6105 Windows Server og datanett

Transkript

1 6105 Windows Server og datanett Leksjon 1b Virtualisering Tradisjonell arkitektur Virtualisering og virtuelle maskiner Hypervisor» Hosted type 2» Native type 1 Eksempler på produkter for virtualisering Hvorfor virtualisering? Eksempel: HiT's virtualiseringsløsning Oracle VirtualBox, alternativer til VirtualBox, VMware Workstation Player Virtuelle maskiner og nettverk til øvinger Pensum: Melling: Virtuelle tjenere (VMware) - introduksjon s Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 2 Page 1

2 Driftsmiljøer uten virtualisering Mange fysiske tjenermaskiner Ofte én, eller flere, maskiner pr. tjeneste / program For å sikre at ikke en driftsstans berører mange programmer / tjenester Ulike "generasjoner" av hardware teknologi Historisk: resultat av overgang fra store fellesmaskiner til PC-tjenere Flere ulike operativsystemer i samme miljø Windows Server, Linux, Novell, UNIX Styres ofte av krav fra applikasjonen som benyttes og kompetanse i organisasjonen Felles datalagring og backup i nettverket (NAS) De fleste har flyttet lagring ut til nettverkstilnyttede disksystemer Lettere å skifte / flytte tjenermaskiner Bedre utnyttelse av diskkapasitet Høyere sikkerhet og enklere backup 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 3 Maskiner uten virtualisering Operativsystemet skjuler (abstraherer) maskinvaren for applikasjonene Bl.a. ved hjelp av hardwaredrivere All kommunikasjon med maskinvaren skjer via operativsystemet En fysisk maskin kjører kun ett operativsystem (om gangen) 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 4 Page 2

3 Virtuelle maskiner Hypervisor 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 5 Virtuelle maskiner Hypervisor (Virtual Machine Monitor) programvare som simulerer (emulerer) maskinvare (hardware) tilbyr "virtuell maskinvare" til operativsystemet kan tolke og "utføre" prosessorinstruksjoner kan simulere "virtuellt lokalnett" for VM'ene og gi tilgang til fysisk nettverk Kan kjøres som del av et standard OS, eller helt "stand-alone" (se kommene foiler) Virtuell maskin - VM Den simulerte maskinvaren kalles en virtuell maskin VM» Kan opprette flere virtuelle maskiner på én fysisk» Hver virtuell maskin kan kjøre sitt eget operativsystem» VM ene kan kjøre standard OS versjoner» Flere ulike OS på samme hardware eller flere instanser av samme OS Nettverk: Hver virtuelle maskin kan få sin egen IP adresse (evt. flere) Hypervisor og VM ene administreres med et administrasjonsverktøy 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 6 Page 3

4 Hosted Hypervisor (type 2) Hosted hypervisor (type 2) 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 7 Hosted Hypervisor (type 2) Verts-OS (Host Operating System) Hypervisor (og VM ene) kjører i et vertsoperativsystem» Dvs. Hypervisoren er tilpasset verts-oset. Verts-OS er vanligvis et "standard OS" (Windows, Mac OSX, Linux) Verts-OS setter begrensninger: Kommunikasjon med maskinvare skjer via verts-os ets hardwaredrivere Verts-OS et tar seg av CPU tidsdeling og minnehåndtering 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 8 Page 4

5 Hosted hypervisor - eksempler VMware VMware Workstation / Player for Windows og Linux VMware Fusion for Mac OS X mer enn 60 gjeste-os (32- og 64 bits) Oracle VirtualBox Verts-OS: Windows, Mac OS X eller Linux Gjeste OS: Windows, Linux, Solaris, OS X Server Windows Virtual PC Kan lastes ned gratis fra Microsoft her eller fra Dreamspark Verts-OS: Windows 7 Gjeste-OS: bare Windows Windows XP Mode i Windows 7» VPC + VM-pakke med Windows XP ferdig installert Parallels Desktop for Mac Verts-OS: Mac OS X Gjeste-OS: bare Windows 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 9 Hosted hypervisor eksempel VMware Player / Workstation / Fusion Gjeste-OS Hypervisor type 2 Verts-OS 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 10 Page 5

6 Native (bare-metal) hypervisor (type 1) hardware-emulering Hypervisor type Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 11 Native (bare-metal) hypervisor (type 1) hardware-emulering Hypervisor kjører rett på metallet Behøver ikke noe verts-os Færre oppgaver enn et verts-os Mindre minne- og CPU bruk Utnytter maskinvaren bedre - raskere Alle OS er gjeste-os som kjører i en VM Ett av dem kan typisk kjøre administrasjonsverktøy for hypervisoren Eller: Hypervisoren kan fjernadministreres med adm.verktøy på andre maskiner i nettet Hypervisor tar seg av deling av prosessortid mellom VMer (OS og applikasjoner) minnehåndtering dataflyt mellom maskinvare og VMer / gjeste-os Hardware-drivere Kan ligge i hypervisor= monolittic hyporvisor Eller i gjeste-os et = microkernelized hypervisor 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 12 Page 6

