Case studies. Tipi di storage (1) Amministrazione di Sistema. Amministrazione di Sistema. Enterprise Amministrazione di Sistema 1

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1 Case studies Amministrazione di Sistema Sistemi Enterprise e integrazione dei sistemi Storage Enterprise Soluzioni High Availability e Cluster Virtualizzazione Domini e Active Directory Applicazioni per sistemi eterogenei Autenticazione per sistemi eterogenei Amministrazione di Sistema 2 Tipi di storage (1) Amministrazione di Sistema Storage Enterprise DAS (Direct Attached Storage) NAS (Network Attached Storage ) CAS (Content Addressable Storage) SAN (Storage Area Network) ESN (Enterprise Storage Network) iban (InfiniBand Area Network) Tecnologia Protocollo Velocità Tipo di dati Utilizzo DAS SCSI, SAS 320 MB/s, 6 Gb/s blocchi storage locale NAS IP 1Gb/s, 10 Gb/s file file sharing CAS IP archivi archiviazione SAN Fibra FC 8 Gb/s (16 Gb/s) blocchi storage condiviso SAN Rame FCIP, iscsi 1Gb/s (10 Gb/s) blocchi storage condiviso Amministrazione di Sistema 4 Amministrazione di Sistema 1

2 Tipi di storage (2) Unified Storage Convergenza nello storage Unico appliance con NAS SAN FC iscsi Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 6 Direct Attached Storage (DAS) Limitato ad un singolo host Tipi di DAS interno esterno Protocolli su bus parallelo IDE, SCSI su bus seriale SATA, SAS Funzioni RAID implementabili in hardware (controller) o software (Sistema Operativo) Passive vs Active DAS Passive Disk Enclosure based DAS Active Disk Enclosure based DAS Possibilità di avere 2 nodi client Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 8 Amministrazione di Sistema 2

3 Network-Attached Storage (NAS) Evoluzione dei fileserver Utilizzano protocolli di condivisione file CIFS/SMB e/o NFS (FTP) NDMP (Network Data Management Protocol) Basati spesso su sistemi embedded Custom, Windows Storage, Linux Tipologie di NAS Integrated NAS System (tutto in uno) Gateway NAS System (front-end di un sistema SAN) Funzioni RAID interne Affidabilità e disponibilità? Storage Area Network (SAN) Rete dedicata ad alta velocità per collegare host con dischi e/o librerie di nastri Componente tipica dell Enterprise Storage Tipi di protocolli adottati Fibre Channel networking con SCSI command set iscsi (2003) con SCSI command set over TCP/IP ATA-over-Ethernet (AOE) protocol Lato server (host) Fibre Channel Host Bus Adapter (HBA) Accesso tramite Logical Unit Number (LUN) Differenze dai sistemi NAS Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 10 Protocolli di una SAN Caratteristiche di un SAN Fibre Channel (FC) Standard ANSI e High Speed Serial Interface fibre vs fiber? iscsi Standard IETF (2004) RFC 3720 Funzionalità RAID Group Storage Group Zoning e LUN Masking Remote Mirror Snapshot MultiPath/PowerPath Pro Sicurezza, affidabilità, prestazioni, scalabilità, interoperabilità, Contro Costo elevato Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 12 Amministrazione di Sistema 3

4 Elementi di una SAN Host HBA (Host Bus Adapter) HBA Driver Cavi Fabric Data Router SAN Hub o Switch Cavi Zoning Storage Storage Array SP (Storage Processor) LUN Masking SAN Port Ogni elemento di un SAN è chiamato nodo i nodi client spesso vengono chiamati anche host ogni nodo può avere una o più porte Tipi di FC Ports N-Port (porta terminale di un collegamento point-to-point) NL-Port (porta che supporta la topologia arbitrated loop) F-Port (fabric port, porta di uno switch) E-Port (expansion port di uno switch) G-Port (porta di uno switch configurabile come E-Port o F-Port) Le porte possono essere identificate in vari modi Port_ID (all interno di una SAN, ogni porta ha un Port_ID univoco) WWPN (World Wide Port Name) PortType_PortMode Web site of the Storage Networking Industry Association Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 14 WWN (World Wide Name) Topoligie Fibre Channel Identificatore univoco a livello mondiale equivalente al MAC Address composto da 64 bit assegnato ad ogni Array e ogni HBA Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 16 Amministrazione di Sistema 4

