FORMIGA. Estudio de las funcionalidades requeridas en los hipervisores

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1 FORMIGA Estudio de las funcionalidades requeridas en los hipervisores Identificador del Documento: DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisore s_v5.odt Fecha: 08/09/2010 Actividad: Responsable: Estado del documento: Enlace al documento: FORMIGA CESGA BORRADOR gacloud_funcionalidades_hipervisores_v5.odt Resumen: Este documento contiene el estudio de las funcionalidades requeridas en los hipervisores DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

2 Tabla de versiones y registro de cambios Versión Fecha Comentarios Autor 1 15/07/ /07/ /08/ /08/ /08/2010 Definición de las funcionalidades de los hipervisores Modificación de la lista de funcionalidades con la selección final Incluir datos del estudio del hipervisor VirtualBox Incluir datos del estudio del hipervisor Xen Incluir datos del estudio del hipervisor KVM Fernando Gómez Fernando Gómez Fernando Gómez Fernando Gómez Fernando Gómez DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

3 Índice Estudio de las funcionalidades requeridas en los hipervisores Introducción Propósito del documento Organización del documento Área de aplicación Resumen ejecutivo Funcionalidades de los hipervisores Estudio de hipervisores VirtualBox OSE Introducción Tabla de funcionalidades Descripción detallada Referencias Xen Introducción Tabla de funcionalidades Descripción detallada Diferencias entre versiones de Xen Referencias KVM Introducción Tabla de funcionalidades Descripción detallada Referencias...16 DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

4 1 Introducción 1.1 Propósito del documento Definir la lista de funcionalidades que deben satisfacer los hipervisores y efectuar un estudio detallado de las funcionalidades satisfechas por cada uno de ellos. 1.2 Organización del documento La sección 2 contiene el resumen ejecutivo. La sección 3 contiene la lista de funcionalidades que deben satisfacer los hipervisores. La sección 4 recoge el estudio de las funcionalidades soportadas por los distintos hipervisores. 1.3 Área de aplicación Proyecto Formiga CLOUD. 2 Resumen ejecutivo El número de funcionalidades satisfechas por los distintos hipervisores estudiados son: VirtualBox OSE-Versión Número de funcionalidades Total Obligatorias Relevantes Opcionales Requeridas Cumplidas Xen-Versión el5 Número de funcionalidades Total Obligatorias Relevantes Opcionales Requeridas Cumplidas KVM-Versión Número de funcionalidades Total Obligatorias Relevantes Opcionales Requeridas Cumplidas DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

5 3 Funcionalidades de los hipervisores Id. Tipo Descripción funcionalidad 1 Obligatoria Inicio y apagado de la máquina virtual mediante CLI 2 Obligatoria Desactivación de la suspensión automática por inactividad de la máquina virtual 3 Obligatoria Portabilidad de la máquina virtual 4 Obligatoria Gestión de cuadros de diálogo (desactivar cuadros de diálogo) 5 Relevante Suspensión y reanudación de la máquina virtual mediante CLI 6 Opcional Gestión del tamaño del disco mediante CLI 7 Opcional Gestión de la memoria RAM mediante CLI 8 Opcional Gestión de la red mediante CLI 9 Opcional Creación y eliminación de máquina virtual mediante CLI 4 Estudio de hipervisores 4.1 VirtualBox OSE Introducción VirtualBox OSE-Versión Número de funcionalidades Total Obligatorias Relevantes Opcionales Requeridas Cumplidas Tabla de funcionalidades Funcionalidades Id. Tipo Descripción funcionalidad VirtualBox 1 Obligatoria Inicio y apagado de la máquina virtual mediante CLI 2 Obligatoria Desactivación de la suspensión automática por inactividad de la máquina virtual 3 Obligatoria Portabilidad de la máquina virtual 4 Obligatoria Gestión de cuadros de diálogo (desactivar cuadros de diálogo) 5 Relevante Suspensión y reanudación de la máquina virtual mediante CLI 6 Opcional Gestión del tamaño del disco mediante CLI No 7 Opcional Gestión de la memoria RAM mediante CLI DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

