今から間にあう仮想化入門とXenについて

(1)

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今から間にあう

仮想化入門と

Xenについて

日本ヒューレットパッカード株式会社

テクニカルセールスサポート統括本部

Linuxコンピテンシセンター

實田健

(2)

Agenda

１．

IAサーバの仮想化と仮想化ソフトウェア

２．

Xen概要

３ . Xen環境の構築方法

4. Xenの各種機能について

５．仮想化ソフトウェアの比較

(3)

IAサーバの仮想化と

仮想化ソフトウェア

(4)

IA Serverの仮想化とは？

仮想マシン

物理マシン

応用（目指すところ）

複数の物理サーバを

統合し単一リソースとして

利用

Windows Linux Linux Linux Windows VM Linux VM Windows VM Windows VM Linux VM Linux

仮想化レイヤ

CPU Memory NIC Disk

VM Linux VM Windows VM Windows VM Linux VM Linux

仮想化レイヤ

CPU Memory NIC Disk

VM Linux VM Windows VM Windows

CPU Memory NIC Disk

リソースプール

基本

１台のサーバ上で

複数の

OS（仮想マシン）を

実行すること

(5)

5 平成_{19年10月1日}

仮想化ソフトの必要性

• x86アーキテクチャ向けのOSは

ハードウェアを占有しているという前提で動作

OS

Application

システム状態を変更するような

特権命令

(6)

仮想化ソフトの必要性

• x86アーキテクチャ向けのOSは

ハードウェアを占有しているという前提で動作

OS

Application

OS

Application

仮に

OSを複数動かしたとすると

リソースの競合が発生！！

(7)

7 平成_{19年10月1日}

仮想化ソフトの必要性

• x86アーキテクチャ向けのOSは

ハードウェアを占有しているという前提で動作

Application

OS

Application

OS

仮想化ソフト

仮想化ソフトが

OSやアプリの

特権命令を横取り

リソースの競合が発生しない

ように調整

(8)

仮想化ソフト

仮想化レイヤ

Microsoft Virtual Server

VMware ESX server

Xen

1つのハードウェアリソース上で

OSを複数動作させるソフトウェア

(9)

(10)

Xenとは

オープンソースの仮想マシンソフトウェア

ケンブリッジ大学コンピュータ研究所の

Xenoserverプロジェクトから発足

注目されるには理由がある！

高性能

オープンソース

完全仮想化対応

•準仮想化の技術に

よりオーバーヘッド

が小さい

•ダウンタイムなしで

のマイグレーション

機能

•Xen3.0から完全

仮想化対応

（Intel VTなど仮想化

の機能が搭載されて

いる

CPUが必用）

•誰もが開発に参加

可能

•無料で使える

•特定メーカーの製

品に依存しない

(11)

11 平成_{19年10月1日}

ゲストOS

ゲスト

_OS

管理用ゲスト

OS

管理用ゲスト

OS

仮想マシンモニタ

ゲストOS

ゲスト

_OS

Xen

制御

Application

ドメイン０

ドメインU

デバイス

ドライバ

バックエンド

ドライバ

フロントエンド

ドライバ

フロントエンド

ドライバ

Xen の仕組み準仮想化

Application

Xen

(12)

ゲストOS

ゲスト

_OS

管理用ゲスト

OS

管理用ゲスト

OS

仮想マシンモニタ

ゲストOS

ゲスト

_OS

Xen

制御

Application

ドメイン０

ドメインU

デバイス

ドライバ

バックエンド

ドライバ

フロントエンド

ドライバ

フロントエンド

ドライバ

Xen の仕組み完全仮想化

Application

修正必要なし

(13)

13 平成_{19年10月1日}

準仮想化と完全仮想化の違い

• x86アーキテクチャ向けのOSでは

特権命令ではないがシステムの状態に影響する特殊な命令が存在

準仮想化

完全仮想化

準仮想化

OSに修正を施すことであら

かじめ特殊な命令に対して対

応し、

XENの上で動作

Application

完全仮想化

CPUの仮想化支援機能が

特殊な命令を処理

仮想化支援機能

(VT)

OSに修正が必要

OSに修正必要なし

(14)

準仮想化と完全仮想化

完全仮想化

準仮想化

・ゲスト

OSの修正が必要ない

→

Windowsでも動作可

・ポータビリティが高い。

→ 一定のハードウェアをエミュ

レーションするため、他の仮想

マシン間への移動が容易。

・オーバーヘッドが少ない。

→ 特権操作を

CPU命令レベルで

解釈するのではなく、仮想化

API

にあらかじめ書き換えているため、

命令レベルで解釈するより効率

が良い。

・ゲスト

OSに修正が必要。

→ ゲスト

OSのカーネル部分に

修正が必要となる。

(15)