5 Alternative alle SAN FC Block Storage Over IP Reti SAN basate su GigaEthernet iscsi FC su IP (FCIP o ifcp) FC su Ethernet (FCoE) FC su rame DAS (Direct Attached Storage) Box esterni collegati a uno o due HBA Considerazioni Costi Affidabilità Scalabilità Prestazioni Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 18 iscsi Indirizzi iscsi User IP Network Server IP Packet IP packet iscsi Initiator Adapter 1. User issues a request for data to a local server 5. The data request is again encapsulated in TCP/IP then returned 2. The SCSI command is encapsulated in TCP/IP & transmitted over IP Network iscsi Target Adapter 4. The SCSI commands are received by the Internal SCSI Controller, and the data is retrieved. Storage Device 3. The packet is decapsulated separating the SCSI commands Indirizzi IP Target e initiator hanno indirizzi IP, ma spesso più di uno iscsi Qualified Name (IQN) RFC 3720 e RFC 3721 literal iqn date (yyyy-mm) that the naming authority took ownership of the domain reversed domain name of the authority (org.alpinelinux, com.example, to.yp.cr) Optional ":" prefixing a storage target name specified by the naming authority. Extended Unique Identifier (EUI) Format: eui.{eui-64 bit address} (e.g. eui a425678d) T11 Network Address Authority (NASA) Format: naa.{nasa 64 or 128 bit identifier} (e.g. naa ba64678d) isns Internet Storage Name Service Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 20 Amministrazione di Sistema 5

6 Initiator iscsi La parte client Software initiator Hardware initiator HBA iscsi TCP Offload Engine (TOE) initiator La parte server Target iscsi Come lo storage mostra le LUN? Come lo storage viene indirizzato? Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 22 Implementazioni iscsi Hardware HBA, SAN e sistemi embedded Linux Linux-iSCSI Project UNH-iSCSI iscsi Enterprise Target Project Windows Microsoft iscsi Software Initiator Integrato in Vista e Windows Microsoft iscsi target Topologia simil-fc Reti separate Multi-path Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 24 Amministrazione di Sistema 6

7 Multi-path Soluzione specifica per alcuni storage iscsi Rete flat Sicurezza applicata ad iscsi Protezione dei dati IPSec Autenticazione IP IQN CHAP password IPSec Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 26 Prestazioni di uno storage Dipendono da vari fattori Tipo di storage in particolare la cache Tipo di protocolli usati Tipo di RAID Tipo di dischi HBA External transfer rate measured here Interface Disk Drive / Storage Buffer Internal transfer rate measured here Head Disk Assembly Il mito degli IOPS Input/Output Operations Per Second (IOPS) la metrica comunemente usata per misurare le prestazioni (massime) di uno storage Parametri per determinare gli IOPS per disco Rotational speed (aka spindle speed) Measured in revolutions per minute (RPM), most disks you ll consider for enterprise storage rotate at speeds of 7,200, 10,000 or 15,000 RPM with the latter two being the most common. A higher rotational speed is associated with a higher performing disk. Average latency The time it takes for the sector of the disk being accessed to rotate into position under a read/write head. Average seek time The time (in ms) it takes for the hard drive s read/write head to position itself over the track being read or written. There are both read and write seek times; take the average of the two values Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 28 Amministrazione di Sistema 7

8 Il problema dell allineamento Problema tipico delle SAN Ma anche di controller RAID Amplificato con l aggiunta di ulteriori livelli Ad esempio la virtualizzazione Scale-in Scale-out Scalabilità degli storage Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 30 Differenti architetture Cache & Flash TYPE Clustered Scale Up & Down1 Dual Controller Shared Meta-Data Transactional Commits General Purpose Storage Tightly Coupled Scale Out Multi-Controller Grid Shared Meta-Data Transactional Commits Linearity in all things TYPE 2 Loosely Coupled Scale Out Independent Controllers Distributed Meta-Data Transactional Commits Large Content Repositories TYPE 3 Distributed Share Nothing TYPE 4 Independent Controllers Distributed Meta-Data Non-Transactional Commits 3 rd Platform Applications Lato Storage Full Flash Hybrid Multi-tiering o caching Lato Host Schede PCI-e Flash SSD Nuove DIMM? NVDRAM Software di gestione? Amministrazione di Sistema 8

