HYPER-VHYPER-VWindows 2008 R2Windows 2008 R2

Fco. Javier Acero LucenaIngeniero de Sistemas/ Instructor / Preventa at GTI

facero@gti.es

AgendaAgenda

• Introducción

• Tipos y arquitecturas de virtualización

• Arquitectura del Windows Hypervisor

• Características y requerimientos de Windows Server 2008 R2 & Hyper-V

¿Por qué virtualizar?¿Por qué virtualizar?

La separación crea La separación crea flexibilidadflexibilidad

La dependencia crea La dependencia crea complejidadcomplejidad

Perfiles VirtualesPerfil/configuracion personal separada del SO

Almacenamiento VirtualAlmacenamiento y backup a través de la red

Red VirtualLocalización de recursos de red dispersos

Máquinas VirtualesAsignar cualquier SO a cualquier servidor o PC

Interfaz de usuario ligada al proceso

Almacenamiento asignado a específicamente

Red asignada a localizaciones específicas

Sistema Operativo asignado a un hardware específico

Aplicaciones instaladas en hardware y S.O específicos

Sin Virtualización Con Virtualización Retos de la Virtualización

InfraestructuraInfraestructura

GestiónGestión

LicenciamientoLicenciamiento

InteroperabilidadInteroperabilidad

SoporteSoporte

¿Que es la Virtualización?¿Que es la Virtualización?

Aplicaciones VirtualesCualquier aplicación en cualquier equipo,

bajo demanda

Perfiles y configuraciones personales ligadas al S.O.

Presentación VirtualCapa de presentación separada del proceso

Puntos de Puntos de inflexión del inflexión del HardwareHardware

Inversiones de Microsoft en Inversiones de Microsoft en VirtualizationVirtualization

GestiónGestiónInfraestructuraInfraestructura AplicacionesAplicacionesInteroperabilidadInteroperabilidadLicenciasLicencias

Agilidad

Mejor uso de los recursos

Partners con AMD e Intel

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

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

Soportar entornos hererogéneos en el datacentes

OSP (Open Specification Promise) VHD

Acelerar el despliegue

Reducir el coste de soportar diferentes aplicacionesConvertir aplicaciones en servicios en tiempo real

Acelerar el despliegue

Reducir el coste de soportar diferentes aplicacionesConvertir aplicaciones en servicios en tiempo real

Modelo de licencias sencillo, flexible y barato

Formato VHD libre de royalties

Modelo de licencias sencillo, flexible y barato

Formato VHD libre de royalties

Terminal ServicesTerminal Services

Virtualización de MáquinasVirtualización de Máquinas

Acelera la Acelera la consolidación y consolidación y

aprovisionamiento aprovisionamiento de servidoresde servidores

Reducción de Reducción de espacio y espacio y consumosconsumos

Elimina los Elimina los problemas de problemas de

compatibilidad de compatibilidad de aplicacionesaplicaciones

ROI es a menudo ROI es a menudo inferior a 6 mesesinferior a 6 meses

Acelera la Acelera la consolidación y consolidación y

aprovisionamiento aprovisionamiento de servidoresde servidores

Reducción de Reducción de espacio y espacio y consumosconsumos

Elimina los Elimina los problemas de problemas de

compatibilidad de compatibilidad de aplicacionesaplicaciones

ROI es a menudo ROI es a menudo inferior a 6 mesesinferior a 6 meses

Copias de Copias de seguridad y seguridad y restauración restauración simplificadossimplificados

Continuidad del Continuidad del negocio construida negocio construida dentro del propio dentro del propio

modelomodelo

Aprovisionamiento Aprovisionamiento dinámicodinámico

Copias de Copias de seguridad y seguridad y restauración restauración simplificadossimplificados

Continuidad del Continuidad del negocio construida negocio construida dentro del propio dentro del propio

modelomodelo

Aprovisionamiento Aprovisionamiento dinámicodinámico

Transformación Transformación del la del la

infraestructura infraestructura física de clientes física de clientes y servidores en y servidores en capas lógicascapas lógicas

La gestión se La gestión se basa en políticas basa en políticas

y sistemas y sistemas dinámicos de dinámicos de autoservicioautoservicio

Transformación Transformación del la del la

infraestructura infraestructura física de clientes física de clientes y servidores en y servidores en capas lógicascapas lógicas

