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VMware vSphere 2010 ヴイエムウェア株式会社 西田 和弘

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VMware vSphere 2010 ヴイエムウェア株式会社 西田 和弘
VMware vSphere 最新情報
2010年2月26日
ヴイエムウェア株式会社
西田 和弘
仮想化入門
仮想化とは?
仮想化とは、ハードウェアをソフトウェアに変換するテクノロジー
仮想化前
•
•
•
SWはHWに密結合
マシンあたりOSはひとつ
OS上で同時実行可能なアプリは少数
3
Copyright © 2010 VMware, Inc. All rights reserved.
仮想化後
•
•
•
仮想マシンは「汎用的な」x86 HWとして動作
単一HWで複数のOSが同時実行可能
仮想マシンごとの個別のOSイメージを格納
サーバ仮想化技術の種類
ホステッド型
VM
VM
ハイパーバイザ型
VM
(ベア・メタル アーキテクチャ)
VM
App
VM
VM
サービス
コンソール
仮想化ソフトウェア
ホスト OS: Windows / Linux
x86 ハードウェア
• VMware Workstation
• VMware Server
• VMware ACE
• Microsoft Virtual Server
• Microsoft Virtual PC
4
Copyright © 2010 VMware, Inc. All rights reserved.
VMkernel
x86 ハードウェア
VMware ESX
VMware ESXのアーキテクチャ
複数の仮想マシンが独
立して動作
• 管理者は各仮想マシンを自由に構成 (CPU、メモリ、ディスク、ネットワーク等)
• ゲスト OS にとっては仮想マシンは「あたかも物理マシンがそこにあるかのよう
に」認識される
• ある仮想マシンの障害は他の仮想マシンに全く影響しない
サービス・コンソールが
外部との管理インター
フェースを提供
VMkernel と呼ばれる
仮想化レイヤがハード
ウェア上で直接動作
• VMware が独自に開発した
仮想化専用カーネル
• ホスト OS を必要とせず、
物理マシンに VMware
ESX を直接インストール
• 高い性能
• 高い堅牢性
• 高いスケーラビリティ
• 仮想マシンの各種操作
• vCenter との通信
• Linux ベース
• Linux を用いているのはあ
くまでもサービスコンソール
部分のみ
物理資源は仮想化レ
イヤが統一的に管理
5
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• 物理資源を統一的にプロビジョニング
• 容易なリソース・マネジメント
• ネットワークパス、ストレージパスの冗長化と広帯域化
仮想化技術のキーポイント(1)
ハードウェアに依存しない
• HWの違いを仮想化レイヤーで隠蔽
• 物理HWの違いを超えて、すべての仮想マシン
で「同じ」HW環境を提供(同じNIC, HBA、チッ
プセットなど)
• 仮想マシンイメージは、修正なしでどのHWでも
動作可能※
仮想マシンは修正なしで
どのHWでも動作可能
※一部のLinuxカーネルで例外あり
カプセル化
アプリ
システム
データ
物理
サーバ
= ファイル
全システムを単純なファイルに
カプセル化
6
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• HWに依存しない単一のファイルとして、システ
ムの完全な状態をカプセル化
• 仮想マシンの状態をスナップショットとして保存
• 仮想マシンのフルイメージを、単純なファイルコ
ピーで再利用、転送可能
仮想化技術のキーポイント(2)
隔離
• システムエラーやセキュリティをHWレベルで分離
バッチ
ジョブ
DR
テスト
App
App
App
OS
OS
OS
VMware Infrastructure
• ゲストOSは仮想デバイス(含メモリ、ディスク)にの
みアクセス可能
• 仮想マシンごとにCPU、メモリなどのリソースを動
的にコントロール
• サービスレベルの保証
各仮想マシンは他の仮想マシンから隔離
パーティショニング
• 複数のOSを単一の物理サーバー上で動作
• サーバリソースの最大利用
% 使用率
複数の仮想マシンを安全に
単一サーバー上で同時に実行
7
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• フェールオーバーや冗長化対応のクラスタ機能によ
り、高可用性の実現
仮想化技術詳細
ネットワークの仮想化 – 仮想NIC/仮想スイッチ
仮想NIC
• 物理NICの違いを隠蔽化。各仮想マシンからはAMD LANCE
NIC(32-bitゲスト)として認識される
(64-bitゲストの場合はIntel PRO/1000)
• 各仮想NICには一意のMACアドレスが割り振られる
仮想マシンは同じ物理NICを共有する
MACアドレスは仮想マシン起動時に割り当てる – 重複を避けるア
ルゴリズム
仮想スイッチ
仮想的なL2スイッチ。仮想NIC – 物理NIC間を論理的に接続
物理マシンおよび仮想マシンのネットワークを適切に調整し、
ホストと仮想マシンのネットワークを提供
次の 2 種類の仮想スイッチをサポート:
ƒ 標準仮想スイッチ (vNetwork Standard Switch)
°
単一ホストの仮想スイッチ構成
ƒ 分散仮想スイッチ (vNetwork Distributed Switch)
°
物理NIC
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仮想マシンが複数のホスト間で移行する場合に、仮想マシンに
対して一貫したネットワーク構成を提供する仮想スイッチ
ネットワークアーキテクチャ
VNIC0
仮想
NIC
VM0
Service
Console
VNIC1
VM1
VM2
VM3
仮想スイッチ
統合化された
仮想スィッチ
物理
NIC
vmnic4
vmnic5
運用系
LAN
管理用 LAN
10
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vmnic0
vmnic1
vmnic2
vmnic3
NICチーミングとロードバランス
NICチーミング
• 単一の仮想スイッチに複数の物理NICをバインドすることにより、NIC
チーミングを構成
ESXホスト
チーミング構成ではOutboundのトラフィックのロードバランス
が可能(以下の4つの方法から選択が可能)
• 1. 発信元の仮想ポートIDに基づいたハッシュ
VMotion ポート
仮想マシン
ポート グループ
(Source vSwitch port based)
ƒ Load balancing 値: 送り側 vSwitchのportID
• 2. ソースMACハッシュに基づいたハッシュ (Source MAC based)
ƒ Load balancing 値: フレーム内ソースMACアドレスのLSB(最下位ビット)に