9 Sistemi (iper-)convergenti Sistemi che integrano diverse risorse: Calcolo (CPU/RAM) Storage (Network) Converged Infrastructure (CI) Always: a method of using infrastructure where compute, network and persistence are treated as a SYSTEM rather than as COMPONENTS 6 Phylum of Converged Converged Architectures Infrastructure Integrated Best-of-Breed Definition Embedded Generalized compute within storage arrays Host locally executed workloads Generally only suitable for workloads focused on data Integrated Stack Worklo ad optimiz ed system s of server, storage, networ k, and mgmt. SW Sold w/preintegrat ed packag ed SW Integrated Infrastructure General purpose preint. & Ref arch. systems containing server, storage, network, & mgmt. SW. Excellent support for legacy workloads/br Source: EMC Market Intelligence, EMC OCTO, EMC ETPD, IDC, Gartner, Company proximity or ownfield websites, SME interviews data services Software- Defined BYO Commodity Commodity HW and DIY mgmt. and orchestration SW Nonappliance model VMware SDDC and Openstack Framework & Distros Hyper-converged Architectures Common Modular Building Integrated Block Rack Scale Appliances All-in-one box systems Compute and storage in a small, scalable node (2U) SMB/Robo prime target Simplicity/c ost are main value prop VMware almost always used Decom posed and redesig ned for high density or high capacit y or low power server archite ctures Unit size of 4U chassis to full Rack Scale Common Rackscale Building Blocks Scalable systems of racks plus bare metal resource allocation M&O Spans HW & SW; Multi-rack management Open Source plays a more critical role 6 Phylum of Converged Converged Architectures Infrastructure Integrated Best-of-Breed Embedded Integrated Stack Integrated Infrastructure Software- Defined BYO Commodity Hyper-converged Architectures Common Modular Building Integrated Block Rack Scale Appliances Rack Scale Common Rackscale Building Blocks Amministrazione di Sistema Strengths Weakness Best way to deploy additional storage services Poor economics for general purpose workload use Fastest timeto value at the application level Application Silo Well suited and broad support for P2 workload requirements Proven, mature High Step In Cost. Premium economic scaling factors Source: EMC Market Intelligence, EMC OCTO, EMC ETPD, IDC, Gartner, Company websites, SME interviews Flexibility of any hardware choice. Nonpredictable outcome Nonintegrated acquisition and support model Start very small Simple support model Unbeatable simplicity Poor economic scaling past ~1000 VMs Rigidity for datacenter use cases Well suited for general scale SP, SaaS P3 workloads Flexible Simple Support Poor support Model for legacy workload SLAs and infrastructure expectations Supports specialized, high-end P3 workloads due to custom HW Simple support model Poor support for legacy workload SLAs and infrastructur e expectations Soluzioni High Availability Amministrazione di Sistema 9

10 Introduzione Obiettivi delle soluzioni di HA (alta disponibilità) Eliminare i single point of failure Aumentare Disponibilità (Prestazioni) (Scalabilità) Applicabilità Singolo sistema Gruppo di sistemi Cluster Networking LAN e WAN Storage Livello di applicazione / servizio Hardware HA (1) Soluzioni comuni Alimentatori ridondati e hot-swap Dischi in configurazione RAID e hot-swap Configurazioni usate: 1, 1+0, 5, 5+0 e/o 6 Soluzioni recenti Ventole hot-swap Memoria primaria RAID e hot-swap Deve essere supportata dal Sistema Operativo Soluzioni Enterprise Ridondanza totale Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 38 Server Hardware RAID Dual power Dual NICs Redundant fans Dual HBAs SAN Hardware Global hot spares Multiple data paths Redundant storage processors RAID Redundant SAN fabrics Multiple HBAs Network NIC teaming Load balancing Redundant switches Hardware HA (2) RAID (1) Redundant Array of Inexpensive (Indipendent) Disk brevetto IBM del 1978 implementabile a livello hardware e software Livelli RAID standard RAID 0 (striping) JBOD ( Just a Bunch of Disks ) RAID 1 (mirroring) RAID 2, 3, e 4 RAID 5 RAID 6 o RAID DP (Dual Parity) simile al 5 ma doppio meccanismo di ridondanza con bit su dischi distinti Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 40 Amministrazione di Sistema 10

