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Virtualización en Windows Server 2008

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Código: HOL-VIR02. Virtualización en Windows Server 2008. Julián Blázquez García jblazquez@informatica64.com. Agenda. Introducción Tipos y arquitecturas de virtualización Arquitectura del Windows Hypervisor Características y requerimientos de Windows Server 2008 Virtualization.

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Presentation Transcript
virtualizaci n en windows server 2008

Código: HOL-VIR02

Virtualizaciónen Windows Server 2008

Julián Blázquez García

jblazquez@informatica64.com

agenda
Agenda
  • Introducción
  • Tipos y arquitecturas de virtualización
  • Arquitectura del Windows Hypervisor
  • Características y requerimientos de Windows Server 2008 Virtualization
por qu virtualizar
¿Por qué virtualizar?

Datos y Configuraciones

Aplicaciones

SistemaOperativo

La dependenciacreacomplejidad

La separacióncreaflexibilidad

Hardware

que es la virtualizaci n
¿Que es la Virtualización?

Retos de la Virtualización

Sin Virtualización

Con Virtualización

Presentación Virtual

Capa de presentaciónseparada del proceso

Interfaz de usuario ligada al proceso

Infraestructura

Perfiles Virtuales

Perfil/configuracion personal separada del SO

Perfiles y configuraciones personales ligadas al S.O.

Gestión

Aplicaciones Virtuales

Cualquier aplicación en cualquier equipo,

bajo demanda

Aplicaciones instaladas en hardware y S.O específicos

Licenciamiento

Sistema Operativo asignado a un hardware específico

Máquinas Virtuales

Asignar cualquier SO a cualquier servidor o PC

Interoperabilidad

Almacenamiento asignado a específicamente

Almacenamiento Virtual

Almacenamiento y backup a través de la red

Soporte

Red asignada a localizaciones específicas

Red Virtual

Localización de recursos de red dispersos

slide5

Potencia

Multicore

Puntos de inflexión del Hardware

64-Bit

Virtualización

inversiones de microsoft en virtualization
Inversiones de Microsoft en Virtualization

Licencias

Infraestructura

Gestión

Interoperabilidad

Aplicaciones

Modelo de licencias sencillo, flexible y barato

Formato VHD libre de royalties

Agilidad

Mejor uso de los recursos

Partners con AMD e Intel

Facilita la consolidación de la infraestructura Virtual

Mejor utilización de los recursos

Aligera los costes de las TI

Soportar entornos hererogéneos en el datacentes

OSP (Open Specification Promise) VHD

Acelerar el despliegue

Reducir el cosete de soportar diferentes aplicaciones

Convertir aplicaciones en servicios en tiempo real

Terminal Services

del producto a la estrategia
Del producto a la estrategia

Acelera la consolidación y aprovisionamiento de servidores

Reducción de espacio y consumos

Elimina los problemas de compatibilidad de aplicaciones

ROI es a menudo inferior a 6 meses

Copias de seguridad y restauración simplificados

Continuidad del negocio construida dentro del propio modelo

Aprovisionamiento dinámico

Transformación del la infraestructura física de clientes y servidores en capas lógicas

La gestión se basa en políticas y sistemas dinámicos de autoservicio

Reduce el TCO

Permite la IT

Dinámica

Aumenta la

Disponibilidad

escenarios de virtualizaci n
Escenarios de Virtualización

Continuidad del negocio

Consolidación de Servidores

Pruebas y desarrollo

Delegaciones Remotas

disminuci n del tco
Disminución del TCO

.NET

IIS

Exchange

.NET

Oracle

Baja utilización/consumoeléctrico/refrigeración/espaciofísico/localizacionesremotas

Gestión de los entornosfísico y virtual

Consolidación de Servidores

Continuidad del negocio

Acelerar el Aprovisionamiento

Pruebas y Desarrollo

el datacenter din mico
El Datacenter Dinámico

Models

Management

Application Virtualization

.NET

.NET

Hardware Virtualization

Physical Datacenters

pilares del licenciamiento en entornos virtuales
Pilares del licenciamiento en entornosvirtuales

Licenciamientobasado en instancias

Permitenuevosmodelos de uso

Windows Server Enterprise Edition

Incluye 4 instanciasvirtuales

Windows Server DatacenterEdition

Permite un númeroilimitado de instancias

Licenciamientoporprocesador virtual

SQL Server, BizTalk Server, etc.

