第4回「クラウドを支えるKVMの現在と未来」(2011/07/07 on しすなま!)

© 2011 IBM Corporation
「クラウドを支えるKVMの現在と未来」
レッドハット株式会社シニアソリューションアーキテクト藤田稜
日本アイ・ビー・エム株式会社 Linux/OSS & Cloud Support Center 新井真一郎
2011年7月7日
外部よりゲストをお招きして、クラウド・コンピューティングを支えるKVMと
IBMテクノロジーについて、デモも交えながら、ご紹介します。

© 2011 IBM Corporation2
目次
1. KVMとは？
2. どんないいことがあるの？
3. パフォーマンスはいいの？
4. 管理ツールは使えるの？
5. 安心して使えるの？

1.KVMとは？

KVMの概要
•Kernel-based Virtual
Machine
•2006年10月に公開
•Linuxカーネルにマージ済み
•Qumranetが開発
•2008年12月Red Hatが買収
•CPUの仮想化支援機構が前提
•Intel VT / AMD-Vが必須
•特徴
•非常に軽量
•カーネルモジュール
•管理が容易

KVM
•カーネルモジュール
•CPUの仮想化支援機構のドライバ
•アクセラレータ
•現在の実装ではQEMUを高速化
•ゲストの制限
•CPUが直接実行できるアーキテクチャのみ
•実行を管理するのはLinuxカーネル
仮想マシン
QEMU
Linux
KVM
Hardware

QEMU
•KVM以前から開発・利用
•多種のOSで動作
•命令を動的に変換
•多種の環境をエミュレーション
•x86、x86_64、ia64、ARM、SPARC、PPC、
MIPS
•各種H/Wのエミュレーションを提供
•ユーザプロセス
QEMU
仮想マシン
Linux / *BSD / Mac / Win
etc.
Hardware

Linux-2.6.xにおけるKVM contribution
Gitdmによるkvｍディレクトリの分析

2.どんないいことがあるの？

RHEL標準搭載ツールVirtManagerでLiveMigrationできます

デモンストレーション環境ご紹介
Red Hat Enterprise Linux 6 KVM
RHEL6 KVMは 2TB/128コア (理論値 64TB/4096コア）までスケールアップ可能。
RHEL6 Clustered LVM で、外部ストレージへの共有アクセス環境を構築可能。
IBM System x3690 X5 + MAX5
IBM独自のeX5テクノロジーにより、CPUの
仕様を超えたメモリー追加を実現。
最大20コアのCPU、最大2TBのメモリーまで
構成でき、KVM環境に最適なサーバーです。
IBM Storwize V7000
ストレージ仮想化機能を搭載しており、
異機種ストレージを含めた統合が可能。
自動階層化機能EasyTierでSSD、SAS
にデータを自動的に最適配置可能。
。

VirtManagerで、ホストの物理リソース
使用率、VM毎の仮想リソース使用率
も監視可能！
IBMのLinux問題解決支援サービスで、Virt Managerを含めて、IBM System x + RHEL
KVMのワンストップサービスをご利用頂けます。
RHEL標準搭載ツールVirtManagerでLiveMigration利用可能！
KVMならRHEL標準搭載GUIツールのVirtManagerだけでも、稼動中のゲストOSを止めるこ
となく、別の物理サーバーへ移動することができ、負荷の最適化や計画保守作業が可能。
ゲスト OS
ディスクイメージ
ゲスト OS の
メモリーイメージを
ネットワークで転送
ゲスト OS のディスク
イメージを共有

RHEL6の新機能Cgroupsで仮想マシンリソース制御できます

RHEL6の新機能CgroupsでVM単位のリソース制御が可能！
KVMなら最新のLinux搭載機能をフルにそのまま使えてしまうので、RHEL6の新機能
Cgroupsを使って、仮想マシンのCPUやメモリー、I/O等リソース制御が可能。
VMの業務要件にあわせ優先度設定が可能！
RHEL6の新機能Cgroupsで、VM単位のCPU、I/O等のリソース制御が可能です。
優先度：高
優先度：低

