Tips, Tricks und HOWTOs Virtualisierung für Profis und Einsteiger Serverkonsolidierung, Testumgebung, mobile Demo

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1 virtuelle Maschinen mit VMware und Virtual PC Tips, Tricks und HOWTOs Virtualisierung für Profis und Einsteiger Serverkonsolidierung, Testumgebung, mobile Demo Netzwerke mit VMware Teil2 Im ersten Teil dieses Netzwerk-Workshops wurde ausgiebig auf die Grundlagen virtueller Netze unter VMware eingegangen. Der zweite Teil wird sich vor allem mit Fragen beschäftigen, die für Produktionsumgebungen wichtig sind: Verwendung mehrerer physischer Netzkarten und Verbesserung der Performance. Hinweis: Dieses PDF-Dokument enthält Lesezeichen als Inhaltsverzeichnis! ergänzende Hinweise zu Teil1 Gleich zu Beginn noch ein paar Ergänzungen zum ersten Teil: VMware-Versionen Die Ausführungen in den Netzwerk-Artikeln beziehen sich auf die Versionen Workstation4 und natürlich auch GSX-Server3. Als Host-System wird vor allem auf Windows eingegangen, trotzdem haben die meisten Aussagen auch unter Linux Gültigkeit. Ergänzung Praxisteil Als gute Ergänzung zum Praxisteil, kann der Artikel in der c t 02/05 auf Seite 96 verwendet werden. Er beschreibt den Aufbau einer virtuellen DMZ, inkl. Firewall und Webserver. Zum Artikel gibt es auf VMaschinen.de eine detaillierte Zeichnung und eine HowTo mit vielen Erweiterungen. Im Praxisabschnitt von Teil1, hat sich ein Fehler eingeschlichen: Bei Anbindung eines externen LAN wird ein LAN x angebunden. Die Route auf den LAN-PC muss lauten: route add -net netmask gw ODER: route add -net netmask gw Routing auf dem Host bei LAN-Anbindung Eine weitere Ergänzung ist zum Routing notwendig: Auf einem Windows-Host muss überprüft werden, ob das Routing eingeschaltet ist: ipconfig /all - IP-Routing aktiviert : Ja Entweder starten Sie dazu den Dienst "Routing und RAS", oder Sie tragen in der Registry folgenden Key ein: HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters Wert "IPEnableRouter" auf "1" setzen. Sh. Damit können wir uns dem Teil2 zuwenden: 1

2 mehrere physische Netzkarten verwenden Vor allem in Produktionsumgebungen ist es sinnvoll, den Netzverkehr verschiedener VMs im Modus Bridged auf mehrere physische Netzkarten zu verteilen. Das kann einmal notwendig werden, wenn eine VM in verschiedenen physischen Netzen agieren soll (Firewall, Router). Zum anderen ist es aus Performancegründen wünschenswert, die Netzlast mehrerer VMs auf verschiedene Adapter und Ports am physischen Switch zu verteilen. Verwendung von Custom -Adaptern Konnte man bisher immer schnell und unkompliziert einen Adapter im Modus Bridged einbauen, um eine VM ans reale LAN anzubinden, so kommt man bei mehreren physischen Netzkarten damit nicht weiter. Wie schon in Teil1 erwähnt, kann hier nur ein manuell konfigurierter Custom -Adapter verwendet werden. Sie wissen ja bereits, dass ein Adapter im Modus Custom im Prinzip alle anderen Modi (Bridged/NAT/Host-only) darstellen kann. Entscheidend, welche Funktion der Custom-Adapter wahrnimmt, ist die Zuordnung seines eingestellten virtuellen Netzes (VMNet0-VMnet9) zu einem bestimmten physischen oder logischen Adapter im Host. physische Netzkarten im Host Nehmen wir an, der Host verfügt über vier physische Netzkarten: TIP: Um immer den Überblick zu behalten, ist es ratsam, den Netzkarten im Host sinnvolle Namen zu geben. Durch Abziehen 2

3 und Stecken des Patchkabels kann überprüft werden, zu welcher Buchse am Rechner welcher Adapter gehört. Bridge-Konfiguration der virtuellen Netzwerke An jede der physischen Netzkarten kann jetzt das VMware Bridge Protocol gebunden werden. Am übersichtlichsten gelingt das über den Menüpunkt: Edit > virtual Network Settings > Host Virtual Network Mapping. Hier kann jede physische Netzkarte einem bestimmten virtuellen Netz zugewiesen werden. Eine automatische Auswahl des Adapters bei VMNet0 (Standardeinstellung) macht bei mehreren Karten wenig Sinn. 3

