Tecnologías del Sur. Articulo de Interés. Por Federico Schmale

Transcripción

1 Tecnologías del Sur Articulo de Interés Por Federico Schmale

2 IT 2.0 La era de la Consolidación

3 Temario Que es consolidar y porque es útil Que es la Virtualización Que son los Blades Como utilizar ambas tecnologías para alcanzar la consolidación Consolidar fuera del datacenter Otros tipos de consolidación Page 3

4 Qué se entiende por consolidar? Dar solidez o firmeza a algo. En el ámbito de TI, puntualmente en el datacenter, consolidación implica combinar cargas de trabajo de diferentes equipos en un número menor de sistemas. Se basa en el uso eficiente de los servidores de manera de reducir el número total de servidores o minimizar la distribución geográfica de los mismos. En la practica esto se denomina Server sprawl, situación en la cual múltiples servidores sub utilizados requieren mas espacio o consumen mas recursos de los que pueden justificar. Page 4

5 Que ventajas ofrece consolidar el Datacenter En general los servidores trabajan a un 5-20% de su capacidad, algo que a los ojos de los financieros no resulta atractivo. Mas servidores significan mas recursos, espacio, energía, administración, mantenimiento, etc. Queda claro entonces que reducir el número de sistemas a administrar es el principal objetivo de los departamentos de TI. La reducción del numero de dispositivos en la infraestructura impactará positivamente en el presupuesto del departamento de TI reduciendo el TCO y maximizando el ROI. Es por esto que la tendencia global es a consolidar y se dice que estamos en la era de la consolidación. Page 5

6 Reseña: TCO y ROI TCO Costo total de propiedad (Total Cost of OwnerShip o TOI) es el costo total de proveer y mantener una solución informatica. Le permite a los usuarios conocer los costos directos e indirectos, así como los beneficios de la compra de equipos o software. Es un modelo que ayuda a las corporaciones a entender los costos incurridos, presupuestados o no, por poseer y utilizar un componente de la infraestructura informática a lo largo de su ciclo de vida. TCO = suma de costos directos + costos indirectos Page 6

7 Reseña: TCO y ROI ROI retorno sobre la inversión (Return of investment o ROI) es el beneficio que obtenemos por cada unidad monetaria invertida durante un período de tiempo. Suele utilizarse para medir la viabilidad de un proyecto y medir su éxito. ROI = Beneficios/Costos El costo siempre es más fácil de medir. Casi siempre sabemos lo que gastamos pero lo realmente complicado es cuantificar el beneficio. Page 7

8 Métodos de Consolidación Una forma de consolidar servidores es reducir el numero de servidores consolidando múltiples aplicaciones en un único servidor, esto se denomina escalabilidad vertical. Muchas veces no es posible de aplicar dada la heterogeneidad de sistemas dentro del datacenter, p.ej. Un Active Directory corriendo en Windows 2003 Server y una servidor web corriendo en Linux. Esto imposibilita colocar ambos servicios en el mismo equipo* ya que utilizan diferentes S.O. Otras veces no es posible por cuestiones de seguridad. Debemos utilizar una plataforma que nos permita utilizar al máximo el poder de computo del servidor y a su vez sea independiente de la heterogeneidad de sistemas que conviven en el datacenter. Page 8

9 Virtualización En este punto es donde entra en juego la virtualización de hardware ya que permite crear una abstracción lógica de los aspectos físicos del hardware subyacente y así ver al hardware como un pool de recursos. Esta capa o nivel existe entre el hardware del equipo (host) y el sistema operativo de la máquina virtual (guest) que corra sobre el. La clave esta en que podemos tener múltiples instancias de sistemas guest (virtuales) sobre un mismo host sin importar que sistema operativo* corran las maquinas virtuales. * Dependiendo de la técnica usada Page 9

10 Virtualización Existen varias técnicas que logran crear esta abstracción. Cada técnica tiene contraposiciones entre la performance que brinda y su flexibilidad. En general mayor performance implica menos flexibilidad y viceversa. Las mas conocidas son: - Emulación - Paravirtualización - Virtualización de SO - Basada en Host - Hypervisor Page 10

11 Virtualización Podemos clasificarlas principalmente si requieren de un sistema operativo base debajo de la capa de virtualización o directamente la virtualización se realiza sobre el hardware (bare metal). Virtualización Sobre SO Hypervisor Emulación Full Paravirtualización Traducción Binaria Virtualización de SO Page 11

