroup.cz– http://goto.ogservices.cz/twitter– http://goto.ogservices.cz/fb

Projekt „Virtuální škola“ (vŠkola)

http://www.vskola.cz

Projekt BeeScale.com

http://beescale.com

Možnosti spolupráce se studenty• bakalářské a diplomové práce

• konzultace v oblasti vX

Děkuji za pozornost.

Dotazy?

Odevzdejte prosím vyplněné dotazníky!