VIRTUALISIERUNG MIT XEN

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1 VIRTUALISIERUNG MIT XEN Reiner Rottmann

2 I THINK XEN IS A GREAT PRODUCT. IT'S EASY TO USE. BUT MOST IMPORTANTLY IS THE VERY ACTIVE COMMUNITY AROUND IT... WERNER VOGELS, CTO AMAZON.COM

3 ÜBERBLICK ÜBER XEN 200x200pt Picture Computer/Consulting (Has to be PNG- Transparent)

4 Was ist Xen? Xen ist eine ausgereifte und für Produktiveinsatz geeignete Open Source Virtualisierungs-Methode Xen kann physikalische Server in frei verteilbare logische Ressourcen unterteilen Xen entstand an der Universität Cambridge und ist durch Beiträge der Xen-Community ein Industrie- Standard geworden Xen wird durch Community-Mitglieder wie AMD, Cisco, Dell, HP, IBM, Intel, Mellanox, Net, Novell, Red Hat, SGI, Sun, Unisys, Veritas, Voltair und Citrix gefördert Xen besitzt durch Paravirtualisierung einen Vorsprung gegenüber vielen anderen Virtualisierungstechnologien

5 Was versteht man unter Paravirtualisierung? Das Gast-System ist sich der Virtualisierung bewusst Xen bietet für virtuelle Maschinen eine API, um gemeinsame Hardware direkt anzusprechen Das Gastbetriebssystem wird dazu modifiziert Open Source Systeme sind hier unproblematisch Bei Closed Source ist Portierung durch Hersteller oder CPU mit Virtualisierungsunterstützung notwendig Nahezu optimale I/O Performanz, da keine Emulation Niedriger Virtualisierungsoverhead (typisch ~3%)

6 Vorteile von Xen Xen nutzt Industriestandards und ist Open Source Xen separiert zuverlässig Gast Systeme Xen ist günstiger als Hardware Partitioning (LPAR) Xen speichert transparent Konfigurationsdateien Xen verteilt sehr einfach virtuelle Maschinen Xen eignet sich hervorragend zur Automatisierung Xen ist in Suse Linux Enterprise Server und Red Hat Enterprise Linux bereits integriert Xen besitzt im Open Source Bereich über die größte Community

7 Nachteile von Xen Steile Lernkurve durch innovative Xen-Konzepte und Xen-eigener Nomenklatur Konfiguration über CLI hervorragend, über GUI aber noch Verbesserungspotential Viele, aber noch nicht alle Anwendungen sind für Einsatz mit Xen zertifiziert Anwendungen können sich in seltenen Fällen anders verhalten als auf einem physikalischem System Enterprise Linux Distributoren konzentrieren sich teilweise auf alternative Konzepte (z.b. KVM bei Red Hat) Konfigurationsmanagement bei großen Installationen Es existieren wenige Virtual liances für Xen

8 Xen Anwendungsgebiete Konsolidierung von wenig ausgelasteten Systemen Enkoppelung von Anwendung und Hardware Live Migration von Anwendungen auf neue Systeme Aufbau von Entwicklungs- und Test-Umgebungen Anwendungen und Fehlerquellen isolieren Abschottung von sicherheitskritischen Systemen Upgrade einer Infrastruktur ohne übereilte Migrationen Einrichtung von hochverfügbaren likationen Einfachere Upgrade/Reparatur/Wartung von physikalischen Servern

9 KOMMERZIELLE LÖSUNGEN

10 XenSource und Virtual Iron Kommerzielle Varianten: XenSource: Xen Variante von Citrix Virtual Iron: Xen Variante von Virtual Iron Software Bieten Installer für eine bare-metal Installation Bieten professionellen Support für Enterprise Kunden Liefern AddOn Produkte zur Verwaltung (XenCenter) Liefern AddOn Produkte zur Migration Physical2Xen, Vmware2Xen, Microsoft-Vm2Xen Liefern AddOn Produkte für das Deployment Liefern AddOn Produkte zur Überwachung

