Виртуализация

Ас. Павел Джунев

История виртуализации

1960 - IBM създават първи хипервайзор - CP-40.

1970 – Старт на VM/370

1991 - В сървъри на IBM се появява LPAR (Logical Partition)

1997 - Virtual PC – Mac, OS/2, Windows

1999 - VMware под x86 архитектура

2000 - FreeBSD jail, z/VM

2001 – VMware ESX

2003 - Xen. EMC закупуват VMware

2005 - Zones в Solaris 10, LDOMs

2007 – VirtualBox, WPAR в AIX 6.1

​

Хипервайзор

​

​

​

• Хипервайзорът, също наричан мениджър на виртуални машини е софтуер, който позволява на няколко операционни системи да споделят ресурсите на един сървър. Всяка една от операционните системи, които се намират на сървърът- хост, споделят RAM, процесор и всички останали ресурси, като ги контролира и разпределя в зависимост от нуждите на всяка една от операционните системи(виртуалните машини).

​

Програмна виртуализация

• Виртуализация на ниво ОС

- Примери: chroot, Jail, Solaris Zones, OpenVZ, WPARs

Хардуерна виртуализация

хардуерната виртуализация, хардуера осигурява архитектурна подкрепа, която улеснява изграждането на виртуален монитор, машина и позволява ОС за гости да се движат в изолация. Хардуерно-подпомагана виртуализация бе представена за първи път на IBM System / 370 през 1972 г., за използване с VM / 370.

През 2005 г. и 2006 г., Intel и AMD, предвидиха допълнителен хардуер за подкрепа на виртуализация. Sun Microsystems (сега Oracle Corporation) добавят подобни характеристики в техните UltraSPARC T-Series процесори през 2005 г. Примери за платформи за виртуализация, пригодени за тази хардуери включват Linux KVM, VMware Workstation, VMware Fusion, Microsoft Hyper-V, Microsoft Virtual PC, Xen, Parallels Desktop за Mac, Oracle VM сървър за SPARC, VirtualBox и Parallels Workstation.

Мрежова виртуализация

• Комбинира хардуерни и софтуерни мрежови услуги
• Може да бъде външна и вътрешна
• Виртуализация на нива (vNIC), VLAN, �VIOS (PowerVM)
• Crossbow – проект за виртуализация, предназначен за Solaris

Виртуализация на системите за съхранение на данни

• Виртуални масиви обединяват физически дискове в Виртуализованный массив объединяет физические диски в места за съхранение на данни
• Облачни масиви
• Технология Thin Provisioning, Easy Tier
• Примери – IBM Storwize, XIV, NetApp, EMC

​

​

​

Приложения

• Не изисква отделна инсталация
• Приложението се поставя в контейнер
• Лесен за съхранение, готов за инсталация от ВМ
• Citrix XenApp,�VMware ThinApp, �Microsoft App-V

​

Комплексна виртуализация

- Управлява всички компютри от един център

• Скалируемост, отказоустойчивост, дистрибутивност

​

• VMware vSphere, �Citrix XenCenter

Ползи на виртуализацията

​

• виртуалните машини могат да бъдат използвани за консолидиране на натоварването на няколко сървъра и да използват по-малко машини, вероятно една машина (сървър консолидация). Ползите са спестявания за хардуер, разходи за околната среда, управлението и администрацията на сървърната инфраструктура.�• Необходимостта от стартиране на наследени приложения е решена при виртуалните машини. Някои наследени приложения просто не могат да стартират на по-нов хардуер и/или операционни системи. Дори и ако това се случи, те натоварват много сървъра.�• виртуални машини могат да се използват за осигуряване на сигурни, изолирани среди за стартиране на ненадеждни приложения. Можете дори да създадете такава среда за изпълнение динамично - в движение - както когато сваляте приложение от интернет и го стартирате.�• виртуални машини могат да бъдат използвани за създаване на операционни системи или среди за изпълнение с ограничени ресурси и при добро управление, да осигурят нужните ресурси.�

• • виртуалните машини могат да предоставят хардуер или хардуерна конфигурация, които вие нямате (като SCSI устройствата или множество процесори,). Виртуализацията може да се използва за симулиране на мрежи от независим компютри.�• виртуални машини могат да бъдат използвани за да стартират няколко операционни системи едновременно: различни версии, или дори съвсем различни системи, които могат да бъдат режим на готовност. Може да бъде трудно или невъзможно някои от тези системи да стартират по-нов физически хардуер.�• виртуалните машини позволяват много мощни инструменти за отстраняване на грешки и мониторинг на производителността.�• виртуалните машини могат да изолират това което управляват, така че да предоставят възможност за проследяване и откриване на грешки. Можете да прехвърлите грешки директно в софтуер за проучване на тяхното поведение.�• виртуалните машини са много добри средства за изследвания и научни експерименти. Тъй като те осигуряват изолация, са по-безопасни за работа. Те капсулират цялото състояние на стартираната система: можете да го запишете, разгледате, да го промените или презаредите и т.н. Състоянието също осигурява намаляване на натоварването.�• Виртуализацията може да позволи на съществуващите операционни системи да работят с няколко процесора, които споделят памет.�• Намаляване на разходите за IT инфраструктура, чрез по-ефективно използване на наличните ресурси.�• Опростяване на инфраструктурата.�• Подобряване на системата за достъпност.�• Предоставяне на по-добра производителност.�• Централизирането на системи, данни и инфраструктура

​

Недостатъци

• Висока сложност на интегриране
• Необходими са допълнителни познания
• Безопасност. Black Hat
• Бекъп

•  Ниска степен на натоварване на инфраструктурата - Типичните x86 сървъри постигат средна степен на натоварване само от 10% до 15% от общия капацитет. Организациите обикновено стартират по едно приложение на всеки сървър за да се избегне риска от уязвимости в едно приложение, засягащи производителността на друго приложение на същия сървър.�• Повишаване на разходите на физическата инфраструктура - оперативните разходи за поддръжка на нарастващата физическа инфраструктура, значително са се увеличили. Повечето компютърни инфраструктури трябва да работят по всяко време, довеждащи до разходи за консумация на енергия, охлаждане и съоръжения, които не се различават в различните нива на използване.�• Повишаване на IT разходите за управление - тъй като компютърните системи стават все по-сложни, нивото на специализирано обучение и опит, необходими на персонала за управление на инфраструктурата и свързаните разходи за подобен персонал са се увеличили. Организациите изразходват несъразмерно време и ресурси, за ръчни задачи, свързани със сървърната поддръжка, а това изисква повече персонал, за изпълнение на тези задачи.�• Недостатъчно защита от грешки и бедствия - организациите все по-често са засегнати от спирането на критични сървърни приложения и недостъпността на критичните потребителски настолни компютри. Заплахата от атаки в сигурността, природните бедствия, здравните пандемии и тероризма повишиха значимостта на непрекъснатост на бизнес планирането за настолни компютри и сървъри.�• Висока поддръжка за крайните потребителски настолни компютри -управлението и осигуряване на бизнес настолните компютри ни изправя пред многобройни предизвикателства. Контролирането и управлението на разпределените десктоп среди, политиките за достъп и сигурност, без да нарушават способността на потребителите да работят ефективно, е сложно и скъпо нещо.

Виртуализация на работни места

• Пользователят получава �готово работно място
• Възможност за работа с ПК,�тънък клиент, таблет
• Достъп до любими места – сайтове, папки. �Създаването на ново работно място става за няколко минути
• Пример – VMware View, Citrix XenDesktop, Sun VDI

Виртуализация на работно място

Виртуализация БД Oracle

Виртуализация Oracle DB

Изчисления в облака

Тенденции

IBM System x

(1 узел)

IBM BladeCenter

(14 узлов)

IBM iDataPlex

(82 узла)

Cloud Computing

Вчера

Днес

Утре

Време

Разходи

Тенденции

• Себестойност на сървърите

Организация на

хардуера

Лицензи

Техническа

поддръжка

Инфраструктура

Какво се е облак?

• Изчисления в облак (на английски: cloud computing) е предоставянето на компютърни (изчислителни) услуги, а не на продукт (за разграничение между услуга и продукт виж статията за услуга).
• Това е термин от областта на информационните технологии, означаващ използването на споделени ресурси, софтуер и информация, като предоставяни на компютри и други устройства по мрежа (чрез Интернет). Wikipedia

Какво е това Clo?

• Обединението на компютърни платформи и управлението им

Традиционен подход

Облачен подход

СистемноПО

Сървър

Мрежа + БД

Управляваща

среда

Приложение 1

Системно ПО

Сървър

Мрежа + БД

Управляваща

среда

Приложение 2

Управляваща среда

Облачна среда масиви от данни

Сервер

Сервер

Сервер

Облачна среда

Приложение 1

Приложение 2

Инфраструктура

(сървер + мрежа)

Платформа

(ОС + Хипервизор + БД)

Сервис

(Приложение + Framework)

Что такое облако?