11 RAID (2) Livelli composti RAID 0+1 (RAID 01) RAID 10 (RAID 1+0) RAID 50 (RAID 5+0) Livelli proprietari RAID 7 Storage Computer Corporation RAID 1.5 HighPoint RAID S (Parity RAID) EMC Corporation Amministrazione di Sistema 41 Diagram Single RAID Levels (1) RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 6 Cost Lowest High Moderate Moderate+ Description Striping Mirroring Striping with Parity Striping with Dual Parity Minimum Disks Maximum Disks Array Capacity Controller Dependant No. of Drives x Drive Capacity 2 Controller Dependant Drive Capacity (No. of Drives - 1) x Drive Capacity Storage Efficiency 100% 50% (Num of drives 1) / Num of drives Controller Dependant (No. of Drives - 2) x Drive Capacity (Num of drives 2) / Num of drives Fault Tolerance None 1 Drive failure 1 Drive failure 2 Drive failures High Availability None Good Good Very Good Amministrazione di Sistema 42 Degradation during rebuild Random Read Performance Random Write Performance Single RAID Levels (2) RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 6 NA Slight degradation Rebuilds very fast High degradation Slow Rebuild (to write penalty of parity) Very High degradation Very Slow Rebuild (to write penalty of dual parity) Very Good Good Very Good Very Good Very Good Good (slightly worse than single drive) Fair (Parity overhead) Poor (Dual Parity Overhead) Seq. Read Perf. Very Good Fair Good Good Seq. Write Perf. Very Good Good Fair Fair Use Case Non critical data High speed requirements Data backed up elsewhere Typically used as RAID 10 in OLTP / OLAP applications Non-write intensive OLTP applications / file servers etc Misc - - Parity can considerably slow down system Non-write intensive OLTP applications / file servers etc Not supported on all RAID cards Amministrazione di Sistema 43 Nested RAID Levels (1) Diagram RAID 10 RAID 50 Description Mirroring then Striping Striping with Parity then Striping without parity Minimum Disks Even number > 4 > 6 Maximum Disks Controller Dependant Controller Dependant Array Capacity (Size of Drive) * (Number of Drives ) / 2 (Size of Drive) * (No. of Drives In Each RAID 5 Set - 1) * (No of RAID 5 Sets) Storage Efficiency 50% ((No. of Drives In Each RAID 5 Set - 1) / No. of Drives In Each RAID 5 Set) Amministrazione di Sistema 44 Amministrazione di Sistema 11

12 Nested RAID Levels (2) Singolo sistema HA Fault Tolerance Multiple drive failure as long as 2 drives from same RAID 1 set do not fail RAID 10 RAID 50 Multiple drive failure as long as 2 drives from same RAID 5 set do not fail High Availability Excellent Excellent Degradation during rebuild Minor Moderate degradation Slow Rebuild (due to write penalty of parity) Read Performance Very Good Very Good Write Performance Very Good Good Use Case OLTP / OLAP applications Medium-write intensive OLTP / OLAP applications Vantaggi Semplicità Configurazione Gestione Economicità Svantaggi Single point of failure CPU Motherboard Sistema Operativo Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 46 Backup a freddo Da non confondere con la soluzione stand-by o fail-over Soluzione spartana Ridondanza a livello di intero sistema Sistema gemello configurato in modo identico Applicabile per apparati di rete Router e Switch Problemi per server Come migrare lo stato e i dati? Disaster Recovery Ripristino a seguito di un disastro Diverse categorie di disastri Diversi gradi di ripristino Diversi tempi di ripristino Metriche Recovery Point Objective (RPO) Recovery Time Objective (RTO) Dipendente da altri fattori Policy di backup Policy di sicurezza Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 48 Amministrazione di Sistema 12

