Virtualização com Red Hat Enterprise XEN GPL. CASE: EMPREL Prefeitura de Recife

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1 Virtualização com Red Hat Enterprise XEN GPL CASE: EMPREL Prefeitura de Recife Paulo Cezar Melo

2 Virtualização Simplificando o conceito, virtualização é o processo de executar vários sistemas operacionais em uma única máquina. Uma máquina virtual é um ambiente operacional completo que se comporta como se fosse um computador independente. Com a virtualização, um servidor pode manter vários sistemas operacionais.

3 Histórico Déada de 70, primeira tentativa, CP 67 - mainframe IBM 360/67: - Divisão do sistema para vários usuários - Isolamento entre os ambientes Década de 80 e 90 - IBM Sistema Operacional VM, virtualizando máquinas com MVS, VSE, etc. -- Arquitetura x86, sem suporte de hardware a virtualização. Década 2000: - Arquitetura x86, COM suporte de hardware a virtualização. - Aumento do poder computacional da baixa plataforma - Virtualização se torna realidade Projetos: Vmware, XEN, KVN, Qemu, VirtualPC,...

4 Histórico Emprel virtualiza Linux sobre Mainframe z/os DB2 CICS COBOL VSAM VAGEN z/vm Linux DB2 Websphere DB2 Connect HOD Apache TomCat Samba A1, 16 Gb, 2 IFLS, 1 OSA GB, 2 OSA FAST, PCICA

5 Por que virtualizar? Isolamento de serviços minimizando danos Ambiente de teste e desenvolvimento isolados Reduzir custos: - Aquisição ou aluguel de servidores - Espaço em Rack - Menos custo com network (Switch, portas, cabos...) - Consumo de energia Suporte a balanceamento de carga Suporte a alta disponibilidade Flexibilidade nas configurações das VM's Agilidade na criação e configuração de novos servidores.

6 Desvantagens Segurança Virtualização é uma camada de software, portanto está sujeito a falhas. Gerenciamento Desempenho

7 Tipos de Virtualização Emulação: A máquina virtual simula todo o hardware, permitindo que um Sistema Operacional sem modificações rode em um ambiente completamente diferente do hardware nativo. (QEMU, PearPC, versões do virtual PC). Virtualização Nativa ou virtualização total : A máquina virtual simula parcialmente o hardware para permitir que um Sistema Operacional sem modificações funcione isoladamente no hardware. Para-virtualização: No esquema para-virtualizado é criada uma simples camada de abstração do hardware (hypervisor) para os sistemas operacionais modificados, permitindo o acesso ao hardware de uma forma quase direta.

8 Xen What is this O Xen (pronuncia-se zen) é um software livre distribuído sob licença GPL. Inicialmente concebido em centros de pesquisas da Universidade de Cambridge Atualmente desenvolvido pela empresa Citrix/XenSource(XenSource Inc. adquirida pela Cytrix System em 2007) que mantém uma versão comercial do software além de também desenvolver e manter a versão livre. Utilizando o conceito de para-virtualização, onde não há necessidade de simular um hardware completo. o XEN consegue performance muito próxima a de se executar o sistema operacional em um hardware nativo. Atualmente, a Citrix/XenSource mantém a infra-estrutura do projeto no site porém o código é desenvolvido e melhorado por profissionais de diversas empresas, dentre elas: IBM, Unisys, Novell, Intel, AMD, Red Hat, Oracle entre outras. Isso mostra como o Xen é levado a sério por grandes players do mercado de TI.

9 XEN Componentes Dois conceitos principais: Domínio - Privilegiado -> Domínio 0 - Não Privilegiado --> Domínio U Hypervisor (VMM - monitor de máquina virtual)

10 XEN Componentes Domínio 0 Máquina hospedeira (host) Gerenciamento e controle das máquinas virtuais (Definição e configuração as VM's) Linux com núcleo modificado Drivers nativos da máquina física (acesso direto aos dispositivos)

11 XEN Componentes Hypervisor (VMM) O hypervisor se apresenta para a maquina virtual como uma camada de abstração de hardware, como se tivesse rodando num hardware isolado. Gerenciamento de CPU e Memória Controle dos recursos compartilhados pelas VM's. Não manipula os dispositivos diretamente

12 XEN Componentes Domínio U São as Máquinas Virtuais (VM's) Sistema Operacional Visitante (Guest Operating System) Linux com núcleo modificado Acesso a dispositivos através do Domínio 0

13 XEN Suporte a Virtualização por Hardware A partir da versão 3.0 Hardware com suporte à virtualização (2006) Intel VT AMD-V Virtualiza sistemas operacionais com núcleo não modificado (Windows) O hypervisor executa um patch binário nos guests impedindo assim que eles interajam diretamente com o hardware Baixa peformance de I/O no Xen-GPL Drives para-virtualizados para windows existem na versão comercial, onde as operações de I/O são aceleradas.