よりハッシュ
• 3. IPハッシュに基づいたルート(IP based)
ƒ Load balancing 値: ソース側、デスティネーション側双方のIPアドレスの
LSBからXOR(排他的論理和)によって算出
ƒ パケットがIPでない場合、これらのパケットのオフセットをそのまま使用(制
御対象外)
ƒ 物理スイッチ側でポートが認識されている必要あり(802.3ad)
• 4. Active/Passive構成
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単一の仮想スイッチに複数の
物理NICをバインドすることに
より、チーミング、ロードバラン
スが可能
VLAN
ESX/ESXi は 802.1Q VLAN
タグ付けをサポート
仮想スイッチのタグ付けは、
サポートされている 3 つの
タグ付けポリシーの 1 つ
• 仮想マシンから送信される
パケットは、仮想スイッチを
通過するときにタグ付けされる
• 仮想マシンに戻るときに
パケットはクリア (タグ解除)
される
• パフォーマンスへの影響が
ほとんどない
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vNetwork Distributed Switch (分散仮想スイッチ)
仮想ネットワーク管理の統合
vSS
vSwitch
vSwitch
vSwitch
vCenterによる仮想ネットワークの
集中管理・閲覧
新機能
Network VMotion
仮想ポートブロッキング
3rdパーティスイッチモジュール
(Cisco Nexus 1000V)
vDS
vNetwork Distributed Switch
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インバウンド・トラフィックの帯域
制御
プライベートVLAN
仮想ディスク – ストレージの仮想化
サポートするストレージ
• ローカルディスク(SATA/SAS/SCSI)
• FC / iSCSI SAN
• NAS(NFS)
• 共有SAS (DS3200/BCS RAID Moduleなど)
抽象化層により、物理ストレージサブシステム
間の相違を隠蔽
仮想マシン上のディスクは、物理ストレージが
何であれ、ローカルSCSI(またはSAS,
IDE)ディスクとして提供される
• ゲストOSからは、常にSCSIコントローラに接続され
た「ローカル」のSCSIディスクに見える
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FC SAN接続の場合
QLogicとEmulex HBAのサポート
進歩したSANの機能
• 自動的なパスの検出とSANストレージのフェイル
オーバー(マルチパス)
• VMwareネイティブまたはストレージベンダー提供
のマルチパスモジュールが利用可能
• ESXのSAN ブートも可能
メリット
• ゲストOS上では、HBAの冗長化サポートなしに冗
長構成が可能となる
• ゲストOSからSAN接続及び冗長性を隠蔽
• 多くの仮想マシンで使用することでHBAとファイバ
のコストを償却
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VMFS – 仮想マシンの格納領域
仮想マシン 1
データベース
仮想マシンのディスクを単一ファイル
(VMDKファイル)にカプセル化
仮想マシン 2 仮想マシン 3
メール
アプリケーション
複数のESXからアクセス可能なクラスタ
ファイル システム
VMotion、VMware HA、および DRS の
基盤になるテクノロジー
VMware
ESX 1
ESX ホスト
多様なストレージタイプに対応
ローカル, FC, iSCSI, 共有SAS
VMFS1 (LUN1)
VMDK
VMDK
VMDK
VMDK
VMDK
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VMDK
VMFS ボリューム
仮想ディスク(VMDK)のアロケーションタイプ
APP
OS
APP
OS
APP
OS
アロケーションタイプ
シック、シンの2タイプ
ESX
シック
シック
20 GB
仮想
ディスク
シン
40 GB
仮想マシンの領域を最初にす
べてアロケート
シン
100 GB
20 GB
高いパフォーマンス
20 GB
40 GB
100 GB
データ
ストア
シン
仮想マシンのディスク領域は
使用時に動的にアロケート
仮想マシンは常に最大の
論理ディスク サイズを認識
ストレージの使用容量の削減
60 GB
20 GB
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仮想マシンの概要とパフォーマンス
仮想マシン
すべてのESXで共通の仮想的なx86ハードウェア
エミュレーションされた仮想的なデバイスを利用
(物理HWに依存しない共通の構成)
440BXチップセット
AMD LANCEまたはIntel E1000 NIC
LSI Logic, Bus Logic SCSIまたはLSI SAS HBA
VMware SVGA-IIディスプレイアダプタ
CPUは物理をそのまま提供
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VMware Tools
VMware Tools
ゲストOSにインストールし、vSphereと連携
vSphereのフル機能を利用するためには必須
機能:
• 仮想デバイス用ドライバ(vmxnet, pvscsiなど)
• 仮想マシンのハートビート(HA, VMotion)
• マウス操作の向上
• メモリ管理
• ファイル システムの静止点サポート(スナップ
ショット, VCBなど)
• 時刻同期機能(COSと時刻を同期させる)
• 仮想マシンの正常シャット
ダウン
• 起動、シャットダウンスクリプトの実行
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VMware
Tools の
アイコン
仮想環境でのCPU命令の動作モード
各仮想マシンの命令は安全かつ効率的に動作
物理環境
バイナリトランスレーション Para Virtualized
(準仮想化)
(バイナリ変換)
App
OS(0)
App
App
OS
OS
VMM
VMM
(Virtual Machine Monitor)
共有する物理ホスト・ハードウェア
プロセッサ
メモリ
グラフィック
ネットワーク
出典: Intel
Intel-VT/AMD-V
App
リング 3
リング 1
OS
Intel-VT
リング 0
VT対応
VMM
ストレージ
・ダイナミックに特権命令を
バイナリ変換
・カーネル、ドライバを書き換
えることで特権命令を処理
・CPU側で動作モードを増やす
ことで仮想化を実装
・OSを選ばず仮想化可能
・OS・ドライバの書き換えが
必要
・OSを選ばず使用できる
・対応OSが少ない
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Intel-VT の実装とオーバーヘッド