13 HA negli apparati di rete Switch Doppio percorso 2 switch e 2 schede in teaming per ogni PC Spanning Tree (802.1d) Rapid Spanning Tree (802.1w) Router VRRP (Virtual Redundant Routing Protocol) Metriche Multiplo gateway? Linee WAN BGP Diverse soluzioni HA nei sistemi Cluster Redirect Migrazione Utilizzo di macchine virtuali HA tra sistemi Host Storage condiviso Migrazione di processi Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 50 Definizione di Cluster Amministrazione di Sistema Cluster e HA Computer cluster a group of loosely coupled computers that work together closely Definizione tecnologica insieme di macchine che fornisco una piattaforma applicativa Scalabile Scalabilità di prestazione e di costo Altamente disponibile Fail-over Manutenzione Gestite come una singola unità Amministrazione di Sistema 52 Amministrazione di Sistema 13

14 Cluster computing Tipologie di Cluster HA (High Availability) / Fail-over Cluster Load Sharing / Balancing Cluster High-Performance Computing (HPC) Cluster MPI (Message Passing Interface) PVM (Parallel Virtual Machine) Grid Computing / Grid Cluster SSI (Single System Image) Livelli di applicabilità Livelli di applicabilità Livello hardware Livello di sistema operativo Livello dei servizi Livello delle applicazioni Interazione tra i nodi Teoria dei sistemi distribuiti Soluzioni alternative Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 54 Tecnologie dei Cluster Storage condiviso Nessuna replica Quorum Replica Master Slave Multimaster Heartbeat Test reciproco su rete su rete dedicata (o seriale) su Quorum Distribuzione del carico Meccanismo di shutdown Caso tipico a due nodi Continuità sui servizi Mission Critical Modalità Active-Passive Active-Active Heartbeat HA Cluster Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 56 Amministrazione di Sistema 14

15 LB Cluster Varie soluzioni possibili Normalmente si usa l approccio a macchine parallele punto di ingresso ben definito Nome DNS puro round robin IP nessuna interazione tra i nodi problemi modalità di bilanciamento gestione del fail-over sincronia dati Soluzioni per Windows (1) Microsoft Cluster Server (MSCS) HA cluster per applicazioni e servizi MSCS 1.0 ( Wolfpack ) è stato rilasciato nel 1997 MSCS 1.1 (Server Clustering) è integrato in alcuni Windows 2000 Server MSCS 1.2 è integrato in Windows 2003 Enterprise/Datacenter Con 2008 il servizio si chiama Failover Clustering Windows 2000 Limitato a 2 nodi per cluster 4 nella versione Datacenter Windows 2003 Fino a 8 nodi per cluster Oltre nella versione Datacenter Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 58 Soluzioni per Windows (2) Altre tecnologie Windows Load Balancing Service (WLBS) ex Convoy Cluster Software by Beaverton solo per NT 4.0 Network Load Balancing (NLB) per applicazioni e servizi IP-based massimo 32 nodi Component Load Balancing (CLB) per applicazioni middle-tier Windows Compute Cluster Server (CCS) 2003 HPC Server 2008 AD, DFS, Supporto per reti SAN MSCS - Terminologia Terminologia Node Resource Group Dependency Failover e failback Virtual server Heartbeat Quorum resoruce Active/passive o active/active Shared Storage Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 60 Amministrazione di Sistema 15

16 Soluzioni per Windows (3) NLB vs MSCS Technology Scenario Web Server Farm Terminal Services File/Print Servers Database/ Messaging Cluster Service Networking Load Balancing Benefits Aumentare velocemente la capacità Minimizzare il downtime Aumentare velocemente la capacità Minimizzare l effetto del failure di un server Minimizzare i disservizi Manutenzione programmata dei nodi Minimizzare il downtime applicativo Assicurare consistenza dei dati E-Commerce Sites Aumentare velocemente la capacità Minimizzare il downtime Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 62 Soluzioni per Linux Linux Virtual Server (1) Linux Clustering Information Center Sistemi High Availability Heartbeat + varie soluzioni Sistemi Load Sharing/Balancing Linux Virtual Server Sistemi Computational/High Performance Beowulf openmosix Sistemi SSI (Single System Image) Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 64 Amministrazione di Sistema 16

