Bevezető, Virtualizációs technológiák áttekintése

1. Virtualizációs Technológiák és Alkalmazásaik Bevezető, Virtualizációs technológiák áttekintése Tóth Dániel

2. Bemutatkozás • Micskei Zoltán (IB414, micskeiz@mit.bme.hu) • Tóth Dániel (IB414, dtoth@mit.bme.hu) • Dr. Pataricza András(IB420, pataric@mit.bme.hu)

3. Bemutatkozás • Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék • Hibatűrő Rendszerek Kutatócsoport(Fault-Tolerant Systems Research Group, FTSRG) • http://www.inf.mit.bme.hu • BSc - Informatikai technológiák szakirány, Rendszertervezés ágazat • MSc - Szolgáltatásbiztos rendszertervezés szakirány • Főbb témák: • Rendszermodellezés és matematikai alapú modellanalízis, • Szolgáltatásbiztonsági vizsgálatok, • Informatikai rendszerek verifikációja és validációja, • Informatikai infrastruktúra elemzése és tervezése, • Rendszeroptimalizálás, projektmenedzsment optimalizálása, • Informatikai eszközök szolgáltatás alapú integrációja, • Modelltranszformációk

4. Virtualizációs Technológiák és Alkalmazásaik • Tárgy honlapja: • http://sauron.inf.mit.bme.hu/Edu/VirtualizacioValaszthato/virttech2009.nsf • Időpont • minden héten csütörtök 12:15-14:00 • Helyszín • IE224 labor • Előadás és gyakorlat

5. Követelmények • Egy félévközi önálló munka • Házi feladat lehetőségek: • Valamely technológia telepítése, egyszerű feladatok kipróbálása • Egyszerű programozási, scriptelési feladat valamelyik virtualizációs technológiával • Elméleti jellegű, tudományos cikkek, leírások feldolgozása, ~5-10 oldalas tanulmányban összefoglalása • Egy rövid (~5 perc) szóbeli beszámoló a házi feladatban megismert technológiáról • Elkészült tanulmányok, dokumentációk, programok, scriptek feltöltése a félév végéig • Vizsga • Nincs  • Félév végi jegy a házi feladat és előadás alapján

6. Követelmények • Fontos dátumok: • HF témakiírások: 2009 09. 14.-tól (2. hét hétfő) • HF téma választás: 2009 09. 25.-ig (3. hét vége) (a megadott témákon kívül természetesen saját ötletet is szívesen fogadunk) • Szóbeli beszámoló a témáról: 2009 11. 12. (10. hét) • Elkészült anyagok feltöltése: 2009 12. 11. (szorgalmi időszak vége) • Pótlás: • Szóbeli beszámoló: csak különleges esetben, aki a tárgyat tényleg el szeretné végezni mindenképpen jöjjön el a beszámolóra! • Anyagok feltöltése: 2009. 12. 18. (pótlási hét vége)

7. A félév menete HDD ====

8. A félév menete

9. A félév menete

10. A félév menete

11. Mi is az a virtualizáció? • „Az erőforrások elvonatkoztatása az erőforrást nyújtó elemektől” - kellemesen sejtelmes általános definíció  • Jellemzően: • fizikai erőforrásokból logikai erőforrások képzése, amik függetlenek a tényleges fizikai elemektől • korlátos erőforrások szétosztása több részre • Ez egy új ötlet? • Korántsem – az oprendszerek is ezt csinálják…

12. Mi micsoda a virtualizáció világában? VirtualDesktopInfrastructure Livemigráció Jail Emuláció Paravirtualizáció Hypervisor Seamlesswindowmanagement Backend Figyelem! Gyakran nincs egyértelmű terminológia, a gyártók is néha következetlen elnevezéseket használnak! Erőforrás- menedzsment Tárhely virtualizáció Desktopvirtualizáció BinaryTranslation Container Konszolidáció Exokernel Mikrokernel Hardveres virtualizáció Alkalmazás virtualizáció

