Издательский дом ООО "Гейм Лэнд"ЖУРНАЛ ХАКЕР #125, МАЙ 2009 г.

Во власти гипервизора. Citrix XenServer: обзор новой версии платформы виртуализации

Сергей «grinder» Яремчук (grinder@synack.ru)

По мере увеличения вычислительных мощностей на рынке систем виртуализации становится все жарче. Ситуацию можно сравнить с зоной боевых действий. Практически все игроки, чтобы привлечь рядовых пользователей и крупных заказчиков, уже предложили бесплатные версии своих продуктов (правда, с несколько ограниченной функциональностью). В конце февраля компания Citrix объявила, что XenServer, начиная с релиза 5.0, также будет бесплатным.

Виртуализация становится все популярнее. Еще бы, – на одном физическом сервере можно без проблем разместить несколько виртуальных, снизив затраты на оборудование и повысив эффективность. Процедура восстановления виртуального сервера выглядит проще, ведь админу достаточно перенести файлы на другой доступный сервер, будь то физический или виртуальный. Сегодня на рынке доступно множество решений виртуализации, обладающих разной функциональностью и распространяемых под различными лицензиями: Microsoft Hyper-V, VMware ESX Server, Parallels Desktop/Workstation/Server, Qemu, VirtualBox, Virtual Iron, XenServer, Oracle VM и т.д. В основе последних трех лежит свободный гипервизор Xen, который известен тем, что одним из первых обеспечил поддержку полной аппаратной виртуализации Intel VT и AMD SVM.

Возможности Citrix XenServer 5.0

Новая версия XenServer включает множество функций, ранее доступных в платных решениях. Перечислю только некоторые из них:

  • неограниченное количество серверов и виртуальных машин;
  • динамическая балансировка нагрузки;
  • миграция виртуальных машин (Live Motion) между физическими серверами без прерывания обслуживания при условии того, что ресурсы нескольких серверов объединены в пул.

Рабочая нагрузка динамически перераспределяется не только между виртуальными, но и физическими серверами. Это существенно упрощает управление. Следует отметить, что XenServer спроектирован с учетом требований по предоставлению высокого уровня доступности системы (High Availability). Рабочую ОС, установленную на любом физическом сервере, можно легко конвертировать в виртуальную (P2V) систему. Есть поддержка всех существующих систем хранения данных (локальный диск, NAS, SAN и т.д.). Официально в качестве гостевых систем поддерживаются:

  • все версии Windows, начиная от 2k SP4 до 2008, в том числе и 64-битные с паравиртуальными драйверами, сертифицированными WHQL (Windows Hardware Quality Lab);
  • SUSE Enterprise Linux от 9 32/64 бит;
  • Red Hat Enterprise Linux от 3.х и CentOS от 4.5;
  • Oracle Enterprise Linux от 5.0;
  • Debian Sarge/Etch.

Некоторые характеристики виртуальной машины будут зависеть от используемой гостевой ОС. В общем случае это: 8 CPU (64-битный) с возможностью тонкой настройки ресурсов, до восьми виртуальных дисков (включая CD-ROM) и до семи сетевых карт. Поддерживается горячее подключение виртуальных дисков и сетевых устройств. Виртуальная машина не имеет ограничений на количество используемой оперативной памяти: все, что сможет выдать сервер, будет доступно VM.
Для удаленного управления серверами, VM, виртуальными дисками и пулами используется удобная и понятная в работе консоль XenCenter. Что ж, теперь познакомимся с XenServer поближе.

Установка Citrix XenServer

Для установки XenServer понадобится компьютер, имеющий характеристики не ниже 1.5 Ггц 64х CPU, 1 Гб RAM и не менее 16 Гб места на харде. Во время установки будет создано два раздела: корневой с XenServer размером в 4 Гб и раздел для VM. Некоторые гостевые ОС потребуют больше места, чем указано в минимальной конфигурации. Например, для Vista необходим виртуальный диск размером в 16 Гб – то есть, суммарно жесткий диск должен быть не менее 20 Гб (4 + 16 Гб). Для комфортной работы эти цифры смело умножаем на 2, а для диска – на 5. Минимальных требований следует придерживаться в любом случае, иначе мастер установки после проверки оборудования просто откажется работать. Для запуска гостевой Windows процессор должен иметь поддержку технологии аппаратной виртуализации Intel VT/AMD-V; в случае с Linux такая поддержка необязательна.

Установочный ISO-образ можно свободно скачать по ссылкам на сайте www.xenserver5.com. Для установки нам понадобятся два образа, подписанные как install-cd и linux-cd. На первом, кроме собственно файлов, позволяющих установить или обновить XenServer, находится инсталлятор консоли управления XenCenter и паравиртуальные PVD-драйвера для Windows, плюс документация. На втором - сконфигурированный шаблон (templates), необходимый для поддержки гостевых машин Linux (Debian Sarge/Etch).

