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VMware – Estrategia de Virtualización
VMware es una empresa dedicada a proveer virtualización de máquinas para
plataformas Intel, con una sólida y larga reputación en el mercado mundial. A
nivel nacional, Cibergroup ha implantado proyectos exitosos empleando su
tecnología, y existen numerosos ejemplos en diversos ámbitos.
Compuesto por ESX Server 2.1, SMP, Vmotion, y un sistema de administración
global de máquinas virtuales, permite administrar centralizadamente el conjunto de
servidores, posibilitando esquemas de manejo de carga y control de sistemas en
forma más dinámica, expedita y con mejores funcionalidades.
ESX Server y SMP son los virtualizadores de máquinas y efectivamente disponen
de ambientes independientes, a nivel de los recursos de hardware, hospedando
sistemas operativos como Windows NT, 2000, 2003, Linux, y otros, en forma
independiente unos de otros. Los mecanismos de virtualización consideran cpu,
memoria, adaptadores ethernet, discos y adaptadores de canal de fibra entre los
recursos que son controlados.
Vmotion es una tecnología que permite mover máquinas virtuales entre servidores
físicos, sin detener los servicios. Disponiendo de sus datos en almacenamiento
externo a la máquina física, en un medio compartido, Vmotion efectivamente
congela sus operaciones, transfiere la imagen de la máquina virtual a un nuevo
servidor, y continúa las operaciones previamente congeladas. Esta tecnología
permite balancear carga entre servidores, efectuar mantenciones, y disponer de
mecanismos de contingencia en forma efectiva y con mínimo impacto en los
usuarios finales.
Máquinas Virtuales para procesadores Intel – VMware
WMware a través de sus productos de virtualización de hardware, basados en
ambientes pioneros como el IBM/VM 370, permite adoptar innovadoras estrategias
en plataformas Intel.
Esta capa de virtualización provee una plataforma
consistente para desarrollos, pruebas, y soporte de aplicaciones, partiendo en el
escritorio del desarrollador hasta los centros de datos de producción.
El concepto de máquina virtual de VMware ofrece una completa virtualización del
hardware; el sistema operativo residente y sus aplicaciones nunca pueden
determinar qué recursos físicos están empleando, tales como el procesador en
que se ejecutan en sistemas SMP, o la memoria en la cual están mapeadas sus
páginas. La virtualización de la cpu incorpora
ejecución directa: instrucciones privilegiadas por
los procesadores sin sobrecarga por emulación.
La capa de virtualización provee una máquina
física idealizada, aislada de otras máquinas en el
sistema. Presenta los dispositivos virtuales que se
mapean y comparten dispositivos físicos: éstos
incluyen cpu, memoria, buses de E/S, interfaces de red, adaptadores de
almacenamiento (HBA), interfaces humanas, BIOS, y otros.
Cada máquina virtual ejecuta su propio sistema operativo y aplicaciones. No
pueden comunicarse entre ellas o intercambiar información, excepto por medio de
mecanismos de red similares a los empleados en comunicar máquinas físicas.
Esta aislación conduce a muchos usuarios de VMware a construir firewalls
internos u otros mecanismos de protección de ambientes de red, permitiendo a
algunas máquinas virtuales conectarse al exterior mientras otras sólo se conectan
vía redes virtuales por otras máquinas virtuales.
En la arquitectura de ESX, el sistema operativo residente interactúa sólo con el
hardware virtual estándar x86-compatible
presentado por la capa de
virtualización. Esto provee la capacidad para que VMware ESX soporte cualquier
sistema operativo compatible x86. En la práctica, sin embargo, VMware soporta
un subconjunto de SO que son probados a través del ciclo de desarrollo del
producto. VMware documenta la instalación y operación de de esos sistemas
operativos y entrena al personal técnico en su soporte.
A causa de que las aplicaciones interactúan solamente con el sistema operativo, y
no con el hardware virtual subyacente, una vez que se ha establecido y certificado
la compatibilidad con el hardware, la compatibilidad con las aplicaciones no es
tema de soporte.
Diseño y Arquitectura de la Solución con VMware
Uno de los beneficios de la utilización de VM es el de poder utilizar capacidades
disponibles (ociosas) entre máquinas virtuales. En general, es típico que cada
servidor sea configurado y diseñado para dejar una capacidad remanente que
permita absorber peaks de carga, o eventuales crecimientos. Si bien esta es una
política saludable, tiene el efecto adverso de que en la suma total de servidores
(y este es un efecto importante cuando se trata de varios equipos), la capacidad
que permanece ociosa es comparable a uno o más equipos.
En sistemas físicamente independientes, es imposible emplear estos recursos
(cpu, memoria, E/S, LAN).
Como se grafica en la figura, cada servidor deja una cierta capacidad sin utilizar,
que sumada podría equivaler a uno o más equipos.
Por otra parte, el hecho de disponer de un sistema independiente para cada
servicio, supone que hay también una protección ante una eventual falla de un
sistema, sea por el sistema operativo, la aplicación, o disponibilidad de un recurso
específico.
La aplicación de VMware permite disponer los beneficios de cada aspecto
mencionado, sin compromisos.
Al centralizar físicamente varios servicios, cada uno en una máquina virtual, VM,
independiente lógicamente, permite por un lado optimizar el uso de recursos
ociosos, y por otra parte provee ambientes protegidos a partir del nivel del sistema
operativo, con lo cual aísla cada servicio de fallas de otros ambientes. Si esto se
combina con capacidades de clustering nativo del sistema operativo, o de
balanceo de carga de las aplicaciones, se obtienen elevados niveles de
prestaciones tanto en rendimiento y reutilización de recursos, como en
disponibilidad de recursos.