• Класически достъп до мрежата

Терминальные устройства

Облачни услуги

Infrastructure as a Service

Zones

Crossbow

ZFS

Simulating the cloud - a practical example: http://www.c0t0d0s0.org/archives/7424-Simulating-the-cloud-a-practical-example..html

Oracle Solaris 11 —

Първа Cloud OS

Cloud Storage

• Cloud Storage — поставяне на данни в облака
• Dropbox
• Amazon S3
• IBM XIV и IBM SONAS
• Добро решение за резервни копия

​

Platform as a Service

Software as a Service

• Може да обслужва всички доставчици
• Multitenancy software
• Достъп через Web; поддръжка SOAP, REST, и т. д.
• Многофункционалност

Software as a Service

• Офис
• IBM LotusLive
• Google Docs, Gmail, Calendar
• Microsoft Office 365
• CRM:
• SalesForce
• SugarCRM
• ERP
• OpenERP

Решения за частичен облак

• Разгръщане на станции от IMAGES
• Управление с помощта на уеб интерфейс
• Поддръжка на различни хипервизори
• Решения:
• IBM Cloud Starter Kit
• Citrix CloudStack
• VMware vCloud
• OpenStack

• Oracle Exadata — Ниво база данни
• SaaS + PaaS-решения:
• Oracle Exalogic Elastic Cloud X2-2
• Oracle SPARC SuperCluster
• Oracle

• Oracle Exalogic + Exadata

​

​

WebLogic

Server

Java API

​

​

Exalogic SDP

Стандартно

приложение за

Linux или Solaris

TCP/IP

EoIB

IPoIB

Ядро Exabus (Infiniband)

Оборудване Exalogic

Оборудване Exadata

Exabus

Програмно

Обезпечение

Exadata

• IBM CloudBurst
• управление на компютърна среда с помощта на Tivoli
• Управление чрез System Director

Определение кластера

Клъстер - объединение на 2-х или повече сървъри в една компютърна система с цел повишаване на ресурсите, мащабируемост

​

• Хардуерно независими системи
• Общ (Shared) дисков масив
• Клъстерна среда (Framework).
• Осигуряване на производителността на приложенията в режим на готовност
• Поддръжка на стандартен и специализиран софтуер, за да се движат по един клъстер

​

​

​

​

​

Вид клъстери

Failover решение :

• High Availability (HA) clusters

​

Scalable решение :

• Parallel processing clusters
• Load-balancing clusters
• High Perfomance Computing (HPC)
• Fault-Tolerant clusters

​

​

HA стандарты

99,999% = 5,26 минут простоя в год

99,99% = 52,56 минут простоя

Резервирования оборудования недостаточно :

Время перезагрузки сервера + запуск приложений ~10 минут

Даже High-End сервер не застрахован от паник ОС и сбоев ПО

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Базов клъстер

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Клъстер възли, услуги�

Възли :

​

• Работни станции
• Cървъри
• ВМ
• Hardware Domain, LDOM, LPAR

​

Услуги :

​

• СУБД
• Web-сервера
• Сървърни приложения (AS)
• ERP/CRM — системи
• Услуги LDAP, DNS, DHCP, Mail, …

​

​

​

По-голямата част от най-общи услуги се поддържат в клъстер чрез специални модули агенти.

Клъстер транспортна мрежа

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

�Технологии :�Ethernet �Infiniband�Scalable coherent interface (SCI)�

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

(Shared Storage)

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

• Общи изисквания за масив за съхранение:�Трябва да се поддържа физическото свързване на множество хостове / SAN

​

• Свързване на хостове на множество пътища чрез всички налични контролери / огледално на страната домакин за JBOD? Mapping (Storage Domains)? SCSI-резерва ?? Global Device

Кластерная файловая система

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

• QFS, Lustre,OCFS, VxFS, UFS, ACFS, ...

Клъстерна файлова система

Топологии

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Clustered Pairs

Pair + N

Топологии (продолжение)

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

N+1 (Storage backup)

N*N (Scalable storage)

Топологии (продолжение)

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

«Вырожденные» топологии :

• Non-Storage
• Single-Node Cluster

NAS device-only

Data Replication

�GEO/Campus кластер�

Приложения

СУБД :

Oracle, Informix, DB2, PostgreSQL, MySQL,SQL server, Sybase, ...

Web-серверы :

Apache Web Server, Microsoft IIS, ...

Сервера приложений (AS) :

ApacheTomcat, Sun Glassfish, IBM WebSphere, Oracle WebLogic, Oracle Application Server ...

ERP/CRM -системы :

SAP(подсистемы DB, LiveCache, Web Application Server), Siebel,

Oracle E-Business Suite,...,

А также различные реализации серверов/служб LDAP, DNS, DHCP, Samba,

Kerberos, Mail, и т. д.

​

• Практически любое ПО можно кластеризовать при помощи «Generic» агентов,

поставляемых кластерным решением.

​

• Открытое API некоторых кластерных решений позволяет разработку

собственных агентов.

​