Сам процесс установки XenServer несложен и несколько напоминает упрощенную инсталляцию Linux. Помни: все данные на диске будут уничтожены, разработчик не рекомендует использовать двойную загрузку, а инсталлятор не имеет никаких для этого инструментов (по крайней мере, видимых).

Загружаемся с install-cd (кроме обычной, можно использовать и установку PXE). В первом окне будет предложено выбрать режим - обычный (Standard) или продвинутый (Advanced). Нажимаем <Enter>. В окне, появившемся после выбора клавиатурной раскладки (я предпочел us), предстоит определиться с дальнейшими действиями. Собственно, для установки нам нужен предложенный по умолчанию вариант «Install or upgrade XenServer host». Другие пункты позволяют загрузить драйвер (на следующем шаге предстоит указать источник) и конвертировать установленную на компьютере ОС в VM.

Далее мастер предупредит о том, что все данные будут уничтожены. Подтверждаем наш выбор и принимаем лицензию. Если сервер не поддерживает технологии Intel VT/AMD-V, или они отключены в BIOS, появится предупреждение о работе XenServer с ограниченной функциональностью. Выбираем затем источник установки – привод, NFS или HTTP/FTP. Система спросит, использовать ли в процессе второй диск, отметив, что в случае отсутствия поддержки Intel VT/AMD-V в качестве гостевых систем могут работать только гостевые Linux. Linux-диск легко устанавливается и в уже рабочей среде (чуть дальше я покажу, как это сделать). Проверку носителей можно пропустить. Вводим пароль пользователя root, сетевые настройки (DHCP, – либо вручную прописываем IP-адрес, сетевую маску, шлюз, DNS-сервер и имя хоста). Причем, когда планируется работа пула серверов, необходимо использовать только статический IP-адрес! Осталось задать часовой пояс и выполнить настройку времени. Все данные собраны, подтверждаем начало установки, выбрав «Install XenServer». В процессе инсталляции будет предложено вставить второй диск, если его использование было задано на этапе настройки.

После установки

Перезагрузись, и тебя встретит окно «Customize System». В нем содержится 14 основных пунктов, при помощи которых можно изменить основные системные настройки, просмотреть список работающих VM, создать пул ресурсов, управлять системами хранения данных, оценить загрузку системы, выключить/перезагрузить систему, выйти в локальный шелл и т.д. Ничего сложного здесь нет. Достаточно базовых знаний, чтобы самостоятельно сориентироваться в назначении параметров. В любом пункте необходимо лишь заполнить предложенные параметры, ориентируясь на вполне понятные подсказки. Для доступа к настройкам, требующим прав администратора, потребуется ввести пароль root.

Если на этапе установки не были проинсталлированы пакеты со второго диска, это можно сделать после установки. Для этого в меню выбираем «Local Command Shell», вводим пароль root, вставляем диск, монтируем его и запускаем находящийся внутри скрипт install.sh:

# mount /dev/cdrom /media
# cd /media
# ./install.sh

Для управления виртуальными машинами предлагается консоль администратора XenCenter. Установить XenCenter возможно на любой компьютер, работающий под управлением Windows XP/2003/Vista. Среди требований - обязательное наличие .NET Framework 2.0 или старше. Дистрибутив XenCenter можно скачать по ссылке на сайте проекта или взять из каталога client_install первого установочного диска. Кроме последней, пятой, версии XenServer, клиент обеспечивает управление и 4.x, поддержку которой необходимо подключить на этапе установки. В остальном процесс инсталляции стандартен. По его окончании ярлык для запуска XenCenter помещается в меню «Пуск». Кроме того, с XenCenter будет сопоставлено несколько типов файлов:

  • xbk – файлы резервной копии XenServer;
  • xsupdate или xsoem – файлы обновлений или патчи XenServer;
  • xslic – файл лицензии XenServer;
  • xva – шаблон или экспорт VM;
  • xensearch – результат поиска.

Интерфейс XenCenter не локализован, но, учитывая, что используются стандартные термины, при базовом знании английского разобраться с настройками несложно. При первом включении появится окно с запросом на запрет или разрешение периодической проверки наличия обновлений. Эту настройку потом можно изменить, перейдя в Tools –> Options –> Updates.

Основное окно консоли разбито на несколько частей и выглядит, как другие подобные программы. Слева под меню расположена панель ресурсов – здесь находятся все сервера XenServer, к которым подключена консоль, и связанные с ними виртуальные машины и пр. После выбора любого пункта в окне справа показываются его текущие настройки, некоторые из них можно изменить. Чуть выше над панелью ресурсов находится панель поиска, а под ней – «Saved Searches Panel», где можно найти предустановки для поиска систем по определенным критериям.