7 Native Hypervisor eksempel: VMware vsphere / ESXi server Gjeste-OS Native hypervisor (type 1) 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 13 Native Hypervisor eksempel: VMware vsphere / ESXi server VM-Kernel Hypervisor som fanger opp "request" fra de virtuelle maskinene når de ber om tilgang til CPU, minne, disk m.m. Requestene tilpasset fysisk maskinvare og sendes videre til den. VMFS Virtual Machine File System Eget filsystem laget av VMware tilpasset virtualisering av disker vcenter (erstatter Service Console) Program for å lage og administrere virtuelle maskiner Kan installeres på et gjeste-os eller på en annen maskin i nettet VMWare Converter Verktøy for å konvertere fysiske maskiner til VMer Spesielle hardvare drivere tilpasset maskintypen stiller krav til maskinvare og støtter bare utvalgte hardware konfigurasjoner 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 14 Page 7

8 Native Hypervisor eksempel: Microsoft Hyper-V Gjeste-OS Hyper-V Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 15 Native Hypervisor eksempel: Microsoft Hyper-V Microsoft Hyper-V Microsofts native hypervisor for tjenermaskiner Inkludert i Windows Server 2008/2012, men separat produkt fra 2016 Parent Partition» VM nr. 1 som kjører Windows Server» Fungerer som administrasjonsverktøy for Hyper-V Child Partitions:» Supporterte Windows OS kjøres via "VMBus": Windows Server 2016/2012/2008/2003/2000, XP, Vista, Win 7/8/10» Linux Server kan kjøres med emulering av XEN Hypervisor» Andre OS kan kjøres med full maskinvareemulering (non-hypervisor aware) Separate produkter Microsoft Hyper-V System Center Virtual Machine Manager 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 16 Page 8

9 Gartner Group om virtualisering 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 17 Markedsandeler virtuelle servere Kilde: IDC EMEA Quarterly Server Virtualization Tracker, Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 18 Page 9

10 Hvorfor virtualisering? Serverkonsolidering redusere antall bokser 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 19 Hvorfor virtualisering? Bedre utnyttelse av maskinvareressurser Mange av dagens tjenermaskiner går på "tomgang" Lettere å kjøpe kvalitet og sikkerhetsløsninger til "en stor tjenerløsning" Behøver ikke separate fysisk maskiner til test og utvikling» kan benytte virtuelle tjenere på samme maskinvare som produksjonstjener Redusere kostnader til fysisk utstyr (?) Færre, men kraftigere(?) tjenermaskiner Enklere tjenerdrift og administrasjon Færre bokser Nye virtuelle maskiner kan etableres raskt (og billig) Virtuelle tjenermaskiner kan lett flyttes til ny maskinvare (uten stans) Økt tilgjengelighet Ved feil / stans kan en ny virtuell tjener startes raskt fra backup 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 20 Page 10

11 Eksempel: HiT's virtualiseringsløsning 1 fysisk tjenermaskin 3 fysiske tjenermaskiner 1/3 minne og CPU belastning 1 Gb/sek ethernet SAN lagring 1 Gb/sek WAN Fibre channel SAN lagring doble lagringssvitsjer Off-site backup Driftsmiljø on-site backup i Porsgrunn i Bø i Bø 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 21 HiT's virtualiseringsløsning Driftsmiljø Ca. 50 virtuelle tjenere (VM) fordelt på 3 fysiske tjenermaskiner (FM)» 128 GB RAM, xxx CPU» VMware ESX installert på hver fysiske maskin 5-6 av VM'ene utgjør ca % av belastningen Hver FM "fylles opp" til ca. 1/3 av kapasitet (minne og CPU) Lagring Alle brukerdata og VM'er lagres i felles SAN» viktig forutsetning for raskt å kunne flytte VM'er raskt mellom fysiske tjenere! Disker og diskkontrollere speiles i lagringssystemet Kun VMware ligger lagret på lokal disk på hver FM Redundans / sikkerhet: Ved utfall av én fysisk tjener, starter dens VM'er opp på én av de andre maskinene Ønsker redundans også ved kontrollert vedlikeholdsstans på én FM» Dette oppnås med tre FM'er» Ved uforutsett stans på FM nr. 2, mens FM nr 1 er nede, vil alle VM'er kjøre på FM nr Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 22 Page 11