12 Virtualización Emulacion Es la mas fácil de implementar y menos eficiente forma de virtualización de todas las nombradas anteriormente. Esta permite a un SO correr sobre otro SO. El emulador recrea el entorno entero, incluyendo todas las instrucciones de CPU y los dispositivos de E/S utilizando software. Esto nos permitiría por ejemplo correr Windows sobre Linux. Los emuladores poseen una sobrecarga muy importante ya que cada instrucción de CPU debe ser traducida y ejecutada por un proceso de emulación. Uno de los emuladores mas propagados es QEMU. Page 12

13 Virtualización Virtualización de SO Es virtualización completa a nivel de SO la cual crea múltiples entornos virtuales del SO base. Cada instancia posee un entorno en donde se ejecuta compartiendo recursos de sistema (ya virtualizados) y el SO de base. Dado que cada instancia comparte el mismo SO virtualizado, es decir cada instancia es una copia, el overhead es mínimo. Esto limita el soporte a sistemas operativos que pueden correr, ya que solamente se puede virtualizar una copia del base. Ejemplos de esto son Solaris containers para Solaris y Virtuozzo (win y Linux). Page 13

14 Virtualización Full (Host-approach) La técnica basada en host es una mezcla de emulación y virtualización de SO en donde hay un sistema operativo corriendo bajo el entorno virtualizado. Hay una capa entre las diferentes instancias virtualizadas (guests) y el sistema operativo base (host), pero a diferencia de la virtualización de host no es necesario que las instancias sean una copia del SO base, esto permite que se creen entornos heterogeneos. Sin embargo cada operación de E/S deben pasar tres niveles de software (el SO virtual, la capa de virtualizacion y el SO base ), esto no lo hace la mejor opción para aplicaciones de E/S intensiva. Ejemplos de virtualización basada en host son MS Virtual Sever, VMware Server y Virtual Box. Page 14

15 Virtualización Basada en Host (Host-approach) Page 15

16 Virtualización Paravirtualización En este caso el sistema operativo huésped debe ser modificado para saber que va a correr en un entorno virtualizado. El huésped utiliza una API especial para comunicarse con la capa de virtualización y interactuar directamente con el hard. Si bien tenemos claros beneficios por el lado de la performance se pierde compatibilidad ya que el SO huésped debe ser modificado. Uno de los componentes más destacados de esta familia es XEN, quien permite paravirtualización utilizando sistemas operativos modificados. También Hyper-V de Microsoft. Page 16

17 Virtualización Translación Binaria La traduccíon binaria al igual que la emulación virtualiza el hardware, memoria, CPU, E/S y almacenamiento para las diferentes máquinas virtuales. El kernel del hypervisor traduce todas las instrucciónes del SO virtual al hardware subyacente. La instancia virtual realiza una hypercall al hypervisor y este la traduce al hardware. Esto genera mas sobrecarga que el enfoque de paravirtualización, pero no limita a usar solo SO modificados, podemos usar cualquier SO. El principal exponente de esta técnica es Vmware ESX. Page 17

18 Virtualización Hypervisor (Bare-Metal) Page 18

19 Estructuras: Xen Server y Vmware Paravirtualización Vs Translación Binaria Page 19

20 Virtualización La tendencia en general es a utilizar hypervisors como técnica de virtualización ya que brinda una buena performance y alta flexibilidad. Para ambientes de testing la virtualización basada en host es una excelente alternativa. Los tres hypervisors más conocidos son - Vmware ESX - Xen Server (open source) - Microsoft Hyper-V Page 20

21 Virtualización Gracias a está técnica alcanzamos la consolidación de muchas instancias de servidores en un único servidor. El grado de consolidación (guests/host) dependerá del hardware con que cuente el host y los requisitos computacionales del las diferentes instancias virtuales que corran sobre el. Page 21

22 Virtualización Hasta ahora escuchamos las ventajas que brinda la virtualización y de los que permitiría lograr en el datacenter. Si bien esto es cierto requerirá cierta seguridad en cuanto al hardware que dará soporte a nuestro entorno virtualizado, ya que estamos colocando todos los huevos en la misma canasta. Será necesario contar con hardware redundante (sin únicos puntos de falla) que soporte la carga de las instancias virtuales que ejecuten sobre el y que además brinde la flexibilidad necesaria para el crecimiento de la infraestructura. Los servidores blades cumplen con todos los requisitos anteriores y más. Además permiten seguir consolidando el datacenter. Page 22

