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Virtualização com Citrix XenServer

Apresentado por: Thiago Martins Profissional de Linux desde 1996 Especialista em Redes de Comunicação de

Dados Profissional de Xen desde 2006 Autor do Xen Live CD v2.0 oficial Ministrou palestra sobre o Xen Live CD na

LinuxCon 2010

Introdução à Virtualização

Vamos usar uma simples equação, um único computador físico roda apenas um sistema operacional por vez. Virtualizando o computador, somos capazes de rodar vários sistemas operacionais (e todas as suas aplicações) ao mesmo tempo. Mágica? Praticamente.

A virtualização não é nova, já existe desde os anos 60 e 70 na IBM. Alguns de vocês podem se familiarizar com o termo "emulação", ou QEmu, ou SNES9X (emulador do vídeo-game Super Nintendo para PC), que são formas de virtualização. Nesta palestra vamos falar sobre o Monitor de Máquinas Virtuais Xen (eu prefiro chamá-lo de hypervisor), um projeto de software livre de virtualização para uma máquina próxima a você.

Introdução ao Xen

O Xen é uma tecnologia de virtualização open source, a qual podemos usar para rodar paralelamente vários sistemas operacionais diferentes dentro de um único computador.

O Xen é uma camada de software, que cobre todo o hardware do computador, isolando-o completamente. O Xen de fato, substituí o sistema operacional por completo, no que se diz respeito ao acesso ao hardware. Ele reside entre o hardware e o sistema operacional propriamente dito.

Introdução ao Xen

O Xen pode ser considerado um "particionador" de memória RAM e de CPU. Quase do mesmo modo que o "fdisk" particiona um "storage" ou que o módulo de rede "bridge" particiona uma interface de rede. O Xen particiona toda a memória RAM e a CPU e seus núcleos, em pedaços virtuais isolados. É muito importante conhecer o Xen, para poder configurá-lo corretamente.

Introdução ao Xen

Introdução ao Xen

Introdução ao Xen

O Xen então, acaba por implementar um "monitor" (hypervisor - virtual machine monitor), o qual nos permite ver e usar as várias instâncias de Linux, Windows ou BSDs, que ele virtualiza.

Ao iniciar o Xen, este iniciará automaticamente um Linux. Este "primeiro Linux" já no topo do Xen, é conhecido como dom0 (Domain 0 / Domínio Privilegiado), apesar de este Linux estar separado do hardware pelo Xen, ele ainda consegue acessá-lo por completo, sem restrições.

Os demais Linuxes que o Xen iniciar, são chamados de domU (Umprivileged Domain), os quais não possuem acesso direto ao hardware e são dependentes da dom0 para algumas tarefas.

Por que virtualizar?

Potencial para diminuir o impacto ambiental gerado pelo setor

Simplifica o gerenciamento das aplicações

Otimiza o uso do parque de máquinas de todo o mundo

Economiza espaço físico

Melhor aproveitamento de recursos computacionais

Economia de energia elétrica

Centraliza o gerenciamento de todo o ambiente de TI

Otimiza e simplifica a tarefa de dimensionamento do hardware

Facilita criação de ambientes de desenvolvimento, testes e produção

Características do Xen

Open source hypervisor (aka virtual machine monitor), licenciado sob a GPL

Abordagem inovadora de virtualização, chamada ParaVirtualization, a qual dispensa completamente a emulação por software

Suporte a virtualização por emulação, chamada FullVirtualization, envolve emulação e depende de assistência por hardware para ser viável

Provê um isolamento seguro, controle de recursos e QoS

Requer mudanças mínimais nos sistemas operacionais e nenhuma nas aplicações

Características do Xen

Suporta as arquiteturas x86, x86_64, ia64 e PPC em vários graus de maturidade

Suporta Linux, NetBSD, FreeBSD, OpenSolaris...

Performance quase nativa no modo PVM (como se virtualização não existisse)

Faz migração ao vivo (live-motion) das máquinas virtuais

Xen 4.0.1 recém lançado!

