La Virtualizzazione 2010

La Virtualizzazione Cos’è? Perchè? Storia? Come? Con che prodotti? Demo!

Cos’è? - 1
vir|tuà|le agg. 3 TS inform., che si fonda sulla simulazione del reale mediato da mezzi elettronici: viaggio v. , sesso v.
(http://www.demauroparavia.it/127926)

Cos’è? - 2 In particolare in informatica si parla sempre più spesso di server virtualization che può assumere due significati:
Molti computer fisici che appaiono come un unico server virtuale allora si parla di grid computing
Un unico computer fisico che appare però come molti server virtuali. E’ di questo che tratteremo qui di seguito

Cos’è? - 3 Virtualizzazione dei Server 1 singolo server chiamato host ‘ospita’ molte Virtual Machine (VM) guest (img from: http://www.vmware.com/pdf/virtualization.pdf)

Perchè? - Server Consolidation
Domanda retorica: Costa di più 1 elaboratore o 8 elaboratori?
Riduzione costi:
Acquisto
Consumi:
Elettricità
Condizionamento
Volume – spazio rack
Guasti

Perchè? - Server Consolidation 2
Riduzione costi (continua):
Manutenzione - riduzione del tempo necessario per svolgere le operazioni sistemistiche più comuni:
Installazione
Configurazione
Replica
Backup

Aumento della disponibilità:
Tolleranza ai guasti
Riduzione (o eliminazione) dei tempi di downtime
Alta affidabilità
Disaster Recovery

Load Balancing – Live Migration
Dimensionamento delle risorse
All'inizio del progetto si assegnano poche risorse (ram e cpu) per addattarle via via in base alle esigenze che si presentano

Perchè? - Test
Possibilità per i programmatori e i sistemisti di testare le proprie soluzioni prima di metterle in produzione in modo semplice e su una varietà di ambienti.
Esempi:
Avete scritto un programma, come fate a testarlo con Windows XP, Vista e Linux nelle diverse distribuzioni?
Dovete effettuare una nuova configurazione del server. La 'provate' nel server di produzione?

Esempi d'uso
Hosting sempre più evoluto e personalizzato => Virtual Housing
Mailserver Cluster – primo setup, test, replica degli MX => tempi ridotti da settimane a minuti tramite la virtualizzazione
Test di nuove distro prima di metterle in produzione in settori dedicati. Es.
Per un firewall meglio IPCOP o con pfSense?
Per un NAS (Network Attacched Storage) meglio FreeNAS o Openfiler?
L'upgrade da CentOS 4 a CentOS 5 creerà problemi?

Storia? - 1
Virtualizzazione Hardware
IBM costruisce negli anni '60 il primo System/360™ Model 67 che ha tutte le interfacce HW virtualizzate attraverso un Virtual Machine Monitor (VMM) che fa girare un supervisor (SO) dal nome Conversational Monitor System (CMS) La compatibilità con il CMS è mantenuta anche negli attuali System z9™

Storia? - 2
Virtualizzazione del processore
Uno dei primi usi è stato il P-code (Pseudo-Code) pensato per girare all'interno di una virtual machine (VM). Oggi la strategia è usata nei compilatori moderni e si chiama Object-Code Vi viene in mente un altro esempio?????

Storia? - 3
Virtualizzazione dell’Instruction Set
Questa è la più recente forma di virtualizzazione. Un'istruzione virtuale viene traslata in una reale il più delle volte dinamicamente. Esempio il Code Morphing Software di Transmeta traduce le istruzioni assembler x86 in istruzioni VLIW http://it.wikipedia.org/wiki/Code_Morphing_Software

La Storia – 4 - Futuro
In futuro sarà:
Virtualizzazione estrema -> “Cloud” computing
Standardizzazione -> formati disco, interfaccia hypervisor
Virtualizzazione everywhere -> es. nei dispositivi mobili

Come?
Emulazione HW – pro / contro
Full Virtualization – pro / contro
Paravirtualization – pro / contro
Virtualizzazione a livello di SO – pro / contro
Tecnologie che corrispondono a diversi livelli di astrazione e che vengono chiamate anche in modi diversi; qui viene usata l'accezione più comune.

