PDF de programación - Virtualización: Introducción y toma de contacto

I
Introducción y toma de contacto

d

Virtualización:
d
ió

ALEJANDRO CALDERÓN MATEOS
ACALDERO @ ARCOS.INF.UC3M.ES

Contenidos

1
ió ?
1. ¿Qué es la virtualización?

l i t

Q é

li

2. ¿Es difícil usar la virtualización?
2 ¿Es difícil usar la virtualización?

3 ¿Para qué utilizar la virtualización?
3. ¿Para qué utilizar la virtualización?

4. ¿Qué soluciones hay de virtualización?

¿Q

y

5. ¿Qué factores considerar para la

virtualización?
ió ?

li

i

2

¿QUÉ ES LA VIRTUALIZACIÓN?

3

Wikipedia: virtualización

p

http://en.wikipedia.org/wiki/Virtualization

4

Virtualización en computación
Virtualización en computación
• Virtualización es término muy amplio que se refiere a la abstración de los 

recursos de un computador.

• Una técnica para ocultar las características físicas de los recursos de 

computación de la forma en la cual otros sistemas, aplicaciones o usuarios
computación de la forma en la cual otros sistemas aplicaciones o usuarios
finales interactuan con esos recursos.
– Esto incluye hacer un único recurso físico (como un
Esto incluye hacer un único recurso físico (como un 
servidor, un sistema operativo operativo, una aplicación
o un dispositivo de almacenamiento) aparentar que
funciona como varios recursos lógicos

– Esto támbién incluye hacer que múltiples recursos

(

fí i
físicos (como dispositivos de almacenamiento o 
servidores) aparezcan como un único recurso lógico.

iti

di

i

t

d

l

5

Virtualización de una plataforma
Virtualización de una plataforma

• El término virtualización no es nuevo:
• El término virtualización no es nuevo: 

– Se ha usado desde los años 60

li d

dif

t

t

• Se ha aplicado a diferentes aspectos y ámbitos de 

S h
la computación:
– Desde un computador completo hasta componentes
p

á bit

d

p

p

• Nos centraremos en la virtualización de una
• Nos centraremos en la virtualización de una 

plataforma en términos de máquinas 
i t
virtuales en Linux

Li

l

http://virt.kernelnewbies.org/

6

Windows sobre Linux
Windows sobre Linux

http://www.kitty.in.th/files/376/qemu.png

7

Windows sobre MacOS
Windows sobre MacOS

http://redmonk.com/cote/2006/06/21/apples‐new‐cluefull‐test‐parallels/

8

Windows sobre Mac:

Coherence mode

http://michaelverdi.com/index.php/2006/12/02/parallels‐screencast/

9

¿ES DIFÍCIL USAR LA

VIRTUALIZACIÓN?
C Ó ?

10

No es difícil… si todo funciona 

En línea de mandatos

Con interfaz gráfica

http://virt.kernelnewbies.org/

11

Intefaz gráfica (creación): 

virt‐manager (kvm xen
)
virt manager (kvm, xen, …)

3

1

4

2

5

http://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=656&num=1

12

Intefaz gráfica (gestión): 

virt‐manager (kvm xen
)
virt manager (kvm, xen, …)

http://people.redhat.com/berrange/virt‐manager/screenshots.html

13

Línea de mandatos (creación)

2. Crear un disco duro
(o partición) virtual

3. Arrancar la M.V.
para instalar el S.O. en
el disco/partición virtual

4 Arrancar la M V
4. Arrancar la M.V.
para instalar el S.O. en
el disco/partición virtual

14

KVM+qemu

1 Disponer de un Linux con soporte KVM:
1. Disponer de un Linux con soporte KVM:

–

http://kvm.qumranet.com/kvmwiki

15

KVM+qemu

2. Crear la imagen de disco:

# qemu-img create -f qcow vdisk.img 10G

16

KVM+qemu

3. Instalar el sistema operativo:

_

# sudo qemu-kvm-x86_64 \
-hda vdisk.img \
-cdrom /path/to/boot-media.iso \
-boot d \
-m 384 -no-acpi

17

KVM+qemu

4. Ejecutar el sistema operativo ya instalado:

# sudo qemu-kvm-x86 64 \
# sudo qe u
86_6 \
-hda vdisk.img \
-boot d \
-m 384

18

XEN: fedora (cli)