Licenciamientoporinstancia en ejecución

Distribución flexible de máquinasvirtuales

licenciamiento de windows server
Licenciamiento de Windows Server

Independiente de la tecnología de virtualización utilizada

ejemplos
Ejemplos:
  • Windows Server VirtualizationCalculators

http://www.microsoft.com/windowsserver2003/howtobuy/licensing/calculator.mspx

tipos de virtualizaci n
Tipos de Virtualización
  • Emulación
    • Se emula un tipo de arquitectura en otra (PearPC, PPC, SmartPhone)
  • Nativa (o total)
    • La pila de virtualización emula una cantidad suficiente de hardware como para que puedan ejecutarse concurrentemente en máquinas virtuales muchas instancias de un SO no modificado.
  • Para-virtualización
    • La pila de virtualización (hypervisor) no necesariamente emula el hardware, sino que en su lugar (o además) ofrece una serie de APIs (hypercalls) para que un SO conveniente modificado las utilice cuando esté corriendo en una máquina virtual
  • Virtualización a nivel de Sistema Operativo
    • Los SO “guests” comparten el mismo kernel que el SO “host” creándose diferentes instancias del mismo SO independientes entre si.
  • Virtualización de aplicaciones
    • Las aplicaciones poseen su propio entorno virtualizado con todo lo necesario para ejecutarse sobre un servidor o un cliente (registro, sistema de archivos, librerías etc.)
tipos de virtual machine monitors vmm
Tipos de Virtual Machine Monitors (VMM)

VMM Tipo 2:

Corren en el SO “host”, que ofrece servicios de virtualización, como gestión de memoria o operaciones de E/S en dispositivos

VMM Tipo 1(Hypervisor)

Corren directamente sobre el hardware

VMM Híbrido

Guest 1

Guest 2

VMM

Guest 1

Guest 2

Guest 1

Guest 2

Host OS

Host OS

VMM

VMM

Hardware

Hardware

Hardware

Ejemplos: Java VM.NET Framework

Ejemplos: Virtual PC & Virtual Server

Ejemplos: Windows Server Virtualization

anillos de protecci n en ia
Anillos de Protección en IA

Windows Kernel

Windows User

No utilizados en Windows

virtualizaci n de una cpu
Virtualización de una CPU

Guest

Anillo 0

Traducción binaria

(Lenta)

Anillo 3

Ejecución Directa

(Rápida)

VMM

CPU

virtualizaci n nativa virtual server y virtual pc
Virtualización Nativa: Virtual Server y Virtual PC:

SO Guest

SO Host

Virtual Server

WebApp

Aplicaciones

IIS

Virtual Server

Service

Anillo 3 (GuestUserMode)

Anillo 1 (GuestKernelMode)

Anillo 3 User - Mode

Anillo 0 (GuestKernelMode)

VM Additions

Anillo 0 Kernel - Mode

Windows Server 2003 o XP

Anillo 0 (Host Kernel-Mode)

Kernel

VMM.sys

VMM.sys (del Host)

CPU

CPU

virtualizaci n asistida por hardware
El procesador le ofrece a la Máquina Virtual el nivel de privilegios esperado (Anillo -1)

Elimina la necesidad de hacerlo por software

Puede mejorar el rendimiento de la máquina Virtual considerablemente

Virtualización Asistida por Hardware

Virtualización asistida por hardware

Virtualización sólo por software

hypercalls
Hypercalls
  • Mecanismo por el que las particiones solicitan información o acciones del Hipervisor
      • Actividad del procesador
      • Gestión de la GuestPhysicalAddress
      • Interrupciones Virtuales
      • Control del procesador virtual
      • Control de particiones
      • Mensajes entre particiones
      • Enlightenments
objetivos de dise o del windows hypervisor
Objetivos de Diseño del Windows Hypervisor

Parent Partition

Child Partition

Child Partition

Apps

Apps

Apps

ServerCore

OS 2

OS 1

Windows hypervisor

Hardware

  • Aislamiento
  • Seguridad
  • Rendimiento
  • Virtualización asistida por hardware
  • Simplicidad
    • Más sencillo y mucho mas pequeño que el driver de un ratón de dos botones
hypervisor monol tico vs microkernel
Hypervisor Monolítico