14 XEN Sistemas Portados

15 XEN Topologia de Rede interface para fazer a bridge entre as interfaces virtuais e a interface real bridge padrão Interface virtual utilizada para que o Dom0 se comunique com a rede real. Interface virtual utilizada para que o DomU (VM) se comunique com a rede real.

16 Xen Esquema de Arquivos Dominio 0 exporta dispositivos de dados para as VM's DominioU Exporta diversos tipos de dispositivos - Partição: /devsda5 - Arquivos utilizando VBDs (Virtual Block Device) dd if=/dev/zero of=vm1disk bs=1k seek=2048k count=1 - CD/DVROM - Sistemas de arquivos em rede, como o NFS - LVM - isci - Sstorage de rede e que trabalha sobre uma rede TCP/IP. - Storage - (SAN (Storage Area Network) e o NAS (Network Attached Storage))

17 Xen Caso de Sucesso na EMPREL Início em 2007 RedHat Enterpride Linux 5.1, 5.2 Xen GPL 3.01 Dispositivos de I/O em partições locais e storage Exportação de dispositivo via LVM Memória física compartilhada sem overred...

18 Xen Caso de Sucesso na EMPREL 7 Servidores em operação Servidores Físicos Tipo de CPU Clock Ghz Cacle L2 MB QTD. CPU'S RAM GB HD GB CAÇOTE Intel(R) Xeon(TM) 3, ,3 AFLITOS AMD Opteron(tm) 2, DOIS IRMÃOS Intel(R) Xeon(R) 1, ,2 HIPODROMO Intel(R) Xeon(TM) JSPAULO Intel(R) Xeon(TM) 3, ,4 PONTO PARADA AMD Opteron(tm) 2, TORRÕES Intel(R) Xeon(TM) 3, , ,9

19 Xen Caso de Sucesso na EMPREL 18 Servidores Virtuais em operação CAMPINA BARRETO Tomcat - Produção GRAÇAS Tomcat - Desenvolvimento AREIAS Tomcat 2 - Produção SOLEDADE Testes CAXANGA WEB - APACHE/PHP Homologação BEBERIBE WEB - APACHE/PHP Produção ILHARETIRO WEB - APACHE/PHP Desenvolvimento IPSEP CVS, MANTIS, SAMBA Produção ARRUDA Repositórios YUM CASA AMARELA POSTGRESQL - PRODUÇAO - BACKUP MANGUEIRA DB2 - TESTE MACAXEIRA DB2 - MIGRAÇÂO IMBIRIBEIRA-D WEBSPERE - Desenvolvimento IMBIRIBEIRA-H WEBSPERE Homologação COHAB SAMBA, Portal WEB de - Desenvolvimento CDU SAMBA, Portal WEB de Homologação

20 Xen Caso de Sucesso na EMPREL Folga para Ajustes 10 Processadores 590 MB RAM 743 GB de Disco

21 Xen Caso de Sucesso na EMPREL Servidor Real: JSPAULO CPU: 4 Intel(R) Xeon(TM) CPU 3.60GHz - Cache 1 MB Memória Real: 8 GB Discos Total: GB (Storage) XEN: Memoria: 256 MB Discos: / 10 GB /boot 100 MB SWAP 1 GB * LVM 577 GB Servidores Virtuais(3): CASA AMARELA: Aplicativos: POSTGRESQL - PRODUÇAO - BACKUP Memoria: 2 GB Discos: el5_casaamarela_root VG -wi-ao 10.00G el5_casaamarela_swap VG -wi-ao M el5_casaamarela_usrlocal VG -wi-ao 10.00G 21.50G

22 Xen Caso de Sucesso na EMPREL MANGUEIRA: Aplicativos: DB2 - TESTE Memoria: 2 GB Discos: el5_mangueira_db2 VG -wi-ao G el5_mangueira_root VG -wi-ao 20.00G el5_mangueira_swap VG -wi-ao 1.00G G MACAXEIRA: Aplicativos: DB2 - MIGRAÇÃO Memoria: 2 GB Discos: el5_macaxeira_db2 VG -wi-ao G el5_macaxeira_root VG -wi-ao 20.00G el5_macaxeira_swap VG -wi-ao 1.00G G VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree VG wz--n G G Name ID Mem(MiB) VCPUs State Time(s) Domain r casaamarela b macaxeira b mangueira b

23 Xen Caso de Sucesso na EMPREL Sistema de Trabalho Domínio 0 (host hospedeiro) - Instalação básica do RedHat EL5.2 Formatação: / 10 GB /boot 100 MB SWAP 1 GB LVM * GB - Instalação do Xen GPL Yum install xen kernel-xen virt-manager - Configuração do grub.conf Apontar para o Kernel do Xen Alocar 256 MB para o dom0 - Iniciando o serviço xend (dom0 e o Hipervisor) service xend start