出典: Intel
仮想マシン
ハイパーバイザー
Ring 3 アプリケーション
Ring 2
Ring 1
Ring 0
CPU世代によってオ
ーバヘッドが大きく異
なる
VMM
ゲストOS
①特権命令
③処理要求
VMX non-root
モード
VM Exit
VM Entry
②VMMによる調停が必要な場合
VMX rootモードへ移行(VM Exit)しVMM による処理を行う
VMX root
モード
Round Trip Time (VMCALL + VMRESUME)
1,600
1,400
VT-x 対応 CPU
1,200
Nanoseconds (ns)
④ VMMにより処理が終了後
処理結果をゲストOSへ返し
VMX non-rootモードへ
移行 (VM Entry) する。
Intel Nehalem / AMD Rev.F までは、
VM Exit / Entry や VM Context Switch の
際に、TLBのフラッシュが必要なため、さらに影響大
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1,000
800
600
400
200
0
Intel® Pentium
Intel® Pentium
Intel® Core™Intel® Core™
Penryn (3GHz) Nehalem
® 4 (3GHz) ® D (3GHz) (2GHz)
2 (3GHz)
メモリの仮想化の概要
VMkernel はマシンのメモリ全体を管理
• ESX および ESXi ホストでは、このメモリの一部を VMkernel
で使用
• ESX ホストでは、このメモリの一部をサービス コンソールで使用
• 残りは仮想マシンで使用可能
仮想マシンでは、物理マシンで使用可能なメモリより多くの
メモリを使用可能
• これをメモリのオーバーコミットと言う
(例) 20台の仮想マシンに、計11GBのメモリを割り当てているが、
メモリの消費量は6.3GB のみ
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透過的なメモリ ページ共有
VMkernel は仮想マシンのメモリ
内に同一のページを検出すると、基盤
となる同一の物理ページに
それらをマッピングする
• ゲスト OS の変更は不要
VMkernel は、共有されたページを COW
(copy-on-write) として扱う
• 共有時は読み取り専用
• 書き込み後にプライベート コピーを保持
ページ共有機能により、物理メモリの
2倍程度までの仮想マシンが動作可能
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CPUアシストによるメモリ管理の効率化
※MMU = Memory Management Unit
プロセスA
プロセスB
Guest Page Table
VMkernel
ゲストOS
Shadow Page Table
物理CPU
(MMU)
マシンメモリ (物理)
• Intel EPT / AMD RVI
ƒ シャドウページを使わない
ƒ 2段のままだがMMUがアドレス変換
• ページ管理のオーバヘッドを削減
ƒ ページフォルト (segv)
ƒ プロセス生成 (pcd, fw)
ƒ プロセススイッチ (nps)
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http://www.vmware.com/resources/techresources/1079 (AMD)
http://www.vmware.com/resources/techresources/10006 (Intel)
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物理に引けをとらないパフォーマンス: データベース処理
トランザクション レート (1-way の仮想マシンに対する割合)
次世代の Intel® Xeon® ベースの 8-pCPU サーバ
RHEL 5.1
Oracle 11gR1
社内の ESX サーバ
†
適切に使用される TPC-C ワークロードの
実装 (結果は TPC-C に準拠しない)
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VMMモデル (直接ドライバ) によるスケーラビリティの高さ
VMware ESX および ESXi の I/Oアーキテクチャ
I/O が汎用OSを経由しない
„
共有メモリの仕組み等不要
„
I/O のスケーラビリティが高い
最適化されたドライバ
„
Oracle 10g R2 (10.2.0.1) RHEL4 (64bit) の統合試験
仮想マシン数を増やしても
ほぼリニアにスケールしている
高い安全性と堅牢性
http://www.vmware.com/resources/techresources/1055
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1世代前のHW+ESXからの大幅な性能向上
HS22
Xeon 5500
HS21 XM
Xeon 5400
HS22 + vSphere 4の性能
HS21 XM + ESX 3.5と比較し、2.85倍(184%)の性能向上
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仮想マシンの効果的な運用
テンプレートを使用した新しいVMの高速展開
既存VMからGolden Masterの作成
新しいVM作成時、Golden Masterを元にインストール
• メモリ、NIC、インストールディスク、ディスクサイズ等を変更
ゲストOSのカスタマイズ
• Microsoft sysprep tools
• VMware Open source components
ƒ ネットワーク設定、ドメインへの参加、Security ID (SID) の変更
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仮想マシンの高速展開
1. 最初の仮想マシンを作成
ƒ 仮想マシンの定義
ƒ OS インストール、パッチ適用
ƒ 各種初期構成
属性変更
2. テンプレートを作成
ƒ 既存の仮想マシンからテンプレートに変換
ƒ 仮想マシンのイメージデータとは別にテンプレートを生
成可能
3. テンプレートから高速展開
ƒ テンプレートを利用した仮想マシンの作成は短時間で
完了
ƒ 1 つのテンプレートから複数の仮想マシンを作成可能
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テンプレート・イメージ 1
高速展開
スナップショット
仮想マシンのある状態を保持
• ディスクおよびメモリ状態を保存
ƒ 仮想マシンディスクはread-onlyに
過去の状態に
ロールバック
ƒ 差分I/Oはスナップショットファイルに書き込
む
スナップショットは複数世代、分岐して保
持可能
• 開発、パッチ適用テストなどリスクを伴う運