3.パフォーマンスはいいの？

ベンチマークテストで抜群のパフォーマンスを記録しています

SPECvirt_sc2010
RHEL 5.5
(KVM) IBM
X3650 M3
(12 cores,
144GB, 12
tiles)
VMware
ESX 4.1
HP DL380
G7 (12
cores,
192GB, 13
tiles)
RHEL 6
(KVM) IBM
HS22V (12
cores,
288GB, 14
tiles)
RHEL 5.5
(KVM) IBM
x3690 X5
(16 cores,
512GB, 14
tiles)
RHEL 6
(KVM) IBM
x3690 X5
(16 cores,
1TB, 18
tiles)
VMware
ESX 4.1 U1
HP BL620c
G7 (20
cores,
512GB, 19
tiles)
RHEL 6.1
(KVM) HP
BL620c G7
(20 cores,
512GB, 19
tiles)
VMware
ESXi 4.1
Bull SAS
(32 cores,
512GB, 28
tiles)
VMware
ESXi 4.1
IBM x3850
x5 (32
cores, 1TB,
28 tiles)
VMware
ESX 4.1
HP DL580
G7 (40
cores, 1TB,
38 tiles)
RHEL 6.1
(KVM) HP
DL580 G7
(40 cores,
1TB, 39
tiles)
RHEL 6
(KVM) IBM
x3850 X5
(80 cores,
2TB, 72
tiles)
RHEL 6
(KVM) IBM
x3850 X5
(64 cores,
2TB, 56
tiles)
RHEL 6.1
(KVM) IBM
HX5 MAX5
(20 cores,
640GB, 22
tiles)
出典：http://www.spec.org/virt_sc2010/results/specvirt_sc2010_perf.html
2011.06
RHEL 6 (KVM)
IBM x3850 X5
(80 cores, 2TB, 72 tiles)

ディスクI/O性能評価
ホストOSとゲストOSにおける、ベンチマークツールBonnie++結果からは、KVMによるオー
バーヘッドは僅かです。
複数のゲストが単一のコントローラーを共有する場合はI/O能力のサイジングが必要です。
テスト方法：ホスト、ゲストともにRHEL6.1を構成、10回の実施結果の平均値を算出。

ネットワークI/O性能評価
計測ツールiperfによる、外部ホストと１対１の測定結果からは、KVMゲスト環境でも物理性能に
同等の性能です。
複数のゲストが単一のNICの帯域を共有する場合はI/O能力のサイジングが必要です。
テスト方法：ホスト、ゲストともにRHEL6.1を構成、10 秒毎の帯域幅を31回(300秒)測定し、平
均値を算出。

100個の仮想マシンもあっというまに起動してしまいます

パフォーマンスの必要なワークロード、大規模仮想化統合も仮想化可能
KVMは最大64もの仮想CPUという拡張性に優れた仮想マシンを利用できるため、
パフォーマンスを求められるスケールアップ用途で利用できます。
VM1 VM2 VM100
・・・
実際に搭載している物理ディスクより大きい仮想容量で構築可能！
100GB 100GB 100GB
ホストとなるRHEL6では最大4096コアものCPU、最大64TBものメモリーを利用でき
るため、大規模な仮想化統合で利用できます。
最新のシンプロビジョニングテクノロジーを搭載した IBM Storwize V7000により、
尐ない物理ディスクでたくさんのVMを構成することができます。
仮想容量10TB
実搭載量7TB
実使用量1TB

Intel Xeon プロセッサー
5600番台
メモリー・コントローラー
Memory
Memory
Memory
Memory
Memory
Memory
Memory
Memory
Memory
1つのCPUあたり最大9個のメモリー
数多くのメモリーを積むと、パフォーマンス・ダウン
QPI QPI
IBM MAX5 (eX5チップ)
MB MB MB MB MB MB MB MB
7500番台/ E7
MC MC
MB MB MB MB
7500番台 / E7
MC MC
MB MB MB MB
QPI
7500番台 / E7
MC MC
MB MB MB MB
1つのCPUあたり最大16個のメモリー
使うメモリーチャネルが尐ないと、パフォーマンス・ダウン
プロセッサー間を結ぶ、QPI (Quick Path Interconnect)を用いて、筐体外部の
eX5チップに接続。尐ないプロセッサーでも数多くのメモリー・スロット数を実現。
最大32個 / 2プロセッサー
MAX5に最大32個のメモリーを追加可能
プロセッサーのメモリー容量制約を超えるアーキテクチャー IBM eX5

2U
仮想化を超えるオートマティック・ストレージ IBM Storwize V7000
既にお持ちのストレージを他社製を含めてプール化するストレージ仮想化技術に
より、使用効率を高めることで、投資効率を向上させることができます。
IBMの先進ストレージ技術を集約
 他社製を含む異機種混合環境を実現
 拡張筐体を9台まで増設可、最大240TB
 SSD / SAS HDD (2.5/3.5インチ）
拡張機能をご提供
 高速コピー機能、遠隔コピー機能
 最小16MB単位の自動的再配置機能 ”Easy Tier”
 稼動中のディスク・データの移動