11 Novell/Suse Linux Enterprise Server Xen Novell liefert in seiner Enterprise Distribution sehr aktuelle aber stabile Xen RPM Pakete aus Verknüpfung mit ZenWorks Linux Management Automatische Installation von SLES über AutoYaST Xen Maschinen werden mit OCFS2 Cluster Dateisystem von mehrere Xen Instanzen genutzt Mittels YaST werden virtuelle Maschinen zentral gesteuert Absprachen zwischen Novell und Microsoft bezüglich Virtualisierung Gute Unterstützung für Windows als Gast-System z.b. SAP ausgiebig als Virtuelle likation getestet

12 Red Hat Enterprise Linux 5 Xen Installation über RPM aus RHN sehr einfach Support bereits in Subscription enthalten Red Hat hilft bei Anwendungszertifizierung Bewährte Red Hat Konzepte (z.b. Kickstart) integrierbar Management über Konsole Tools und universelle virtmanager GUI Harmoniert ideal mit weiteren Red Hat Produkten wie Global Filesystem und Cluster Suite Kombinierbar mit Konzepten wie Open-Sharedroot Aber: Red Hat etabliert zunehmend KVM als Virtualisierungsplattform

13 XEN EINSATZ BEI ATIX

14 Xen Einsatz bei ATIX RHEL 5 Xen auf Diskless Shared Root Cluster Unternehmensweiter Deployment Server zentrale Linux Repositories Automatisierung mittels Kickstart Installation über PXE Hauptsächlich zur Konsolidierung von Servern (Mailserver, SPAM Assassin, AntiVir, CRM, Bugzilla) Entwicklungssysteme für Open-Sharedroot Projekt Backup der Server über Filesystem Backup der Shared Root Cluster über com-ec Bedienung hauptsächlich über xm Konsole

15 Gründe für Xen Wesentlich performanter als zuvor eingesetzter Vmware Server Skalierbar ohne Upgrade auf kostenpflichtige Lizenz Besseres Handling des Netzwerkes (z.b. für Fencing) Bessere Steuerung von der Kommandozeile aus Komfortable Arbeit mit Virtuellen Disks (loopback mount) Guter Support durch Community bei Cluster Themen Starke Verbreitung bei unseren Kunden Sehr gut in einen Diskless Shared Root Cluster integrierbar

16 XEN Virtualisierungs-Infrastruktur bei ATIX Virtuelle Maschinen (hier werden ebenfalls Diskless Shared Root Cluster betrieben) OS OS OS SR SR SR SR Open-Shared Root (RHEL 5 basierend, Single System Image Cluster) XEN Hypervisor comoonics Enterprise IT Plattform Standard Server (ohne lokale Disks, unterschiedliche Hardware Ausstattung möglich) Physikalische Server Enterprise IT: SAN (iscsi, NFS und DRBD möglich) Shared Storage

17 Abbildung von virtuellen Infrastrukturen Es können nahezu beliebige Infrastrukturen bis zu Cluster Systemen abgebildet werden SR SR SR SR SR OS OS OS XEN Open-Shared Root Red Hat Cluster Suite Red Hat Global Filesystem Red Hat Enterprise Linux Knoten 1 Knoten 2

18 Wichtiges zu Infrastrukturen Probleme mit virtueller Xen Bridge selten, aber die Auswirkungen sollten bekannt sein Man sollte beachten, dass kritische Systeme auf mehreren Xen Hosts verteilt werden domus sollten möglichst migrierbar sein Innerhalb einer domu sorgt der Aufbau eines Clusters für höhere Verfügbarkeit Die dom0 muss redundant aufgebaut sein Redundante Anbindung an SAN Bonding Interfaces Indealerweise selbst geclustert

19 Virtual Machine Migration Laufende Server können auf XEN Knoten verschoben werden (ähnlich VMotion) OS OS OS OS OS OS OS OS XEN Open-Shared Root Red Hat Cluster Suite Red Hat Global Filesystem Red Hat Enterprise Linux Knoten 1 Knoten 2

20 Vorraussetzungen für eine Migration Gast Image auf Shared Storage NFS Export Verteiltes Block-Device SAN, iscsi, DRBD, GNBD Datenträger Image auf Cluster Dateisystem GFS, OCFS2 Source und Destination Host im gleichen IP Kreis Derzeit nicht möglich für vollvirtualisierte Gäste Migration von i386 auf i386 oder x86_64 auf x86_64 Host muss für die Migration freigegeben werden Achtung: Es erfolgt keine Authentifizierung! Achtung: Übertragung ist nicht verschlüsselt!

