Tecnologie per la Virtualizzazione. Ernesto Damiani, Claudio A. Ardagna Lezione 2

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1 Tecnologie per la Virtualizzazione Ernesto Damiani, Claudio A. Ardagna Lezione 2 1

2 Agenda Caratteristiche degli hypervisor più diffusi Tipi di Licenze e costi delle soluzioni virtualizzate La suite VMWare 2

3 Hypervisor più diffusi Vmware ESX/ESXi XEN Hyper-V Virtual Iron 3

4 Alcuni dati Ricerca del 2011 su più di 500 grosse aziende nel mondo Hypervisor primario 58% Vmware 20,2% Citrix Xen 18,6% Hyper-V 3,2% altri 4

5 Alcuni dati Soluzioni di virtualizzazione usate oltre l hypervisor primario 84% Vmware 61% Hyper-V 55,4% Citrix 12% altri Q % Vmware 26% Microsoft 8% Citrix 8% altri 5

6 Vmware ESX and ESXi Forniscono le fondamenta (hypervisor) per costruire e gestire una infrastruttura IT virtualizzata Astraggono processori, memoria, dischi e risorse di rete in macchine virtuali che eseguono applicazioni e sistemi operativi non modificati Elevate performance e affidabilità 6

7 Riducono costi di hardware, elettricità, raffreddamento Vmware ESX and ESXi Minor costi di gestione con ESXi riducendo hardware footprint nei datacenter Risorse hardware consolidate 7

8 Vmware ESX and ESXi Bare-metal hypervisor Si installa direttamente sull hardware del server Architettura sottile e leggera senza nessuna dipendenza da SO generalpurpose Codice ridotto, miglior sicurezza 8

9 Vmware ESX and ESXi Partiziona un server fisico in diversi server virtuali Ogni macchina virtuale è un sistema completo (processore, memoria, rete, storage, BIOS) Macchine virtuali isolate (alta disponibilità) Failure ed errori di configurazione in una macchina virtuale non influenzano le altre Integrazione con le macchine server standard x86 9

10 Alto utilizzo delle risorse, bassi costi Su un unico host fisico transazioni per secondo nel database operazioni di I/O al secondo exchange mailbox Vmware ESX and ESXi Fino a 32 SMP (symmetric multiprocessing) Permettono la virtualizzazione dei carichi di lavoro multiprocessore Gestione avanzata della memoria 10

11 Vmware ESX and ESXi Supporta qualsiasi sistema operativo: e.g., Linux, Windows, Solaris, NetWare Alta disponibilità 64 core fisici, 256 CPU virtuali, 1TB RAM per virtual machine 11

12 Vmware ESX and ESXi Funzionalità Architettura a 64 bit Ottimizzazione delle performance (anche per iscsi) Nuova tecnologia di sicurezza (VMware VMsafe) Miglioramento nella gestione dell elettricità richiesta Virtual machine disk files VMware vstorage VMFS Caricamento da SAN Networking virtuale Gestione delle risorse avanzate 12

13 Vmware ESX and ESXi Performance e scalabilità vicine a quelle delle macchine reali Availability, security, interoperability per fornire funzionalità aggiuntive alle applicazioni software 13

14 Xen Software di paravirtualizzazione (per cui non si emula l'hardware ma si fa uso di chiamate a sistema) rilasciato sotto licenza GPL2 Consente di ottenere un rendimento paragonabile alle prestazioni di una macchina nativa non virtualizzata Possono essere virtualizzati i sistemi operativi della famiglia Linux, BSD, Solaris e alcune versioni di Windows 14

15 Xen E stato sviluppato dall università di Cambridge Supporta architetture x86 Windows viene virtualizzato con processori VT-x E incluso in RHEL 5 e SuSE 10 15

16 Xen Hypervisor Xen 4.1 Supporta Windows, Linux, Solaris e diverse versioni BSD Supporta paravirtualizzazione o virtualizzazione assistita dall hardware Xen hypervisor funziona direttamente sull hardware e diventa l interfaccia per tutte le richieste hardware Separando i guest dall hardware Xen introduce sicurezza e indipendenza tra SO 16

17 Xen Hypervisor Inserito tra hardware e SO (+ applicazioni) Solo linee di codice Basso overhead e performance comparabili a quelle di un sistema nativo Riutilizza device driver di Linux (gestione semplificata) Robusto a fallimenti del device driver Protegge guest e hypervisor da fallimenti dei driver 17