4 Bridge-Protocol an den Host-Netzkarten Korrespondierend mit den getroffenen Zuordnungen, findet sich dann im entsprechenden Adapter auf dem Host ein automatisch gebundenes VMware Bridge Protocol mit der richtig eingestellten Nummer des zugehörigen virtuellen Netzes. TIP: Bei mehreren Netzkarten ist es sinnvoll, alle Bindungen (TCP/IP, Clients usw.) von den dedizierten Bridged -Karten zu entfernen, und nur eine einzige Karte für die Host- Kommunikation im LAN auszuwählen. (sh. Performance ) 4

5 Einstellungen am virtuellen Adapter Der Rest ist einfach. Jetzt kann in jeder VM zu jedem virtuellen Adapter, welcher im Modus Custom läuft, das gewünschte Netz gewählt werden. Damit ist dieser Adapter auf eine ganz bestimmte physische Netzkarte gebridged. Auf diese Art und Weise kann man, je nach erzeugter Netzlast, mehrere VMs zu Gruppen zusammenfassen und explizit einem bestimmten physischen Adapter zuweisen. Teaming von physischen Netzkarten Sollte Ihre Hardware und Ihr Host-OS NIC-Teaming unterstützen, kann natürlich auch derjenige logische Netzadapter einer VM zugewiesen werden, welcher durch das Teaming auf dem Host entstanden ist. Beim sog. Teaming werden im Host-OS (unabhängig von VMware!) physische Netzkarten zusammengefasst und als eine logische Karte mit gebündelter Performance und Ausfallsicherheit bereitgestellt. Dazu muss der Hersteller der Karte aber Treiber bereitstellen und der LAN-Switch sollte mitspielen. Leider funktioniert das je nach Hersteller und Treiber nicht immer ganz sauber, so dass bei Problemen unter VMware, die 5

6 physischen Adapter des Teams dann wieder separat anzusprechen sind. In den meisten Fällen, reicht die Performance einer Gigabit-Ethernet-Karte auch aus. In der Praxis ist die real erzielte Geschwindigkeit der virtuellen Netzkarten sowieso entscheidend von mehreren anderen Faktoren abhängig. Netzwerk-Performance der virtuellen Maschinen Wie schnell die Pakete das virtuelle Netz verlassen, ist nicht nur von der eingebauten physischen Netzkarte abhängig. Vor allem die CPU-Leistung des Host-Systems ist der entscheidende Faktor. Weiterhin gibt es zwei unterschiedliche Typen emulierter Netzkarten, vlance, bzw. vmxnet, die sich ebenfalls in der Leistung unterscheiden. Es ist wichtig zu wissen, dass bei 100Mbit-Netzkarten im Host, die Netzwerk-Performance ohne große Verluste von den VMs auf die reale Hardware umgesetzt wird. Allerdings sollte man dabei nicht vergessen, dass sich oftmals mehrere VMs eine Netzkarte und damit den gleichen Port am LAN-Switch teilen! Mehrere Netzkarten (sh. oben) sind für einen VMware-Host unbedingt zu empfehlen! Richtig interessant wird es erst, bei der Verwendung von Gigabit- Ethernet. Hier spielt die CPU-Leistung im Host eine so entscheidende Rolle, dass in manchen Szenarien die Netzwerkperformance schon als echtes Problem angesehen werden kann. Als besonders negativ ist mir in diesem Zusammenhang aktiviertes Hyperthreading am Host aufgefallen! Aber immer der Reihe nach! Test mit NetIO Hinweis: Alle folgenden Ausführungen beziehen sich im Wesentlichen auf Gigabit-Anbindungen. Die Geschwindigkeit bei 100Mbit-Adaptern wird unproblematisch durchgereicht. Messungen wurden auf Dual-Prozessor-Maschinen mit 2-3 GHz unter Windows mit GSX-Server3 und auch mit VMware Workstation4 vorgenommen. Getestet wurde hauptsächlich mit dem Programm NetIO. Damit wird die reine Netzwerkperformance gemessen. Andere Faktoren, wie Plattenleistung beim Kopieren usw. sind damit ausgeschlossen. Das Programm lässt sich ohne Installation, 6