21 Wie funktioniert eine Live Migration? Migration starten xm migrate --live vm001 xenhost2 Reservieren von Ressourcen auf Zielhost Übertragung des Speicherinhaltes auf Zielhost Speicher-Änderungen werden iterativ kopiert Ist der Unterschied minimal, stop auf Quellhost Start der domu auf Zielhost Verzögerung ist typischerweise << 1 Sekunde Virtuelle Maschine ist weiter erreichbar

22 Automatisiertes Setup der Maschinen Es können Template Systeme, Kickstart Installationen oder Shared Root Instanzen gebootet werden Templates, Kickstart, Shared Root OS OS OS OS OS OS OS XEN Open-Shared Root Red Hat Cluster Suite Red Hat Global Filesystem Red Hat Enterprise Linux Knoten 1 Knoten 2

23 Wichtiges zu Templates Manuelle Installation zeitaufwendig/unwirtschaftlich Vorgefertigte Images sind im Internet verfügbar Clones von bestehenden Systemen Images benötigen relativ viel Platz Images veralten mit der Zeit, Update teilweise nicht möglich SSH-Keys, Hostname, etc. müssen geändert werden Installation wird daher automatisiert Kickstart, AutoYaST, Preseeding Skripting erfordert einmaligen höheren Aufwand Kann relativ leicht auf neues Release portiert werden

24 Vorteile von Xen mit Open-Shared Root Es muss nur ein Xen Knoten verwaltet und gewartet werden unabhängig von der Anzahl der Xen Cluster Knoten Gemeinsames Root Filesystem hilft, die Konfiguration einheitlich zu halten Live Migration der domu's erfordert keine weiteren Vorkehrungen Xen oder virtuelle Maschinen können als Cluster Service definiert werden Xen kann leicht erweitert werden, indem ein weiterer physikalischer Server in das gemeinsame Root Dateisystem bootet. Hardware der Xen Knoten kann ohne Downtime ausgetauscht werden Der Xen Cluster kann granular nach dem Pay-as-you-grow -Prinzip erweitert werden Bare-metal Wiederherstellung des Systems durch Desaster Recovery DVD Xen Knoten kann bei Bedarf für andere Zwecke benutzt werden und Onthe-Fly seine Aufgabe durch Booten neu festlegen. Eine Plattform für alle unternehmensweiten Aufgaben

25 Enterprise IT Plattform

26 Open-Shared Root Installations-DVD el5xen Angepasste RHEL/CentOS Installations-DVD Installiert komfortabel einen Single Node Open Shared-Root Cluster Vollständig lauffähiger Cluster out-of-the-box Grundlage für beliebig große Cluster

27 Weiterführende Links/Bücher Empfehlenswerte Tutorials Live-CD mit lauffähigem XEN Grafische XEN Oberflächen Bücher Xen 3.2, m. CD-ROM: aufsetzen, konfigurieren, betreiben ISBN-13: Xen: Virtualisierung unter Linux ISBN-13: Das XEN-Kochbuch ISBN-13: Xen: Virtualisierung für Desktops und Server ISBN-13:

28 ICH FINDE, DIE TECHNIK DARF DIE MENSCHLICHEN FÄHIGKEITEN NICHT ERSETZEN! MARIO ANDRETTI, US-AMERIKANISCHER RENNFAHRER

29 ÜBER ATIX

30 WIR HELFEN IHNEN, IHRE DATEN SICHER UND EFFIZIENT ZU SPEICHERN

31 Das Unternehmen Als ATIX GmbH sind wir bereits seit Anfang 1995 erfolgreich im Bereich IT-Consulting tätig. Langjährige Erfahrung, Spezialwissen der Mitarbeiter und starke Partnerschaften sichern das Know-How. Unsere hochskalierbaren Enterprise Cluster auf Linux Basis entwerfen wir in allen Ausbaustufen. Wir haben als kleines Unternehmen gezeigt, dass mit Open-Source Technologie große Ziele erreicht werden können. Die Kunden Zufriedenheit ist dabei oberstes Ziel.

32 Unsere Geschäftsfelder

33 Besuchen Sie für weitere Infos.

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