12 Oracle VirtualBox Kan lage og kjøre VMer Hver VM må gis et navn Starte / kjøre VM Filtyper i VirtualBox.vbox konfigurasjonsfil for VM.vdi/.vhd virtuell harddisk 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 23 VM-innstillinger (Machine Settings) i VirtalBox General Navn, gjeste-os og plassering av filer System Internminne (memory) Oppstartsrekkefølge Antall prosessorer / kjerner Type virtualisering / hardwareaksellerasjon Display Videominne og antall skjermer Storage Virtuelle harddisker» Plass tildeles dynamisk etterhvert» Bruker ikke mer fysisk enn den trenger Virtuell optisk disk» Kan kobles til fysisk spiller eller til en iso-fil på disk Network: inntil 4 nettverkskort (Adapters) Bridged: koblet til til fysisk nett NAT: koblet til LAN bak ruter» private IP-adresser» ruter med adresseoversetting / NAT Host-only: koblet til LAN uten ruter/nat» private IP-adresser» kan kommunisere med fysisk maskin, men ikke fysisk nett Internal: koblet til lukket LAN uten kontakt med fysisk host 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 24 Page 12

13 Nyttige knapper og menyvalg i VirtualBox File Preferences Default plassering av filer Egendefinerte NAT-nettverk Slå av, restarte eller suspende maskinen. Send Ctrl-Alt-Delete til VM'en. Symboler for virtuell maskinvare Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 25 Alternativer til Oracle VirtualBox for labøvingene Windows og Linunx VMWare Workstation Player» Pris: 166» Kan kjøres i gratisversjon VMWare Workstation Pro» Pris: 275 macos VMWare Fusion» Pris: 89 VMWare Fusion Pro» Pris: 177 Parallels Desktop» Pris: 745 NOK» Kan prøves gratis i 14 dager 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 26 Page 13

14 VMware Player Kan lage og kjøre VMer Hver VM må gis et navn lagres i en mappe med samme navn Filtyper i VMware.vmx konfigurasjonsfil for VM.vmdk virtuell harddisk.nvram BIOS informasjon.log loggfil med aktiviteter 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 27 Virtuell maskinvare i VMware Player Internminne (memory) Prosessorer Antall kjerner Type virtualisering Harddisk Plass tildeles dynamisk etterhvert Bruker ikke mer fysisk enn den trenger CD/DVD Kan kobles til fysisk spiller eller til en iso-fil på disk Nettverkskort Bridged» knyttet til fysisk nett NAT» private IP-adresser» ruter med adresseoversetting / NAT Host-only» private IP-adresser» ikke ruting / NAT LAN segment» lukket LAN Skrivere, USB m.m. Kan bruke skrivere og USB-porter på fysisk maskin 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 28 Page 14

15 Nyttige knapper og menyvalg i VMware Player Vindu for konfigurering av virtuell maskinvare. Slå av, restarte eller suspende maskinen. Send Ctrl-Alt-Delete til VM'en. Fullskjermmodus VM'en dekker hele skjermen. Symboler for virtuell maskinvare. Høyreklikk for å aktivere, deaktivere og konfigurere. Ctrl Alt «Frigjør» musen fra den virtuelle maskinen, slik at verts-oset får kontroll Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 29 Virtuelle maskiner og nettverk til øvinger Fysisk maskin med VirtualBox / VMWare Virtuell maskin (VM1) med Windows Server Virtuell maskin (VM2) med Windows 10 fysisk lokalnett med Internettforbindelse fysisk nettkort virtuelt nettkort x y Ytre fysisk nettverk ditt hjemmenett med private IP-adresser Virtuell ruter i VirtualBox/VMWare med: NAT (Network Address Translation) DHCP med private IP-adresser DNS-tjener for virtuelt nett (ikke VB) Indre virtuelt nettverk NatNetwork i VirtualBox VMnet8 i VMwware Bryker private IP-adresser Adresseområde bestemmes av VirtualBox / VMWare og kan variere VirtualBox / VMWare utfører følgende oppgaver: virtuell ruter mellom indre (virtuelt) og ytre (fysisk) nett virtuell svitsj for virtuelle maskiner i indre virtuelt nett (LAN) DHCP tjener som tildeler IP-adresser til VMene i virtuelt nett DNS tjener (oversetter maskinnavn til IP-adresser) for virtuelt nett Dette kommer vi tilbake til senere i emnet 6105 Windows Server og datanett Jon Kvisli Virtualisering foil: 30 Page 15