Виртуализация · 2014. 11. 17. · Виртуализация...

Виртуализация Виртуализацията преставлява “разширяване или

замяна на съществуващ интерфеис в имитиращ поведението такъв му в друга система”

Пример за виртуална система: виртуална частна мрежа, виртуална памет, виртуална машина.

Какво преставлява физическа машина

Физически хардуер-Процесор, памет, чипсет, системна шина устроиства и др.

-Физическите ресурси са често недоизползвани.

Софтуер-Тясно свързани с хардуера.

-Една активна операционна система

-Операционната система контролира хардуера.

Какво е виртуална машинаВиртуален хардуер-Виртуален хардуер: Процесор, памет, чипсет, системни устроиства и др.

-Капсулира цялата операционна система заедно с програмното обезпечаване.

Виртуален софтуер-Много добра разделеност на хардуер и операционна система

-Разделяне на физическия хардуер в няколко виртуални машин.

-Строга изолация между виртуалните машини.

-Менажиране на физическите ресурси и подобряване на използването им

Изолация на виртуалните машини

Сигурно разделение на виртуалните машини-Пуснати множество виртуални машина на един физически хост.

-Изолираност на процесорът и хардуерът между виртуалните машини.

Строго гарантирани-Софтуерни грешки, забивания, че виросите не могат да повлияят от една виртуална машина на друга.

Перформанс изолираност.

-Системните партишън ресусрси

-Пример “VmWare контролира резервираноста, лимита и споделянето на ресурсите.”

Енкапсулация на виртуалните машиниЦялата виртуална машина е фаил.-Операционната система, програмите и данните.

-Паметта и състоянието на устроиствата.

Копия и клониране.-Запис на виртуалната машина по време на работа и връщане на предишно състояние до определена точка.

-Бързо системна осигуряване, системни копия и дистанционно наблюдение.

Лесно рапределение на ресурсите.-Пре конфигуриране на приложенията и демонстарции.

-Виртуални инструменти.

Съвместимост на Виртуалните МашиниНезависимост на хардуера-Физическия хардуер е скрит от виртуалния слои.

-Стандартен виртуален хардуер е предоставен от виртуалната машина.

Направен един път пуснат навсякъде.-Не се нуждае от допълнителна конфигурация.

-Миграция на виртуалните машини между хостовете.

Бъдеще на виртуалните машини-Стартиране на стари операционнни системи под нов хардуер.

-Стартиране на нови операционни системи които нямат дривери за

съществуващия физически хардуер.

За какво се използва виртуализацията в наши дни.За тестове и развитие.-Бързо тестване и развитие на сървърите.

-Готови конфигурирани тестови машини.

Приемственост в бизнеса-Редоцира цената и сложността при енкапсулацията на съществуващите състеми в един файл който може да се размножи и въстанови на всеки сървър.

Фирмени работни станций.-Защита на неменажирани компютри без компромис за краиния потребител, автономия чрез наслояване на политика за сигурност около десктоп виртуални машини.

Използване на виртуализацията в сегашни дни.

-Пускане на нов софтуер на остарял хардуер.

-Пускане на няколко операционни системи на един и същ хардуер.

-Менажирани на динамични прекъсванията били те очаквани и неочаквани.

• - Намаляне на цената чрез консолидиране на услугите около няколко броя физически машини.

http://www.vmware.com/img/serverconsolidation.jpg

Общо използване на виртуализацията днес.

Не виртуализирани центрове за данни.

Много сървари изпълняващи малко работа.

Висока стоиност

Подръжка

Мрежа

Място

Охлаждане

Консумация

Въстановяване след срив на системата

Динамичен даннов център

Виртуализацията помага да се прекъсне ”една услуга на един сървър” модела.

Събира много услуги в няколко машини когато натоварването е ниско, което спестява средства.

От друга страна, тъй като търсенето на конкретен услугата се повишава, ние може да изместим повече ресурси или виртуални машини да пусне тази услуга.

Ние можем да изградим център за данни с по-малко общите ресурси, тъй като се използват ресурси колкото трябва, вместо да бъдат посветени на единични услуги.

Натовареност и разделение на виртуални машини

Равпределените виртуални машини работят на един и същ физически сървър.

-Многократно комплексно натоварване.

-Приблизителна оценка на тоталния капацитет който необходим базиран на събраните

показатели

-Бързодеиствието на всяка виртуална машина трябва да бъде запазена.