24 Xen Caso de Sucesso na EMPREL Sistema de Trabalho Domínio U (Maquinas Virtuais) - A partir de uma máquina modelo Previamente instalada em uma partição - Definição e formatação dos LVM's que serão partições das VM's lv_serv_virt1 /root 10 GB lv_serv_virt1 /swap 1 GB lv_serv_virt1 /xxx nn GB - Cópia do modelo para partição LVM raiz(root) Montar partição LVM /opt cp -ax modelo /opt - Configuração básica do novo servidor virtual Com a partição raiz ainda montada configurar: /etc/fstab, /etc/hosts, /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0

25 Xen Caso de Sucesso na EMPREL Sistema de Trabalho Domínio U (Maquinas Virtuais) - Desmontar partição LVM - Configuração da máquina virtual no Xen Criar arquivo de configuração no /etc/xen a partir de modelo pré-definido # name = "serv-virt1" maxmem=512 memory=256 kernel="/boot/vmlinuz el5xen" ramdisk = "/boot/initrd el5xen.img" vif=[ 'ip="", bridge=xenbr0' ] disk=[ 'phy:/dev/vol_grupo/lv_serv1_root,sda1,w', 'phy:/dev/vol_grupo/lv_serv1_swap,sda2,w' ] root="/dev/sda1 ro" vcpus=1 #

26 Xen Caso de Sucesso na EMPREL Sistema de Trabalho Domínio U (Maquinas Virtuais) - Configurar início automático da VM junto ao Domínio 0 Criar link simbólico no /etc/xen/auto para arquivo da configuração da máquina virtual - Subir máquina virtual xm create /etc/xen/serv_virt1 -c - Entar na máquina virtual para configuração dos serviços Mudar password do root Instalar serviços no servidor Efetuar procedimentos para colocar o servidor em operação (firewall, nagios, rotas, etc)

27 Xen Configuração Configuração do Xen (serviço xend) /etc/xen/xend.config.swp - usar arquivo padrão da instalação, com ajustes se necessário Configuração das VM's # name = "serv-virt1" maxmem=512 memory=256 kernel="/boot/vmlinuz el5xen" ramdisk = "/boot/initrd el5xen.img" vif=[ 'ip="", bridge=xenbr0' ] disk=[ 'phy:/dev/vol_grupo/lv_serv1_root,sda1,w', 'phy:/dev/vol_grupo/lv_serv1_swap,sda2,w' ] root="/dev/sda1 ro" vcpus=1 #

28 Xen Comandos básicos para administração xm create /etc/xen/serv_virt1 -c Inicia uma máquina virtual xm list xm console "ID" lista as vms ligadas. abre o console da vm especificada. xm mem-set "ID" "MEMORIA"= altera a quantidade de memória do domínio especificado, limitado ao parâmetro MAXMEM no arquivo de configuração. Ex: xm mem-set xm vcpu-set "ID" "VCPU" altera o número de processadores ativos num domínio, limitado ao parâmetro VCPUS no arquivo de configuração. Ex: xm vcpu-set 1 2 xm vcpu-list mostra quais processadores (cores) reais estão sendo usados pelas VMs. xm shutdown "ID" inicia o desligamento do domínio especificado. xm destroy "ID" xm reboot "ID" xm top = xm dmesg = força o desligamento do domínio especificado. É como puxar o " cabo da tomada", inclusive com as mesmas seqüências. reinicia o domínio especificado. mostra o monitor das VMs. mostra o log de inicialização do hypervisor.

29 Interrupção temporária Xen Comandos básicos para administração xm pause xm unpause Pausa execução de um servidor virtual Interrompe a execução do domínio Permanece pronto para continuar Retina a pausa de servidor Virtual Suspenção do domínio xm save domínio arquivo Interrompe a execução do domínio Salva o estado em arquivo Destrói o domínio em execução Pode ser utilizado em upgrade do Xen ou domínio xm restore arquivo

30 Xen Comandos xm list lista os domínios que estão ativos atualmente: Name ID Mem(MiB) VCPUs State Time(s) Domain r sanchod b sanchoh b name : Domid: Memory: Vcpus State: cputime: O nome descritivo da VM. O número do ID do domínio em que esta VM está rodando. O tamanho da memória em megabytes. O número de CPUs virtuais que este domínio tem. O estado do domínio. consiste em 5 campos: r - rodando b - bloqueado p - pausado s - desligado c - quebrado (crashed) O tempo de CPU (em segundos) que o domínio utilizou até então.

31 Xen Migração de Máquinas Virtuais Permite migração sem interromper a execução dos serviços live migration Transfere um domínio U em execução num host(dom0), para outro host(dom0). Downtime muito baixo, Obedece limitação de banda especificada Precisa de dispositivos compartilhados entre hosts origem e destino xm migrate live resource 70 DominioA OutroHostXen (Limite de 70Mbit)

32 Xen Migração de Máquinas Virtuais Servidor Xen dom0 Host 1 Máquina Virtual domu a ser migrada Servidor Xen dom0 Host 2 Servidor isci disco compartilhado para host1 e host 2

33 Perguntas!

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