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Vortrag 1H02:

IT-Kosten senkenmit virtuellen Maschinen

Funktionalität, Einsatz und Vorteile von VMware

Stefan HaaseProject ConsultantEmail: stefan.haase@janz.de

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Janz Unternehmensgruppe

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Kurzprofil Janz Informationssysteme

Seit mehr als 23 Jahrenerfolgreiche Realisierung von komplexen IT-Projekten im Mittelstand und bei GroßkonzernenHochqualifizierte und zertifizierte MitarbeiterLangjährige Partnerschaften mit weltweit führenden Unternehmen der Hardware-, Software- und Beratungsbranche

Qualitätsmanagement nach ISO 9001-2000Teil der international agierenden Janz UnternehmensgruppeInsgesamt 103 Mitarbeiter, davon 42 in der Janz Informationssysteme AG

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Bundesweite Präsenz

Hamburg

Bremen

Hamburg

München

Bremen

PaderbornLüdenscheid

Hannover

Saarbrücken

• Zentrale PaderbornWilhelm StuteIm Dörener Feld 833100 PaderbornFon: +49.52 51.15 50.0

• IT Competence Center HamburgReinhard SchroersFriesenstraße 13a20097 HamburgFon: +49.40.85 17 17.0

• Service Center HannoverLothar BrüggemannRotenburger Straße 28a30659 HannoverFon: +49.511.6 16 59 27.0

• Geschäftsstelle BremenUwe DierksHaferwende 3a28357 BremenFon: +49.421.3 22 61.0

• Geschäftsstelle MünchenMatthias UerkvitzLandsberger Straße 30280687 MünchenFon: +89. 580. 98 29.0

• Vertriebsbüro Lüdenscheid Fon: +49.23 51.98 16 88

• Vertriebsbüro SaarbrückenFon: +49.6 81.96 97 130

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Janz und VMware

• Mitte 2002 Konsolidierung bestehender Server mittels VMware für die Sycor GmbH, einer Tochter der Otto Bock Gruppe

• Einrichtung von 30 virtuellen Servern auf einer IBM x440 und Anschluss an eine IBM SAN Storage FAST T 700

Nutzen:Intensivere Nutzung der Rechnerleistung und Einsparung von ca. 10.000 € Betriebskosten pro Jahr

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Kurzprofil VMware

1998 als VMware Inc. in Palo Alto, Kalifornien gegründetZiel: virtuelle Maschinentechnologie der Mainframe-Klasse zur Nutzung auf standard-mäßigen Computern zu entwickeln1999 erstes Produkt VMware Workstation

Mehr als 325 MitarbeiterMehr als 80 % der Fortune 100 Unternehmen setzen VMware ein1,2 Mio. registrierte User,über 5.000 Firmenkunden

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Produktpalette

VMware GSX Server

- Serverkonsolidierung für Abteilungen oder Filialen

- Remote Management

- Performance:70 – 90% der nativen Maschine

VMware ESX Server

- Serverkonsolidierung für Datacenter

- Remote Management

- Erweitertes Ressourcenmanagement

- Performance:83 – 98% der nativen Maschine

Server / EnterpriseDesktop / Personal

VMware Workstation

- Produktivitäts Tool

- Performance: 70 – 90% der nativen Maschine

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Serverprodukte

VMware GSX Server

- Wird in Linux oder Windows Umgebunginstalliert

- Maximale Hardware Kompatibilität- Bis zu 3,6 GB RAM pro Gast Betriebssystem- Bis zu 64 virtuelle Maschinen pro GSX

Server- Günstigerer Preis

VMware ESX Server

- Läuft direkt auf der Hardware- Maximale Skalierbarkeit und Performance- Bis zu 3,6 GB RAM pro Gast Betriebssytem- Bis zu 80 virtuelle Maschinen (10 pro CPU)- SMP Unterstützung- Erweiterertes Speichermanagement- Dynamische Ressourcenzuteilung

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Computer System Architektur

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Virtuelle Maschinen Monitor

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Was ist eine virtuelle Maschine?

1 – 4 Adapter

1 – 4 Adapter

Je 1 – 15 Geräte

1 – 4 Ports 1 – 4 Ports

Bis zu 2 CD-ROMs

Bis zu 2 Laufwerke

- Bis zu 3,6 GB RAM

- 1 CPU

- 2 mit SMP Lizenz

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GuestOS

GuestOS

GuestOS

MemoryCPUCPUCPU

Host OS

VMware Application

NICNICdisk

diskDisk

Exchange

Windows2000

SQL Server

WindowsNT 4.0

Apache

Red Hat7.3

VirtualMachineMonitor

VirtualMachineMonitor

VirtualMachineMonitorScheduler

Mem Mgmt

GSX ServerArchitektur

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ESX Server Architektur

MemoryIntel x86hardware

GuestOS

Exchange

Windows2000

VMkernelIntel Processor Virtualization

Scheduler Memory Mgmt. SCSI Ethernet

CPUCPUCPU NICNICNICNICNICNICNICNICdiskdiskDisk

NIC CPUCPUotherdevices

Service Console

SNMP AgentOther

Devices

PerlScripting

RemoteKVM

MgmtWeb Server

Security

GuestOS

SQLServer

Windows NT4

GuestOS

Web Server

Linux

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Was sieht das Gast Betriebssystem an Hardware ?

