Einführung VMware. Einführung VMware

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1 Einführung VMware VMware Sicherung mit TSM Bernd Ziemann Einführung VMware Ziel des Kapitels: Was sie am Ende wissen müssen: Virtualisierungs Historie Warum Virtualisierung Die virtuelle Maschine Der ESX/ESXi Server Datastore vcenter VMware Netzwerke VMware Tools VMware Feature VMware Backup APIs 2

2 Historie Virtualisierung, wie alles begann 964 IBM beginnt die Entwicklung der Virtualisierung auf dem System/360 70er Jahre - VM/370 erste Virtualisierung auf dem Mainframe 80er Jahre VM/XA Virtualisierungsunterstützung durch Hardware Funktionen auf dem Mainframe Partitionierung des Mainframe zur effektiveren Nutzung x86 Maschinen wurden immer leistungsstärker 998 VMware beginnt die Virtualisierung auf x VT-x Intel Virtualisierungsunterstützung 2006 AMD-V AMD Virtualisierungsunterstützung Weitere HW Unterstützung als Rapid Virtualization Indexing oder Extended Page Tables 2007 Open Source Projekt VirtualBox auf x86 3 Warum Virtualisierung? Ressourcen Systeme sind für maximalen Leistungsbedarf ausgelegt Lastspitzen treten zu unterschiedlichen Zeiten auf Unterschiedliche Betriebssystemplattformen Applikationen dürfen eventuell nicht parallel installiert werden Betrieb Hoher Bedarf an Stellfläche Hohe Energie- Klimakosten Verwaltung Wartung Unterschiedliche Hardwareplattformen Keine Möglichkeit langfristig gleiche Systeme zu beschaffen Umfangreiche Überwachung, Verwaltung, Installation, Wartung,...) 4

3 Virtualisierungsarten Vollvirtualisierung Gästen wird ein komplettes virtuelles System zur Verfügung gestellt Ressourcen werden von den Gastsystemen gemeinsam benutzt Keine Modifikation der Gastsysteme nötig Paravirtualisierung Keine Virtualisierung der Hardware Treiber für direkte Kommunikation mit dem Hypervisor nötig Gast weiß das er virtualisiert wurde Emulation Simulation der gesamten Hardware Betrieb von Hostfremden Umgebungen Partitionierung Einteilung eines Systems in mehrere Einheiten mittels Hardwarefunktionen 5 Was ist eine virtuelle Maschine Eine VM ist aus Sicht des Gastbetriebssystems : ein x86-system CPUs RAM IO Slots CD FD HD Hypervisor Verwaltet physikalische Ressourcen Erstellt virtuelle Maschine 6

4 VM Dateien Eine VM besteht grundsätzlich aus 3 Dateien: *.VMX *.VMDK *-flat.vmdk Konfigurations-, Beschreibungsdatei Konfiguration, Beschreibung der virtuellen Festplatten Datendatei der virtuellen Festplatte Die Dateien werden im Hintergrund bei der Erstellung einer VM erzeugt, es ist keine Konfiguration auf Dateiebene notwendig! 8

5 Die VMX Datei Einblick in die VMX-Datei config.version = "8" virtualhw.version = "4" floppy0.present = "true" nvram = "OK-wk23-master.nvram" deploymentplatform = "windows" virtualhw.productcompatibility = "hosted" toos.upgrade.policy = "useglobal" powertype.poweroff = "default" powertype.poweron = "default" powertype.suspend = "default" powertype.reset = "deafult" displayname = "OK-w2k3-master" extendedconfigfile = "OK-wk23-master.vmxf" scsi0.present = "true" scsi0.sharedbus = "none" scsi0.virtualdev = lsilogic" memsize = "52" scsi0:0.present = "true" scsi0:0.filename = "OK_W2k3_ vmdk" Erklärung einiger Optionen Beim Start der VM wird ein virtuelles Diskettenlaufwerk angehängt Der VM werden beim Starten 52MB RAM bereitgestellt Verweis auf den Speicher der virtuellen Festplattenbeschreibung, diese verweist dann auf den eigentlichen Speicherort (flat.vmdk). 9 Erstellen einer VM Vergleich zwischen typischer und benutzerdefinierter Installation Typical Installation Name and Location Guest Operating System Create a Disk Ready to Complete Custom Installation Name and Location Datastore Virtual Machine Version Guest Operating System CPUs Memory Network SCSI Controller Select a Disk Ready to Complete 0

