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Virtualizzazione e consolidamento hardware; applicazioni pratiche di Ms Hyper-V e di VMware vSphere 4
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Virtualizzazione e consolidamento hardware; applicazioni pratiche di Ms Hyper-V e di VMware vSphere 4

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  • 1. 15/10/2010 Introduzione alla server consolidation Le problematiche tipiche dei Sistemi Informativi tradizionali • Proliferazione dei server • Aumento degli spazi e relativi costi • Consumi energetici • Calore da dissipare • Costi di connettività: cavi,patch,punti rete • Livelli medi utilizzo Cpu < 30% 1
  • 2. 15/10/2010 Dove finisce l’energia? Data center Server hardware Sistema Operativo Carico IT Utilizzo risorse Processore di calcolo 60% 40% 65% 65% 35% 35% 70% 30% Cooling and Alimentatori, ventole, dischi . . . Idle Power conversions Data source: Creating Energy-Efficient Data Centers, , U.S. Department of Energy , Data Center Facilities and Engineering Conference , May 18, 2007 Infrastruttura fisica L’infrastruttura fisica ideale per accogliere un  Datacenter moderno e consolidato prevede una  attenta progettazione di: – Impianto elettrico  (UPS / Gruppi Elettrogeni) – Condizionamento – Impianto antincendio – Controllo accessi e sicurezza ambiente 2
  • 3. 15/10/2010 L’infrastruttura ideale … al Datacenter 3
  • 4. 15/10/2010 … Una soluzione:  la virtualizzazione Partizionamento Isolamento Più macchine virtuali “girano” La macchina virtuale è isolata dal simultaneamente su un singolo Host OS, e dalle altre VMs server Incapsulamento Indipendenza dall’ hardware L’intera VM è salvata in files. Può essere spostata e/o copiata come Una macchina virtuale gira un qualsiasi file senza legami specifici con l’HW Sfruttamento dell’hardware • Prima: sfruttamento minimo risorse  • Dopo:  sfruttamento intensivo risorse 4
  • 5. 15/10/2010 Vantaggi • Consolidamento di workloads da server  sottoutilizzati • Risparmio energetico • Flessibilità nella gestione • Alta affidabilità • Continuità di servizio • Facilitazione del Disaster Recovery • Abbassamento del TCO Svantaggi • Non sempre implementabile (es: chiavi hardware,  controllo e automazione) • Non sempre conveniente (leggero degrado prestazioni) • Maggiore impatto sui sottosistemi di I/O … ma la flessibilità introdotta ridimensiona alcune  problematiche 5
  • 6. 15/10/2010 Virtual Machine Monitor (Hypervisor) e Requisiti • La realizzazione a livello software della virtualizzazione sfrutta  un sottile strato di codice chiamato Virtual Machine Monitor  (VMM) che va spesso sotto il nome di Hypervisor.  • Il VMM (da non confondere con Virtual Memory Manager)  permette la condivisione dinamica delle risorse hardware  • Equivalenza: un programma eseguito su una piattaforma  virtualizzata deve essere sostanzialmente identico allo stesso  eseguito sulla stessa piattaforma fisica  • Controllo risorse: Il VMM deve avere il controllo completo  sulle risorse virtualizzate.  • Efficienza: la maggior parte delle istruzioni della piattaforma  virtualizzata devono essere eseguibili senza l’intervento del  VMM.  Tipi di virtualizazione Architetture delle VMM classiche • Binary Translation • Paravirtualization L’ introduzione della tecnologia Intel-VT semplifica la creazione del VMM 6
  • 7. 15/10/2010 Storage Area Network • La gestione dello storage locale in sistemi di rete multipiattaforma e multivendor diventa sempre più complessa e costosa. • L’utilizzo di una SAN (Storage Area Network), semplifica la gestione dello storage SAN vs DAS Limiti della tecnologia DAS • Difficoltà nella condivisione dello storage • Complessità di backup • Proliferazione hardware Vantaggi della tecnologia SAN • Semplificazione della condivisione risorse • Maggiore sfruttamento risorse • Consolidation e availability 7