Создаем VM

Для подключения к установленному XenServer нажимаем кнопку «Add your XenServer», вводим имя или IP-адрес узла, данные пользователя root и жмем Connect. Чтобы при последующем запуске консоли выбранный сервер подключался автоматически, в появившемся окне устанавливаем флажок «Save and restore server connection …». При наличии нескольких серверов это заметно упрощает управление.

Для защиты от несанкционированного доступа к серверам следует указать «master Password», установив одноименный флажок и введя его по запросу.

Чтобы создать новую виртуальную машину, нажимаем кнопку «New VM». Запустится мастер, который за 6-7 шагов создаст все необходимые настройки. Клавиша <F1> на любом этапе позволяет получить справку по данному пункту. Виртуальные машины создаются из шаблонов (templates). Шаблон представляет собой образ системы со всеми необходимыми настройками VM. Это заметно упрощает процесс, так как пользователю не нужно разбираться с тонкостями. На первом шаге мастера как раз и выбирается шаблон ОС из предложенного списка операционок. Если предпочитаемая система в нем отсутствует, отмечаем «Other install media», но в этом случае об основных настройках придется заботиться самостоятельно.

Если установлен второй диск, при выборе Debian виртуальная машина создается в режиме «ready-to-use», то есть из встроенного шаблона. В остальных случаях понадобится установочный диск с системой. Далее вводим название VM и описание, чтобы легче было ориентироваться в назначении при большом количестве VM. На шаге Location указывается источник, с которого будет производиться установка. Если выбран Debian, мастер его пропустит и перейдет к следующему. Теперь указываем количество CPU и объем виртуальной памяти, который будет выделен под нужды VM. На этой же странице, в поле внизу, для ориентировки выводятся данные сервера – количество CPU, общий и доступный для VM размер памяти. Далее переходим к этапу «Virtual Disk». Как видно из названия, предстоит создать виртуальный диск для VM. Если ОС выбрана из шаблона, скорее всего, мастер предложит оптимальную, по его мнению, конфигурацию.

Так, для Debian будет создано два раздела: 0,5 и 4 Гб. При необходимости настройки можно изменить. Чтобы добавить еще один раздел или изменить настройки текущего, нажимаем соответственно Add или Edit – и в окне «Disk Settings» вводим нужный размер раздела (Гб). Установкой флажка «Read Only» можно запретить запись. Аналогично, на следующем шаге создаем виртуальный сетевой интерфейс. Нажимаем в последнем окне кнопку Finish и ожидаем, пока закончится процесс создания виртуальной машины. Если установлен флажок «Start VM automatically», после создания VM будет сразу запущена. В случае с Debian вводим пароль пользователя root и VNC и указываем имя узла. После создания ключа SSH виртуальная система будет полностью готова к работе.

На статус VM указывает его значок. Если он зеленого цвета, значит, виртуальная машина запущена и работает. Синий – приостановлена, желтый – временно недоступна (например, перегружается), красный - выключена. Подробное описание ошибок можно найти в журнале, который открывается переходом во вкладку Log.
Чтобы изменить количество виртуальных CPU, следует вызвать окно свойств, выбрав в контекстном меню пункт Properties. Нужные настройки находятся во вкладке «Memory and VCPUs». Ползунок «VCPU priority …» позволяет установить приоритет для текущей виртуальной машины. Другие вкладки Properties также содержат полезные настройки. Так, в «Startup Options» задаются дополнительные параметры загрузки. Чтобы получать предупреждения, если параметры достигнут критической отметки, следует перейти в Alert, а затем активировать нужный пункт (CPU, сеть и диск), задав уровень и периодичность проверки. Пункт Alert есть и в настройках свойств каждого виртуального сервера. Дополнительно в Properties сервера присутствует вкладка «Email Notifications», где указываются настройки почтового сервера, используемого для отправки предупреждений. Кроме того, XenCenter предоставляет возможность формирования отчета по работе сервера. Для этого перейди в «Tools –> Get Server Status Report» и при помощи 4-шагового мастера создай отчет, отобрав нужные данные.

Для удобства поиска виртуальных машин и серверов используются теги. Для каждого сервера или VM они выводятся в General, в поле Tags. Чтобы добавить новые теги, нажимаем ссылку «New tags» и вводим в окне их список.

При помощи пунктов контекстного меню созданную VM можно копировать, экспортировать как резервную копию или сконвертировать в шаблон. Это позволяет при необходимости быстро создать несколько серверов со схожими настройками. Бэкап и восстановление всего сервера производится из меню «Server – Back Up Server/Restore From Back Up».