18 Xen Hypervisor Ottimizzazione nell uso della CPU Perfomance e scalabilità per sistemi complessi Separazione tra l esecuzione dell hypervisor e la gestione del SO stack, device driver, componenti guest Componenti intercambiabili (selezione del SO in base ai bisogni) Isolamento forte tra i componenti Hardware moderno e domini usati per riavviare i componenti senza spegnere il sistema 18

19 Xen Hypervisor Security e reliability Isolamento dei guest: nessuna possibilità di accedere alla memoria o alle connessioni di rete di altri Accesso privilegiato: solo pochi componenti (e.g., Domain 0) accedono direttamente all hardware Piccola base di codice Separazione dai SO Hypervisor separato dai SO, non si conoscono attacchi in cui l hypervisor è utilizzato per attaccare i SO Non essendoci SO host non si possono attaccare 19

20 Hyper-V Microkernelized hypervisor-based architecture Full virtualization, hardware-assisted virtualization L hypervisor non contiene i driver Driver contenuti nella parent partition (richiede Windows server 2008 nella parent partition) Supporto per: Symmetric multiprocessing (SMP) Soluzioni di storage dinamiche Fino a 64 GB di memoria per virtual machine Opzione per una Server Core installation minimale 20

21 Hyper-V Parent Partition Child Partitions Windows Server 2008 Windows SUSE Linux 2000 Server... Hyper-V Hardware Physical Machine Application Virtual Machine 21

22 Hyper-V Parte di Windows Server 2008 R2 Hyper-V Server è un componente stand-alone che contiene solo il Windows Hypervisor, Windows Server driver model e i componenti di virtualizzazione Alta flessibilità e disponibilità Live migration Clustering failover Un singolo set di strumenti per la gestione di macchine fisiche e virtuali 22

23 Hyper-V Performance Sfrutta tecnologia multicore Accesso ai dischi migliorato Supporto maggiore di memoria Scalabilità Kernel micro e leggero Attack surface minima Supporto fino a 64 processori logici 23

24 Comparison dal sito di VMware Confronto 24

25 Virtual Iron Fornisce hardware-assisted virtualization Supporto completo per Intel VT-x and AMD-V Virtual Iron esegue SO Guest senza nessuna modifica al SO SO Guest a 32bit e 64bit SO Guest con performance vicine a quelle native Componenti Virtualization manager (piattaforma java-based di gestione) Virtualization server Hypervisor 25

26 Costi della virtualizzazione Una VM è l equivalente di un computer Stesse richieste di un server fisico Un software OEM (Original equipment manufacturer) è valido solo per un dato hardware Per sistemi virtuali servirebbero licenze di tipo Retail Multilicenza Ogni sistema (host o virtuale) necessita di licenze Una per ogni sistema operativo (che lo preveda) Una per ogni software che lo preveda Una per ogni processore, ove richiesto 26

27 Costi della virtualizzazione Licenze specifiche per il mondo virtuale (Microsoft) Soluzioni forfetarie sul numero di licenze e/o sul numero di VM accese Windows Server 2008 R2 Standard Ogni licenza permette di installare 1 istanza del sw del server in 1 OSE (operating system environment) Windows Server 2008 R2 Enterprise Ogni licenza permette di installare 4 istanze del software in 4 OSE su un unico server fisico (singolo host) Windows Server 2008 R2 Datacenter and Windows Server 2008 R2 Itanium Based Systems Numero di licenze uguali al numero di processori fisici Una istanza del software è installata sull OSE fisico e un numero illimitato su gli OSE virtuali (singolo host) 27

28 Costi della virtualizzazione Licenze specifiche per il mondo virtuale (Microsoft) Soluzioni forfetarie sul numero di licenze e/o sul numero di VM accese SQL Server 2008 (licensed Server/CAL) Workgroup and Standard Qualsiasi numero di istanze del sw su un OSE fisico o virtuale su singolo server CAL (Client Access Licence): numero illimitato di OSE sul device client possono accedere il server con licenza SQL Server 2008 (licensed Server/CAL) Enterprise Qualsiasi numero di istanze del sw installate su un massimo di 4 OSE (fisico o virtuale) su singolo server SQL Server 2008 R2 (licensed Per Processor/CAL) Enterprise Una licenza per processore Qualsiasi numero di istanze del sw fino a 4 OSE (fisici o virtuali) per ogni licenza Se la licenza è assegnata anche ad un processore virtuale, qualsiasi numero di istanze possono eseguire nell OSE virtuale 28

29 Licenza per istanze in esecuzione Licenza sw assegnata ad un server Esecuzione come specificato nella licenza Creazione e memorizzazione di qualsiasi numero di istanze 29

30 SAN Scenario 6 virtual hard drive Ogni VHD contiene una instanza di exchange server e Windows Server 2008 R2 2 istanze alla volta sono installate sul server 30