(16)

Xen環境(ドメイン0)の構築方法

（１）ハードウェアに

Xen対応のLinuxをインストール

Xenカーネルが

作成される

（2） Xen対応のLinux上に

Xenをインストールする

Xen対応OS

Xen

（3）マシンを再起動させ

Xenモードで起動させる

て

Xen

Xen対応

OS

ドメイン０

Xen対応OS

(17)

17 平成_{19年10月1日}

(18)

(19)

19 平成_{19年10月1日}

インストール番号の入力

インストール番号によって通常のサーバ環境としてインストールするか

Xenを使用した仮想環境としてインストールするかが決まります。

(20)

ソフトウェアの選択

仮想環境用のインストール番号を

入力すると、ソフトウェアの選択場面で

仮想化の項目が現れます

(21)

21 平成_{19年10月1日}

RHEL5での仮想環境(ドメイン0)の作り方

Xenの環境でインストールが完了します

＊通常のカーネルはインストール

されません

(22)

ドメイン

Uの構築方法

ハードウエア

ドメインU

ドメイン

U

_U

ドメイン

0 ドメイン

ドメイン

0

0 Xen 仮想マシン・モニター

Xen

仮想マシン・モニター

ドメインU

ドメイン

U

_U

ドメインU

OSの入った

イメージファイル

ドメイン

U

_U

OSの入った

イメージファイル

ドメインU

OSの入った

物理パーティション

ドメイン0

パ

ー

テ

ィ

シ

ョ

ン

全

体

ドメ

イン

0の

パ

ー

テ

ィ

シ

ョ

ン

ドメ

イン

の

パ

ー

テ

ィ

シ

ョ

ン

U

イメージファイルもしくは物理デバイスに

OSをインストールし、Xenから起動させます

(23)

23 平成_{19年10月1日}

RHEL5でのドメインUの作成方法

virt-manager コマンドを実行して仮想マシンマネージャを起動

ファイル＞新規マシンを選択

(24)

(25)

25 平成_{19年10月1日}

GUIでのインストールが可能

通常のインストールと同様の手順で

ドメイン

Uのインストールが可能です。

(26)

Xenの各種機能について

・ネットワーク

・メモリ、

CPUの割り当て

・ライブマイグレーション

(27)

27 平成_{19年10月1日}

ネットワーク割り当ての仕組み

ハードウェア

ドメイン０

192.168.1.1 xenbr0

eth0

ドメイン

U(ID

_U(ID

#1

)

192.168.1.101 eth0

vif1.0

ドメイン

0 ₀

eth0

192.168.1.1 ドメイン

ドメイン

U

_U

192.168.1.101 eth0

論理的には独立したサーバが物理ネットワークに接続しているようにみえる

(28)

CPUの割り当て

実CPU0

実CPU1

実CPU2

実CPU

実CPU3

ドメインスケジューラ

仮想

CPU

仮想

CPU

仮想

CPU

ドメイン

ドメインスケジューラが時分割で仮想

CPUに実CPUを割り当てる

→ 仮想

OSは実CPUを占有していると認識

(29)

29 平成_{19年10月1日}

CPUの割り当て

実CPU0

実CPU1

実CPU2

実CPU

実CPU3

ドメインスケジューラ

仮想

CPU

仮想

CPU

仮想

CPU

ドメイン

ドメインスケジューラが時分割で仮想

CPUに実CPUを割り当てる

→ 仮想

OSは実CPUを占有していると認識

(30)

CPUの割り当て

実CPU0

実CPU1

実CPU2

実CPU

実CPU3

ドメインスケジューラ

仮想

CPU

仮想

CPU

仮想

CPU

ドメイン

動的に

CPUを追加することも可能

仮想

CPU

仮想

CPU

(31)

31 平成_{19年10月1日}

CPUの割り当て

実CPU0

実CPU1

実CPU2

実CPU

実CPU3

ドメインスケジューラ

仮想

CPU

仮想

CPU

仮想

CPU

ドメイン

CPUの割り当てを固定化することも可能

仮想

CPU

(32)

メモリの割り当て

動的にメモリを増減させることが可能

ドメイン

１ ドメイン

２ ドメイン

３ 2GB

Memory

1GB

512MB

(33)

33 平成_{19年10月1日}

メモリの割り当て

動的にメモリを増減させることが可能

ドメイン

１ ドメイン

２ ドメイン

３ 2GB

Memory

512MB

1GB

(34)