Come? - Emulazione HW Emulazione di tipi di HW completamente diversi da quello disponibile a livello di host. Diversa CPU, architettura MB, ecc...  Possibilità di far girare diverse VM ognuna con un proprio HW  Performance scarse

Come? - Full Virtualization Un SO 'leggero' o hypervisor che media e gestisce le richieste tra le diverse VM 
Performance vicine a quelle del nudo hw
SO guest senza modifiche

L'hypervisor deve supportare l'hw sottostante

Come? - Paravirtualization I SO guest 'cooperano' con l'hypervisor per la gestione dell'HW sottostante 
Performance migliori rispetto a quelle della Full Virtualization

Il SO guest deve essere modificato
Possibili problemi di isolamento (sicurezza) tra le VM

Come? - Virtualizzazione a livello di SO Il sistema operativo garantisce nativamente più istanze di un singolo tipo di SO guest  Performance native  Un singolo sistema operativo supportato

Con che prodotti? Progetto Tipo Licenza Bochs Emulazione HW LGPL QEMU Emulazione HW LGPL/GPL VMware Full virtualization Proprietaria z/VM Full virtualization Proprietaria VirtualBox Full virtualization Prop./GPL Xen Paravirtualization GPL UML Paravirtualization GPL Linux-VServer Virtualizzazione SO level GPL OpenVZ Virtualizzazione SO level GPL

QEMU – Emulazione HW - GPL
Storicamente uno dei primi ad essere implementato tanto che molte utility vengono usate anche da altre soluzioni tipo Xen.
Due modi di Funzionamento:
Full System Emulation: Emula un PC completo nelle architetture - x86, x86_64, ARM, SPARC, PowerPC, MIPS
User Mode Emulation: disponibile solo su host Linux, permette l'esecuzione di un binario compilato in una delle precendenti architetture su una diversa

VMWare – Full Virtualization - Proprietary
Uno dei primi e dei più attivi nella ricerca di soluzioni per la Virtualizzazione.
Dispone di diversi prodotti alcuni rilasciati gratuitamente:
ESXi (gratuito) – ESX (pagamento): hypervisor leggeri occupano in RAM circa 83 MB
VMWare Server (gratuito): layer di virtualizzazione che richiede un SO sottostante
VMWare Player (gratuito): ambiente di virtualizzazione desktop che consente la sola esecuzione delle VM
VMWare desktop (pagamento): ambiente di virtualizzazione desktop che consente la completa gestione delle VM
Altri tool per il management e la conversione di server reali in virtuali che generalmente sono gratuiti ma a pagamento nelle versioni più avanzate

XEN – Para Virtualization - GPL
Le virtual machine sono chiamate Domain
Il Domain0 è la VM di amministrazione creata direttamente dall'hypervisor in fase di boot e può essere ospitata su linux kernel 2.6 o su netBSD 3.0
I DomainU(nprevileged) sono le altre VM:
Linux, BSD e altri SO opensource su HW qualsiasi
Windows e closed source in genere su HW predisposto (Intel – Vanderpool / AMD Pacifica) – ma siamo un po' ancora a livello di aneddoti

Demo
Software di Virtualizzazione VMWare Player su host Windows XP – Prove di avvio, backup e duplicazione
Diversi SO guest:
Minidistro Linux ottimizzata per la gestione dei firewall - IPCOP con interfaccia web ( http://ipcop.org )
Minidistro FreeBSD ottimizzata per la gestione dei NAS – Freenas con interfaccia web ( http://www.freenas.org )
ReactOS – SO free con architettura Windows ( http://www.reactos.org )
Minidistro Linux per desktop ( http://damnsmalllinux.org )

Riferimenti
Virtual Linux - An overview of virtualization methods, architectures, and implementations
Anatomy of the libvirt virtualization library http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-libvirt/index.html
VMware virtualizza i cellulari - http://punto-informatico.it/2471913/Telefonia/News/vmware-virtualizza-cellulari.aspx
QEMU - http://bellard.org/qemu/
VMWare - Get an intro to virtualization - http://www.vmware.com/virtualization/
XEN - http://www.cl.cam.ac.uk/research/srg/netos/xen/
VirtualBox - http://www.virtualbox.org
Wikipedia - http://it.wikipedia.org/wiki/Virtualizzazione_X86

La Virtualizzazione 2010

by Davide Grossato

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