4.管理ツールは使えるの？

Red Hat Enterprise Virtualization で統合管理できます！

Guest agent
RHEV-2.2 architecture
VDSM
RHEL / RHEV-H 5
Linux VM Win VM
Shared Storage
FC / iSCSI /
NFS
Linux / Win
clients
RHEV-M
C#
Windows
wpf
Admin Portal
PowerShell
CLI
ASP.Net
User Portal
MS SQL
Active
Directory
IIS&
API
SPICE

Guest agent
libvirt
VDSM
RHEL / RHEV-H 6
Local
Storage
Linux VM
Guest agent
Win VM
Shared Storage
FC / iSCSI /
NFS
Linux / Win
clients
RHEV-M
Java
RHEL
wpf
Admin Portal
Python
CLI
gwt
User Portal
PostgreSQL
Active
Directory
IPA
REST
SPICE

Guest agent
libvirt
VDSM
RHEL / RHEV-H 6
Local
Storage
Linux VM
Guest agent
Win VM
Shared Storage
FC / iSCSI /
NFS
Linux / Win
clients
RHEV-M
Java
RHEL
gwt
Admin Portal
Python
CLI
gwt
User Portal
PostgreSQL
Active
Directory
IPA
REST
SPICE

IBM Systems Director VMControlで物理・仮想も統合管理！

IBM Systems Director VMControlなら、複数のハイパーバイザーを同じユーザーインターフェース
の管理画面で運用管理できます。（現在ベータ版をご提供中、検証のご希望を承っております）
REST
サービス
仮想サーバー作成から
OS インストールまで
Systems Director で設
定可能！
仮想サーバーイメー
ジのプロビジョニン
グで簡単にサー
バー構築！
API 対応(REST)でお
客様の管理ツールから
KVM の管理が可能
に！
System x の障害事前予
知（PFA）機能と連携し、
仮想サーバーの稼働率
を向上！
Director エージェント
KVM ホスト #1
（RHEL5.5 x86-64）
KVM ホスト #2
（RHEL5.5 x86-64）
NFS サーバー Linux
Windows
仮想サーバー
仮想ディスク
Linux
仮想サーバー
ライブマイグレーション
お客様
管理ツール
メモリーが
壊れそう！
Systems Director
サーバー
メモリーが
壊れる前に
ライブマイ
グレーショ
ン実行！
Systems Director
サーバー
KVM ホスト
（RHEL5.5 x86-64）
仮想ディスク
Linux
新規サーバー
ディスクコピー
NFS サーバー
REST API による
操作
ケース3
ケース1, 2
ケース4
マルチハイパーバイザー対応した管理ツールVMControlで運用負荷を軽減！

5.安心して使えるの？

1967 1997 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Red Hat社およびIBMがKVMへの投資
開始／開発への参加
Intel社が CPUに仮想化支援機能を追加
POWERの仮想化機能を開発
メインフレームの仮想化機能を開発
System z
Power Systems
System x &
Blade Center
KVMのLinuxカーネルへの
取り込み
IBMは40年を超える仮想化機能開発で培った技術力を
KVMの開発に継承

© 2011 IBM Corporation
# git log -p -M $(find . -type d -name kvm) | mining-tools-gitdm/gitdm
-d -u -s -a
企業名変更行数全体割合
Red Hat 24304 23.6%
Intel 19084 18.6%
Qumranet 18948 18.4%
IBM 11703 11.4%
Red Hat / Qumranet / IBM の 3 社で KVM のソースコードの 50% 以上を開発
（2011/7/1 の実施結果）
⇒ Linux カーネルのソースコードに含まれる KVM 関連部分のプログラマー名を抽出して、所属企業別に集計
KVM の開発に関わる主な企業
34

お客様担当チーム(注)
日本のLinuxサポート部門
Linux テクノロジーセン
ター
IBMハードウェア障害
テクニカルセンター
IBM製品開発部門
ハードウェア
ソフトウェア
オープン
ソース
コミュニ
ティ
Linux
ディストリ
ビュータ
お客様
日本IBM
IBM
• 一般窓口
• 問題の切り分け・分析・解析支援
• 使用方法の技術サポート
• オンサイトサポート(オプション)
• Linux障害 • IBM製品障害
• カーネル，アプリケーション，
システム・レベルのプログラミン
グ，デバッギング専門技術
• オープンソース・コミュニティ
に開発者として貢献しているLinux
技術員が障害担当チームをサポー
ト(日本の大和事業所にもメンバー
が在籍)
• IBM製ハードウェア障害サポート
ディストリ
ビュータ
が修正を受入
運用チーム
海外のLinuxサポート部門
注) 専任者がアサインされるかどうかは、
サポート契約内容に依存します。
修正の提案、
修正コードの
作成
OSS保守責任者
が修正を受入
Linux / KVMを安心してお使い頂けるサポート体制をご提供