Separate VM

sizing

VM multiplexing

s1s2

s3

We expect s3 < s1 + s2. Benefit of

multiplexing !

Изследване консумация на

електроенергия Консумирана мощност на ел.

енергия: Сървър 2

W=174.02W на час.

W24=24.W=4176.48W на ден

Wгодина=1524.41KW за година

• Консумирана мощност на ел. енергия: Сървър 1

W=84.74W на час.

W24=24.W=2034W на ден

Wгодина=742.41KW за година

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

kWh / Година

Core 2 Duo E6600

Xenon X5650

Изследване консумация на

електроенергия Сървър 1

Нощна = 1484.82KW = 118.79лв за година консумация.

Дневна = KW = 504.83лв за година консумация.

Общо годишна консумация 623.63лв

Сървър 2

Нощна = 508.14KW = 40.65лв за година консумация.

Дневна = 1016.27KW = 172.77лв за година консумация.

Общо годишна консумация 213.42лв

Въпреки по големия разход на електроенергия на Сървър 2,породен от по-голямата изчислителна мощност, разходите заелектроенергия се намалят с до 69%.

Трите подходи за виртуализация

- Пълна виртуализация

- Паравиртуализация

- Хардуерно-участваща виртуализация

Пълна виртуализация

– Всичко е виртуално

– Пълна хардуерна емулация

– Емулация = Латентност

Плюсове и минуси – Пълна виртуализация Плюсове

Зщитеност от бедствия и срив на системата

Разгръщане потенциала на хардуера

Нови програмни продукти работещи върху стар хардуер

Миноси – ЗАБАВЯНЕ на четирите основни ресурса.

Бързодействие на паметта 25% to 75%

Скорост на четене и запис 5% to 20%

Мрежова скорост до 10%

Изчисления от процесора 1% to 7%

Паравиртуализация–Операционната система или системните

устроиства са виртуални

Изисквания:

–На ниво операционна система –

Прекомпилирано ядро за работа специално с

хипервайзора.(При паравиртуализацията,

ядрото на операционната система – гост е

модифицирано специфично за работа с

хипервайзора. При работа с виртуализатора

на Xen, първата инсталирана операционна

система се зарежда автоматично и придобива

привилегии както за управление на

останалите, така и за директен достъп до

физическия слой)

–На ниво устроиства –паравиртуализирани

или “enlightened” системни драйвери.

Паравиртуализация

Преимущества: Бърза

Недостатъци: Изисква специално модицицирана операционна система.

Хардуерна подпомагана виртуализация

– Сърварния хардуер е с вградени

виртуализационни възможности

– Премахване на така наречения “боталнек” при процесора.

– Вградени виртуализационни възможности се

предлагат както от процесорите на Intel (Intel-

VT), така и от AMD (AMD-V). Хардуерната

поддръжка може да се ползва от

немодифицирани гост операционни системи.

Работата на такива ОС с хипервайзор, при

наличието на хардуерно ускоряване, се

доближава по ефективност до

паравиртуализацията, при аналогични

останали условия.

Еволюция в софтуерните решения• 1st Generation: Пълна

виртуализация (Binary

rewriting)

– Софтуерно базирана

– VMware and

Microsoft

Time

• 3rd Generation: Silicon-

based (Hardware-

assisted)

Виртуализация

– Непроменен гост

– VMware и Xen в

виртиална –

подръжка хардуерна-

платформа

• 2nd Generation:

Paravirtualization

– Кооперирана

виртуализация

– Модифициран

гост

– VMware, Xen

Dynamic Translation

Virtual

Machine

Hardware

Operating System

Virtual

Machine…

Hypervisor

Hardware

VMVM

Hardware

Virtual

Machine

Virtual

Machine…

Virtualization Logic

Hypervisor

…

*This slide is from Intel® Corporation

Предимства По-бързи виртуални машини и входно-изходни

операции след дефрагментиране;

Повишена плътност на виртуалните машини;

Повишена надеждност на платформите;

Елиминиране на конкуренцията за ресурси;

Оптимизиране на използването на системите за споделен сторидж;

Увеличен живот на хардуера;

Намалени оперативни разходи;

Автоматичност и прозрачност.

Благодаря за вниманието

Евгени Божков

E_bozkov@abv.bg

Технически университет

Варна 2014