Más simple que un Kernel moderno, pero todavía bastante complicado

Tiene su propio modelo de drivers

Hypervisor en microkernel

Funcionalidad de particionado más simple

Mayor fiabilidad y menor TBC

Sin código de terceros

Los drivers se ejecutan en el guest

Hypervisor Monolítico vs. Microkernel

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

Drivers

VM 1

(“Admin”)

VM 2

VM 3

VM 2

(“Child”)

VM 3

(“Child”)

VM 1(“Parent”)

Pila de

Virtualización

Hypervisor

Hypervisor

Hardware

Hardware

por qu no dehacerse de la particion padre
¿Por qué no dehacerse de la particion padre?
  • En un hipervisor monolítico no es posible la defensa en profundidad
  • ¡Todo lo que corre en hipervisor lo hace en modo más privilegiado del sistema!

Virtual

Machine

Virtual

Machine

Virtual

Machine

User

Mode

User

Mode

User

Mode

Ring 3

Kernel

Mode

Kernel

Mode

Kernel

Mode

Ring 0

  • Scheduler
  • Memory Management
  • Storage Stack
  • Network Stack
  • VM State Machine
  • Virtualized Devices
  • Binary Translators
  • Drivers
  • Management API

Ring -1

Hardware

hipervisor en micro kernel
Hipervisor en Micro-kernel
  • Defensa en profundidad
  • Usa la virtualización asistida por hardware como protección
  • Hyper-V no utiliza traducción binaria
  • Superficie de ataque muy reducida

Virtual

Machine

Virtual

Machine

Parent Partition

VM State Machine

Virtualized Devices

Management API

User

Mode

User

Mode

Ring 3

Storage Stack

Network Stack

Drivers

Kernel

Mode

Kernel

Mode

Ring 0

Scheduler

Memory Management

Ring -1

Hardware

arquitectura de windows server virtualization
Arquitectura de Windows Server Virtualization

VM Worker Processes

Proporcionadopor:

OS

Partición Padre

ParticiónesHijas

WSv

Aplicaciones

Aplicaciones

Aplicaciones

ISV / IHV / OEM

MS/ XenSource

WMI Provider

VM Service

ModoUsuario

Windows Server 2008, x64

Non-Hypervisor Aware OS

Windows Kernel

Xen-Enabled Linux Kernel

Windows Server 2008, 2003

Windows Kernel

Windows

Drivers

VSP

Linux VSC

Windows Server 2008, x64

VSC

Hypercall Adapter

VMBus

VMBus

Emulación

VMBus

Modo Kernel

Windows Kernel

Windows

Drivers

“Designed for Windows” Server Hardware

Windows hypervisor

ejemplo del dise o de vsp vsc

Applications

Ejemplo del diseño de VSP/VSC

Partición Padre

Particioneshijas

Ofrecidopor:

Windows

Windows

Virtualization

ISV

User Mode

OEM

StorPort

iSCSIprt

Volumen

Partición

Disco

Windows File System

Disco

StorPort

Miniport

Windows hypervisor

Kernel Mode

Hardware “Designed for Windows” Server

Hardware

Virtual Service

Client (VSC)

Virtual Service

Provider (VSP)

VMBus

Fast Path Filter (VSC)

VM Worker Process

requerimientos
Requerimientos
  • Hardware
    • Arquitectura x64 (no IA64)
    • Virtualización asistida por hardware
      • AMD-V o Intel-VT
    • Date ExecutionPrevention (DEP) en el hardware
      • Intel XD (ExecutionDisabled)
      • AMD NX (no Execute bit)
    • NOTA: La BIOS debe soportar y tener habilitadas estas opciones. Hay que apagar/encender el equipo despues de hacer un cambio (no basta reiniciar)
  • Software
    • Una edición x64 de Windows Server 2008
      • Standard/Enterprise/Datacenter
compatibilidad procesador
Compatibilidad Procesador
  • Herramienta: SecurAble