RHEL問題解決支援サービスバンドル版でKVMサポートをご提供
http://www-06.ibm.com/systems/jp/x/system/guide.shtml
Red Hat Enterprise Linux の「ゲス
ト数無制限サブスクリプション」で、
ゲスト OS としての利用が無制限と
なります。
IBM の Linux 障害対応窓口に、回数制限なくお問い合
わせが可能です。
Red Hat 社から提供されるパッチやアップデートを入手
する権利も含まれています。
RHEL サブスクリプションと IBM サポートをパックでご提供します。
IBM サーバー製品と同時にご購入いただけます。

IBM System x/BladeCenter 全てのモデルでKVMサポート全てのモデルで Red Hat Enterprise Linux KVM をサポートしています
ラックモデルタワーモデルブレードモデル
Nehalem
Nehalem
Nehalem
Nehalem
Nehalem
(*) 外部ストレージ装置の一部は、個別サポート申請が必要です。（開発元でのテストが完了次第、順次、正式サポートとなります。）

KVM採用事例も増えています

国内採用事例： RHEL5.4 KVMで低コストかつ安定稼動
教育サービスを提供されている日本国内のお客様では、物理サーバーにて運用されていた開発環境を、
RHELではじめてKVMサポートを開始したバージョンであるRHEL5.4で仮想化へ移行されました。
導入前の課題：
– 32bitOSで稼動するJavaアプリケーションのHWリソース最適化が困難
– 仮想化せずに1つのOSで複数のJVMを構成したところパフォーマンスが低下
導入効果：
– 他のハイパーバイザーに比べ非常に低コストでかつ安定稼動
– チューニングしなくてもパフォーマンスの問題は一切なし
テスト環境１
Model HS22 1QuadCore
24GBメモリー(追加20GB)
テスト環境２
テスト環境３
RHEL KVM RHEL Advanced Platform Standard(64bit) RHEL Advanced Platform Standard(64bit)
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS
WAS+IHS

国外採用事例：高水準スケーラビイティ・高性能・高信頼性
大規模エンタープライズのお客様である、ブラジル連邦高速道路警察（DPRF）と Cortal Consors
（BNP Paribasの一部門）は、IBM System xサーバ上にRed Hat Enterprise Virtualizationを
配備することによる大きなメリットを享受されています。
BNP Paribasの一部門であるCortal ConsorsのAnja Schaffer氏によるコメント：
– 「Red Hat Enterprise Linuxを配備した後、我々はIBM X3850上のRed Hat Enterprise Virtualizationを
採用してRed Hatの配備をさらに拡充しました。バンキングアプリケーション用にRed Hat Enterprise
VirtualizationとIBMの組合わせを配備して以来、我々は高い水準のスケーラビリティ、性能、および信頼
性を達成してきました。我々は、 KVM（Kernel-based Virtual Machine）が真に高性能な仮想化テクノロ
ジであり、我々のニーズを完全に上回っていると確信しています」
詳細情報はWebにてご覧頂けます
http://www.jp.redhat.com/releases/2011/05032011_4.html

IBMプライベートクラウド採用事例：Research Compute Cloud Infrastructure
IBM内で最大・最速のクラウド
基礎研究所に従事する研究員を対象に必要なITリソースを要求に応じて（オン
デマンドで）提供するプライベートクラウドの仕組み
200ノードをこえる iDataplexでKVMを活用
メモリーのノードあたりの使用率は90%
• 2,000 コンカレントインスタンス;累積25,000 インスタンス
• 600を超えるクラウドカタログのカスタムイメージ
• 15,000,000を超える VM ( Instance ) hours
• 39カ国、数千に及ぶ社員が活用
• ストレージクラウドを通じ、KVMインスタンスが100 TB のブロックストレージに接続
KVM採用理由：誰でもわかる慣れ親しんだ実行環境
•実績のあるパッチ管理アプローチ
•監査に対応するセキュリティコンプライアンス
•特別なスキルは不要
•オープンソースライセンスモデル
•XIVストレージドライバーアップグレード
•システムのモニタリングが容易
費用対効果の高い大規模クラウドを実現
Live MigrationプランでCloud Federation を実現