  • 8. 15/10/2010 Fibre‐Channel vs i‐Scsi Fibre-Channel • Performances • Sicurezza iScsi • Tecnologia più economica • Utilizzo infrastruttura rete IP preesistente (eventualmente rivisitata) Infrastruttura fragile Host Disk Array HBA FC Switch LAN SAN HBA Host 8
  • 9. 15/10/2010 Infrastruttura ridondata Host Disk Array HBA FC Switches HBA Controller Controller LAN SAN HBA HBA Host Caveat • Zoning switch FC • Lun Masking Storage Arrays • Ridondanza Switch • Configurazione MultiPath • Sicurezza infrastruttura iSCSI 9
  • 10. 15/10/2010 Disk Arrays Elementi di scelta dei prodotti: • Scelta fra le possibili tecnologie SAS/SATA/FC • Supporto protocolli FC, iSCSI, NFS, SMB • Eventuale perdita performances sotto Snapshot • Deduplica dati • Servizi avanzati offerti (replica, backup,cluster locale e geografico) Network Infrastructure (LAN) ● Percorsi ridondati ● Fast Spanning Tree ● Porte in Trunk per trasporto VLAN ● Aggregazione Banda Caveat: lo spanning-tree richiede particolare attenzione 10
  • 11. 15/10/2010 Microsoft Hyper-V e Vmware vSphere Microsoft Server Virtualization Solution • Hyper‐V: proposta high‐end per la virtualizzazione – Type 1 Architecture – 64 bit Guest • Soluzione – Semplice – Economica – Ridondante – Scalabile – Integrabile 11
  • 12. 15/10/2010 La soluzione Microsoft HyperV – Confronto Licenze  Windows Server Windows Server Microsoft Hyper-V Windows Server Famiglia prodotti 2008 R2 2008 R2 Server 2008 R2 2008 R2 Standard Enterprise Datacenter Server Consolidation X X X X Test e sviluppo X X X X Ambienti misti (Linux X X X X and Windows) GUI locale X X X High Availability — X X X Clustering Quick Migration/Live X X X migration Supporto memoria X X X Host fino a 1TB Supporto fino a 64 X X X processori logici Possibilità ruoli X X X aggiuntivi Licenze guest Nessuna Host + 1 VM Host + 4 VM Host + VM illimitate Microsoft Assessment and Planning Toolkit • Strumento gratuito per pianificare il consolidamento – Inventario dell’ambiente server – Individuazione dei server sotto‐utilizzati – Power Saving Calculator • Generazione rapporti – Server consolidation proposal – Server consolidation report – Power savings calculator and proposal 12
  • 13. 15/10/2010 System Center Virtual Machine Manager • Gestione centralizzata di ambienti misti – Hyper‐V – VMWare – Virtual Server 2005 • Supporto per Live Migration • Rapid Provisioning • P2V conversion Virtual Hard Disk • Formato vhd compatibile con ambienti precedenti • Vhd mount su Windows 7 e Windows Server 2008 R2 • Dischi differenziali multilivello Base09a_RC.v hd Parent VAN-EX1-RC.vhd VAN-EX2-RC.vhd VAN-EDG-RC.vhd WS08R2-RC.vhd Mid-Tier Mid-Tier Mid-Tier Mid-Tier 10135A-VAN- EX3.vhd 10135A-VAN- 10135A-VAN- 10135A-VAN- Differencing EXI.vhd EXI.vhd EXI.vhd Differencing Differencing Differencing Differencing 10135A-VAN- SVRI.vhd Differencing 10135A-VAN-EX1- ALLFILES.vhd 10135A-VAN- TMG.vhd Differencing 13
  • 14. 15/10/2010 Virtual Hard Disk Controller • IDE – Driver emulato – Utilizzato per il disco di sistema • SCSI – Driver sintetico – Fino a 256 dischi • Pass‐through Disk – Supera il limite di 2TB dei vhd Hyper‐V Networking • Due tipi di interfacce – Network Adapter (driver sintetico) – Legacy Network Adapter (driver emulato) • Tre tipi di connessioni (virtual switch) – Privata – Interna – Esterna 14
  • 15. 15/10/2010 Hyper‐V Networking • NIC multiple su host – Per la gestione di Hyper‐V – Per il cluster – Per Live Migration – Per l’accesso a storage iSCSI – Per i guest • VLAN tagging (802.1Q) 15