31 SAN Scenario Solo 2 licenze richieste Si possono creare diverse istanze dei server non in esecuzione 31

32 Licenze per processore/core 32

33 Costi della virtualizzazione Vmware VMware Cost-Per-Application Calculator or/?ie=utf-8&oe=utf- 8&aq=t&rls=org.mozilla:it:official&client=firefox-a#none Confronto con i costi di Xen e Hyper-V 33

34 Costi della virtualizzazione 34

35 Costi della virtualizzazione 35

36 Valore della virtualizzazione Business Value of Virtualization: Realizing the Benefits of Integrated Solutions (IDC) 2008 Basic virtualization: poche funzionalità avanzate (no live migration). Poca automazione e gestione selettiva. 20%-40% di utilizzo delle risorse. Usato per test e development, non per sistemi reali Advanced virtualization: virtualizzazione server e storage. Tool automatici e di gestione (workload migration e distribution). 40%- 60% di utilizzo delle risorse 36

37 Valore della virtualizzazione Valore di business del deployment virtualizzato: Costo annuale per utenti 37

38 Riduzione dei costi Valore della virtualizzazione 38

39 Valore della virtualizzazione ROI triennale 39

40 La Suite VMware 40

41 Introduzione VMware Infrastructure VI3 (Virtual Center,Esx,Esx3i) VMware Server VMware WorkStation VMware Fusion VMware Player VMware LabManager VMware Ace 41

42 Introduzione Senza virtualizzazione OS unico Stretta dipendenza hardware-software Applicazioni multiple spesso in conflitto Risorse sottoutilizzate 42

43 Introduzione VMware Separazione di SO e hardware Gestione di SO e applicazione come una singola unità mediante il relativo incapsulamento in VM Forte isolamento di guasti e sicurezza Possibilità di fornire ovunque ambienti standard, indipendenti dall hardware Flessibilità nella scelta del SO in base all applicazione 43

44 VMware infrastructure VI3 Suite software per la gestione e ottimizzazione dei data center Suite completamente ottimizzata, testata e certificata per un ampia gamma di hardware, sistemi operativi e applicazioni software Funzionalità incorporate di gestione, ottimizzazione delle risorse, disponibilità delle applicazioni e automazione operativa 44

45 VMware infrastructure VI3 Permette di Consolidare e limitare la proliferazione dei server di produzione (nessun vincolo di SO) Fornire una protezione avanzata di business continuity a costi inferiori Semplificare lo sviluppo e il test software Proteggere e gestire i desktop aziendali Semplificare il provisioning infrastrutturali (creazione nuovi sistemi virtuali in poco tempo) Rieseguire le applicazioni esistenti 45

46 VMware infrastructure VI3 Permette di Virtualizzare e aggregare i server e le relative risorse di rete e storage all interno di un pool di risorse unificato Ambienti completi, comprensivi di sistemi operativi e applicazioni, vengono incapsulati in macchine virtuali e resi indipendenti dall hardware Flessibilità, disponibilità, scalabilità ed efficienza Gestione e monitoraggio centralizzato delle macchine virtuali Capacità di gestione e ottimizzazione delle risorse distribuite Alta disponibilità delle macchine virtuali Migrazione in tempo reale per manutenzione dell hardware di storage e del server sottostante senza interruzioni 46

47 VMware infrastructure VI3 Componenti VMware ESX/ESX3i Server VMware VMFS (VMware Virtual Machine File System) VMware Virtual SMP (Virtual Symmetric Multi-Processing) VMware VirtualCenter (gestione centralizzata, automazione, ottimizzazione delle risorse e alta disponibilità) VMware DRS (Distributed Resource Scheduler) VMware (Storage) Vmotion (Live migration) VMware HA (High Availability) VMware Update Manager VMware Consolidated Backup 47

48 48

49 VMware Virtual Center VMware VirtualCenter assicura agli ambienti IT gestione centralizzata, automazione, ottimizzazione delle risorse e alta disponibilità Elevata disponibilità, efficienza e affidabilità Consente l integrazione con prodotti di monitoraggio e gestione sistemi di terze parti o lo sviluppo di software di gestione personalizzato Fornisce un sistema centralizzato per la gestione, il monitoraggio, il provisioning e la migrazione di macchine virtuali 49

50 VMware Virtual Center Gestisce VMware VMotion VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) VMware High Availability (HA) 50