Virtualisierte Hardware aus Sicht des Betriebssystems

Im Beispiel Windows Geräte Manager

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Feature: Partitioning

• Mehrere OS gleichzeitig auf einem physikalischen Server• Bessere Ausnutzung der Serverresourcen• SCSI Reservierungen ermöglichen Clustering (auf einem

ESX-Server)

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Feature: Isolation

• Fehler, Performance, und Sicherheits-isolation

• Kontrolle über CPU, RAM, Disk, und Netzwerkressourcen

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System Kapselung

• Clonen bestehender Maschinen- Datensicherung- Desaster Recovery- Tests (Updates, Patches,

Entwicklung…)

• Deployment- Erstellung von Schablonen

(Templates)

• Der Status einer virtuellen Maschine ist gekapselt- Speicher, disk images, I/O device Status

• Der Status einer virtuellen Maschine kann in einer Datei gespeichert werden- “Checkpointing”

• VM kann entweder auf Faktor Zeit oder Platz transferiert werden- Zeit: Speicherung in einer Datei- Platz: Transfer über Netzwerk

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Jede VM hat ihren eigenen Ordner

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Möglichkeiten der Performanceoptimierung

• Virtual SMP • Minimum Rate• Maximum Rate• Share Allocation• CPU Load Balancing• Processor Affinity

• Minimum Size• Maximum Size• Share Allocation• Dynamic Allocation• Memory Overcommitment• Memory Sharing

• Traffic Shaping• NIC Teaming

• Share Allocation

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CPUs zuteilen

• Virtual SMP • Minimale Rate• Maximale Rate• Share Allocation• CPU Load Balancing

Individuell für jede einzelne VM

Dynamische Kontrolle über die Zuweisung von CPU-Zeiten und physikalischen CPUs

Automatische Lastverteilung über alle physikalischen CPUs

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Proportional Share System -Funktionsweise

VM C17%

VM A50%

VM B33%

• 3 active VMs– 300 shares VM A– 200 shares VM B– 100 shares VM C– 600 shares total

• Entitlement = share fraction– 50% VM A (300 / 600)– 33% VM B (200 / 600)– 17% VM C (100 / 600)

• Relative allocations• Guaranteed minimums

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Propotional Share System -Beispiele

• Change VM shares- Dynamic reallocation

• Add new VM- Graceful degradation

• Remove VM- Remaining VMs exploit

available resources

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Transparent Page Sharing

Hardware RAM

VM RAM VM RAM VM RAM• Das VMKernel scannt

regelmässig den Haupt-speicher und löscht Duplikate

• Stattdessen werden Referenzen gesetzt

• Wird eine Speicherstelle geändert, wird diese kopiert

• Keinerlei Änderungen am Gastbetriebssystem notwendig

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Balloon Mechanismus

• Bis zu 50% des Speichers einer VM kann durch aufblähen eines Fake-Prozesses zurückgewonnen werden.

• Die virtuelle Maschine swappt selbst, anstatt das das VMKernel machen zu lassen, was in einer höheren Geschwindigkeit bemerkbar ist.

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Beispiel

Guest OS

Guest OS

Guest OS

Aufblasen desBalloons (Treiber im Gast OSFordert Speicher an.)

Gast OS lagert aus,freigegebener SpeicherWird VMKernel übergeben

Zusammenfalten desBalloons bei genügendfreiem Speicher(Treiber gibt Speicher wieder zurück)

Genug Speicher vorhanden,Balloon benötigt keinen Speicher

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Speicherübersicht

Von 182 MB benötigtem Speicher werden 180 MB zwischen VMs

geteilt und nur 2 MB tatsächlich belegt.

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Werkzeuge

• Umfangreiche Management Möglichkeiten über Web MUI• Remote Konsole• ESX unterstützt SNMP• MIBs werden mitgeliefert• System Management Tools der Hersteller werden

unterstützt (IBM Director 4.11)• Separates Produkt „Virtual Center“ gibt einen kompletten

Überblick über die Struktur und die einzelnen VMs

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• Verwaltung von hunderten von Servern von einem Standpunktaus

• Sofortige Einrichtung neuerServer mittels standardisierterTemplates

• Eliminierung von geplanterDowntime durch eine zero-downtime Wartung

• Dynamische Verteilung von Workloads ohne Service Unterbrechung

• Sicherung der IT-Umgebungmittels starker Zugangskontrolle

VMware Virtual Center Überblick

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• Zentralisiertes Management– Monitoring, Automation, Integration, Sicherheit.

• Sofortige Einrichtung von Servern– Viel schnellere Betankung von Servern.