23 Servidores Blade La arquitectura de los servidores blade se diseño para minimizar los requerimientos de espacio, simplificar las conexiones entre componentes y mejorar la administración de los componentes del sistema. El chasis de los blades toma muchos principios de la arquitectura de chasis construida para la industria de las telecomunicaciones y los aplica. El mas claro es el de colocar los blades en slots dentro del chasis. Otro de los principios es el de compartir una fuente de poder común a todos los blades como así también la refrigeración. El chasis provee la interconexión entre los blades y los distintos tipos de switch (Eth, SAN, etc) eliminando mucho del cableado necesario para los servers rackeables comunes. Page 23

24 Servidores Blade Los objetivos de diseño fundamentales para los sistemas blade son: - Integración de varios componentes para ser compartidos por los blades en el chasis, incluyendo fuentes de poder, ventiladores, dispositivos E/S, etc. - La administración en conjunto de todos los blades, es decir, la administración del chasis con todos sus componentes internos incluyendo los blades. - Redundancia de los switchs y módulos de administración del chasis como así también del poder y de los coolers. - Por qué son una buena elección? Page 24

25 Servidores Blade Infraestructura típica de datancenter Firewalls Routers (L3 switches) Public Internet/ intranet clients Layer 4-7 switches Layer 2 switches Network servers Application servers Security servers Application servers Web servers Storage fibre switches Security gateway File servers IBM WebSphere Application Server software Storage fibre switches SAN Page 25

26 Servidores Blade Infraestructura implementada con Blade servers Firewalls Routers Public Internet/ intranet clients Único punto de administración de servidores Eliminacion del cableado de interconexión LAN Eliminacion del cableado de interconexión SAN Switches integrados dentro del chasis Costos de KVM reducidos Costos de distribución de energía reducidos drasticamente Reducción en consumo de energía, enfriamiento y espacio. SAN Page 26

27 Servidores Blade Servers per Rack x3550 HS21 5KW 10KW 15KW 20KW Rack Power Available Server 5KW 10KW 15KW 20KW x HS Page 27

28 Servidores Blade Costo adquisición Servidores Ethernet - Switches - Cableado Fibra - Adaptadores - Switches - SFP/GBIC - Cableado Administración - Adaptadores - Cableado - Puertos del switch KVM - Switches - Cableado Power - Fuentes - Cableado Racks Extesiones de Garantía Costo Operacional Espacio - Costo por metro cuadrado Operacional - Energia - Aire acondicionado Peso - Peso en el piso TCO / Administración - Instalación/Armado - Expansion - Comlejidad - Diskless Page 28

29 Servidores Blade Queda claro de lo anterior que esta arquitectura permite minimizar el TCO y maximizar el ROI por lo que son la elección elegida por la mayoría de los departamentos de TI en la actualidad. Además permite consolidar todos los dispositivos del datacenter en una sola entidad. Page 29

30 Servidores Blade Los Componentes de la arquitectura son: - Chasis - Blades - Switchs - Módulo de administración - Módulos compartidos - KVM - DVD, Floppy - Podría tener o no storage interno Page 30

31 Servidores Blade Chasis Contiene todos los componentes del sistema, conecta los componentes a través del mid-plane. Incluye las fuentes y ventiladores que proveen energia y ventilación a todo el sistema. Page 31

32 Servidores Blade Chasis (Frente) USB port Optical drive Diskette drive Soportes Peso:40Kg Hasta 110 Kg lleno 14 slots Page 32

33 Servidores Blade Chasis (Atrás) Fuentes redundantes hot swap Módulo de Administración 4 Slots para Switchs Slot libre para otro Módulo de admin) Coolers redundantes hot swap Page 33

34 Blade Server Chasis (diagrama interno) Espacio de ventilación Upper midplane Blade server Switchs redundantes Lower midplane E/S y poder redundantes Blade server Page 34

35 Blade Server Chasis (Mid-plane) Upper midplane IBM BladeCenter E Chassis Espacio ocupado por el servidor Espacio de Ventilación Conector E/S Conector Energía Conector E/S Conector de energía Lower midplane Page 35