1 Disponer de un Linux con soporte XEN:
1. Disponer de un Linux con soporte XEN:

–

http://www.cl.cam.ac.uk/research/srg/netos/xen/

http://www‐128.ibm.com/developerworks/library/l‐xen/

19

XEN: fedora (cli)

2. Crear la imagen de disco:

# dd if=/dev/zero of=/xen-vd/fc4.img bs=1024k count=10000
# dd if=/dev/zero of=/xen-vd/fc4-swap.img bs=1024k count=1000
# dd if /dev/zero of /xen vd/fc4 swap.img bs 1024k count 1000
# mkfs.ext3 / xen-vd/fc4.img
# /xen-vd/fc4.img is not a block special device.
## Proceed anyway? (y,n) <-- y
# mkswap /xen-vd/fc4-swap.img

20

XEN: fedora (cli)

3 a Pre instalar el sistema operativo:
3.a.  Pre‐instalar el sistema operativo:

# mount -o loop /xen-vd/fc4.img /mnt/vm
# mkdir –p /var/cache/yum
# mkdir –p /var/log
# yum

-c http://people.redhat.com/~katzj/yum-xen.conf \
--installroot=/mnt/vm/ -y groupinstall Base
installroot /mnt/vm/ y groupinstall Base

# umount /mnt/vm

21

XEN: fedora (cli)

http://people.redhat.com/~katzj/yum-xen.conf

l t

[main]
cachedir=/var/cache/yum
debuglevel=2
l 2
d b
l
logfile=/var/log/yum.log
exclude=*-debuginfo
gpgcheck=0
obsoletes=1
1
b
reposdir=/dev/null
[base]
name=Fedora Core 4 - $basearch – Base
F d
mirrorlist=http://fedora.redhat.com/download/mirrors/fedora-core-4
enabled=1
d]
[updates-released]
[
name=Fedora Core 4 - $basearch - Released Updates
mirrorlist=http://fedora.redhat.com/download/mirrors/updates-released-fc4
enabled=1

d t

h

B

l

C

4

$b

22

XEN: fedora (cli)

3 c /etc/xen/fedora sxp:
3.c.  /etc/xen/fedora.sxp:

name =“fedora"
kernel ="/boot/<kernel>-xenU"
root ="/dev/hda1"
memory =64
disk = ['file:/xen-vd/fedora img hda1 w' 'file:/xen-vd/fedora-
disk [ file:/xen vd/fedora.img,hda1,w , file:/xen vd/fedora
swap.img,hda2,w']
nics=1
dhcp ="off"
ip="192.168.0.103"
netmask="255.255.255.0"
gateway="192 168 0 1"
gateway 192.168.0.1
hostname=“fedora.acme.com"

23

XEN: fedora (cli)

4. Ejecutar el sistema operativo ya instalado:

# xm create -c /etc/xen/fedora.sxp

24

No es difícil… si todo funciona 

Línea de mandatos:
• Fácil automatización

Interfaz gráfica:
Interfaz gráfica:
• Fácil creación y gestión

http://virt.kernelnewbies.org/

25

¿PARA QUÉ UTILIZAR LA

VIRTUALIZACIÓN?
C Ó ?

26

Razones por las que usar virtualización
Razones por las que usar virtualización

27

Consolidación
Consolidación

• Consolidación de servidores: 

– Ahorro de costes (y mejor aprovechamiento)
Ahorro de costes (y mejor aprovechamiento)
– Simplificación de la administración y gestión

1000 €
1000 €

1000 €
1000 €

1000 €
1000 €

1000 €
1000 €

2000 €

28

Tolerancia a fallos
Tolerancia a fallos

• Recuperación de desastres:

– Ejecución de una máquina en espera
Ejecución de una máquina en espera
– Rearranque automático

29

Entornos de prueba
Entornos de prueba

• Pruebas o formación:

– Ejecución de otro entorno de trabajo
Ejecución de otro entorno de trabajo
– Facilitar restauración del sistema (no inmediato, pero si fácil)

30

Portabilidad de aplicaciones
Portabilidad de aplicaciones

• Portabilidad de aplicaciones:

– Ejecución de aplicaciones del sistema X en el sistema Y
Ejecución de aplicaciones del sistema X en el sistema Y
– Ejecución de aplicaciones del sistema X versión A en versión A+1

31

Resumen de las principales ventajas
Resumen de las principales ventajas

http://www.intel.com/technology/magazine/computing/intel‐virtualization‐0405.htm

32

Razones por las que NO usar 

virtualización

33

Dimensionamiento
Dimensionamiento

• Necesidad de un correcto dimensionamiento: 

– Los servidores (virtuales) cambian sus necesidades (uso de memoria, cpu, etc.)
Los servidores (virtuales) cambian sus necesidades (uso de memoria cpu etc )
– Un incorrecto dimensionamiento puede tener impacto en todos los servidores

34

Mayores recursos
Mayores recursos
• Necesidad de mayores recursos en un solo ordenador: 

– 8 servidores de 1 GB consolidados en 1 servidor de 8 GB
8 servidores de 1 GB consolidados en 1 servidor de 8 GB
– No siempre es fácil (y barato) comprar un servidor con n tarjetas de red, 

n GB de RAM, n TB de disco, etc.

35

Más administración
Más administración

• Doble nivel de administración: 

– Administración de las máquinas reales
Administración de las máquinas reales
– Administración de las máquinas virtuales
– Monitorización y control de la asociación máquina virtual y máquina real
á

bl

•

t

l

i

á

Si una máquina real presenta problemas, entoces es necesario migrar las máquinas virtuales
Si
asociadas a ella

i t

t

i

i

l

i

l

ssh real

36

Pérdida de rendimiento
Pérdida de rendimiento

•

‘Ligera’ perdida de rendimiento: 
– En CPU puede ser poco: entre un 3% y un 12% 
En CPU puede ser poco entre un 3% y un 12%
– ¿Tarjeta gráfica?
– ¿Disco duro compartido entre varias máquinas virtuales?

37

¿QUÉ SOLUCIONES HAY DE

VIRTUALIZACIÓN?
C Ó ?

38

Tipos de virtualización

(punto de vista más técnico)

http://www‐128.ibm.com/developerworks/library/l‐linuxvirt/index.html

39

Emulación Hardware

• Se crea una MV en el sistema
host para emular el hardware
que interesa

• Desventaja: lentitud
(del orden de x100)

j

j

p

• Ventaja: se puede ejecutar un
sistema operativo para CPU1
en CPU2 sin ser modificado

40

Emulación Hardware

• Bochs

Li
/W95
Linux/W95
• Qemu

W95/WXP
W95/WXP

W2k/Linux(F)

Linux(K)/WXP

41

Virtualización completap

• El hardware es compartido por
El hardware es compartido por
todos los sistemas operativos
invitados (Guests) a través del
hipervisor
hipervisor

• Ventaja: no se necesita modificar

el sistema operativo
el sistema operativo

• Desventaja: es necesario usar

l

t
trampas para capturar los
accesos del sistema operativo
invitado al hardware

t

42

Virtualización completap
• VMware

WXP/M OS
WXP/MacOS

WXP/Li
WXP/Linux

• z/VM

z/Linux sobre z/VM

43

Virtualización completap

• KVM

– KVM es la primera solución de virtualización que forma parte ya del

kernel (desde el 2.6.20)

– KVM transforma el kernel de linux en un hipervisor usando un

módulo de kernel

• Este módulo permite que otros sistemas operativos invitados

puedan ejecutar en espacio de usuario

• El módulo de kernel KVM ofrece el hardware virtualizado a

través del dispositivo /dev/kvm

• El sistema operativo se comunica con el módulo usando un

proceso QEMU modificado
proceso QEMU modificado

44

Paravirtualización

• Similar a la virtualización completa
• Similar a la virtuali