用に最適
• いつでも過去の状態にロールバック可能
スナップショット・マネージャ
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スナップショットの世代・分岐管理
分岐構造も可能
スナップショットはVMの完全な状態
をキャプチャ
• メモリ状態
• 設定状態
• ディスク状態
スナップショットは仮想マシンの状態を保存し、
いつでも元の状態に戻ることが可能
Windows
OS
snapshot 1
snapshot 2
snapshot 3
時系列での取得
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snapshot 4
snapshot 5
VMotion / Storage VMotion
VMware VMotion
VMware VMotion
•
仮想マシンを停止させることなく、仮想マシンを実
行する物理マシンを移動させる機能
ƒ
オンライン・マイグレーションを実現
ƒ
ゼロ・ダウンタイム
• インフラ全体の保守性・運用性が劇的に向
上
テクノロジー
•
FC-SAN
iSCSI-SAN
NFS
35
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仮想マシンファイルは共有ストレージ上に配置し
ておくこと
ƒ
Fibre Channel SAN
ƒ
iSCSI SAN
ƒ
NFS ver.3
ƒ
共有SAS
•
仮想マシンのメモリ情報を物理マシン間でコピー
・同期
•
IPアドレス,MACアドレス,ホスト名などのVM情報
は、
「そのまま」仮想マシンとともに引き継がれる
(仮想マシン情報はVMotion前後で不変)
VMotionのメリット: 動的なロードバランシング
サービスの停止、トランザクションの停止なし
VMotion
Network
DB Server
VMware ESX 2
VMware ESX 1
DNS/DHCP
Exchange
Server
Win 2K
NT4
高負荷状態
36
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SQL クライアント
アイドル状態
VMotionのメリット: 動的なロードバランシング
サービスの停止、トランザクションの停止なし
VMotion
Network
VMware ESX 2
VMware ESX 1
DB Server
DNS/DHCP
Exchange
Server
Win 2K
NT4
SQLクライアント
37
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VMotionのメリット: 計画停止の削減
VMotion を利用すると本番機のハードウェア
メンテナンスを「ダウンタイムなしで」実施可能
オンライン状態のまま
マイグレーション
WM Server
DNS / DHCP
Win2K AS
メンテ前の準備
(VMotionの実行)
メンテナンスの実施
SQL Server
3
メンテナンスの終了
ESX 1
38
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ESX 2
ESX 3
Storage VMotion
• 仮想マシンの領域をLUN間で移行
ƒ 仮想マシンのダウンタイムゼロ
ƒ 仮想マシンの動作するホストは移行しない
ƒ あらゆるタイプのストレージに対応
° 正式サポートはFC/iSCSIのみ
• ストレージメンテナンスにともなう
計画停止を最小化
• VMotion/Storage VMotionにより
サーバー/ストレージのメンテナンスに
ともなう計画停止の完全な管理
39
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Storage VMotionのメリット: I/Oの最適化
VMのダウンなしで:
• VMストレージI/Oのボトルネックを排
I/Oボトルネック
ボトルネックの排除
除
• 個々のVMを最適なパフォーマンスの
LUNに移動可能
最適化された
LUN 3
LUN 1
LUN 2
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リソース管理
VMware DRS
VMware HA
VMware FT
リソースの最適化のために
vSphereでは、仮想マシンのパフォーマンスを維持しつつ、高可用性
を実現し、ホストの資源を有効活用するために、新たな概念、機
能を導入
独自概念
• リソースプール
• リソース割り当てポリシー
特徴的な機能
• VMware VMotion
• VMware DRS/DPM
• VMware HA
42
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リソースプール
複数のESXホストでクラスタを形成
クラスタ内の全ホストのCPU、メモリなどのリソースをまとめてプール
各仮想マシンはリソースプールのリソースを利用
リソースプールはネスト可能
リソースプールはクラスタ内の複数の計算リソースにまたがることが可能
VM
VM
VM
VM
VM
VM
VM
リソース プール1
リソース プール2
(CPU = 16 GHz、メモリ = 12 GB)
(3 GHz、3 GB)
未割り当ての容量:
5 GHz、5 GB
クラスタ容量:
5 x(2x2.4 GHz、4 GB)
= (24 GHz、20 GB)
43
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リソースの割り当て
リソースプール/仮想マシンに割り当て可能なリソース
• CPUクロック数、メモリ量
割り当てポリシー
• 予約(reservation)
ƒ 最低限必要な量の割り当て(クロック、MB単位)
• リミット
ƒ 割り当ての上限。一つのリソースプール/仮想マシンがリソースを独占しないように制限をかける(クロック、
MB単位)
• シェア
ƒ リソースプール/仮想マシンにリソースを割り当てる際の優先順位(数値)
ƒ 例)VM1: Share=1000, VM2: Share=2000
°
VM1にたいしてVM2の方に2倍のリソース(CPUクロック、メモリ)を割り当てる
44
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リソースプールの階層化
リソースプール/仮想マシン
シェア値
会社
キャパシティ: 9000MHz
マーケティング部門
2000
開発部門
4000
高橋さん
1000
利用資格: 2000MHz
鈴木さん
2000
利用資格: 4000MHz
佐藤さん
1000
利用資格: 1500MHz
田中
17%
ホストレベルとクラスタレベルで
ポリシーの決め方は同じ
田中さん
1000
利用資格: 1500MHz
高橋
22%
佐藤
17%
物理CPU割当比率
鈴木
44%
45
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VMware DRS とは?