IBMパブリッククラウド採用事例：IBM Smart Business Cloud
低コストで、より拡張性の高いオープンクラウドを実現
仮想化 – doing more with less
• KVMの安価な単価による「規模の経済」効果
• 仮想マシンの集積度をあげ、拡張性を向上
標準化 – より高いサービス品質
•Windows と Linuxをサポート
• 仮想マシンのサービス品質を保証
自動化 – 俊敏性とリスクの低減
•仮想化管理コストの低減
• マルチテナントセキュリティ
IBM Smart
Business Cloud
詳細な情報はWebにてご覧頂けます
http://www-935.ibm.com/services/jp/igs/cloud-development/instances.html

KVM
オープンソース・ソリューションの時代へ
Open Virtualization
• 選択肢
• 低コスト
Ready for Business
• 高いパフォーマンス
• セキュリティ

クラウドを支える最先端の仮想化技術KVMは今すぐ始められます！
http://ibm.com/jp/linux/
KVM連載記事：技術評論社
– 「KVMで始めるプライベート・クラウドへの第一歩」
KVM導入ガイド
– RHEL6 KVM / RHEV
仮想リソース設計ガイド、KVM運用ガイド
– 仮想ネットワーク / 仮想ディスク / クローニング
IBM Systems Director VMControl 検証レポート
– 動作検証実施中、近日公開予定
KVM環境バックアップ検証レポート
– クエスト・ソフトウェア社と検証
KVMのシステム設計、構築にご活用いただける技術情報を公開しています。

ワークショップ、セッション、および資料は、IBMまたはセッション発表者によって準備され、それぞれ独自の見解を反映したものです。それらは情報提供の目的のみで提供されて
おり、いかなる参加者に対しても法律的またはその他の指導や助言を意図したものではなく、またそのような結果を生むものでもありません。本プレゼンテーションに含まれてい
る情報については、完全性と正確性を帰するよう努力しましたが、「現状のまま」提供され、明示または暗示にかかわらずいかなる保証も伴わないものとします。本プレゼンテー
ションまたはその他の資料の使用によって、あるいはその他の関連によって、いかなる損害が生じた場合も、IBMは責任を負わないものとします。本プレゼンテーションに含まれ
ている内容は、IBMまたはそのサプライヤーやライセンス交付者からいかなる保証または表明を引きだすことを意図したものでも、IBMソフトウェアの使用を規定する適用ライセン
ス契約の条項を変更することを意図したものでもなく、またそのような結果を生むものでもありません。
本プレゼンテーションでIBM製品、プログラム、またはサービスに言及していても、IBMが営業活動を行っているすべての国でそれらが使用可能であることを暗示するものではあ
りません。本プレゼンテーションで言及している製品リリース日付や製品機能は、市場機会またはその他の要因に基づいてIBM独自の決定権をもっていつでも変更できるものと
し、いかなる方法においても将来の製品または機能が使用可能になると確約することを意図したものではありません。本資料に含まれている内容は、参加者が開始する活動に
よって特定の販売、売上高の向上、またはその他の結果が生じると述べる、または暗示することを意図したものでも、またそのような結果を生むものでもありません。
パフォーマンスは、管理された環境において標準的なIBMベンチマークを使用した測定と予測に基づいています。ユーザーが経験する実際のスループットやパフォーマンスは、
ユーザーのジョブ・ストリームにおけるマルチプログラミングの量、入出力構成、ストレージ構成、および処理されるワークロードなどの考慮事項を含む、数多くの要因に応じて変
化します。したがって、個々のユーザーがここで述べられているものと同様の結果を得られると確約するものではありません。
記述されているすべてのお客様事例は、それらのお客様がどのようにIBM製品を使用したか、またそれらのお客様が達成した結果の実例として示されたものです。実際の環境コ
ストおよびパフォーマンス特性は、お客様ごとに異なる場合があります。
IBM、IBM ロゴ、Storwize、System x、およびSystems Director VMControlは世界の多くの国で登録されたInternational Business Machines Corporationの商標です。
他の製品名およびサービス名等は、それぞれIBMまたは各社の商標である場合があります。
現時点での IBMの商標リストについては、www.ibm.com/legal/copytrade.shtmlをご覧ください。
インテル、Intel、Intelロゴ、Intel Inside、Intel Insideロゴ、Intel Centrino、Intel Centrinoロゴ、Celeron、Intel Xeon、Intel SpeedStep、Itanium、およびPentium は Intel Corporationま
たは子会社の米国およびその他の国における商標または登録商標です。
Linuxは、Linus Torvaldsの米国およびその他の国における登録商標です。
Microsoft, Windows, Windows NT および Windowsロゴは Microsoft Corporationの米国およびその他の国における商標です。

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