13. Mit csinál az operációs rendszer? A háttértáron a fájlrendszerrel tetszőleges, változtatható méretű, névtérbe szervezett adattömböket lehet tárolni A virtuális memóriával minden alkalmazás saját lineáris címtartományt kap. Extra képességek: megosztott memória, memóriába leképzett fájlok A CPU-t időosztásos rendszerben osztja az alkalmazások között.„Kibővíti az utasításkészletet” rendszerhívásokkal Az oprendszer a fizikai hálózati kapcsolatból egy szoftveres socketet hoz létre, amiből több is mehet egyidejűleg, életciklussal, hibakezeléssel… • Tanulság: • Az operációs rendszer kétféle módon vonatkoztat el a fizikai erőforrásoktól: • Erőforrás megosztással • Erőforrás finomítással, saját logikai erőforrásfajták bevezetésével CPU idő Virtuális memória Fájlrendszer Socketek Szolgáltatások Alkalmazások Operációs rendszer HDD ==== Hardver Processzor Memória Háttértár Hálózat

14. Rétegek közötti interfészek Interfész a hardverhez: CPU, Memória:ISA(InstructionSetArchitecture) Szolgáltatások HDD ==== Alkalmazások Perifériák:I/O vagy memória-tartományban regiszterek, megszakítás, DMA Operációs rendszer Hardver

15. Rétegek közötti interfészek Interfész az alkalmazások és a rendszermag között Rendszerhívások (System calls) Szolgáltatások Interfész Adatszerkezetek Alkalmazások Operációs rendszer IPC mechanizmusok Hardver

16. Rétegek közötti interfészek Interfész az alkalmazások szintjén, illetve az OS magasszintű szolgáltatásai között Könyvtár hívások (call) Szolgáltatások Futtatókörnyezetek Alkalmazások Operációs rendszer Konfig fájlok, Registry, stb… Hardver

17. Rétegek közötti interfészek Interfész a nyújtott szolgáltatások felé Hálózati protokollok Szolgáltatások Felhasználói felület Alkalmazások Operációs rendszer stb… Hardver

18. A virtualizáció különböző fajtái „Desktop virtualizáció” „Alkalmazás futtatókörnyezetek” (Runtimeenvironments) Alkalmazás virtualizáció(packagedapplications…) Szolgáltatások Alkalmazások „Operációs rendszer szintű virtualizáció” - Containerek, Jailek Operációs rendszer „Platform Virtualizáció” Hardver

19. Platform virtualizáció • Amikor a „virtualizáció” buzzword elhangzik leggyakrabban erről van szó • „Szerver virtualizáció”, „Hardver virtualizáció”, „Számítógép virtualizáció” szinonim fogalmak • De nem összekeverendő a „hardveres” virtualizációval! • Cél: megosztani a hardver erőforrásokat: • Nem végzünk finomítást, az eredeti(hez hasonló) interfészen maradnak elérhetőek (exokernelnek hívják azt, ami ilyet csinál) • Izolált környezeteket („sandbox”) biztosítunk • Célok gyakorlatiasabban megfogalmazva: • Több operációs rendszer példányt futtatni egyazon gépen

20. Mire lesz ez jó nekünk? • Allowmetodemonstrate!  Vegyünk több vasat! Új üzleti szolgáltatást akarok beindítani Biztos, hogy ez segít? Biztos, hogy ez a költséghatékony megoldás?

21. Mire lesz ez jó nekünk? • Allowmetodemonstrate!  Nem lehetne akkor valahogy egy gépre felrakni több szolgáltatást? Hát… feltűnt valami… Sok gépen nagyon kicsi a CPU kihasználtság Egyiknek Linux kell a másiknak Windows… ráadásul különböző verziók…

22. Mire lesz ez jó nekünk? • Allowmetodemonstrate!  Biztonsági okokból nem szabad egy gépre rakni őket! Nem lehetne akkor valahogy egy gépre felrakni több szolgáltatást? (Ő a biztonsági felelős a cégnél) Egyiknek Linux kell a másiknak Windows… ráadásul különböző verziók…