6 ESX/ESXi Server Plattform für die Virtualisierung von Systemen ESX/ESXi Server stellen Ressourcen für den Betrieb von VMs bereit Rechenleistung (CPU) Arbeitsspeicher (RAM) Speicherplatz (Disk) Netzwerk (Network) Die Version 4. ist die letzte ESX Major Version, danach nur noch ESXi

7 Hardwareschnittstelle Direkter Hardware Zugriff Verbindung realer/virtueller Hardware Versteckte Unterschiede Ermöglicht Adressierung Bereitstellung von Geräte-Treibern und VMFS 3 VMkernel Kontrolliert die Hardware des Wirtsystems CPU, RAM, NIC, Disk, Läuft direkt auf der Hardware (Bare Metal) Beinhaltet Scheduler für Anfragen an CPU, RAM, Disk, Beinhaltet einen Netzwerk- und Speicherstack für direkte Datentransfers z.b. vmotion, NFS, Software iscsi Ist VMware Eigenentwicklung, kein Standard-Linux Kernel Einbindung von Linux-Treibern NICHT möglich, daher unbedingt Support-Matrixen bzw. Compatibility Guide beachten! 4

8 Ressource Manager Partitionierung der Hardware für die virtuellen Maschinen Hält die Benutzereinstellung der virtuellen Maschinen (Ressourcenverwaltung) Priorisiert die einzelnen VMs gegenüber den Ressourcen Kennt Share Mechanismen zur Aufteilung von CPU-, RAM-, Disk-, Ressourcen Wird als Teilprozess des VMkernel gestartet 5 Service Console Basiert auf RedHat Stellt Verwaltungswerkzeuge bereit Stellt Überwachungswerkzeuge bereit Aufgebaut auf der Virtualisierungsschicht Privilegierte virtuelle Maschine Administrationszugriff über Web, vsphere Client, SSH und APIs 6

9 VMM Virtual Machine Monitor Verwaltung der virtuellen Maschine nach dem Start Gibt Instruktionen der virtuellen Maschine an die Hardware weiter Virtualisiert Prozessoren Jede VM CPU hat einen eigenen VMM Prozess 7 Hardware Voraussetzungen 64bit Serverarchitektur Mindestens 2 Prozessoren Mindestens 2GB Arbeitsspeicher max. TB Mindestens unterstützte Netzwerkkarte Lokale SCSI-, SATA- oder SAS-Festplatten oder RAID-Verbund Alternativ FibreChannel- oder iscsiangebundene Boot-LUN 8

10 Hardware Empfehlungen Prozessor Möglichst viele CPU Cores Aktuelle CPUs mit Virtualisierungstechnologie (VT) Arbeitsspeicher Alles was in den Host geht 800MB für die ESX Service Console + Bedarf aller VMs die parallel in Betrieb sind + Reserve/Overhead Netzwerk Gigabit Ethernet, 0Gbit Ethernet > Port > Controller Speicherplatz Lokaler RAID-Verbund oder Boot-LUN für die Installation FC-, iscsi-, oder NFS-Storage für VMs Redundante Pfade zum Storage 9 Hardware Grenzen Prozessor 52 virtuelle CPUs für all VMs 28 logische CPUs pro Host Arbeitsspeicher TB pro ESXHost 800MB für die Service Console Netzwerk 32 physikalische Netzwerkports 248 vswitche 52 Port Groups 4096 VLANs Speicherplatz 6 HBAs pro Host, davon maximal 4 X HW iscsi 256 LUNs, mit bis zu 2TB Größe bei FC und iscsi 64 NFS Datastores, die über 2TB Größe haben können 20

11

12 Datastore VM VM2 VM3 VMFS Hypervisor VMFS NFS Hardware NFS Server 23 Datastores Überblick Zur Speicherung von VMs werden Datastores benutzt Ein Datastore kann auf lokalen Disks, iscsi-, FC-LUNs oder NFS Shares erstellt werden Das Konzept der Datastores vereinfacht die Verwaltung für den Administrator Lokale oder über SAN (FC, iscsi) angebundene Datastores werden mit VMFS formatiert VM VM2 VM3 VMFS Hypervisor VMFS NFS Hardware NFS Server 24