7 einfach und unkompliziert, in den VMs oder auf dem Host selbst starten. Sie können es kostenlos herunterladen: Eine vernünftige (Host-)Leistung im Gigabit-Bereich sollte mindestens bei 600Mbit/s liegen. Es kann schneller gehen, viel mehr als 850Mbit/s werden Sie aber kaum sehen. Denken Sie auch immer daran, dass: während der Tests auf dem Switch keine weiterer Verkehr besteht, beide Testmaschinen möglichst gleiche CPU-Leistung aufweisen, keine zusätzliche Last auf den Maschinen selbst läuft, bei Tests mit VMs auf dem selben Host (virtuelles Netz), mindestens zwei CPUs vorhanden sind, die VM natürlich nie schneller, als der Host selbst sein kann testen Sie also auch den Host! Es soll hier auch nicht um absolute Werte gehen, sondern um Möglichkeiten, die Leistung in Ihrem vorhandenen Umfeld zu optimieren. Noch ein letzter Hinweis: In vielen Umgebungen mit täglichem normalen Betrieb, sind die gemachten Empfehlungen sicherlich nicht unbedingt wichtig. Aber wenn Ihre Datensicherung einer VM zu lange dauert, oder wenn einige Anwendungen die volle Bandbreite verlangen, dann sollten Sie hier weiterlesen! virtueller Netzkartetyp vmxnet Die erste Möglichkeit die Netzwerkleistung zu beeinflussen, ist die Auswahl der richtigen emulierten Netzkarte. Standardmäßig steht das Modell vlance zur Verfügung. Ist dieser Typ ausgewählt, wird in der VM ein Ethernetadapter der AMD- PCNET-Familie emuliert. Weiterhin gibt es das neuere Modell vmxnet, welches dem Gast-OS einen VMware PCI Ethernet Adapter vorgaukelt. Mit dem vmxnet -Adapter kann der Durchsatz mit Gigabit- Verbindungen um ca. 10%-15% gesteigert werden. Für 100Mbit ist es dagegen völlig egal, welchen Adaptertyp Sie wählen! Details zu den Adaptertypen sh. im Kapitel vmxnet oder vlance. 7

8 CPU-Leistung, Hyperthreading, Multiprozessoren Weitaus relevanter ist die Leistung der CPU, auf welcher die entsprechende VM läuft. Bei voller Auslastung der virtuellen Netzkarte (z.b. bei Tests mit NetIO, oder schwer beanspruchten Servern) steht dann auch die entsprechende CPU mit fast 100% am Anschlag. Der auf dem Host gemessene Netzdurchsatz wird im besten Falle mit 70-80%, teilweise weniger, in den VMs erreicht werden. Ist nur eine CPU im Host vorhanden, so teilen sich alle VMs deren Leistung. Selbst mit mehreren physischen Netzkarten, kann dann nur noch ein Bruchteil der möglichen Leistung einer Gigabit-Verbindung verwendet werden! Bei mehreren CPUs kann es sinnvoll sein, einer Last-VM eine CPU explizit zuzuweisen. Somit steht dann die volle Leistung auch für die Netzkarten-Emulation zur Verfügung. Hyperthreading auf dem Host hat auf die Netzwerkperformance einen eher negativen Effekt. Warum, zeigt folgendes Beispiel: Im Normalfall läuft eine VM auf einer physischen CPU. Handelt es sich um einen Dualprozessor-Host, bedeutet das, der VM stehen 50% der Gesamt-Systemleistung zur Verfügung. Bei voller Netzwerk-Transferrate wird diese Leistung auch abgefordert, die CPU steht auf 90%-100% Auslastung. Bei aktiviertem Hyperthreading stehen dem Host-System vier virtuelle CPUs zur Verfügung. Eine VM, welche auf einer dieser vier CPUs läuft, hat damit nur noch 25% der gesamten Performance des Systems zur Verfügung. Auch hier steht die (hyperthreading)-cpu auf 90%-100% Last, aber das sind eben nur noch 25% des Gesamtsystems. Also nur noch die Hälfte der möglichen Leistung ohne Hyperthreading! Die Messungen bestätigen dann auch einen Leistungseinbruch in der Transferrate von ca. 30%-40%! 8

9 In zwei VMs auf dem gleichen Host läuft NetIO. Obwohl genügend Ressourcen zur Verfügung stehen, können durch Hyperthreading nur 50% genutzt werden. Einziger Vorteil von Hyperthrading in diesem Zusammenhang kann eigentlich nur sein, die maximal gezogene Leistung einer einzelnen VM sicher zu begrenzen. Isolation der Netzkarten gegen Mitlauscher Eine letzte Beobachtung soll Ihnen ebenfalls nicht vorenthalten werden: Wenn mehrere VMs, oder auch der Host, durch gebundene Protokolle auf einer physischen Netzkarte (auch nur passiv!) mithören, geht die maximale Leistung dieses Adapters ebenfalls um 10-20% zurück! Das bestätigt die schon weiter oben gemachte Aussage, möglichst alle Protokolle am Host von den Bridged-Adaptern zu entbinden. Einer Vollast-VM sollte dann eine Karte dediziert zugewiesen werden. Adaptertypen vmxnet oder vlance? Wie schon mehrfach erwähnt wurde, unterstützt VMware zwei verschiedene Modelle von virtuellen Netzkarten. Was hat es damit auf sich? Der modernere Typ heißt vmxnet. Im Gast wird dadurch ein VMware-eigener VMware PCI Ethernet Adapter emuliert, für den auch eigene Treiber aus den VMware-Tools benötigt werden. Der Standard-Typ ist vlance. Bei diesem Typ wird im Gast-OS der altbekannte Ethernetadapter der AMD-PCNET-Familie emuliert. 9

