オープンソースで実現する、 仮想化技術最新情報！！ · kvm & qemu xen vs...
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オープンソースで実現する、オープンソースで実現する、仮想化技術最新情報！！仮想化技術最新情報！！
Red Hat K.K. Solution Architect: Satoshi Naito <[email protected]>V1.1: 2009.12.11
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アジェンダ
オープンソースのトレンド KVMのモデル&バックエンド KVM & QEMU Xen vs KVM パフォーマンス比較 Red Hat Enterprise Virtualization Manager for Servers
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Red Hatの提供するOSSソリューションスタック
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KVM Kernel-based Virtual Machine
● 2006 年 10 月から開発がスタート●2 ヶ月後にはアップストリームにマージ
● イスラエルの Qumranet が開発●2008 年 12 月に Red Hat が買収
CPU の仮想化支援機構を前提に設計● Intel VT / AMD-V ● その他の CPU にも同等の機能があれば可能
特徴● 非常に軽量:デバイスのエミュレーションは QEMU● カーネルモジュール: Linux カーネルの様々な機能を利用可能● 管理が容易: Linux のパラダイムそのもの
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KVMのゲストOSサポート
サポート● RHEL3 x86、RHEL4 x86(x86_64) 、 RHEL5 x86(x86_64)● Windows Server 2003 R2 32/64 bit● Windows Server 2008 SP2 32/64 bit● Windows XP SP2 32 bit
para-virt ドライバの提供● RHEL4.8 x86(x86_64) 、 RHEL5.4 x86(x86_64)● Windows Server 2003 R2 32/64 bit● Windows Server 2008 32/64 bit● Windows XP 32 bit
●ネットワークドライバのみ
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Hardware
Hypervisor
dom0
Device Driver
Back End driver
domU
Frontend driver
domU
Frontend driver
Virtual CPU & Memory
Xen模式図
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QEMUQEMU
KVM模式図
KVM
QEMU
VMふつうのプロセス
Linux kernel
Hardware
VMVM
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仮想ディスクのモデル
guestからどう見えるかを選択可能 ide
● IDE接続のディスク 最大4台まで(CD/DVDが有効だと3台まで) virtio
● virtioで通信する。専用ドライバで高速化
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仮想ディスクのバックエンド
host側で対応するものを選択可能 デバイス（LUN、パーティション、LVM）を直接割り当てる rawファイル
● ファイルをデバイスとして見せる● 最初に全部確保すると速い←フラグメントしない● sparceファイル(必要に応じて確保)にすると遅い
qcow2形式のファイル● スナップショット機能、差分機能を提供
●差分ファイルの作成はvirt-mangerで未対応なのでqemu-imgで作成
● ディスクサイズ＜ファイルサイズになりうる●qcow-imgによる作り直しで無駄な領域を捨てる
● RHEL5.4ではTechnology Preview
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仮想ネットワークのモデル
実際にあるデバイスのエミュレーション● e1000 -- virtioドライバがない場合e1000が最も軽い● ne2k_pci● pcnet● rtl8139 -- デフォルトのNICはRTL8139
低オーバーヘッドでのネットワーク● virtio -- virtioドライバが必要、最も速い
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KVM & QEMUKVM & QEMU
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KVM
Kernel-based Virtual Machine● CPUの仮想化支援機能を利用するた
めのカーネルモジュール● Intel VT / AMD-V
ゲストの制限● CPUが直接実行できるアーキテク
チャのみ対応 実行を管理するのはLinuxカーネル 制御はユーザプロセスから行う /dev/kvmを実装（後述） ゲストモードを追加（後述）
仮想マシン割り当て用メモリ
ハードウェア
QEMU
仮想マシン
Linux
KVM
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QEMU
KVM以前から開発・利用 多種のOSで動作
● 命令を動的に変換することで多種の環境をエミュレーション
● x86、x86_64、ia64、ARM、SPARC、PPC、MIPS
各種H/Wのエミュレーションを提供 ユーザプロセスとして動作 ハードウェア
QEMU
仮想マシン
Linux / *BSD / Mac / Win etc.