La gestión se La gestión se basa en políticas basa en políticas

y sistemas y sistemas dinámicos de dinámicos de autoservicioautoservicio

Reduce Reduce el TCOel TCO

Aumenta laAumenta laDisponibilidadDisponibilidad

Permite la ITPermite la ITDinámicaDinámica

Del producto a la estrategiaDel producto a la estrategia

Escenarios de VirtualizaciónEscenarios de Virtualización

Pruebas y Pruebas y desarrollodesarrollo

Continuidad del Continuidad del negocionegocio

Delegaciones RemotasDelegaciones Remotas

Consolidación de Consolidación de ServidoresServidores

Disminución del TCODisminución del TCO

Consolidación de

Servidores

Consolidación de

Servidores

Acelerar el Aprovisionamie

nto

Acelerar el Aprovisionamie

nto

Pruebas y DesarrolloPruebas y Desarrollo

Continuidad del

negocio

Continuidad del

negocio

Gestión de los entornos físico y virtual

Baja utilización/consumo eléctrico/refrigeración/espacio físico/localizaciones remotas

El Datacenter DinámicoEl Datacenter Dinámico

Management

Pilares del licenciamiento en entornos Pilares del licenciamiento en entornos virtualesvirtuales

Windows Server Enterprise EditionIncluye 4 instancias virtuales

Windows Server Datacenter EditionPermite un número ilimitado de instancias

Licenciamiento por procesador virtualSQL Server, BizTalk Server, etc.

Licenciamiento basado en instanciasPermite nuevos modelos de uso

Licenciamiento por instancia en ejecuciónDistribución flexible de máquinas virtuales

Licenciamiento de Windows ServerLicenciamiento de Windows Server

Independiente de la tecnología de virtualización utilizada

Ejemplos:Ejemplos:

• Windows Server Virtualization Calculators

http://www.microsoft.com/windowsserver2008/en/us/hyperv-calculators.aspx

Tipos de VirtualizaciónTipos de Virtualización

- EmulaciónSe 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-virtualizaciónLa 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 OperativoLos SO “guests” comparten el mismo kernel que el SO “host” creándose diferentes instancias del mismo SO independientes entre si.

- Virtualización de aplicacionesLas 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)

Host OS

VMM

Guest 1 Guest 2

VMM

Guest 1 Guest 2

Host OS VMM

Guest 1 Guest 2

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

Ejemplos: Java VM.NET Framework

Ejemplos: Virtual PC & Virtual Server

Ejemplos: Windows Server Virtualization

Hardware Hardware Hardware

Virtualización de una CPUVirtualización de una CPU

CPU

VMM

Guest

Anillo 0

Traducción binaria

(Lenta)

Anillo 3

Ejecución Directa

(Rápida)

Virtualización Nativa: Virtual Server y Virtual PCVirtualización Nativa: Virtual Server y Virtual PC

CPU

Windows Server 2003 o XP

Kernel VMM.sys

Anillo 0 Kernel - Mode

Anillo 3 User - Mode

SO Host

Virtual ServerService

Anillo 0 (Host Kernel-Mode)

Anillo 1 (Guest Kernel Mode)

Anillo 3 (Guest User Mode)

SO Guest

VMM.sys (del Host)

Aplicaciones

VM Additions

IIS

Virtual ServerWebApp

CPU

Anillo 0 (Guest Kernel Mode)

Emulación vs. "Aligerado"Emulación vs. "Aligerado"

Virtualización Asistida por HardwareVirtualización 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

Virtual Server

Operaciones de Virtual ServerOperaciones de la Máquina

Virtual

Procesador x86

Virtual Server

Máquina Virtual Máquina Virtual Máquina Virtual Máquina VirtualMáquina Virtual Máquina Virtual

Intel- VT / AMD-V

Virtualización sólo por software Virtualización asistida por hardware

OBJETIVOS DE DISEÑO DEL WINDOWS OBJETIVOS DE DISEÑO DEL WINDOWS HYPERVISORHYPERVISOR

• Aislamiento• Seguridad• Rendimiento• Virtualización asistida por

hardware• Simplicidad

– Más sencillo y mucho mas pequeño que el driver de un ratón de dos botones

Hardware

Windows hypervisor

Parent Partition

ServerCore

AppsApps Apps

Child Partition

Child Partition

OS 1 OS 2

Hypervisor Monolítico vs. MicrokernelHypervisor Monolítico 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

VM 1(“Admin”) VM 2 VM 3

Hardware Hardware

Hypervisor

VM 2(“Child”)

VM 3(“Child”)

Pila deVirtualización

VM 1(“Parent”)

DriversDriversDrivers

DriversDriversDrivers DriversDriversDrivers DriversDriversDrivers

¿Por qué 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!