6 8 Opcional Gestión de la red mediante CLI 9 Opcional Creación y eliminación de máquina virtual mediante CLI Descripción detallada Id. Comandos 1 Iniciar máquina virtual VBoxManage startvm <uuid name> <uuid> UUID es el identificador interno único que VirtualBox emplea para referenciar la máquina virtual <name> Nombre para referirse a la máquina virtual VBoxManage startvm "BvirtualBox32bits" Apagar máquina virtual VBoxManage startvm 658d6dea-332f-41b2-88e9-1b02ce3357dd VBoxManage controlvm <uuid name> acpipowerbutton 2 Desactivar suspensión automática VBoxManage controlvm "BvirtualBox32bits" acpipowerbutton Es necesario desactivar las opciones de ahorro de energía del huésped. 3 Migración a otro equipo 1.- Dar de alta el disco imagen en el repositorio: VBoxManage internalcommands setvdiuuid $PWD/Disco.vdi VBoxManage registerimage disk $PWD/Disco.vdi 4 Desactivar cuadros de diálogo 2.-Registrar y configurar la máquina virtual VBoxManage createvm -name Centos -register VBoxManage modifyvm Centos -hda $PWD/Disco.vdi VBoxManage modifyvm Centos -nic1 intnet -intnet1 vlan1 -macaddress VBoxHeadless --startvm <uuid name> Inicia la máquina virtual sin mostrar ningún tipo de GUI en el anfitrión. VBoxHeadless --startvm "BvirtualBox32bits" 5 Suspensión VBoxManage controlvm <uuid name> pause Reanudación Suspensión guardando imagen en disco Reanudación desde VBoxManage controlvm "BvirtualBox32bits" pause VBoxManage controlvm <uuid name> resume VBoxManage controlvm "BvirtualBox32bits" resume VBoxManage controlvm <uuid name> savestate VBoxManage controlvm "BvirtualBox32bits" savestate VBoxManage startvm <uuid name> DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

7 imagen guardada en disco 6 Gestionar tamaño del disco VBoxManage startvm "BvirtualBox32bits" No disponible en VirtualBox. Solución alternativa: Crear un nuevo disco con el tamaño deseado y migrar los datos del antiguo al nuevo. 7 Gestionar memoria RAM VBoxManage modifyvm <uuid name> --memory SIZE SIZE Expresa la cantidad de memoria en MiB VBoxManage modifyvm "BvirtualBox32bits" --memory Gestionar red VBoxManage modifyvm <uuid name> [--nic<1-n> none null nat bridged intnet hostonly vde] [--nictype<1-n> Am79C970A Am79C EM 82543GC 82545EM virtio] [--cableconnected<1-n> on off] [--nictrace<1-n> on off] [--nictracefile<1-n> <filename>] [--nicspeed<1-n> <kbps>] [--nicbootprio<1-n> <priority>] [--bridgeadapter<1-n> none <devicename>] [--hostonlyadapter<1-n> none <devicename>] [--intnet<1-n> <network name>] [--natnet<1-n> <network> default] [--vdenet<1-n> <network> default] [--natsettings<1-n> [<mtu>],[<socksnd>], [<sockrcv>],[<tcpsnd>], [<tcprcv>]] [--natpf<1-n> [<rulename>],tcp udp,[<hostip>], <hostport>,[<guestip>],<guestport>] [--natpf<1-n> delete <rulename>] [--nattftpprefix<1-n> <prefix>] [--nattftpfile<1-n> <file>] [--nattftpserver<1-n> <ip>] [--natdnspassdomain<1-n> on off] [--natdnsproxy<1-n> on off] [--natdnshostresolver<1-n> on off] [--nataliasmode<1-n> default [log],[proxyonly], [sameports]] [--macaddress<1-n> auto <mac>] VBoxManage modifyvm "BvirtualBox32bits" -intnet1 vlan1 -macaddress Crear máquina virtual VBoxManage createvm --name <name> [--ostype <ostype>] [--register] [--basefolder <path> --settingsfile <path>] [--uuid <uuid>] Eliminar máquina virtual -nic1 intnet Es necesario eliminar el disco y la configuración de la máquina virtual: 1.-Eliminar disco: VBoxManage closemedium disk dvd floppy <uuid> <filename> --delete DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

8 Ejemplo: VBoxManage closemedium disk Prueba.vdi --delete 2.-Eliminar configuración VBoxManage unregistervm <uuid name> --delete Ejemplo: VBoxManage unregistervm "BvirtualBox32bits" --delete Referencias R1 R2 Tabla 1: Tabla de referencias de VirtualBox Linux man pages VirtualBox Xen Introducción Xen-Versión el5 Número de funcionalidades Total Obligatorias Relevantes Opcionales Requeridas Cumplidas Tabla de funcionalidades Funcionalidades Id. Tipo Descripción funcionalidad Xen 1 Obligatoria Inicio y apagado de la máquina virtual mediante CLI 2 Obligatoria Desactivación de la suspensión automática por inactividad de la máquina virtual 3 Obligatoria Portabilidad de la máquina virtual 4 Obligatoria Gestión de cuadros de diálogo (desactivar cuadros de diálogo) 5 Relevante Suspensión y reanudación de la máquina virtual mediante CLI 6 Opcional Gestión del tamaño del disco mediante CLI No 7 Opcional Gestión de la memoria RAM mediante CLI 8 Opcional Gestión de la red mediante CLI 9 Opcional Creación y eliminación de máquina virtual mediante CLI DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