DRS – Distributed Resource Scheduler
• 簡単にいうと自動VMotion
• クラスタ内の各ホストのCPU、メモリの負荷状況を監視し、VMotionにより動的にロードバランス
• メンテナンスモードにしたいESX上のVMを自動VMotionすることにより、ホストの計画停止に対
応
DRS前
負荷:大
負荷:中
負荷:小
負荷の大きさ
各ホストの
負荷のばらつき
大
46
CopyrightConfidential/Proprietary
VMware
© 2010 VMware, Inc. All
Copyright
rights reserved.
© 2009 VMware, Inc. All rights reserved.
VMware DRSとは?
各ホストの負荷を均等化
DRS後
負荷の大きさ
各ホストの
負荷のばらつき
小
47
CopyrightConfidential/Proprietary
VMware
© 2010 VMware, Inc. All
Copyright
rights reserved.
© 2009 VMware, Inc. All rights reserved.
DRSのメリット: キャパシティ・オン・デマンド
動的なハードウェアの増設
単純なマシン増設で計算
資源を増強
キャパシティの拡大が非
常に容易
過剰な設備投資を防ぐ
Resource
Pool
リソースプール
CPU 50Mem
GHz,58GB
メモリ 70GB
CPU 36GHz,
Priority優先順位:
HIGH 高
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VMware HA - High Availability
シンプルでコスト効果の高い HA 機構を
アプリケーションを選ばずに利用可能
停止した仮想マシンを別の物理マシン上で再起動
VMware HA とは
•
X
物理マシンの故障を検出し、仮想マシンを別
のマシン上で自動的に再起動する機構
メリット
ハートビートのやりとりにより、
相互を監視
VMware HA が故障を検出
49
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•
シンプルで容易
•
高いコスト効果
•
アプリケーションを選ばない
•
専用の待機系を保有する必要がない
•
クラスタリングを諦めていたようなシステムで
あっても可用性を確保
VMware FT – Fault Tolerance
ミッション クリティカルな仮想マシン向けの画期的なテクノロジー
• さらに冗長性を追加するため、2 台のホストで
仮想マシンを 1 台ずつ実行
• ハードウェア障害発生時のダウンタイムおよびデータ損失なし
• ネットワークセッションの切断なし
プライマリ
プライマリ
セカンダリ
セカンダリ
X
• フェイルオーバー後に冗長機能を自動的にリストア
vSphere 4.0 の機能
VMware FT VMware FT
• プラットフォームがサポートするすべてのゲストOS に対応 (UP のみ)
• VMware HA / DRS との連携
X
• 1 台のホストで複数の FT 仮想マシンが可能
• FT の動的な無効化および再有効化が可能
VMware HA
制限事項
FT専用のHW認定が必要
1vCPU仮想マシンのみ
スナップショット利用不可
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同期実行のしくみ – vLockstepテクノロジー
プライマリ
仮想マシン
VMkernel
セカンダリ
仮想マシン
VMM
VMM
VMkernel
ログを読み取り
ログを更新
ログを記録
ログ バッファ
ログ バッファ
ハートビート
読み取り / 書き込み
記録
再生
非決定性要因のログを
仮想化レイヤーにて記録
・入力 (ネットワーク、ユーザー)
・非同期 I/O (ディスク、デバイス)
・CPU のタイマー割り込み
51
CopyrightConfidential/Proprietary
VMware
© 2010 VMware, Inc. All
Copyright
rights reserved.
© 2009 VMware, Inc. All rights reserved.
これまでログしたイベントの決定論的再生
・結果 = 仮想マシン実行が再現可能
VMware FT と HA との連携
ƒ FT仮想マシンは HA クラスタで
のみ実行可能
X
A
A
B
B
ƒ ミッション クリティカルなVMは
FT および HA で保護し、それ
以外は HA でのみ保護する
X
VMware FT VMware FT
ホストに障害が発生した場合
ƒ セカンダリVMが引き継ぐ
X
1
ƒ HA が新しいセカンダリVMを起
動する
VMware HA
2
3
リソース プール
52
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ƒ HA のみ (FT ではない) の
VMは再起動される
バックアップ / 物理からの移行
VMware Data Recovery
VMware vCenter Converter
VMware Data Recovery
APP
OS
APP
OS
エージェントを使用しない、ディスク
ベースでの仮想マシン全体のオンラ
イン・バックアップ (D2Dのみ)
APP
OS
仮想マシンまたはファイル レベルの
リストア
ESX
増分バックアップおよびデータ
デデュープ (重複排除) による
ディスク使用領域の削減
スナップショットを利用した静止点の
確保 (Windows VSS対応)
バックアップジョブのスケジューリング
デデュープされた
ストレージ
54
Copyright ゥ 2005 VMware, Inc. All rights
reserved.