  • 16. 15/10/2010 Gestione di Hyper‐V: demo Vmware vSphere ‐ la famiglia di prodotti 1/2 16
  • 17. 15/10/2010 Vmware vSphere ‐ la famiglia di prodotti 2/2 Vmware vSphere Features specifiche • Architettura e scalabilità dei VMM (Hypervisor) • Virtual Networking • Snapshot e relative problematiche • Vmotion • Storage Vmotion • HA/FT • DRS • Monitoraggio • Scenari di Backup / Disaster Recovery 17
  • 18. 15/10/2010 Vmware Architettura e scalabilità Gestione della Memoria • Transparent Page Sharing • Ballooning • Swapping Scheduler dei processi • Proportional Share Based (il VmKernel NON e’ Linux!!) Transparent Page Sharing in action 18
  • 19. 15/10/2010 Vmware Networking • Virtual Switch • Port Group – Vlan Tagging – Controllo di banda – Security (gestione MAC, promiscuos mode) – Teaming, gestione load balancing e failover • Ampia scelta di vNic per i guest Integrazione Virtual Networking con Physical Networking 19
  • 20. 15/10/2010 Vmware Networking Gestione di VMWare: demo 20
  • 21. 15/10/2010 Hyper‐V Snapshot • Salvataggio dello stato di un Guest – Istantaneo – A caldo – Include stato della RAM e del processore – Basato su dischi differenziali (avhd) – Organizzazione gerarchica – Fino a 50 snapshot per Guest Hyper‐V Snapshot • Ideale per – Ambienti di test – Ambienti di sviluppo – Supporto (Help Desk) • Limitazioni – Riduce la performance – Da evitare con AD e database transazionali – Non consigliato in ambiente di produzione 21
  • 22. 15/10/2010 Hyper‐V High Availability • Failover Cluster – Fino a 16 nodi – Fino a 1000 Guest per cluster – Supportato in Hyper‐V Server (free download) • Shared Cluster Disk – I Guest risiedono sulla stessa LUN – Si attivano e si spostano indipendentemente su diversi nodi Hyper‐V High Availability • Host Clustering – Fault tolerance anche per applicazioni non‐cluster aware – Continuità in caso di guasto hardware – Ripartizione dinamica dei carichi • Guest Clustering – Per applicazioni cluster aware – Continuità in caso di problemi al SO Guest – Accesso allo storage tramite iSCSI 22
  • 23. 15/10/2010 Live Migration • Spostamento trasparente del Guest – Il nodo target riceve una copia dei dati in RAM – Il passaggio di nodo avviene in una frazione di secondo – Consigliabile una rete dedicata Snapshot e Live Migration: demo 23
  • 24. 15/10/2010 Il Virtual Datacenter Ridondanza • Multipath • Zoning • LUN Masking • Vmware HA ● Cluster VMWare HA ● Resource Pool Vmotion e Storage Vmotion Vmotion • Spostamento ‘a caldo’ dell’esecuzione da un host ad un altro • Utile prima delle operazioni di manutenzione degli host Storage Vmotion • Spostameno ‘a caldo’ dei dischi da uno storage ad un altro • Facilita operazioni di ‘aggiornamento tecnologico’ dello storage 24
  • 25. 15/10/2010 Cluster e HA • Monitorizza gli Host e riavvia i guest su altri nodi in caso di failure • Garantisce che rimanga a disposizione un numero sufficiente di risorse sui nodi per permettere il riavvio • Fino a 32 nodi per cluster • Distribuzione automatica e ottimale dei carichi sui nodi (Richiede DRS) Fault Tolerance • Ogni operazione di I/O viene loggata e rieseguita sulla VM secondaria (con le dovute eccezioni) • Le VM procedono in LockStep 25
  • 26. 15/10/2010 DRS (Distributed Resource Scheduler) L’ importanza dell’ analisi e del monitoraggio • Realtime – Troubleshooting problemi • Dati storici – Analisi trend e proiezioni di utilizzo 26
  • 27. 15/10/2010 Difficoltà di interpretazione dei dati rilevati ● %CPU (1 anno): ~25% ● %CPU (1 mese): ~50% Effetti della perdita di informazione (Nyquist/Shannon e aliasing) Attenzione alla lettura dei dati Analisi di carico 27

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