51 VMware ESX/ESX3i Prodotti bare metal si installano direttamente sull hardware Componente di base per la realizzazione di un infrastruttura IT dinamica dotata di sistemi di ottimizzazione automatica delle risorse Astrae le risorse (CPU, memoria, storage e rete) dei server su cui viene installato e le riassegna in modo dinamico a diverse macchine virtuali ESX Server 3i offre le stesse funzionalità di ESX ma dotata di una struttura leggera per garantire una sicurezza e un affidabilità maggiore L integrazione come firmware del server semplifica e velocizza la distribuzione 51

52 VMware ESX/ESX3i ESX Server tradizionale 52

53 VMware ESX/ESX3i ESX3i (Virtualizzazione leggera) Compatto: footprint di soli 144MB Non ha nessuna dipendenza da un SO general purpose Boot e installazione rapidissimi Si installa direttamente sull hardware (anche ESX) Integrabile con i più diffusi strumenti per la gestione dell hardware sottostante Non ha una full service control ma una variante leggera basata su Posix (ESX Console basata su RHEL (pesante)) Minori rischi di sicurezza 53

54 VMware ESX/ESX3i Significativi benefici nell essere completamente indipendenti da un SO general purpose Unica piattaforma che non dipende da una parent partition Performance tra l 83% e il 98% di un sistema nativo 54

55 Prodotti hosted Server/Workstation/Player/Fusion Richiedono un SO host (Windows/Linux/Mac) Si installano come applicazioni normali Le macchine virtuali possono usare le risorse hardware che l host vede Compatibilità hardware massima siccome il SO fornisce tutti i driver L overhead tra il 70% e 90% dei sistemi nativi 55

56 Prodotti hosted VMware server Può creare, editare ed eseguire macchine virtuali Usa un sistema client/server Permette l'accesso remoto alle macchine virtuali Ottimizzato per I/O e per carichi richiesti ad un server Sviluppato per sistemi headless con una interfaccia di amministrazione di rete base Gratuito Non più disponibile da Gennaio 2010, senza supporto da Luglio 2011 Alternative VMware Player, VMware Workstation, VMware vsphere (piattaforma virtualizzata per cloud) 56

57 Prodotti hosted VMware workstation Permette di creare uno o più ambienti virtuali in un unico computer (supporta un ambiente cloud) Ottimizzato per SO desktop (migliori performance grafiche, ad es. 3D acceleration) Ottimizzato per l uso da parte di una singola persona di fronte al PC Permette connessione ed esecuzione di macchine virtuali remote Esegue come server per condividere macchine virtuali Snapshots multipli e cloni collegati Funzionalità Record/Replay (per debug) A pagamento 57

58 Prodotti hosted VMware player Versione semplificato della Workstation Sviluppata per far girare macchine virtuali che altri producono Originariamente non forniva nessun mezzo per fare editing o creazione delle macchine virtuali Ultime versioni permettono di creare macchine virtuali con i SO più diffusi Permette di eseguire virtual appliances Gratuito 58

59 Prodotti hosted VMware fusion Software che emula una macchina virtuale su computer Apple Macintosh dotati di processori X86 Nato per permettere l'installazione di sistemi operativi Microsoft Windows, Linux, Solaris, MS-DOS, FreeBSD Implementa la virtualizzazione, l'emulazione e la ricompilazione dinamica Utilizza la tecnologia di virtualizzazione Intel Vanderpool integrata nei processori basati sull'architettura Intel Core Integra SMP e la gestione a 64 bit 59

60 VMware LabManager Fornisce ambienti virtuali di piccole dimensioni per sviluppo e testing Application owner, development e Quality Assurance (QA) team possono installare, catturare e condividere ambienti con applicazioni multi-tier in pochi secondi mentre l IT rimane in administrative control Supporta funzionalità snapshot/rollback per ambienti di sviluppo e test Laboratorio per la gestione del software 60

61 VMware LabManager Fornisce un portale self-service Permette agli utenti accesso on-demand a infrastrutture condivise non IT per creare, installare, riconfigurare (configurazioni di) sistemi multi-tier senza necessità di esperti Libreria di immagini Un repository centrale di macchine virtuali Organizzazione Semplifica il rilascio e l amministrazione di macchine virtuali Permette agli utenti finali di usare risorse in maniera controllata IT alloca risorse in modo dinamico, valuta politiche di controllo dell accesso e distribuisce risorse inutilizzate 61

62 VMware Ace Controllare desktop virtuali nell azienda Installazione e gestione sicura e portabile Macchine virtuali e gestione centralizzata dei PC Gestione di desktop virtuali da un singolo punto di accesso Migliore sicurezza e flessibilità per mobile computing sicuro Permette di estendere risorse dell azienda a desktop di terze parti 62

63 VMware Ace 63