Asignación de Recursos
Bajo VMware, cada VM, y su sistema operativo residente y aplicaciones, reciben
acceso compartido a los recursos físicos de que dispone el equipo servidor. Esta
compartición se realiza en base a cuotas proporcionales y prioridades, pudiendo
cada VM acceder a fracciones de procesador, hasta el equivalente a 2
procesadores físicos en el caso de cpu. Esquemas similares se aplican al caso de
la memoria, canales de E/S a disco, y acceso a canales ethernet.
Esta asignación es administrable, permitiendo reservar recursos para aplicaciones
críticas en desempeño, o pudiendo ser dinámicamente controladas por los
administradores, sin interrumpir para ello la normal operación de las aplicaciones.
En la práctica significa que los recursos ociosos pueden ser aprovechados por
otros procesos, o en caso de requerirse potenciar uno o más servicios, disminuir
las prioridades de procesos menos requeridos.
Eventualmente, ante la disponibilidad de recursos, es posible crear dinámicamente
nuevas VM, en forma temporal, para disponer de servicios esporádicos.
Considérese el caso de requerir un ambiente de testing, o de desarrollo, por un
período determinado, lo cual normalmente significa necesitar disponerse de al
menos un servidor físico, que eventualmente debe ser desechado. Con VMware
esto se puede hacer sin requerirse de recursos reales, sólo reutilizando recursos
disponibles.
El incremento de potencia permitiría puntualmente ofrecer mayores y mejores
niveles de servicio ante requerimientos periódicos en que algunos sistemas
pueden verse sometidos a alta demanda, lo cual en servidores tradicionales no
puede hacerse.
La creación de nuevas máquinas virtuales por demanda utiliza capacidades
ociosas para facilitar ambientes temporales, como pruebas, desarrollos,
validaciones, certificaciones, etc., en que generalmente se requieren recursos
escasos por períodos cortos (días, semanas), luego de lo cual quedan disponibles
para otras labores. En general esto requiere emplear un recurso menor que esté
disponible, o adquirir una activo valioso que luego no es utilizado.
VMware VirtualCenter
Virtual Infraestructure provee una capa de abstracción entre hardware de cálculo,
almacenamiento, y redes, y el software que se ejecuta en éstos.
En una infraestructura virtual, los usuarios ven los recursos como si estuvieran
dedicados a ellos. El administrador maneja y optimiza recursos globalmente a
través de la organización
Utilizando la plataforma de máquinas virtuales de ESX, VirtualCenter crea una
imagen uniforme del hardware – implementado por ESX – sobre el cual se ejecuta
el sistema operativo y aplicaciones.
Sobre esta plataforma, la familia de productos de VMware provee administración y
provisionamiento de las máquinas virtuales, consolidación continúa de cargas de
trabajo a través de servidores físicos, y la tecnología Vmotion para movilidad de
máquinas virtuales.
Vmotion habilita mantenciones con cero inactividad de aplicaciones. Vmotion
permite una reconfiguración rápida y optimización de recursos a través de la
infraestructura virtual pues los cambios se realizan en-línea, sin impacto en los
usuarios.
Migra una máquina virtual en producción,
ejecutando aplicaciones, a un servidor
físico distinto conectado al mismo
almacenamiento compartido (SAN), sin
interrupción de servicio.
Los servidores pueden ser programados
para mantención, sin interrumpir el servicio.
Es importante destacar que hoy, ESX
Server 2.1 es compatible a nivel de
máquinas virtuales con las versiones
Workstation y GSX, lo cual facilita considerar nuevos mecanismos en las áreas de
desarrollo, testing, y producción.
Efectivamente, el paso entre desarrollo y testing, en ambientes separados,
generalmente requiere traspasar el desarrollo de alguna forma, lo cual debe ser
instalado en una nueva plataforma, con su software básico requerido.
Si el desarrollo se realiza sobre una máquina virtual con VMware Workstation, el
traspaso podría ser simplemente transferir la máquina virtual completa a una
plataforma de testing, bajo ESX. El tiempo en hacer esto es de algunos minutos.
Por otro lado, Workstation permite tener múltiples ambientes en la misma máquina
física, sin perturbarse entre ellos, lo que permite mantener activos múltiples
proyectos en forma concurrente. Esto aumenta la productividad, y el uso eficiente
de recursos en una forma dramática.
Beneficios
1. Balanceo de carga entre servidores, facilitando elegir la mejor combinación
de servicios y plataformas existentes, para disponer los mejores recursos y
niveles de servicios.
2. Administración centralizada de servidores lógicos.
3. Soporte para Disaster Recovery, con la aplicación de Vmotion, y empleando
la replicación de las bases de datos, quedan sentadas las bases
tecnológicas de la arquitectura de Alta Disponibilidad de servicios.
4. Portabilidad de máquinas, dada la independencia de las plataformas
soportantes, un servicio o aplicación es fácilmente transportable a otra
plataforma, incluso sin detener el servicio.
5. Uso de recursos ociosos, durante períodos en que los servicios no estén en
uso intensivo, se pueden utilizar sin impacto ni costos adicionales en
utilizarse en otros servicios. Por ejemplo, un servicio de base de datos que
tiene actividad de 8:00 a 14:00, deja libre sus recursos de máquina para
emplearse, por ejemplo, en extracción de datos, ambientes de pruebas,
etc., en el resto del día.
6. Ambientes de testing, pueden crearse utilizando recursos ociosos, y una
vez terminado su ciclo, respaldarse, y reutilizar la máquina. Ante una
eventual necesidad, es posible restaurarlo completamente, sin necesidad
de costosos procesos de reinstalación de software, ni de máquinas físicas.
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