9 4.2.3 Descripción detallada Id. Comandos 1 Iniciar máquina virtual xm create <domain domid> <domain> Nombre para referirse a la máquina virtual <domid> Identificador numérico para referirse la máquina virtual xm create Bxen32bits Apagar máquina virtual xm shutdown <domain domid> 2 Desactivar suspensión automática xm shutdown Bxen32bits Es necesario desactivar las opciones de ahorro de energía del huésped. 3 Migración a otro equipo Tipos de migración: Cold static El administrador copia manualmente el archivo de configuracón y las imágenes de disco a otro anfitrión y enecuta xm create para iniciar el domu en la nueva ubicación. Warm Static (Regular) El huésped se suspende a disco y se transfiere toda la információn al anfitrión de destino y se restaura desde el disco el estado de la máquina huésped. No preserva el estado de las conexiones de red. Es similar a efectuar xm save <domain domid> <chekpointfile> y copiar de forma manual al destino los archivos de configuración del huésped. Live El huésped se transfiere al anfitrión de destino sin la necesidad de ser suspendido, preservando el estado de los servicios y las comunicaciones. Para emplear xm migrate la configuración de Xen debe incluir lo siguiente (para warm static y live migrate ): Dos o más anfitriones con xend configurado para atender a las peticiones de migración. Los anfitriones son miembros de misma capa-2 de red. Un servidor de almacenamiento que sea accesible por los domu en el origen y el destino. Un archivo de configuración para cada huésped tanto en el anfitrión origen como destino. Recursos suficientes en el destino para soportar los nuevos domu. La misma versión de Xen instalada en ambos anfitriones. xm migrate domain-id host [options] [options] -l, --live Emplea live migration -r, --resource MiB Establece los MiB permitidos para la migración del DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

10 dominio. Se asegura que la red no se satura por causa de la migración xm migrate Desactivar cuadros de diálogo 5 Suspensión xm pause <domain domid> xen no muestra cuadros de diálogo que impidan el inicio del huésped. Reanudación Suspensión guardando imagen en disco Reanudación desde imagen guardada en disco 6 Gestionar tamaño del disco xm pause Bxen32bits xm unpause <domain domid> xm unpause "Bxen32bits" xm save <domain domid> <chekpointfile> xm save "Bxen32bits" Bxen32bits_savestate xm restore <chekpointfile> xm restore Bxen32bits_savestate No disponible en Xen de forma directa. Xen soporta añadir o eliminar volúmenes virtuales de la misma forma que si fueran conectados o desconectados en caliente. Comandos: xm block-attach domain-id be-dev fe-dev mode [bedom-id] Crea un nuevo dispositivo de bloques virtual domain-id ID del dominio huésped al que se contectará el dispositivo be-dev Dispositivo en el Dom0 que será exportado. Puede ser una partición física (phy:sda7) o un dispositivo montado en loopback (file://path/to/loop.iso) fe-dev Especifica cómo será presentado el dispositivo en el huésped. Se puede especificar como un nombre simbólico como /dev/hdc, o por el id del dispositivo, como 0x1400 (/dev/hdc id en hexadecimal) mode Modo de acceso en el huésped. Modos soportados w (read/write) o r (read-only) bedomain-id Dominio del anfitrión (Por defecto Dom0). block-detach domain-id devid Elimina un dispositivo de bloques virtual. block-list [-l --long] domain-id Muestra la lista de disposivos de bloques para un dominio determinado. DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