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KVMによるQEMUの高速化
QEMUの戦略● 従来のQEMUでは、実行前に命令をチェック
●特権命令 or センシティブ命令か？●→対応するルーチンで処理
●通常の命令か？●→直接実行
● 「対応するルーチン」？● I/O操作 → 対応するデバイスのエミュレータに渡す●一部のレジスタ操作など → CPUをエミュレートする
KVMの戦略● Intel VT-x/AMD-Vでセンシティブ命令をフックする
●事前の命令チェックが不要 → 高速化● VT-x/AMD-Vで発見したセンシティブ命令はKVMとQEMUで処理
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VMX non-rootオペレーションモードVMX rootオペレーションモード
VT-x / AMD-Vとリングプロテクション
従来のリングプロテクションとVMXによる保護は直交する
リング3リング3
リング2リング2
リング1リング1
リング0リング0
プロセスプロセス プロセスプロセスプロセスプロセス プロセスプロセス プロセスプロセスプロセスプロセス
ゲストOSゲストOS
システム・コール システム・コール
LinuxカーネルLinuxカーネル
センシティブ命令の実行
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KVMのメモリ・イメージ
ユーザプロセスで確保したメモリを仮想マシンのメモリとして利用
カーネル
ゲストに割り当てられたメモリ
ユーザアドレス空間
確保したメモリ ゲストの物理アドレス空間
QEMUプロセス
仮想マシン
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Xen vs KVM Xen vs KVM パフォーマンス比較パフォーマンス比較
18Red Hat Summit 2009 | D. John Shakshober / Vijay Trehan7
KVM Performance EPT/NPT vs Xen
10U 20U 40U 60U 80U 100U
0.00
20000.00
40000.00
60000.00
80000.00
100000.00
120000.00
140000.00
RHEL5.4 KVM Oracle OLTP Perf
Intel Nehalem 8-cpu, 24 GB mem, 2FC
Base 8 CPU RHEL54 KVMRHEL54 XenPV RHEL5.4 Xen FV-PV
tpm
19Red Hat Summit 2009 | D. John Shakshober / Vijay Trehan8
KVM Performance – CPU/Disk Effects
Bare Metal
KVM (tuned)
NoDeadline
NoEPT
NoVirtIO
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
0.0%
10.0%
20.0%
30.0%
40.0%
50.0%
60.0%
9.0%
12.9%
38.3%
56.3%
RHEL5.4 KVM Oralce OLTP Comparison
Intel Nehalem 8cpu, 24GB mem, 2 FC
Oracle OLTP%diff vs Bare Metal
OL
TP
(k)
20Red Hat Summit 2009 | D. John Shakshober / Vijay Trehan30
Virtualization Efficiency: Consolidation
Bare Metal 2x8-vCPU 4x4-vCPU 8x2-vCPU
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
Virtualization Efficiency: Consolidation
Oracle OLTP Load - 160 Users
Configuration
Tra
ns
ac
tio
n
/
Min
ute
21Red Hat Summit 2009 | D. John Shakshober / Vijay Trehan41
Virtualization Efficiency: Consolidation
Bare Metal 8 x 2-vCPUs 4 x 4-vCPUs 2 x 8-vCPUs0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
140,000
160,000
180,000
Virtualiztionation Efficiency: ConsolidationSAP SLCS Workload
Configuration
Cu
mu
lati
ve
Me
mo
ry
Th
rou
gh
pu
t
/
Se
c(L
arg
er
is
be
tte
r)
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企業アプリケーションにおけるパフォーマンス
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Red Hat Enterprise VirtualizationRed Hat Enterprise VirtualizationManager for ServersManager for Servers
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信頼性と柔軟性の高いクラウド基盤
クラウドをワンストップで提供
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仮想化製品ポートフォリオ
Red Hat Enterprise Virtualization for Servers
Red Hat Enterprise VirtualizationManager for Servers（管理ソフトウェア）
Red Hat Enterprise VirtualizationHypervisor（スタンドアローンハイパーバイザ）
NEW!