10 Auf dem GSX-Server wählt man die Art der emulierten Karte komfortabel in den Adaptereinstellungen der VM. Tipp: Bei der Workstationvariante scheint es die moderne vmxnet -Unterstützung auf den ersten Blick leider nicht zu geben. Aber durch direktes Editieren der *.vmx-datei, kann auch hier zwischen beiden Adaptertypen gewählt werden. Fügen Sie folgende Zeile ein (X ist die Nummer der Karte): ethernetx.virtualdev= "vlance" / "vmxnet" (sh. auch Tipps&Tricks auf Wodurch unterscheiden sich beide Adapter? vlance (AMD-PCNET) Nachteile: Diese Netzkarte ist bei Gigabit-Ethernet etwas langsamer. Außerdem wird, unabhängig von der wirklichen Geschwindigkeit, immer nur eine 10Mbit-Verbindung angezeigt. Die angezeigte Geschwindigkeit hat aber NICHTS mit der realen Leistung zu tun! Vorteil: Ein Treiber für diesen Adapter ist in fast jedem Gast- System schon von Haus aus vorhanden. Es sind keine proprietären Treiber zu installieren. HINWEIS: Vergessen Sie weit verbreitete Halbwahrheiten! Auch ein vlance -Adapter unterstützt 100Mbit- und Gigabit- Verbindungen. Die angezeigten 10Mbit haben nichts mit der realen Geschwindigkeit zu tun! vmxnet (VMware PCI Ethernet) Nachteil: Für die Funktion dieses Adapters sind spezielle Treiber von VMware zu installieren, die in den VMware-Tools enthalten sind. Diese stehen nicht für jedes Gast-System zur Verfügung. Vorteile: Korrekte Anzeige der Geschwindigkeit der Netzwerkverbindung und ca %-ige Steigerung des Durchsatzes bei Gigabit-Verbindungen. 10

11 Geisternetzkarten durch Typwechsel Zum Abschluss, im Zusammenhang mit den Netzkartentypen, noch Lösung eines häufig angefragten Problems: Beim Wechsel des Adaptertyps, oder auch beim Upgrade der virtuellen Hardware einer VM, erkennt das OS in der VM eine neue Netzkarte. Es werden neue Treiber installiert und der alte Adapter verschwindet in der Versenkung. Bei Windows-Gästen kommt es häufig zu dem Problem, dass die alte Vorgänger-Netzkarte weiterhin in der Registry existiert, in der Netzwerkumgebung aber nicht mehr angezeigt wird. Leider behält dieser versteckte Adapter auch teilweise seine Einstellungen, vor allem eine vorher zugewiesene IP-Adresse. Soll nun die gleiche Adresse dem neu erkannte Adapter wieder zugewiesen werden, kommt es zu einer Fehlermeldung, die Adresse wäre bereits in Verwendung. Nach genauem durchlesen des ellenlangen Fehlertextes, kann man die Meldung zwar ignorieren. Wer aber trotzdem den verborgenen Adapter im Geräte-Manager sucht, um ihn zu entfernen, wird ihn auch dort nicht finden! Um dem hartnäckigen Versteckspiel ein Ende zu bereiten, schlägt Microsoft folgende Vorgehensweise vor: Kommandozeile starten: START > cmd folgende Kommandos eingeben: set devmgr_show_nonpresent_devices=1 start DEVMGMT.MSC im so gestarteten Geräte-Manager: Ansicht > Ausgeblendete Geräte anzeigen Jetzt erst ist der verloren geglaubte Adapter zu finden, als ausgegrauter Eintrag. Er kann nun mit rechter Maustaste > deinstallieren entfernt werden. sh.: Mit der Lösung dieses Rätsels endet nun auch Teil2 des Workshops. Im Teil3 geht das dann endlich um MAC-Adressen, Portforwarding und Cloning von VMs. Sven Ahnert 11

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