17 Linux Virtual Server (2) NAT IP-Tunneling Direct Routing Storage condiviso (1) Necessario (?) nei cluster (HA) Soluzione hardware storage esterni SCSI, SAS soluzioni NAS o SAN Soluzioni software replica di file rsync, rdiff, FAM replicazioni incrementali? replica di blocchi DRDB: RAID-1 di rete basato su Network Block Device Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 66 Storage condiviso (2) Problema di accesso allo storage condiviso integrità del file system accesso esclusivo per file system NON distribuiti utilizzo di file system distribuiti e pensati per cluster con storage condiviso Alternative allo storage condiviso storage replicato soluzioni senza storage condiviso utilizzo di transaction log Cluster Continuous Replication (CCR) di Exchange 2007 architettura shared nothing Cluster MySQL File System distribuiti (1) Possibile suddivisione alto livello File System di rete distribuito basso livello File System fisico distribuito (o meglio concorrente) File System distribuiti (di rete) Molteplici nodi per accedere alle risorse Da non confondere con i NAS Namespace univoco File System concorrenti (I/O level) File System di dati condivisi cluster attivo-attivo? cluster attivo-passivo? File System di dati distribuiti Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 68 Amministrazione di Sistema 17

18 File System distribuiti (2) Microsoft DFS Melio FS OpenAFS (derivato da ASF) CODA Sviluppato presso la CMU a partire da AFS2 (Intermezzo) Dcache PVFS (Parallel Virtual File System) 1.x e 2.x OpenGFS Derivato da Sistina (ora RedHat) GFS (Global File System) IBM GPFS (General Parallel File System) OCFS2 (Oracle Cluster File System) Lustre (Linux Cluster) scalable, secure, robust, highly-available cluster file system Amministrazione di Sistema 69 AFS Andrew (Carnegie) File System Sviluppato nel 1989 IBM e CMU (Carnegie-Mellon University) Caratteristiche Multipiattaforma Lavora sia su LAN che WAN Autenticazione tramite Kerberos (modificato) Autorizzazione tramite ACL Terminologia Cella AFS Insieme di macchine di uno stesso dominio Partizione AFS Partizione montata (sul server) in /vicepxx Volume Volumi speciali: root.afs e root.cell Namespace /afs/nome_cella/mount_point/ Amministrazione di Sistema 70 Cluster di DBMS Molti DBMS supportano meccanismi di replica/sincronizzazione e/o cluster Prodotti commerciali/proprietari Oracle Oracle RAC (Real Application Clusters) Microsoft Exchange Exchange 2007 CCR (Cluster Continuous Replication) Microsoft SQL IBM DB Software libero MySQL PostgresQL Cluster-aware Livello di compatibilità con il cluster Applicazioni Servizi Script Filesystem Protocolli Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 72 Amministrazione di Sistema 18

19 Virtualizzazione Amministrazione di Sistema Virtualizzazione Definizione (fonte: Wikipedia) creazione di una versione virtuale di una risorsa normalmente fornita fisicamente definizione di virtuale oggetto non realmente esistente, non avente una sua fisicità Virtualizzazione meccanismo per creare contesti multipli, partizionando le risorse Qualunque risorsa hardware o software può essere virtualizzata sistemi operativi, server, processori, memoria, spazio disco, applicazioni, fax, telefoni, Amministrazione di Sistema 74 Tipi di virtualizzazione (1) System Virtualization Server Virtualization Dekstop Virtualization Virtualizzazione lato client VMware ACE Microsoft Kidaro Virtualizzazione lato server VDI (Virtual Desktop Infrastructure) Application Virtualization Streaming di applicazioni Microsoft Application Virtualization App-V (SoftGrid) Altiris Software Virtualization Solution (SVS) Citrix Presentation Server Applicazioni portabili VMware ThinApp (Project NorthStar Beta - Thinstall) Amministrazione di Sistema 75 Tipi di virtualizzazione (2) Presentation Virtualization Terminal Server / Citrix User State Virtualization Document redirection / Offline file Storage Virtualization SAN LAN Virtualization VLAN, VPN Altri esempi di virtualizzazione Software-As-A-Service (SAAS) Grid Cluster Amministrazione di Sistema 76 Amministrazione di Sistema 19