11 Soluciones alternativas: Crear un nuevo disco con el tamaño deseado y migrar los datos del antiguo al nuevo. Agrandar el sistema de archivos empleando las herramientas del sistema, así como el soporte LVM si es que está disponible. 7 Gestionar memoria RAM #Modificar la memoria con el dominio iniciado xm mem-set <domain domid> --memory SIZE #SIZE expresa la cantidad de memoria en MiB xm mem-set Bxen32bits" Gestionar red xm network-attach domain-id [script=scriptname] [ip=ipaddr] [mac=macaddr] [bridge=bridge-name] [backend=bedomain-id] 9 Crear máquina virtual virt-install --prompt script=scriptname Emplea el script especificado para configurar la red ip=ipaddr Especifica la ip en el interfaz que se creará mac=macaddr Especifica la dirección MAC que el dominio verá en su red Ethernet. Si no se especifica se generaá aleatoriamente empleando como prefijo del fabricante 00:16:3e bridge=bridge-name Nombre del puente al que conectar el vif backend=bedomain-id The backend domain id. By default this is domain 0 xm network-detach domain-id devid Elimina el dispositivo de red del dominio especificado devid Es el identificador del interfaz virtual en el dominio (ejemplo: 3 en vif22.3) xm network-list [-l --long] domain-id Muestra los interfaces de red virtuales para un dominio xm network-attach 4 bridge=xenbr0 xm network-detach 4 1 virt-install prompt What is the name of your virtual machine? myxenguest How much RAM should be allocated (in megabytes)? 300 What would you like to use as the disk (path)? /home/nas/xenguest.dsk How large would you like the disk (/home/nas/xenguest.dsk) to be (in gigabytes)? 3 Would you like to enable graphics support? (yes or no) yes What is the install location? Starting install... libvir: Xen Daemon error : GET operation failed: Retrieving file Fedora kb 00:02 DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

12 Retrieving file vmlinuz.. 100% ========================= 2.1 MB 00:11 Retrieving file initrd.im 100% ========================= 5.4 MB 00:27 libvir: Xen Daemon error : GET operation failed: Creating storage file % ========================= 3.0 GB 00:00 Creating domain... 0 B 00:06 Eliminar máquina virtual Es necesario eliminar el disco y la configuración de la máquina virtual: 1.-Eliminar disco: rm disk.img 2.-Eliminar configuración rm xen.cfg Diferencias entre versiones de Xen Versión Año Descripción Versión estudiada en el presente documento Soporte para domu de 32 bits y 64 bits paravitualizados y HVM ejecutándose simultáneamente en el hipervisor Xen de 64 bits Live Migration de huésped HVM Portabilidad CPU: permite a los administradores mover las máquinas virtuales de un servidor a otro de forma independiente del soporte de virtualización CPU Gestión avanzado de la energía (Enhanced C & P State Power Management) Soporte SCSI para domu PV Emulación 16 bits en Intel VT Versión de QEMU actualizada Soporte VT-d Device Pass-Though Direct OpenGL-accelerated video output scalling Mejoras en el rendimiento por medio de nuevos algoritmos de acceso a memoria Mejoras en la gestión energética por medio del empleo de nuevos algoritmos para controlar el ahorro de energía del procesador Primera versión de Xen Client, un hipervisror para dispositivos cliente Mejoras en el rendimiento mediante el empleo de algoritmos más eficientes y técnicas de pass-through PCI Pass-through Todos los Slots PCI disponibles incluyendo hot plug Selección por parte del usuario de los slots PCI HVM Pass-through Tolerancia a fallos Soporta sincronización transaccional de los estados de VM entre los servidores físicos. Netchannel2 Avances significativos en el soporte hardware de red empleando SMART NICS con colas múltiples y funcionalidades SR-IOV Biktap2 Nueva implementación de disco duro virtual (VHD) que proporciona snapshots de alto rendimiento y el clonado, además de soportar la realización de snapshots sin la necesidad de detener la máquina virtual PVOps Domain 0 Permite emplear el kernel de Linux más reciente DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

13 Mejoras en la memoria Nuevos algoritmos que incrementan el rendimiento y las capacidades. La RAM no utilizada de las máquinas paravirtualizadas se gestiona de forma centralizada para reutilizarla según las necesidades. Page Sharing: múltiples VMs pueden compartir paginas de memoria reduciendo así el consumo de memoria total Mejoras en SR-IOV PCIe Pass-through PV-USB y VGA Pass-through 64 vcpus por huésped y 1 TB RAM por host Referencias R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Tabla 2: Tabla de referencias de Xen N. MATTHEWS, JEANNA. ELI M.,DOW DESHANE, TODD. HU,WENJIN. BONGIO, JEREMY. F. WILBUR, PATRICK. JOHNSON, BRENDAN, Running Xen. A Hands-On Guide to de Art of Virtualization (Boston, Prentice Hall, 2008) Instalación y configuración de Xen Linux/html-multiples/ch03s04.html Linux man pages Xen Xen 3.2 Data Sheet Xen 3.3 Data Sheet Xen 3.4 Data Sheet Xen 4.0 Data Sheet KVM Introducción KVM-Versión Número de funcionalidades Total Obligatorias Relevantes Opcionales Requeridas Cumplidas Tabla de funcionalidades Funcionalidades Id. Tipo Descripción funcionalidad KVM 1 Obligatoria Inicio y apagado de la máquina virtual mediante CLI DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