ParaVirtualization - PVM

A ParaVirtualização é uma técnica diferenciada de virtualizar um sistema operacional, ela é a mais rápida. Ela consiste em modificar o sistema operacional, de modo a fazer com que ele saiba da existencia do hypervisor e funcione literalmente sobre ele, quase que do mesmo modo que ele [S.O.] funciona normalmente (sem o hypervisor / bare-metal)

Fácil de implementar quando você tem o código fonte do sistema operacional

ParaVirtualization - PVM

Descarta a emulação O Linux desde a versão 2.6.23, funciona por

padrão sobre o Xen Não esconde o ambiente virtualizado dos

sistemas operacionais convidados S.O. precisa ser portado para funcionar no

modo PVM

FullVirtualization - HVM

A "Virtualização Cheia" é a arte de rodar um sistema operacional não modificado em uma "Máquina Virtual". Existem muitas implementações de como se fazer isso, por exemplo, QEmu, VMWare, VirtualBox, Paralels, etc

O suporte no hardware da CPU (Intel VT-x, AMD Pacifica) deixa a virtualização cheia muito mais rápida

FullVirtualization - HVM

Depende do suporte na CPU para ser viável Sem o suporte nativo na CPU, seria muito

lento, se funcionasse Possuí muitas camadas de software Virtualiza sistemas operacionais fechados

como o Windows

Arquitetura do Xen

Quando o Xen inicia, ele roda o dom0, o primeiro sistema operacional

O dom0 é um domínio privilegiado, que pode tocar todo o hardware do sistema

O dom0 tem a capacidade de expor algumas partes do hardware para outros domínios

Arquitetura do Xen

Os dispositivos são exportados como "class devices", por exemplo, um disco rígido (block device) ou uma placa de rede (network device), não como um modelo de hardware virtual específico

Os sistemas operacionais convidados, dependem da dom0 para acessar o hardware. Para isso foi criado um esquema de backends e frontends

Arquitetura do Xen

Backends & Frontends

O Xen exporta o hardware físico para os sistemas operacionais convidados através de um modelo conhecido como "Backend e Frontend". Todos os backends funcionam no dom0, que é o único domínio que acessa o hardware diretamente e, os frontends, funcionam dentro dos demais domínios, conhecidos como domUs, ou máquinas virtuais.

Backends & Frontends

O dom0 roda o backend do dispositivo, que é conectado em cada frontend dos domUs para aquele dispositivo

netback / netfront para dispositivos de rede (NICs)

blockback / blockfront para dispositivos de bloco (discos rígidos)

Virtualizando o seu CPD

Muitos administradores de sistemas não sabem mas, é possível de se virtualizar 100% de todos os serviços de rede. Eles tem medo de perder a performance ou de trazer problemas para um ambiente "estável". Mas a verdade é que quando se virtualiza um CPD, ou mesmo todo o ambiente de TI, o ganho é enorme.

Muitos também não sabem dimensionar corretamente o hardware, de fato, este é grande problema enfrentado pelos profissionais da área de TI, dimensionar o hardware.

Diagrama de Rede Física

Instalação do XenServer

O XenServer possuí um CD de instalação, o qual transforma qualquer PC 64 bits em um hypervisor

O procedimento é simples, o particionamento do disco rígido é 100% automático e as poucas questões são objetivas e de fácil entendimento

A Citrix disponibiliza um segundo CD, contendo os templates de Linuxes pré-instalados. O CD de templates pode ser instalado posteriormente

























Instalação do XenCenter

Coloque o CD de instalação do XenServer em alguma estação Windows

Acesse: Computador → Unidade de CD-R (d:\) XenServer 5.6.10 → client_install

Rode o programa de instalação: XenCenter





XenCenter

XenCenter

XenCenter

XenCenter

XenCenter

Criação de Pool

Criação de Pool

Tipos de Storage

Local LVM Local EXT3 VHD ISO Software iSCSI Support Managing Hardware Host Bus Adapters (HBAs) LVM over iSCSI NFS VHD LVM over hardware HBA Citrix StorageLink Gateway (CSLG) SRs

High Availability (Alta Disponibilidade)

O mecanismo do H.A. move automaticamente qualquer máquina virtual protegida para um hypervisor saudável se o hypervisor atual falhar

Quando um hypervisor subtamente falha, as máquinas virtuais que se encontravam nele são automaticamente religadas em outro(s) hypervisor(es)

Diagrama de Rede Virtual

Ciclo de vida

Gerenciando as máquinas virtuais, os templates, snapshots e storages

Migrando uma máquina virtual

Máquinas Virtuais

Criar Ligar Desligar Live Mover Exportar Importar

Os Templates

Rápida criação de Máquinas Virtuais Em alguns casos, ajuda a economizar espaço

no storage Criar template a partir de uma MV Criar template a partir de snapshot Manter cópias dos templates em cada um dos

storages

Snapshots

Forma de backup rápido Permite fazer rápido rollback Permite criar novas máquinas virtuais a partir

dos snapshots

Conclusões

O Xen entra no lugar do sistema operacional logo no boot da máquina

É o GRUB o responsável por iniciar o Xen É o Xen dá boot no Linux privilegiado É bom para o meio ambiente De fácil gerenciamento Estável Escalável E o mais importante, é Open Source!