20 Cenni storici La preistoria (anni 60) nasce il concetto di macchina virtuale da parte di IBM con il suo prodotto VM/370 si parla di SuperVisor La storia (anni 90) la ricerca di un meccanismo per rendere un programma portabile su più architetture ha portato nuovo interesse alle tecniche di virtualizzazione macchina virtuale simulata: Java Virtual Machine (JVM) negli anni recenti c è stato un rinnovato interesse per la virtualizzazione dell hardware 1999 primi prodotti di virtualizzazione x86 Unmodified Application Unmodified OS Hardware virtuale Sistema virtuale SW di virtualizzazione Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 78 Terminologia Virtualizzazione e archittetture Virtualization / Paravirtualization Desktop virtualization Server virtualization Host / Domain0 / Parent La macchina reale sulla quale viene eseguito il software di virtualizzazione Guest / DomainUs / VM La macchina virtuale VMM (Virtual Machine Monitor) Hypervisor P2V (Physical To Virtual) Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 80 Amministrazione di Sistema 20

21 Key Features of Virtualization Virtual vs Real Partitioning Run multiple virtual machines simultaneously on a single physical server Encapsulation Entire virtual machine is saved in files and can be moved and copied by moving and copying files Isolation Each virtual machine is isolated from other virtual machines on the same server Hardware Independence Run a virtual machine on any server without modification Vantaggi Consolidamento server Ottimizzazione delle risorse processore, disco, memoria, Ottimizzazione degli spazi alternativa ai server Blade Svantaggi Criticità da gestire Considerazioni sulle licenze Ogni sistema (host o virtuale) necessita di licenze px IDC prevede che nel 2007 i server virtuali rappresenteranno oltre il 20% dei totali Nel 2014 il numero di workload virtualizzati sarà del 70% Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 82 ROI (Return On Investment) Le soluzioni della virtualizzazione riducono i costi acquisto dell hardware allocazione fisica manutenzione amministrazione centralizzata espansione del datacenter e provisioning di nuovi server test aggiornamento dell hardware Stime e analisi indicative ritorno completo sull investimento in meno di 6 mesi riduzione del TCO del Datacenter fino al 64 % riduzione dei costi hardware del 40% riduzione dei costi di manutenzione e testing fino al 70% riduzione dei tempi di downtime del % riduzione dei tempi di failure recovery dell 80% riduzione dei tempi di sviluppo e test da ore a minuti Consolidation and Containment Virtual infrastructure provides a managed approach to regain control over x86-based server sprawl Server consolidation Reduce number of servers in datacenter to reduce costs Server containment Create virtual machines instead of provisioning new hardware Reduces future hardware needs Aspetto ecologico-energetico: risparmio di energia e minor inquinamento Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 84 Amministrazione di Sistema 21

22 Architetture di virtualizzazione Tipi di Hypervisor Type-2 VMM Guest 1 Guest 2 VMM Esempi: JVM CLR Host OS Host OS Esempi: Hybrid VMM Guest 1 Guest 2 VMM Microsoft Virtual PC Microsoft Virtual Server VMware Workstation Type-1 VMM (Hypervisor) Guest 1 Guest 2 Host OS Esempi: VMM Hardware Hardware Hardware VMware ESX/ESXi Microsoft Hyper-V Xen Monolithic hypervisor Simpler than a modern kernel, but still complex Contains its own drivers model VM 1 ( Admin ) VM 2 VM 3 Hypervisor Drivers Drivers Hardware Microkernelized hypervisor Simple partitioning functionality Increase reliability and minimize TCB No third-party code Drivers run within guests VM 1 ( Parent ) Virtualization Stack Drivers Drivers VM 2 ( Child ) Drivers Drivers Hypervisor Hardware VM 3 ( Child ) Drivers Drivers Microkernelized Hypervisor has an inherently secure architecture with minimal attack surface Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 86 Monolitico vs. Microkernel Tipi di virtualizzazione Emulazione eseguire S.O. e applicazioni compilate per una architettura su di un altra Partizionamento hardware Virtualizzazione meccanismo per creare contesti multipli su di un singolo processore, partizionando le risorse Virtualizzazione completa (Full) convenienza? Paravirtualizzazione non è richiesta l emulazione dei driver (in particolare quelli di I/O) l overhead è molto basso occorre modificare il kernel del sistema guest Simulazione Amministrazione di Sistema Amministrazione di Sistema 88 Amministrazione di Sistema 22