14 2 Obligatoria Desactivación de la suspensión automática por inactividad de la máquina virtual 3 Obligatoria Portabilidad de la máquina virtual 4 Obligatoria Gestión de cuadros de diálogo (desactivar cuadros de diálogo) 5 Relevante Suspensión y reanudación de la máquina virtual mediante CLI 6 Opcional Gestión del tamaño del disco mediante CLI No 7 Opcional Gestión de la memoria RAM mediante CLI No 8 Opcional Gestión de la red mediante CLI 9 Opcional Creación y eliminación de máquina virtual mediante CLI Descripción detallada Nota: Para la gestión de KVM se ha empleado virsh, por ser más versátil. Id. Comandos 1 Iniciar máquina virtual virsh -c qemu:///system start <config_file> <config_file> nombre de la máquina virtual Apagar máquina virtual virsh -c qemu:///system start kvmvm virsh -c qemu:///system shutdown <config_file> 2 Desactivar suspensión automática virsh -c qemu:///system start kvmvm Es necesario desactivar las opciones de ahorro de energía del huésped. 3 Migración a otro equipo Se puede efectuar una migración de forma manual copiando el archivo de configuración, almacenado en /etc/libvirt/qemu, y el archivo disco imagen, almacenado en /var/lib/libvirt/images, a otro equipo. Es posible efectuar la migración miediante virsh: migrate [--live] <domain> <desturi> [<migrateuri>] [<dname>] --live Live migration <domain> Domain name, id or uuid <desturi> Connection URI of the destination host <migrateuri> Migration URI, usually can be omitted 4 Desactivar cuadros de diálogo Ejemplo: virsh migrate --live kvmvm qemu+ssh://host.example.com/system Si se emplea virsh no se muestran cuadros de diálogo, sino que se genera un log para cada una de las máquinas virtuales en funcionamiento que se almacena en /var/log/libvirt/qemu/ DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

15 5 Suspensión virsh -c qemu:///system suspend <vm_name> <dom_id> <vm_name> Nombre de la máquina virtual <dom_id> Identificador numérico del huésped <vm_state_filename> Nombre del archivo en el que se almacenará el estado de la máquina virtual Reanudación virsh -c qemu:///system suspend kvmvm virsh -c qemu:///system resume <vm_name> <dom_id> <vm_name> Nombre de la máquina virtual <dom_id> Identificador numérico del huésped Suspensión guardando imagen en disco Reanudación desde imagen guardada en disco virsh -c qemu:///system resume kvmvm virsh -c qemu:///system save <vm_name> <vm_state_filename> <vm_name> Nombre de la máquina virtual <vm_state_filename> Nombre del archivo en el que se almacenará el estado de la máquina virtual virsh -c qemu:///system save kvmvm kvmvm.state virsh -c qemu:///system restore <vm_state_filename> <vm_state_filename> Nombre del archivo en el que se almacenará el estado de la máquina virtual 6 Gestionar tamaño del disco virsh -c qemu:///system save kvmvm kvmvm.state No disponible en KVM 7 Gestionar memoria RAM No disponible en KVM Solución alternativa: Crear un nuevo disco con el tamaño deseado y migrar los datos del antiguo al nuevo Solución alternativa: Apagar la máquina virtual y modificar el archivo de configuración para especificar la memoria deseada 8 Gestionar red No está soportado el hotplug de interfaces de red. Para gestionar las interfaces de red es necesario modificar el archivo de configuración de la máquina virtual 9 Crear máquina virtual virsh define <config_file> <config_file> Nombre del archivo de configuración que se empleará para ejecutar la máquina virtual DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16

16 Eliminar máquina virtual virsh create <config_file> #Ejecuta la máquina virtual Es necesario eliminar el disco y la configuración de la máquina virtual: 1.-Eliminar configuración: virsh destroy <vm_name> <dom_id> <vm_name> Nombre de la máquina virtual <dom_id> Identificador numérico del huésped virsh undefine <vm_name> <vm_name> Nombre de la máquina virtual 2.-Eliminar disco: El disco duro virtual aún está almacenado en el anfitrión y por tanto es necesario eliminarlo manualmente Referencias R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 Linux man pages Tabla 3: Tabla de referencias de KVM KVM LibVirt Blog Ubuntu Documentation Ubuntu Wikibooks DO_SIS_formigacloud_funcionalidades_hipervisores_V5.odt Act:08/09/ / 16