Copyright
© 2010 VMware, Inc. All rights reserved.
複数世代の取得およびリカバリポイ
ント指定可能
重複排除のしくみ
VMware Data Recovery
VMwareの独自技術
データの重複排除
入力データの流れ
“S1”というデータファイル
一意なチャンク
インデックスツリー
重複排除された
バックアップイメージ
インデックスとデータの並びの情報を保存する
55
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その他のバックアップ方法
App
App
Backup
Agent
OS
Service
Console
OS
Backup
Agent
Service
Console
Backup
Agent
tape
Backup Server
仮想マシン内
Agent は仮想マシンごと
• 物理システムのバックアップと同一の
方法
コンソール内
Agent はサービスコンソールに
• システムのフルバックアップを簡単に行え
る
• ファイルレベルのバックアップが可能
• あらゆるストレージに対応
• あらゆるストレージに対応
56
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VCB
Agent はVCBプロキシーに
• 仮想マシンはバックアップを意識しない
• LANフリーのバックアップ(SAN, Hot
addモードの場合)
• 3rdパーティツールと連携
VMware vCenter Converter – 物理環境からの移行
•物理マシン、仮想マシン、バックアップイメ
ージなどから、VMware ESX上にVMを自動
生成し、システムイメージをインポート
•インポートされたイメージは、VMware ESX
上でブート可能となるよう、NIC, HBAドライ
バの入れ替えといった、最小限の修正のみ
行われる
移行元
物理マシン
•インポート元のイメージから、ホスト名、IPア
ドレス、レジストリといったシステム情報、ア
プリケーションデータなど、ほぼすべての情
報がインポートされるため、物理環境の移行
に最適なツール
仮想マシン
•インポートのみならず、VCBや他のバックア
ップイメージからのリストアも可能
VCB, 3rdパーティ
システムイメージ
57
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移行先
VMware vSphere 4:その他の機能
VMware Update Manager (VUM)
ESXおよびゲストOSへの自動・手動パッチ配布
• ESXだけでなく、Windows OS, アプリへのパッチの適用が
可能
• ゲストOSへはオフラインで配布可能
• ポリシーベースでのパッチ配布
• スナップショットによるロールバックが可能
DRSとの連携によりVMをダウンさせることなくESXの自
動メンテナンス
• パッチを適用するESXをメンテナンスモードにし、VMを他の
ホストにVMotion
Update
Manager
59
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Distributed Power Management (DPM)
• DRSの機能を拡張し、ホストの電源On/Offを管理
ƒ 各ホストおよびクラスタの負荷状況を監視し、しきい値以下になった場合はVMを他のホストに片寄せする
ƒ 余ったホストは自動的に電源オフ(スタンバイ・モード)
ƒ クラスタの負荷状況がしきい値を超えた場合は、ホストを自動的に電源オン
• DRSと同様にマイグレーションのポリシーが設定可能
• IPMI, Wake-on LANとの連携
• データセンターのリソースだけでなく、消費電力の管理・最適化
負荷状況
電源オフ
リソースプール
60
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データ保護のための vStorage API
バックアップ
アプリケーション
物理サーバまたは仮想マシン
(Windows または Linux)
データ保護のための
vStorage API
統合された
データ移行機能
バックアップ
プロキシ サーバ
マウント
スナップショット
SAN ストレージ
61
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データ保護のための vStorage API 機能
特長
• VCBに替わる新たな仮想マシン向けバックアップスキーム
• vStorage APIに対応した3rdパーティ製バックアップソフトは、物理環境と同様に仮想マシンを直
接バックアップ、リストア可能(VCB不要)
VCB の既存機能に加え、次もサポート:
• バックアップだけでなく、リストアも可能
• フルバックアップに対する増分、差分バックアップが可能
ƒ 仮想ディスクの変更ブロックのみバックアップ Æ バックアップ時間の大幅な短縮
• ファイルレベルのバックアップとリストアが可能
ƒ Windows, Linuxゲストともに可能
• スナップショットとVSS静止点対応
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VMDirectPath I/O
I/O デバイス ドライバが物理デバイスに直接アクセス
•
•
仮想化レイヤー
次のネットワークを完全サポート:
ƒ
Intel 82598 10Gb NIC
ƒ
Broadcom 57710 10Gb NIC
次のストレージ I/O デバイスの試験的サポート:
ƒ
QLogic QLA25xx 8Gb FC HBA
ƒ
Emulex LPe12000 8Gb FC HBA
ƒ
LSI 3442e-R および 3801e (1068 チップ ベース) 3Gb SAS HBA
•
仮想マシンは Intel Xeon 5500(VT-d) をサポートするプラットフォ
ーム上で実行する必要がある
•
各仮想マシンは最大 2 つのパススルー デバイスに接続可能
•
パフォーマンスは向上するが、以下の仮想化機能は利用不可
I/O MMU
I/O デバイス
63
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ƒ
VMotion
ƒ
仮想デバイスのホット アド / ホット リムーブ
ƒ
サスペンドとレジューム
ƒ
VMware FT、VMware HA
ƒ
メモリのオーバー コミットメントとページ共有
VMware VMsafeによるセキュリティ性能の向上
VMsafe APIと連携したプロテクション・エンジン(仮想アプライアンス)がよ
り堅牢なセキュリティ性を提供
•
仮想マシンの CPU、メモリ、ストレージ、およびネットワークの検査に対応