• VMotion™ Technologie– Zero-Downtime Wartung: Verschieben von Servern im

laufenden Betrieb– Konsolidierung auf konstanten Workload hin: Konstante

Optimierung

Drei Schlüsselaspekte von Virtual Center

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• Monitor system Verfügbarkeit und Performance

• AutomatischeBenachrichtigung und Alarmierung per email

• SDK für die Integration in bestehende Management-Tools

• Sicherung der IT-Umgebungmittels starker Zugangskontrolle

Zentralisiertes Management

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1) Start Deployment Wizard2) Auswahl Server Template3) Auswahl Server location4) Click Next, Next, Done

• Dauer: weniger als 10 Minuten• Geschwindigkeit eines

Kopiervorgangs• hardwareunabhängig• Template basiert• Wirksamer Einsatz im SAN• Automatisiert and standardisiert

VirtualCenter Provisioning Process

Sofortige Einrichtung neuer Server

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• 1 hour migration with P2V

• 2 - 5 minutes using VMotion™ (no service interruption)

• 4 - 6 hours for migration

• Service interrupted for duration of maintenance window

• Requires days/weeks of change management preparation

Ongoing Consolidation of ServersMoving Servers to optimize Workloads

• Zero downtimehardware upgrades with VMotion™

• Requires 1 - 3 hourmaintenance window

• Requires days/weeks of change management preparation

Hardware maintenance

• 5 - 10 minutes provisioning new VM

• 3 - 10 days hardware procurement

• 1 - 4 hours provisioning new server

Provision a new server

VirtualCenterApproachTraditional ApproachKey Task

Traditional Process vs. VirtualCenter

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Upgrade and service production hardware through VM migration with zero downtime and 100% customer transparency

Call for Upgrade

SQL Server

WM Server Win2K AS

DNS / DHCP

ESX Server 1 ESX Server 2Call for Upgrade

ESX Server 3

Zero-Downtime Maintenance

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WM Server

DNS / DHCP SQL Server

Win2K ASWM Server

SQL Server

ESX Server 1 ESX Server 2Call for Upgrade

ESX Server 3

Zero-Downtime MaintenanceUpgrade and service production hardware through VM migration with zero downtime and 100% customer transparency

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Always Powered On

Win2K AS

SQL ServerDNS / DHCP

WM Server

ESX Server 1 ESX Server 2Powered Off

ESX Server 3

Zero-Downtime MaintenanceUpgrade and service production hardware through VM migration with zero downtime and 100% customer transparency

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Upgrade Finished Powered On Again

SQL Server

Win2K ASWM Server

DNS / DHCP

WM Server

SQL Server

ESX Server 1 ESX Server 2Upgraded

ESX Server 3

Zero-Downtime MaintenanceUpgrade and service production hardware through VM migration with zero downtime and 100% customer transparency

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ESX Server 1 ESX Server 2 ESX Server 3

DNS / DHCP SQL Server

WM Server Win2K AS

Upgrade and service production hardware through VM migration with zero downtime and 100% customer transparency

Zero-Downtime Maintenance

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Technical Advantages

Business Results• Resource Management • Cross-hardware optimization• Load Balancing

ESX Server 1(HP)

ESX Server 2 (IBM)

ESX Server 3 (Dell)

Apache

SAP

Citrix

DNS/DHCP

Oracle

SQL Server

Active Dir

VMotion Enables High Utilization Across the Data Center

Continuous Workload Consolidation

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-Experten im Dialog –

ESX Server 1(HP)

ESX Server 2 (IBM)

ESX Server 3 (Dell)

Dynamically manage workloads across a heterogeneous environment, in response to an unexpected increase in SAP utilization

Apache

SAP

ExchServer

Citrix

DNS/DHCP

Oracle

SQL Server

Continuous Workload Consolidation

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ESX Server 1(HP)

ESX Server 2 (IBM)

ESX Server 3 (Dell)

Apache

SAP

ExchServer

Citrix

DNS/DHCP

Oracle

SQL Server

Dynamically manage workloads across a heterogeneous environment, in response to an unexpected increase in SAP utilization

Continuous Workload Consolidation

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VMotion™ Technology Changes The Game

VMotion technology lets you move live, running virtual machines from one host to another while maintaining continuous service availability.

• Optimal Utilization

• Zero-downtime maintenance

• Fast Reconfiguration

• Continuous Workload Consolidation

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-Experten im Dialog –

2003

Utility Architectures

Evol

utio

n of

Dat

a C

ente

r

2004 2005 2006

Building the Next Generation Data Center

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Mail System BeispielTraditional Ansatz

1U, 2-Wege Rackmount

Apache auf Linux

1U, 2-Wege Rackmount

SendmailGateway auf Linux

1U, 2-Wege Rackmount

Exchange + IIS auf

Windows 2000

Mail System ExampleKonsolidierte Umgebung

3U, 4-WegeRackmount

Vorteile des Kunden:

• No standardization on one OS

• Removes concerns about application interaction or dependencies

• VMware resource governing guarantees that critical apps will get the resources they need

• Reduced system setup and management costs

Physical to Virtual Server Consolidation

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-Experten im Dialog –

Fragen?

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Und was können wir für Sie tun?

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