23. Mire lesz ez jó nekünk? • „Now for something completely different…” Több platformon kell fejlesztenem, tesztelnem… az időm nagy része az ide-oda váltogatással megy el. Ráadásul folyton széthomokozom az oprendszeremet (Az IRF előadásokban ő volt a szoftverfejlesztő avatarja) Egyiknek Linux kell a másiknak Windows… ráadásul különböző verziók… Ooop, ezt már mondtam…  Szóval nekem is mindenféle sokgépes bonyolult tesztkörnyezetet kell csinálnom a ti cuccaitokhoz

24. Mire lesz ez jó nekünk? • A virtualizáció tipikus alkalmazási területei • Szoftverfejlesztés • fejlesztés, tesztelés sok különböző környezetben, könnyen • „homokozó” akasandbox – a tesztelés nem veszélyezteti az éles munkakörnyezetet • különleges hibakeresési lehetőségek (debugging) • Desktop alkalmazások • különböző környezetet igénylő alkalmazások együtt futtatása • biztonsági szempontból jó (vagy legalábbis jobb) szétválasztás • sandbox – alkalmazások telepítés, kipróbálása éles munkakörnyezet veszélyeztetése nélkül • Nehezen/kényelmetlenül telepíthető környezetek egyszerű, gyors cserélése (pl.: mérés laborok, tanfolyamok)

25. Mire lesz ez jó nekünk? • A virtualizáció tipikus alkalmazási területei • Szerverek • Erőforrás megosztás, hardverköltség csökkentés • Energiatakarékosság, terhelésfüggő átcsoportosítás • Könnyű erőforrás átrendezés („kéne nekem most gyorsan még 4GB ram és még 2 processzormag a gépembe…” • Ideiglenes tesztkörnyezetek gyors kiépítése („…és még két ugyanilyen gép is kéne, de csak a jövő hétig”) • Életciklus kezelés - szerverek könnyű létrehozása, kezelése, mentése, üzembiztos működtetése, nyilvántartása • Desktop gépek kiváltása szerveren futó virtuális gépekkel – nem kell desktop gépeket menedzselni (VirtualDesktopInfrastructure) • Beágyazott rendszerek • Kritikus feladatok szétválasztása, üzembiztosság, biztonság

26. Történeti áttekintés • ~1960 - IBM CP-40 rendszere, elsőkísérletek a virtualizációval • 1972 - CP-67 a virtualizáció a mainframetermékvonal (S/370) része lett • Paravirtualizációt is tartalmazott(bár senki nem nevezte még így) • 1974 Popek és Goldberg publikációja • 1998 az első x86 alapú platform virtualizáció megoldás (VMware) • Kihívás: az x86 architektúra nem teljesíti a Popek és Goldberg féle kritériumokat (lásd: következő előadás) • 1999 UserMode Linux • első praktikus paravirtualizáció x86-on • 2000-es évektől kezdve számos más megoldás (Xen, Parallels, Sun, Microsoft…) • Második felétől kezdve a szerver virtualizáció felfutóban • 2000-es évek vége - beágyazott rendszerek virtualizációja

27. VMwareworkstation • Desktop virtualizációs szoftvercsomag • Virtuális gép hardver konfigurációja • Virtuális gép „csomag” a hoszt gép fájlrendszerében

28. Összefoglalás • A virtualizáció általános definíciója • A főbb virtualizációs lehetőségek áttekintése • Történeti áttekintés • Platform virtualizációs demo • A következő rész tartalmából • Platform virtualizáció részletes áttekintése • CPU virtualizáció megoldási lehetőségei, nehézségei • Memória virtualizáció lehetőségei, nehézségei

29. További információ • Néhány fontosabb blog, hír aggregátor oldalak, RSS feedek: • MassimoRe Ferre (IBM) blogja, áttekintő jellegű írások • http://it20.info/blogs/MainFeed.aspx?GroupID=4 • Hírek, független vélemények • http://www.virtualization.info • PlanetVMware, összes VMwareblog • http://www.vmware.com/vmtn/planet/vmware/rss20.xml • Ben Armstrong, Microsoft • http://blogs.msdn.com/virtual_pc_guy/rss.xml