Чтобы просмотреть графики загрузки CPU, RAM и сети для отдельной VM или всего сервера, отметь нужный в панели ресурсов и в среднем окне перейди во вкладку Performance. Используя ссылки вверху окна, указываем временной промежуток, за который будут показаны графики. Убрать или добавить ресурсы, изменить порядок вывода графиков можно в окне «Configure Graphs» (вызывается после нажатия одноименной кнопки). Вид графиков (линия или сплошной) настраивается в меню «Tools – Options - Performance Graphs».

Управление репозитариями хранения

Рано или поздно администратор столкнется с необходимостью управления источниками данных, в терминологии XenServer именуемых Storage Repository (SR). После установки сервера обычно доступны три вида SR, соответствующих приводу компакт-диска, жесткому диску и подключаемым устройствам. Устройство, помеченное черным значком, является SR по умолчанию. Такое устройство используется для хранения файлов XenServer, аварийного дампа, образов остановленных VM. Это же устройство будет предложено по умолчанию при создании новой VM. Добавить новое SR очень просто. Для этого нажимаем кнопку «New Storage» в главном окне программы или «New SR» во вкладке Storage выбранного сервера. В первом окне отмечаем тип устройства хранения, во втором указываем его месторасположение. После добавления данные о новом SR появляются в панели ресурсов. Один SR может использоваться несколькими серверами XenServer.

Новый виртуальный диск для конкретной VM создается или подключается во вкладке или в меню Storage. Достаточно выбрать «Storage – New Virtual Disk», указать его размер, а затем подключить в «Storage – Attach Virtual Disk».

P2V конвертирование

В поставку XenServer входит весьма полезная утилита XenConvert. Будучи запущенной на Windows машине, она предоставляет возможность конвертировать рабочую систему в VHD-формат или XVA-образ, позволяющий импортировать ее на XenServer. Сам процесс достаточно прост: указываем на раздел диска, где установлена ОС, и каталог для образа. Чтобы конвертировать Linux-сервер, следует загрузиться с установочного диска, в меню которого выбрать пункт «Convert an existing OS on this machine to a VM (P2V)».

Citrix Essentials for …

Одновременно с анонсом XenServer компания Citrix представила новое семейство продуктов - Citrix Essentials, причем сразу в двух редакциях - Citrix Essentials for XenServer (www.citrix.com/essentialsxs) и Citrix Essentials for Hyper-V (www.citrix.com/essentialshv). Новые решения (распространяются уже на коммерческой основе) включают в себя все необходимые инструменты для обеспечения законченного цикла ввода приложений и виртуальных машин в промышленное применение. Обеспечивается построение High availability решений; упрощено создание скриптов по управлению средой виртуализации (Citrix WorkFlow Studio); реализована доставка по требованию рабочей нагрузки серверов в виртуальную среду или на физические серверы (Citrix Provisioning Server); предусмотрено использование возможностей сетевых хранилищ данных (Citrix StorageLink).

Для бюджета значимым является не стоимость ПО на базе гипервизора как таковая, а совокупная стоимость владения ИТ-инфраструктурой. Статья расходов на гипервизоры ничтожна мала по сравнению с ценой железа, лицензий на платформенное ПО и системы хранения, расходами на администрирование и поддержку. И когда говорят о бесплатных продуктах виртуализации, по эффекту это сравнимо с тем, что продают двигатель, уверяя, что покупаешь машину. Для малого и среднего бизнеса бесплатный гипервизор - это приятный бонус. Может быть, для 2-3 серверов достаточно стандартных, включенных в бесплатное решение средств управления. Но в крупной компании с целым парком серверов принципиальное значение приобретает общая плотность размещения виртуальных серверов на физических машинах (при контейнерной виртуализации на уровне ОС плотность в 3-5 раз превосходит по показателям гипервизоры, будь то XenServer, ESXi Server или Hyper-V) и возможности их управления. И чем больше серверов, тем средства управления важнее – при необходимости сокращать затраты на инфраструктуру именно они дают понять, что в действительности является «бесплатным».

Максим Кузькин, Системный архитектор департамента виртуализации Parallels (www.parallels.com/ru).

INFO

  • Чтобы узнать больше о Microsoft Hyper-V, читай статью «Гиперактивная виртуальность», опубликованную в февральском номере ][ за 2009 год.
  • Об эмуляторе QEMU читай в статье «Виртуальный полигон» в октябрьском номере ][ за 2008 год.
  • Процесс конвертирования физического сервера в виртуальный называют Physical to Virtual Conversion (P2V).

WWW

  • Веб-ресурс, посвященный XenServer 5-й версии - www.xenserver5.com.
  • Документацию (на английском) по работе с XenServer найдешь по адресу docs.xensource.com/XenServer/5.0.0.
  • На ресурсе VM Guru есть много полезной инфы по технологиям виртуализации и виртуальным машинам - www.vmgu.ru.

WARNING

Все данные при установке XenServer будут уничтожены. Разработчик не рекомендует использовать двойную загрузку.

Содержание