36 Blade Servers Blade El blade es el elemento de computo o nodo de procesamiento de la arquitectura. Puede tener 1 o 2 CPUs los cuales a su vez pueden ser multicore, existen algunos de 4 CPU que ocupan 2 unidades en el chasis. Además tienen memoria, red y una tarjetas de E/S. Pueden o no tener discos. Page 36

37 Blade Servers Page 37

38 Servidores Blade Blade (Interior) 2x Intel Xeon 5500 (Nehalem EP) USB Interno (Embedded Hypervisor) Conexiones de Poder y E/S 2x Discos Hot-Swap (SAS o SSD) Slots de Expansión para E/S(1x CIOv + 1x CFFh) 12x VLP DDR3 (96GB Max / 1333MHz Max) Page 38

39 Servidores Blade Módulos Conectividad Comúnmente existen dos tipos de módulos, los switch y los pass-trougth. La diferencia entre uno y otro es que uno es que los switches son dispositivos activos, concentradores de E/S que conmutan paquetes, mientras que las tarjetas de pass-trough son adaptadores 1-1 entre el blade y el exterior. La arquitectura cuenta generalmente con 2 o 3 switches por chasis que comunican los blades con distintos tipos de redes en el exterior por ejemplo ethernet y SAN. Page 39

40 Servidores Blade Módulo de Administración Es el responsable de manejar y controlar varios componentes del sistema, fuentes, coolers, switches y los blades. Es también responsable de encender y apagar el sistema y sus componentes individualmente. Page 40

41 Servidores Blade Almacenamiento No existe un tipo de dispositivo de almacenamiento especial para este tipo de arquitectura. Pueden ser discos internos en los blades, subsistemas de discos conectados directamente a la lata o bien una SAN. Teniendo en cuenta que hablamos de consolidar y de maximizar el uso de recursos en busca de minimizar el TCO y maximizar el ROI lo ideal sería pensar en un almacenamiento compartido para todos los blades. Es decir, una NAS o una SAN. Esto nos permitiría guardar distintas imágenes de SO dentro de este almacenamiento permitiendo que cada blade bootee desde la imagen que desee. Por el lado de la virtualización permitiría guardar sobre el mismo storage todas las imágenes de las VMs pudiendo moverlas entre los diferentes blades para realizar balanceo de carga o bien políticas de redundancia. Page 41

42 Servidores Blade Almacenamiento Page 42

43 Consolidación Ahora que ya conocimos las herramientas vemos que utilizandolas en conjunto podemos alcanzar un alto grado de consolidación dentro del datacenter. Por un lado tenemos la consolidación por hardware que brinda el utilizar servidores blade y por otro la consolidacion por software que brinda la virtualización. Y generar una infraestructura virtual consolidada sobre una arquitectura que brinda un alto grado de tolerancia a fallos. Page 43

44 Consolidación Esto nos brindara además ventajas adicionales. Cualidades que antes eran muy difíciles o hasta imposibles de alcanzar. Los hypervisors mas importantes permiten: - Movimiento de instancias (guest) en caliente. - Balanceo dinámico de recursos. - Alta disponibilidad. - Políticas de Failover. - Clonar instancias en caliente. Page 44

45 Consolidación Vmware Infraestructure 3 Video Demo Page 45

46 Consolidación Arquitectura Vmware Infrastructure 3 ( hoy Vsphere 4) Page 46

47 Consolidación Fuera del Datacenter Consolidación de equipos de escritorio. Es un concepto que tiene mas de 30 años y que ahora vuelve para desplazar al concepto de workstation en el usuario final. El objetivo fundamental perseguido como siempre es el de minimizar el TCO y maximizar el ROI. Consiste en clientes delgados conectados a la red y mapeados a una instancia virtual que corre en un servidor centralizado. Bajo este modelo se ahorra en hardware y sobre todo en administración, energia y seguridad. Page 47

48 Consolidación Fuera del Datacenter Thin Client Page 48

49 Otros tipos de Consolidacion A considerar: - Consolidación de Servidores - Consolidación de aplicaciones - Consolidación de Storage - Consolidación de servicios compartidos - Consolidación de redes - Consolidación de centros de datos (centralización) - Consolidación de los recursos humanos y los procesos. Page 49

50 Ing. Federico Schmale Tecnologías del Sur Tel: Mail: WEB: Page 50