Red Hat Enterprise Linux 5.4 (with KVM) ９月発表
Red Hat Enterprise VirtualizationManager for Desktops（仮想デスクトップ基盤） ２０１０年
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Red Hat Enterprise Virtualization Hypervisor
スケーラビリティ● 高いコンソリデーション率
●ホスト: 96コア、1TBメモリ●ゲスト: 16VCPU、64GBメモリ
業界標準● 信頼性の高いRHELのカーネルと
KVMの組み合わせ●高性能なvirtioドライバ● libvirt / CIM管理インターフェース●カーネルとKVMはRHEL5.4と同一
小さいフットプリント(128MB)と容易な導入/構成と高度な機能● メモリページ共有● SELinuxによるセキュリティ
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Red Hat Enterprise VirtualizationManager for Servers
仮想化環境の全てのオブジェクトを集中管理 サーチ指向のインターフェースによる高いスケーラビリティ 高度な管理機能
● イメージ管理● 高可用性● ライブマイグレーション● システムスケジューラ● パワーセイバー● アップデート/ ブートマネージャ
● システムモニタリング● 監査
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高可用性
エンタープライズの高可用なインフラを構築● ホストと仮想マシンを継続的にモニタ● 問題発生時に自動再起動
● クラスタの他のノードで仮想マシンを再起動
●優先度付きポリシーによる再起動
ユーザの介入は不要● 復旧時に仮想マシンを元のノードに戻
すためにライブ・マイグレーションを利用
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ライブ・マイグレーション
ホスト間で動的に仮想マシンを移動● サービス中断は非常に短い
アプリケーションは継続実行● データベースのようなI/Oの重た
い処理ですら移動可能● サービスを中断せずにハードウェ
アをメンテナンス● ホストシステム間で動的に負荷
分散
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システム・スケジューラ
データセンタの負荷を自動的に平均化● リソースに基づいて仮想マシンを自動的にマイグレーション● 仮想マシンの配置ポリシーをカスタマイズ
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パワー・セイバー
非ピーク時に少ないサーバで負荷を最適化するポリシーを定義 非ピーク時にデータセンタ全体の消費電力を節約するするため、自動的にサーバの電源をオフ
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Red Hat Enterprise Virtualization
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購入ガイドライン
管理対象とするCPUソケット単位での購入 仮想化基盤は以下より選択
● RHEL 5.4●ゲストOSの利用ポリシーは従来通り
● RHEV Hypervisor（RHEV-Sに付属）●別途ゲストOSのサブスクリプションを必要数購入
製品 期間 価格（税別）RHEV for Servers, standard 1 year 68,000RHEV for Servers, Premium 1 year 98,000RHEV for Servers, standard 3 year 198,000RHEV for Servers, Premium 3 year 278,000
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サブスクリプション 数 単価 計
RHEV for Servers, Standard 6 68,000 408,000
RHEL AP, Standard 3 195,000 585,000
RHELゲスト無制限
サブスクリプション 数 単価 計
RHEV for Servers, Standard 6 68,000 408,000
ゲストOSのサブスクリプション別途購入
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InternetInternet
クラウド型サービスとして、お客さまはロケーションを意識することなく、サーバーリソースをネットワーク経由で利用可能
リソース補完収容変更
VPNVPN
社内LAN
■オンデマンド ・必要な時に必要な量の サーバーリソースを利用可 ・柔軟なリソース変更も可能 ■ディザスターリカバリー
（オプションサービス） ・災害時のBCP対策も可能
■複数ロケーションによるクラウド型サービス提供・NWバックボーンに直結したクラウド基盤
KVMKVM KVMKVM
KVMKVM
NTTコミュニケーションズ様 クラウドコンピューティングサービス
Bizホスティング ベーシック
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OPEN SOURCE