一元化によるメリット
•
•
•
エージェントや定義ファイルの管理コストを削減
ポリシーに準拠しない仮想マシンリスクの排除
ウイルス・攻撃によるセキュリティソフトウェアの無力化を回避
仮想マシン
仮想マシン
仮想マシン
ALTOR
プロテクション・
エンジン
NETWORKS
アプリケーション
アプリケーション
アプリケーション
オペレーティング
システム
オペレーティング
システム
オペレーティング
システム
VMsafe API
仮想
VMware vSphere
64
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仮想
アプライアンス
vShield Zones (仮想マシンのFirewall機能)
機能
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
APP
OS
VMware vSphere™
使い慣れた VI コンテナをベースとした、ブリッジ、フ
ァイアウォール、または分離された仮想マシン ゾー
ン
アプリケーション ベースのプロトコルにより、許可
または禁止されたアクティビティを監視
1 度のマウス クリックで、ファイアウォール フローに
よりネットワーク トラフィックを正確にブロック
メリット
詳細に定義された仮想環境内のセキュリティ
体制
VMotion および仮想マシンのライフサイクル
イベント中であっても、ポリシーを監視および
保証
シンプルなゾーン ベースのルールにより、
ポリシーのエラーを削減
65
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VMwareによるサービス展開の革新とクラウドへの対応
サービス展開方法の革新
従来のアプローチ(プロセス指向)
実現したいサービス(トップ)
要件(SLA)の定義
SLAに応じたHWの選定
システム構築
サービスイン
• サービス毎に個別HWが必要
(計画的に導入できない)
• サービスインに時間がかかる
67
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気づいたらいろんなHWであふれている
サービス展開方法の革新 (続き)
vSphereのアプローチ(サービス指向)
汎用インフラ構築(ボトム)
サービステンプレート作成
実現したいサービス
SLAに応じたVMの展開
サービスイン
• 汎用のHWインフラで構築可能
(HWの計画的な導入)
• 短時間でサービスイン
• 新規サービスにともなう、キャパシティの増加は
ブレードを追加するだけ
68
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HWの計画的な導入が可能
VMwareの歩み:クラウドOSコンセプト
仮想マシン
仮想化
仮想
VMwareのフォーカスは仮想化からクラウドへ
エミュレータ
ハイパーバイザー
インフラストラクチャ
VMware
Workstation
ワークステーションの
仮想化
1999
VMware ESX
サーバの仮想化
2000
69
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VMware ESX +
vCenter
インフラストラクチャの
仮想化
2003
クラウドOS
VMware
vSphere™
クラウド・インフラ
ストラクチャの基盤
2009
次世代の管理サービスで制御を強化
vCenter
Family
管理
アプリケーション
サービス
可用性
セキュリティ
スケーラビリティ
vCompute
vStorage
vNetwork
vSphere 4
インフラストラクチャ
サービス
70
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VMware vCenter Server – vSphere環境の管理
VMware
vCenter
Server
自動化
視認性
プロアクティブな管理に
より vSphere の
パワーを活用
仮想インフラストラクチャ
のすべてのレベルを
詳細に確認
スケーラビリティ
拡張性の高い
管理プラットフォーム
VMware vSphere™
71
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拡張可能な管理スイート
セルフ サービス管理
セルフ サービス
ポータル
サービス カタログ
SLA
(サービス レベル
アグリーメント)
管理モデル
vCenter
Family
プロビジョニング
構成
課金
可用性
セキュリティ
スケーラビリティ
99.99%
高
0.2 ミリ秒
キャパシティ
運用
インフラストラクチャ管理
vSphere
ハードウェア
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パフォーマンス
可用性
自動運用技術:vCenter Familyにてクラウドを自動管理
VMware vSphere
VMware vCenter Family
VMware CapacityIQ
VMware ConfigControl
VMware Lifecycle Manager
VMware Lab Manager
VMware Chargeback
Site Recovery Manager
VMware AppSpeed
サーバー統合
Internal/External Cloud
運用の自動化
初期コスト削減
運用コスト削減
迅速なビジネス展開
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Copyright © 2010 VMware, Inc. All rights reserved.
自動運用技術:vCenter Familyにてクラウドを自動管理
Integration
キャパシティ
運用
Red Hat
Enterprise Linux
Red Hat
Enterprise Linux
構成
VMware vSphere
データセンタ
インフラ
74
Copyright © 2010 VMware, Inc. All rights reserved.
Red Hat
Enterprise Linux
連続性
インフラ管理
自動運用技術:vCenter Familyにてクラウドを自動管理
セルフ
サービス
サービス
プロファイル
サービス
カタログ
Integration
キャパシティ
クラウドの提供
課金
運用
インフラ管理
構成
連続性
vSphere
データセンタ
インフラ
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Copyright © 2010 VMware, Inc. All rights reserved.
