Alta Disponibilidad y Virtualización con soluciones de bajo costo. Virtualización. Conceptos básicos

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1 Virtualización Conceptos básicos

2 Programa Cuando hablamos de virtualización? Por que virtualizar? Alta disponibilidad Tipos de virtualización

3 Cuándo hablamos de virtualización? En términos generales consiste en crear/establecer/simular un recurso que no existe en el mundo real/actual. Dentro de un escenario virtualizado este recurso creado es indistinguible de un recurso real.

4 Cuándo hablamos de virtualización? En términos de computación no es un concepto nuevo, como ejemplos: La memoria virtual pretende que desde el punto de vista de la aplicación la memoria es ilimitada. Un ambiente multi-tarea ambiente multi-tarea da la impresión de múltiples procesos ejecutándose simultáneamente

5 Cuándo hablamos de virtualización? En nuestro caso nos compete la virtualización de sistemas en el cual todo el computador es simulado: Sobre una infraestructura existente se crea una o múltiples maquinas virtuales (en ingles virtual machines VM). Las VM's tienen hardware del mismo tipo (en ocasiones en cantidades diferentes) Que el hardware virtual sea similar al hardware físico es una diferencia importante con respecto a la emulación. Mientras más similar el hardware virtual al físico mayor rendimiento del equipo físico!!!

6 Por que virtualizar? Históricamente: Administradores de servicios, vendedores de software, otros, recomiendan e incluso exigen el uso exclusivo de un servidor por cada aplicación. De lo anterior y sin caer en detalles algunos estudios estiman que el servidor promedio utiliza entre 5 y el 15% de los recursos disponibles.

7 Por que virtualizar? Como respuesta a las consideraciones anteriores: Una aplicación por cada servidor virtual (VM's) Multiples VM's por cada anfitrión (en ingles hosts) Aplicación Aplicación Aplicación Aplicación OS 1 OS 2 OS 3 OS 4 Nivel de Virtualización Arquitectura Física

8 Por que virtualizar? Entre las bondades de virtualizar encontramos: Correr múltiples VM en un solo servidor físico En ocasiones la suma de los recursos asignados a las VMs puede ser mayor que los recursos del anfitrión (en ingles overcommitment) Facilidad en el despliegue de nuevos servidores. Facilidad para copiar o básicamente migrar VMs: En frio cuando la VM no esta corriendo En caliente cuando la VM se esta ejecutando.

9 Alta disponibilidad Como ya hemos conversado, un sistema de alta disponibilidad opera aun en presencia de una falla (modo degradación). Un ambiente virtual de alta disponibilidad requiere: Múltiples equipos físicos. Múltiples conexiones de red. Sistemas de almacenamiento donde alojar discos virtuales. Mecanismos de monitoreo con capacidad de tomar medidas correctivas en caso de fallas.

10 Tipos de virtualización Desde el punto de vista del OS invitado (en ingles guest) tiene completo control del hardware sobre el que se esta ejecutando. Virtualizar es básicamente abstraer al guest de los recursos físicos. Según como se realiza esta abstracción encontramos: Virtualización completa (full virtualization ó bare-metal) Paravirtualizacion (paravirtualization) Contenedores (OS virtualization)

11 Tipos de virtualización Virtualización completa (full virtualization o bare-metal) Una de las más utilizadas. El OS no tiene idea alguna de estar corriendo en una plataforma virtual (no es necesario cambios en el software) Existe un hypervisor entre el OS guest y el hardware del hosts El hypervisor se encarga de emular el hardware que necesita el guest. Si el guest requiere ejecutar una instrucción privilegiada el hypevisor se encarga de gestionarla adecuadamente.

12 Tipos de virtualización Virtualización completa (full virtualization o bare-metal) El guest puede ser para arquitecturas diferentes a la arquitectura del hosts (...este cambio de un tipo de instrucciones a otras genera un alto impacto en el rendimiento...) Cada VM tiene entonces su propio OS. Algunos ejemplos: QUEMU, XEN, Vmware ESX, Virtualbox...

13 Tipos de virtualización Paravirtualización (paravirtualization) También el guest ejecuta su propio OS pero es necesario modificarlo. Tambien existe un hypervisor aunque un poco más ligero. A diferencia que full virtualization solo las instrucciones privilegiadas son enviadas al hypervisor. El resto van directas al hardware. Lo anterior crea un menor impacto en el rendimiento y mayor aprovechamiento de recursos. XEN es un ejemplo de virtualización paravirtualizada.

14 Tipos de virtualización Contenedores (OS virtualization) Ambientes de ejecución aislados entre si que comparten un mismo kernel. Cada contenedor se puede configurar para asignar los recursos que usara en la ejecución de sus procesos (estos recursos los comparte con los demás contenedores) Los recursos de hardware no son virtualizados (el proceso en ejecución accede directo al hardware) No permite el uso de OS diferentes entre el guest y el host. OpenVZ es un ejemplo de OS virtualization.

15 Recordemos también... Los tres tipos de abstracción mencionados se apoyan en otras tecnologías de gran maduración y despliegue. Por ejemplo soporte de virtualización a nivel de hardware (VT-x o AMD-V) Algunos ejemplos KVM (basada en Quemu). Incluso podemos mencionar XEN que puede ejecutar guest con OS no modificado siempre y cuando el host cuente con soporte a nivel de hardware

16 Entonces así.. Podemos decir entonces que la diferenciación entre usar uno u otro producto se va ir orientando fuertemente entre otras cosas en la facilidad de manejo de un ambiente de visualización con opciones como: OpenStack, OpenQRM, Vmware, vcenter Manager.

17 Referencias N. Ruiz, Conceptos básicos de virtualización. D. Kusnetzky, Virtualization: A Manager's Guide. O'Reilly 2011

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