13 VMFS Optimiertes Filesystem zur Ablage von VMs Große Blockgröße für große Dateien (VMDK) Cluster Filesystem ermöglicht Zugriff mehrerer Hosts Für lokale, FC- oder iscsi-disks anzuwenden Maximale Größe einer LUN ist 2TB Maximale Größe eines VMFS Filesystems ist 64TB Die maximale Größe kann nicht über eine einzelne LUN zur Verfügung gestellt werden, dazu sind mehrere Extends nötig. 25 VMFS Distributed File Locking Regelt den Zugriff mehrerer Hosts auf einen Datastore Paralleles Verbinden eines Datastore an mehrerer ESX Server ermöglicht folgende Funktionen: vmotion VMware HA VMware FT VMware DRS VM VM2 VM3 VM4 VM5 VMFS VM2 VM VM4 VM5 VM3 Datastore 26

14 vcenter Ermöglicht das konfigurieren aller VMs und ESX Server über eine Oberfläche Ist die Voraussetzung für die erweiterten Funktionen: HA DRS VM-Migration Beinhaltet Alarm Management und Taskerstellung Es ist eine Anbindung an ein Active Directory möglich 27 Zugriff auf vcenter und ESX Server VI Web VirtualCenter Server Cluster Datastore vsphere Client VirtualCenter Database 28

15 Netzwerke VMs und virtuelle NICs Virtuelle Netzwerke VM Netzwerk VM Kernel Service Console Virtuelle Switche virtuell Reale Netzwerkkarten real Reale Switche Reale Netzwerke Produktion vmotion/iscsi Management Reale PCs, Server und Storage 29 vswitch vswitche entsprechen der Funktion eines Layer 2 Switches Physische (reale) Ports werden über einen vswitch mit VMs, dem VMkernel oder Service Consolen verbunden vswitche können auch ohne reale Ports nach außen erstellt werden, z. B. Für ESX interne VM Netzwerke 30

16 Port Groups Port Groups stellen eine logische Einheit auf einem vswitch dar Folgende Parameter können definiert werden: Verbindungstyp Netzwerklabel VLAN ID Bandbreitenregulierung 3 Verbindungstypen Es gibt 3 verschiedene Verbindungstypen Service Console VMkernel Virtual Machine Network Der Verbindungstyp wird bei der Erstellung des Netzwerkes ausgewählt Der Verbindungstyp entscheidet über den Einsatz des Netzwerkes und die nötigen Einstellungen Der Netzwerklabel ist frei wählbar, sollte aber auf zusammengehörigen Hosts übereinstimmen. vmotion, Distributed vswitch 32

17 VLANs Einrichten von mehreren logischen Netzen in einem physischen Netz oder Netzsegment Vorteile der VLANs Höhere Sicherheit Pakete aus einem VLAN können nicht an Hosts in anderen VLANs gelangen Jedes VLAN stellt seine eigene Broadcast Domain dar Weniger Hardware erforderlich zum Aufbau mehrerer Netze ESX unterstützt IEEE 802.Q VLAN Tagging 33 VLAN Tagging Guest Tagging VM sendet und empfängt tagged Pakete Konfiguration im Gast Virtual Switch Tagging Tagging wird auf dem vswitch durchgeführt VM sendet und empfängt untagged Pakete Konfiguration über die Port Group External Switch Tagging Pakete werden vom ESX untagged gesendet und empfangen Tagging wird durch den ersten physikalischen Switch durchgeführt Konfiguration im physikalischen Netz 34

18 VMware Tools VMware Tools bilden die Schnittstelle zwischen dem VMKernel und einzelnen Gastbetriebssystemen Bestehen aus Treibern und Funktionen zum einfacheren Umgang mit den virtuellen Maschinen Grafik höhere Grafikauflösung möglich Maus Beschleunigung der Mausbewegung Netzwerk Verbesserung, korrekte Durchsatzanzeige SCSI Aktualisierung, Verbesserung Memory Control Driver erweiterte RAM Verwaltung durch ESX Filesystem Sync Driver ermöglicht Crash-konsistente Snapshots 35 VMware Features Templates Clone VM Snapshot vmotion Storage vmotion VMware HA VMware FT VMware DRS VMware Converter 36

19 Backup APIs VMware VI 3 VMware Consolidated Backup (VCB) Benötigt eine Staging Disk auf dem Backup Proxy um VMs zu sichern vsphere 4 vstorage for Data Protection API (VADP) Greift direkt auf den Datastore im SAN zu um VMs zu sichern Changed Block Tracking (CBT) ermöglicht inkrementelle Sicherungen von VMs 37

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