アジェンダ オープンソースのトレンド KVMのモデル&バックエンド KVM & QEMU Xen vs KVM パフォーマンス比較 Red Hat Enterprise Virtualization Manager for Servers 2

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1 オープンソースで実現する 仮想化技術最新情報 Red Hat K.K. Solution Architect: Satoshi Naito V1.1:

2 アジェンダ オープンソースのトレンド KVMのモデル&バックエンド KVM & QEMU Xen vs KVM パフォーマンス比較 Red Hat Enterprise Virtualization Manager for Servers 2

3 Red Hatの提供するOSSソリューションスタック 3

4 KVM Kernel-based Virtual Machine 2006 年 10 月から開発がスタート 2 ヶ月後にはアップストリームにマージ イスラエルの Qumranet が開発 2008 年 12 月に Red Hat が買収 CPU の仮想化支援機構を前提に設計 Intel VT / AMD-V その他の CPU にも同等の機能があれば可能 特徴 非常に軽量:デバイスのエミュレーションは QEMU カーネルモジュール: Linux カーネルの様々な機能を利用可能 管理が容易: Linux のパラダイムそのもの 4

5 KVMのゲストOSサポート サポート RHEL3 x86 RHEL4 x86(x86_64) RHEL5 x86(x86_64) Windows Server 2003 R2 32/64 bit Windows Server 2008 SP2 32/64 bit Windows XP SP2 32 bit para-virt ドライバの提供 RHEL4.8 x86(x86_64) RHEL5.4 x86(x86_64) Windows Server 2003 R2 32/64 bit Windows Server /64 bit Windows XP 32 bit ネットワークドライバのみ 5

6 Xen模式図 dom0 domu domu Frontend driver Frontend driver Back End driver Virtual CPU & Memory Device Driver Hypervisor Hardware 6

7 KVM模式図 QEMU ふつうの プロセス QEMU VM QEMU VM VM KVM Linux kernel Hardware 7

8 仮想ディスクのモデル guestからどう見えるかを選択可能 ide IDE接続のディスク 最大4台まで(CD/DVDが有効だと3台まで) virtio virtioで通信する 専用ドライバで高速化 8

9 仮想ディスクのバックエンド host側で対応するものを選択可能 デバイス LUN パーティション LVM を直接割り当てる rawファイル ファイルをデバイスとして見せる 最初に全部確保すると速い フラグメントしない sparceファイル(必要に応じて確保)にすると遅い qcow2形式のファイル スナップショット機能 差分機能を提供 差分ファイルの作成はvirt-mangerで未対応なのでqemu-img で作成 ディスクサイズ ファイルサイズになりうる qcow-imgによる作り直しで無駄な領域を捨てる RHEL5.4ではTechnology Preview 9

10 仮想ネットワークのモデル 実際にあるデバイスのエミュレーション e virtioドライバがない場合e1000が最も軽い ne2k_pci pcnet rtl デフォルトのNICはRTL8139 低オーバーヘッドでのネットワーク virtio -- virtioドライバが必要 最も速い 10

11 KVM & QEMU 11

12 KVM Kernel-based Virtual Machine CPUの仮想化支援機能を利用するた めのカーネルモジュール Intel VT / AMD-V ゲストの制限 CPUが直接実行できるアーキテク チャのみ対応 実行を管理するのはLinuxカーネル 制御はユーザプロセスから行う /dev/kvmを実装 後述 ゲストモードを追加 後述 仮想マシン 割り当て用 メモリ 仮想マシン QEMU KVM Linux ハードウェア 12

13 QEMU KVM以前から開発 利用 多種のOSで動作 命令を動的に変換することで 多種の環境をエミュレーション x86 x86_64 ia64 ARM SPARC PPC MIPS 各種H/Wのエミュレーションを提供 ユーザプロセスとして動作 仮想マシン QEMU Linux / *BSD / Mac / Win etc. ハードウェア 13

14 KVMによるQEMUの高速化 QEMUの戦略 従来のQEMUでは 実行前に命令をチェック 特権命令 or センシティブ命令か 対応するルーチンで処理 通常の命令か 直接実行 対応するルーチン I/O操作 対応するデバイスのエミュレータに渡す 一部のレジスタ操作など CPUをエミュレートする KVMの戦略 Intel VT-x/AMD-Vでセンシティブ命令をフックする 事前の命令チェックが不要 高速化 VT-x/AMD-Vで発見したセンシティブ命令はKVMとQEMUで処理 14

15 VT-x / AMD-Vとリングプロテクション 従来のリングプロテクションとVMXによる保護は直交する VMX rootオペレーションモード プロセス プロセス プロセス VMX non-rootオペレーションモード リング3 リング3 プロセス プロセス プロセス リング2 リング2 リング1 リング1 システム コール システム コール リング0 リング0 センシティブ命令 の実行 Linuxカーネル Linuxカーネル ゲストOS 15

16 KVMのメモリ イメージ ユーザプロセスで確保したメモリを仮想マシンのメモリとして利用 QEMUプロセス ユーザアドレス空間 仮想マシン 確保したメモリ ゲストの物理アドレス空間 カーネル ゲストに割り当てられたメモリ 16

17 Xen vs KVM パフォーマンス比較 17

18 KVM Performance EPT/NPT vs Xen RHEL5.4 KVM Oracle OLTP Perf Intel Nehalem 8-cpu, 24 GB mem, 2FC Base 8 CPU RHEL54 KVM RHEL54 XenPV RHEL5.4 Xen FV-PV tpm U 7 20U 40U 60U 80U Red Hat Summit 2009 D. John Shakshober / Vijay Trehan 100U 18