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

Hardware

Ring -1

UserMode

KernelMode

UserMode

KernelMode

UserMode

KernelMode Ring 0

Ring 3

VirtualMachin

e

VirtualMachin

e

VirtualMachin

e

Hipervisor en Micro-kernelHipervisor 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

SchedulerMemory Management

Hardware

VM State MachineVirtualized DevicesManagement API

Ring -1

Storage StackNetwork Stack

Drivers

UserMode

KernelMode

UserMode

KernelMode Ring 0

Ring 3

Parent PartitionVirtualMachin

e

VirtualMachin

e

Windows Server 2008, x64

Windows KernelWindows

Drivers

Aplicaciones

Aplicaciones

Aplicaciones

Non-Hypervisor Aware OS

Windows Server 2008,

2003

Windows Kernel VSC

VMBusVMBus EmulaciónEmulación VMBusVMBus

“Designed for Windows” Server Hardware

Windows Server 2008,

x64

Windows Kernel

Xen-Enabled Linux Kernel

Linux

VSC

Linux

VSC

Hypercall Adapter

Hypercall Adapter

Partición Padre

Particiónes Hijas

VMBusVMBus

Windows hypervisor

VSPVSP

VM ServiceVM Service

WMI Provider

WMI Provider

VM Worker Processes

OSOS

ISV / IHV / ISV / IHV / OEMOEM

WSvWSv

MS/ MS/ XenSourceXenSource

Modo Usuario

Modo Kernel

Proporcionado por:

Arquitectura de Windows Server Arquitectura de Windows Server VirtualizationVirtualization

Windows Drivers

RequerimientosRequerimientos

• Hardware

– Arquitectura x64 (no IA64)

– Virtualización asistida por hardware

• AMD-V o Intel-VT

– Date Execution Prevention (DEP) en el hardware

• Intel XD (Execution Disabled)

• 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 ProcesadorCompatibilidad Procesador

• Herramienta: SecurAble http://www.grc.com/securable.htm

Funcionalidades de Hyper-VFuncionalidades 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 Volume Shadow Service

• 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-VAlmacenamiento en Hyper-V

• Almacenamiento físico– Direct Attach Storage (DAS): SATA, eSATA, PATA, SAS, SCSI,

USB, Firewire– Storage Area Networks (SANs): iSCSI, Fiber Channel, SAS– Network Attached Storage (NAS)

• Almacenamiento Virtual– Dynamically Expanding Virtual Hard Disks:

• Hasta 2040 GB– Fixed Size Virtual Hard Disks:

• Hasta 2040 GB– Pass-through disks

• La limitación está realmente en el Sistema Operativo

Almacenamiento en Hyper-VAlmacenamiento 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 Integration Components están instalados, no hay diferencias de rendimiento entre controladoras virtuales IDE y SCSI

– Más de 512 Tb por VM

Virtual Server 2005 vs. WSvVirtual Server 2005 vs. WSv

Mejoras en Hyper-V R2Mejoras en Hyper-V R2

Hyper-V 2.0 Características

• Logical Processor Support

– Support for 32 logical processors on host computer

• Hot Add/Remove Storage

– Add and remove VHD disks to a running VM without requiring a reboot

• Second Level Translation (SLAT)

• Leverage new processor features to improve performance and reduce load on Windows Hypervisor

– Boot from VHD

• Allows any VHD to work on physical hardware

Windows 2008 R2 Live Migration

• Overview– Live-migration of VMs between servers with no loss of service– Clustered Shared Volumes facilitates LM

• Benefits– No dropped network connections– Leverages Failover Clustering– Enables dynamic IT environment

• How– SCVMM is recommended and can provide additional Live Migration

management and orchestration scenarios such as Live Migration via policy– Moving from Quick to Live Migration:

• Changes to VMs: No• Changes to Storage infrastructure: No• Changes to Network Infrastructure: No• Update to Hyper-V 2.0: Yes

Quick Migration vs. Live Migration

Quick Migration(Windows Server 2008 Hyper-V)

1. Save state

a) Create VM on the target

b) Write VM memory to shared storage

2. Move virtual machine

a) Move storage connectivity from source host to target host via Ethernet

3. Restore state & Run

a) Take VM memory from shared storage and restore on Target

b) Run

Live Migration(Windows Server 2008 R2 Hyper-V)

1. VM State/Memory Transfer

a) Create VM on the target

b) Move memory pages from the source to the target via Ethernet

2. Final state transfer and virtual machine restore

a) Pause virtual machine

b) Move storage connectivity from source host to target host via Ethernet

3. Un-pause & Run

Host 1Host 1 Host 2Host 2 Host 1Host 1 Host 2Host 2

Hyper-V 2.0

• Building on the rock-solid architecture of Windows Server 2008 Hyper-V

• Integration with new technologies and products

• Enabling new dynamic scenarios:– Increased Server Consolidation– Dynamic Data Center– Virtualized Centralized Desktop

Sistemas Operativos SoportadosSistemas Operativos Soportados

• Para ellos existen Integration Components– 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

GRACIAS !!!!!!!