自動運用技術:vCenter Familyにてクラウドを自動管理
アプリの
展開
…
アプリの
自動運用
アプリの
スケジューリング
セルフ
サービス
サービス
プロファイル
サービス
カタログ
Integration
キャパシティ
クラウドの提供
課金
運用
インフラ管理
構成
連続性
vSphere
データセンタ
インフラ
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IBMとVMwareとの連携
IBMが提供するVMwareソリューション
zすべてのコンポーネントが冗長化
z部品数低減による低消費電力
z90%以上の変換効率を持つ電源ユニット
多くのお客様にとって、多くの局面において、効果がある
z効率のよいCalibrated
Vectored Cooling冷却
Energy Manager)
z使用量把握とコントロール(Active
他社より低消費電力
他社も可能だが、PFA
の数IBM豊富
シンプロビジョニング
や重複排除機能
他社は1VM 1コマンド
3. VM一括バックアップ
with VCB + TSM
4. 壊れる前にVM移動
with VMControl
2. ストレージも仮想化
N-Series
IBMだけではない
1.冗長性と他社より優れた
エコBlade
z VCB(※3)と連動しTSMによる仮想マシン
の簡単バックアップ
z事前障害検知アラートをトリガーに仮想マシンの動的移動
zIBM Systems Director , Virtualization Manager VMControl
との連携により実現
ヘテロ環境のお客様に有効
2. ストレージも仮想化
With SVC
IBM独自
zSVCはVMware社が最初にサポートした仮想ストレージ
zNシリーズによるシン・プロビジョニング(※2)と重複排除の実現
5. 仮想資源管理の将来
VMware, MS Hyper-V,
Xen, PowerVM等複数仮想
化環境の一元管理
z IBM
Virtualization Managerは、VMware ESX Serverだけでなく、
Xen, MS Hyper-V, Power VMをサポート。
z 仮想化された資源をどう運用するかにいち早く注力し、お客様運用
監視の課題にとりくむ。
78
一部のお客様にとって、あるいは一部の局面において、効果があるもの
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VMware環境におけるTSM採用のメリット
Tivoli Storage Managerと連携すると増分バックアップが可能です。
VMware
ESX Server
VMware
VMware
Consolidated
Consolidated
Backup
Backup
TSM
Client
ゲストOS
ESX Server
IBM Tivoli
Storage Manager
Vmdk
ファイル
VCBプロキシ
Virtual Center
REDO*
ファイル
テープ装置
デイスク
Server H/W
Server H/W
ファイル単位リストアはネットワーク経由
*:バックアップ取得時に更新ログを書き出し、ファイルの整合性を保ちます。
更新されたファイル
バックアップ時間の短縮
テープ容量の削減
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zバックアップジョブとの連携に必要なスクリプ
ト作成の省略
zTivoli Storage Managerはファイル属性全般
で増分を判断
VMControlによる運用管理
IBM Systems Directorのアドオン機能
Virtualization Managerと連携し、仮想マシン・物理マシンの一元管理が可能になります。
• IBM Systems Director WebインターフェースからVMの作成や電源制御、VMotionの実行が可能。
• H/W事前障害予知アラートを検知し、H/W障害が発生する前に事前に他のESX Server上にゲストOSを
VMotionさせる事が可能です。これにより、H/W障害発生時のサービス停止時間を最小限に抑えることがで
きます。
80
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VMControlを利用した管理事例
IBM PFA(事前障害検知)アラートをトリガーとしてVMotionの自動実行
IBM Systems Director/VMControlとVMware vCenterの連携事例
VMware vCenterrサーバー
IBM Director管理サーバー
連携
②VMotion指示
事前設定
③VMotion実行
Red Hat
Enterprise
Linuxなど
Windows
Server
2003
システム管理者
①障害の通知
9Migrationの事前設定
9特定イベントとアクション
の関連付け
IBM Systems Director
Agent
VMware ESX 1
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IBM Systems Director
Agent
VMware ESX 2
IBM Tivoli Monitoringによる監視
ITM V6
データウェアハウス
(履歴データの保管)
ITM V6 監視コンソールにより、仮想化レ
イヤー、OSレイヤーの情報の一元管理
ITM V6
監視コンソール
非仮想環境の監視対象群
OS
Agent
OS
Agent
OS
Agent
OS
Agent
仮想環境上のOSの情報を、ITM V6の
標準エージェントで情報を取得
ITM V6
監視サーバー
OS
Agent
OS
Agent
OS
Agent
仮想マシン
OS
Agent
OS
Agent
仮想環境全体の情報を、VMware ESX
Server エージェント / VI エージェント等の
専用エージェントで取得
OS監視
仮想マシン
仮想環境
監視
VMware ESX Server
VMware ESX Server
SOAP VI Agent
情報の収集
アクションの実行
VI Client
操作
Virtual Center Server
VMware Infrastructure
VMware SDK経由で通信
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Virtual Center Server やVI Client で
管理される ESX Server や仮想マシン
の情報を、 VMware SDK を用いてリモ
ートから監視
IBM Virtual Security Server for VMware vSphere
機能
•
仮想ネットワークにおける不正侵入防御
ƒ VM間通信のトラフィック分析
ƒ X-Force Virtual Patch技術
ƒ Firewallによるセグメンテーション
•
ゲストOSの自動ディスカバリ
•
Virtual NAC
•
Anti Hypervisor Rootkit
•
仮想化インフラの監査
特徴、メリット
•
自動化
ƒ Vmsafe APIとの連携による特権的動作でSVMによる仮想ネット
ワーク全体の保護が可能
ƒ VMの起動時に自動的に保護が開始
•
SVM
Applications
Response
VM
VM
Applications
Applications
OS
OS
Kernel
Kernel
Policy
Engines
Kernel
Hardened
OS
Kernel
管理オーバーヘッドの低減
ƒ 物理サーバーあたり一つのセキュリティ仮想マシン(SVM)で全て
のVMを保護
•
Management
OS
侵入を許さない
ƒ 仮想ネットワーク(vSwitch)の再構成は不要
ƒ ゲストOSにはエージェントインストールは不要
•
VMSafe APIとの連携による特権レベルでのHypervisor保護
仮想リソースに対する負荷軽減
ƒ 余剰な処理タスクの削減
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VMsafe
Hypervisor
Hardware
84
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Fly UP