http://www.grc.com/securable.htm

instalaci n del role de virtualizaci n
Instalación del role

de Virtualización

funcionalidades de hyper v
Funcionalidades de Hyper-V
  • Particiones hijas tanto de 32-bit (x86) como de 64-bit (x64)
  • Maquinas Virtuales SMP con 2/4 cores
  • Hasta 64 GB de memoria en máquinas virtuales
  • 128 VMs en ejecución concurrente por host, y hasta 512 configuradas
  • Acceso Pass-Through a disco para VMs
  • Live Backup: Integración con VolumeShadowService
  • Estándar DMTF para interfaz de gestión por WMI
  • Posibilidad de sacar Snapshots de las máquinas virtuales
  • Control flexible de recursos
    • Posibilidad de establecer niveles mínimos y máximos de los recursos de CPU y red.
  • Networking robusto: Soporte a NLB y VLAN
  • Manipulación Offline del virtual hard disk (.vhd)
  • Migración de VMs desde MS Virtual Server
almacenamiento en hyper v
Almacenamiento en Hyper-V
  • Almacenamiento físico
    • DirectAttach Storage (DAS): SATA, eSATA, PATA, SAS, SCSI, USB, Firewire
    • Storage Area Networks (SANs): iSCSI, FiberChannel, SAS
    • Network Attached Storage (NAS)
  • Almacenamiento Virtual
    • DynamicallyExpanding Virtual Hard Disks:
      • Hasta 2040 GB
    • FixedSize Virtual Hard Disks:
      • Hasta 2040 GB
    • Pass-through disks
      • La limitación está realmente en el Sistema Operativo
almacenamiento en hyper v1
Almacenamiento en Hyper-V
  • Controladoras Virtuales (Sintéticas)
    • Virtual IDE
      • Hasta 4 dispositivos IDE
      • El dispositivo de arranque de la VM siempre debe ser IDE (VHD o pass-through)
        • Las VMs pueden arrancar directamente de una LUN de la SAN
    • Virtual SCSI
      • Hasta 4 controladoras SCSI virtuales, con hasta 64 discos cada una
    • Si los IntegrationComponents están instalados, no hay diferencias de rendimiento entre controladoras virtuales IDE y SCSI
    • Más de 512 Tb por VM
sistemas operativos soportados
Sistemas Operativos Soportados
  • Para ellos existen IntegrationComponents
    • Windows Server 2008 x86 y x64, con hasta 4 procesadores virtuales
    • Windows Server 2003 SP2 x86 y x64, con hasta 2 procesadores virtuales
    • Windows Server 2000 SP4, con 1 procesador virtual
    • SUSE 10 SP1 7 SP2, x86 y x64, con 1 procesador virtual
    • Windows Vista SP1 x86 y x64, con hasta 2 procesadores virtuales
    • Windows XP SP3 x86 y x64, con hasta 2 procesadores virtuales
    • Windows XP SP2 x86, con 1 procesador virtual
  • El listado completo está siempre actualizado en:
    • http://support.microsoft.com/kb/954958/en-us
  • Cualquier Sistema Operativo basado en x86 o x64 funcionará mediante emulación, pero beneficiándose de las funcionalidades de Hyper-V
  • No Soportado ≠ No Funciona
creaci n y uso de m quinas virtuales
Creación y Uso de

Máquinas Virtuales

hyper v networking
Hyper-V Networking
  • Partición Padre
    • Redes Virtuales enlazadas a NICs físicas
      • Externas – Limitadas por el número de NICs
      • Internas – Ilimitadas
      • Privadas – Ilimitadas
    • Solo NICs Ethernet (no Wireless)
    • Soporta VLANs
      • Trunking (VTP Protocol)
  • Máquina Virtual
    • NIC Sintética
    • NIC Legacy (Intel 21140)
    • 12 NICs por VM
      • 8 sintéticas
      • 4 legacy
    • Hasta 10Gb/s
    • Soporta VLANs

NIC dedicada (Gestión)

NIC enlazada a Hyper-V

alta disponibilidad quick migration
Alta disponibilidad Quick Migration
  • Funcionamiento
    • Savestate: Salva el estado de la Máquina Virtual
    • Mover la máquina virtual: Mueve la conexión del almacenamiento al host destino
    • Restaurar el estado y continuar la ejecución
  • No comparable ni a Live Migration ni a Vmotion
    • En todos los casos, si falla el host físico, las VMs se reiniciarán de nuevo automáticamente en el otro nodo

SAN Storage

Network Connectivity

contactos
Contactos
  • Informática 64
    • http://www.informatica64.com
    • i64@informatica64.com
    • +34 91 146 20 00
  • Julián Blázquez García
    • jblazquez@informatica64.com