19 KVM Performance CPU/Disk Effects RHEL5.4 KVM Oralce OLTP Comparison Intel Nehalem 8cpu, 24GB mem, 2 FC % 56.3% % % 38.3% OLT P (k) % Oracle OLTP %diff vs Bare Metal % % 9.0% 10.0% % B 8 ar e Me ta l KV tu M( n ed) No a De ne d li No EP T V No irti O Red Hat Summit 2009 D. John Shakshober / Vijay Trehan 19

20 Virtualization Efficiency: Consolidation Virtualization Efficiency: Consolidation Oracle OLTP Load Users T r a n s a c ti o n / M i n u te 250, , , ,000 50,000 0 Bare Metal 2x8-vCPU 4x4-vCPU 8x2-vCPU Configuration 30 Red Hat Summit 2009 D. John Shakshober / Vijay Trehan 20

21 C u m u l a ti v e M e m o r y T h r o u g h p u t / S e c ( L a r g e r i s b e tt e r ) Virtualization Efficiency: Consolidation 41 Virtualiztionation Efficiency: Consolidation SAP SLCS Workload 180, , , , ,000 80,000 60,000 40,000 20,000 0 Bare Metal 8 x 2-vCPUs 4 x 4-vCPUs 2 x 8-vCPUs Configuration Red Hat Summit 2009 D. John Shakshober / Vijay Trehan 21

22 企業アプリケーションにおけるパフォーマンス 22

23 Red Hat Enterprise Virtualization Manager for Servers 23

24 信頼性と柔軟性の高いクラウド基盤 クラウドをワンストップで提供 24

25 仮想化製品ポートフォリオ Red Hat Enterprise Virtualization for Servers Red Hat Enterprise Virtualization Manager for Servers 管理ソフトウェア NEW! Red Hat Enterprise Virtualization Hypervisor スタンドアローンハイパーバイザ Red Hat Enterprise Linux 5.4 (with KVM) ９月発表 Red Hat Enterprise Virtualization Manager for Desktops 仮想デスクトップ基盤 ２０１０年 25

26 Red Hat Enterprise Virtualization Hypervisor スケーラビリティ 高いコンソリデーション率 ホスト: 96コア 1TBメモリ ゲスト: 16VCPU 64GBメモリ 業界標準 信頼性の高いRHELのカーネルと KVMの組み合わせ 高性能なvirtioドライバ libvirt / CIM管理インターフェース カーネルとKVMはRHEL5.4と同一 小さいフットプリント(128MB)と 容易な導入/構成と高度な機能 メモリページ共有 SELinuxによるセキュリティ 26

27 Red Hat Enterprise Virtualization Manager for Servers 仮想化環境の全てのオブジェクトを集中管理 サーチ指向のインターフェースによる高いスケーラビリティ 高度な管理機能 イメージ管理 高可用性 ライブマイグレーション システムスケジューラ パワーセイバー アップデート/ ブートマネージャ システムモニタリング 監査 27

28 高可用性 エンタープライズの高可用なインフラを構築 ホストと仮想マシンを継続的にモニタ 問題発生時に自動再起動 クラスタの他のノードで仮想マシン を再起動 優先度付きポリシーによる再起動 ユーザの介入は不要 復旧時に仮想マシンを元のノードに戻 すためにライブ マイグレーションを利用 28

29 ライブ マイグレーション ホスト間で動的に仮想マシンを移動 サービス中断は非常に短い アプリケーションは継続実行 データベースのようなI/Oの重た い処理ですら移動可能 サービスを中断せずにハードウェ アをメンテナンス ホストシステム間で動的に負荷 分散 29

30 システム スケジューラ データセンタの負荷を自動的に平均化 リソースに基づいて仮想マシンを自動的にマイグレーション 仮想マシンの配置ポリシーをカスタマイズ 30

31 パワー セイバー 非ピーク時に少ないサーバで負荷を最適化するポリシーを定義 非ピーク時にデータセンタ全体の消費電力を節約するするため 自動的にサーバの電源をオフ 31

32 Red Hat Enterprise Virtualization 32

33 購入ガイドライン 管理対象とするCPUソケット単位での購入 仮想化基盤は以下より選択 RHEL 5.4 ゲストOSの利用ポリシーは従来通り RHEV Hypervisor RHEV-Sに付属 別途ゲストOSのサブスクリプションを必要数購入 RHEV for RHEV for RHEV for RHEV for 製品 Servers, standard Servers, Premium Servers, standard Servers, Premium 期間 価格 税別 1 year 68,000 1 year 98,000 3 year 198,000 3 year 278,000 33

34 サブスクリプション 数 単価 計 RHEV for Servers, Standard 6 68, ,000 RHEL AP, Standard 3 195, ,000 RHEL ゲスト無制限 サブスクリプション RHEV for Servers, Standard ゲスト OSのサブスクリプション別途購入 数 6 単価 計 68, ,000 34

35 NTTコミュニケーションズ様 クラウドコンピューティングサービス Bizホスティング ベーシック クラウド型サービスとして お客さまはロケーションを意識することなく サーバーリソースをネットワーク経由で利用可能 オンデマンド 必要な時に必要な量の サーバーリソースを利用可 柔軟なリソース変更も可能 複数ロケーションによるクラウド型サービス提供 NWバックボーンに直結したクラウド基盤 ディザスターリカバリー オプションサービス 災害時のBCP対策も可能 Internet Internet VPN VPN KVM 社内LAN KVM KVM リソース補完 収容変更 35

36 OPEN SOURCE 36