ライブマイグレーション

同じセグメントの

ネットワーク

メモリ

仮想OS本体は

クライアント

メモリ

仮想OS

本体

ドメイン0

ドメインU

ドメイン0

仮想

OSを停止させずに

別のハードウェアに移すことが可能

１．一方のサーバから

仮想OSを起動

２．ライブマイグレーション

開始

(35)

35 平成_{19年10月1日}

ライブマイグレーション

同じセグメントの

ネットワーク

メモリ

仮想OS本体は

共有ディスクに置く

１．一方のサーバから

仮想OSを起動

２．ライブマイグレーション

開始

３．メモリ内容をコピー

４．切り替え可能時点で

ホストを切り替え

５．ライブマイグレーション

完了

クライアント

メモリ

仮想OS

本体

ドメイン0

ドメインU

ドメイン0

仮想

OSを停止させずに

別のハードウェアに移すことが可能

(36)

(37)

37 平成_{19年10月1日}

仮想化ソフト

仮想化レイヤ

Microsoft Virtual Server

VMware ESX server

Xen

1つのハードウェアリソース上で

OSを複数動作させるソフトウェア

(38)

機能比較その１

VMware

Infrastructure 3

Xen 3.0.3

Microsoft Virtual

Server 2005 R2

仮想

SMP

VMware Virtual SMP

vcpu

なし

最大

64仮想サーバ

1CPU

ゲスト

OSあたり

のメモリ

16GB

制限なし（ホスト

OSの上限

は

8TB）

3.6GB (ホストOSの上限は

64GB)

運用ツール

VMware Infrastructure

Client

VMware VirtualCenter

HP Virtualization

Management Software

IBM Virtualization

Manager

Red Hat Virtual

Machine Manager

(virt-manager)

Novell YaST

HP Virtualization

Management

Software

IBM Virtualization

Manager

ConVirt(XenMan)、

Enomalism

Microsoft Operations

Manager (MOM) 2005

Systems Management

Server (SMS) 2003

Virtual Server 管理 Web

サイト

(Virtual Server

2005 のコンポーネント)

物理サーバ

1台

あたりの仮想マ

シン数

制限なし

（仮想

CPU数の上限は合計

が

128個まで）

最大

64仮想サーバ

ゲスト

OSあたり

(39)

39 平成_{19年10月1日}

機能比較その２

こちらに掲載している対応OSは

ベンダーがサポートするOSとは異なる場合がありますのでご注意ください

VMware Infrastructure 3

Xen 3.0.3

Microsoft Virtual Server

2005 R2

対応

OS

Windows XP (32bit)

Windows NT 4 SP6a (32bit) Windows 2000 Professional

(32bit)

Windows 2000 Server (32bit) Windows 2000 Advanced Server

(32bit)

Windows Server 2003, 2003R2 RHEL 2.1 , 3, 4

Novell SLES 8,9,10

Novell Open Enterprise Server Novell NetWare 5.1, 6.0, 6.5 Sun Solaris 10

Windows XP (Full-virt.)

Windows 2000 Server

(Full-virt.)

Windows Server 2003

(Full-virt.)

RHEL 3, 4, 5 (Full-virt./Para-virt.) FC 4, 5, 6

Novell SLES 9,10

(Full-virt./Para-virt.)

Novell SUSE LINUX 9,10

(Full-virt./Para-virt.)

Sun Solaris 10

(Full-virt./Para-virt.) NetBSD 3.0 (Full-virt./Para-virt.) Plan9 (Para-virt.) Windows Server 2003 Standard Edition, Enterprise Edition, Web Edition

Windows Small Business Server 2003 Standard Edition

Windows Small Business Server 2003 Premium Edition Windows 2000 Server

Windows 2000 Advanced Server

Windows NT Server 4.0 SP6a Windows XP SP2

RHEL 2.1 (update 6) RHEL 3.0 (update 6) RHEL 4.0

SLES 9

Red Hat Linux 7.3 Red Hat Linux 9.0

(40)

(41)

41 平成_{19年10月1日}

(42)

仮想化の方法を選択

仮想化対応の

CPUを搭載していれば

完全仮想化も選択可能になります

(43)

43 平成_{19年10月1日}

(44)

ストレージ領域の割り当て

(45)

45 平成_{19年10月1日}

(46)

(47)

47 平成_{19年10月1日}

インストール開始

仮想マシンコンソールが

起動します

(48)

GUIでのインストールが可能

あとは通常のインストールと同様の手順で

ドメイン

Uのインストールが可能です。

(49)

49 平成_{19年10月1日}

インストール終了後

ドメイン

Uもvirt-managerで管理できます

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