Системы управления облачной инфраструктурой

1.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ОБЛАЧНОЙ
ИНФРАСТРУКТУРОЙ

2.

Для обеспечения требуемого уровня обслуживания клиентов
облачная система должна быть масштабируемой и гибкой.
Поэтому в облачных системах нашли широкое применение
системы вирт уализации оборудования, позволяющие выделять
вирт уальные вычислительные ресурсы для решения задач от
реального оборудования. Используя вирт уализацию, можно
консолидировать ресурсы, такие как оперативная память,
вычислительные ресурсы процессоров, объемы дисковых
пространств и пропускную способность сети. Вирт уализация ―
это создание гибкой замены реальных ресурсов с теми же
функциями и внешними интерфейсами, что и у физических
прототипов, но с разными атрибу тами, такими как размер,
производительнос ть и стоимость. Вирт уальные системы чаще
всего осуществляются с помощью гипервизоров. Гипервизор ―
это программное или микропрограммное обеспечение,
позволяющее вирт уализировать системные ресурсы.

3.

В РЕА ЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТ УА ЛЬНЫХ
МАШИН ВЫДЕЛЯЮТСЯ ТРИ ОСНОВНЫХ
ПОДХОДА
Гипервизор первого типа (автономный, тонкий, исполняемый на
«голом железе» — Type 1 , native, bare-metal) — программа,
исполняемая непосредс твенно на аппаратном уровне компьютера и
выполняющая функции эмуляции физического аппаратного
обеспечения и управления аппаратными средс твами и гос тевыми
ОС. То ес ть такой гипервизор сам по себе в некотором роде является
минимальной операционной сис темой.
Гипервизор второго типа (хос товый, монитор вирт уальных машин —
hosted, Type-2, V) — специальный дополнительный программный слой,
расположенный поверх основной хос товой ОС, который в основном
выполняет функции управления гос тевыми ОС, а эмуляцию и
управление аппарат урой берет на себя хос товая ОС.
Гипервизор гибридный ( Hybrid, Type-1+) — объединенный вариант
первых двух, в котором функции управления аппаратными
средс твами выполняются тонким гипервизором и специальной
депривилегированной сервисной ОС, работающей под управлением
тонкого гипервизора. Обычно гипервизор управляет напрямую 24
процессором и памятью компьютера, а через сервисную ОС
гос тевые ОС работают с ос тальными аппаратными компонентами.

4.

В РЕА ЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ
ВИРТ УА ЛЬНЫХ МАШИН ВЫДЕЛЯЮТСЯ
ТРИ ОСНОВНЫХ ПОДХОДА

5.

НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ СУЩЕСТВУЕТ РЯД ПРОЕКТОВ, РЕА ЛИЗУЮЩИХ
Г И П Е Р В И З О Р Ы , О Р И Е Н Т И Р О В А Н Н Ы Е П О Д РА З Л И Ч Н Ы Е А П П А РАТ Н Ы Е И
П Р О Г РА М М Н Ы Е П Л АТФ О Р М Ы :
Xe n : м о н и т о р в и р т уа л ьны х м а ш и н д л я п р о ц е с с о р ны х а р х и т е к т ур I A - 3 2 , x 8 6 - 6 4 ,
I t a n i um и A R M , Xe n п о з в о л я е т в ы п о л ня т ь н е с к о л ь ко г о с т ев ы х о п е р а ц и о нны х
с и с т ем н а о д н о м и т о м ж е о б о рудо в а н и и о д н о в р е м е нно . Xe n - с и с т ем ы и м е ю т
с т ру к т у ру, в к о т о р о й г и п е р в и з о р Xe n з а н и м а е т с а м ы й н и з к и й и
п р и в и л е г и р о в а нны й у р о в е нь .
K V M : и н ф р а с т рук т у р а в и р т уа л и з а ц и и д л я я д р а L i n u x , K V M п о д д е р ж и в а е т
п л а т ф о р м е нно - з а в и с и м ую в и р т уа л и з а ц и ю н а п р о ц ес с о р ах с а п п а р а т ны м и
р а с ш и р е ни я м и д л я в и р т уа л и з а ц и и . П е р в о н ач а л ь но о н п о д д е рж и в а л п р о ц е с с о р ы
x 8 6 , н о в н а с т о яще е в р е м я к н и м д о б а в и л с я ш и р о к и й с п е к т р п р о ц ес с о ро в и
г о с т е в ы х о п е р а ц и о нны х с и с т е м , в т о м ч и с л е м н о ж е с т в о в а р и а ц и й L i n u x , B S D ,
S o l a r is , W i n d ow s ® , H a i ku , Re a c t OS и A RO S Re s e a r c h O p e r a t i n g S y s te m ( е с т ь д а ж е
м о д и ф и ц и р о в а нн ая в е р с и я Q E M U , с п о с о б на я и с п о л ь з о в а т ь K V M д л я р а б о т ы с M a c
OS X).
Po w e r V M : п р и н а д л еж но с т ь с е р в е р о в н а б а з е I B M P OW E R 5 , P OW E R 6 и P OW E R 7 ,
э т о т г и п е р в и з о р п о д д е рж и в а е т с я о п е р а ц и о нным и с и с т е м ам и I B M i , A I X ® и
L i n u x ® ; Po w e r V M п о д д е рж и в а е т с я в с р е д е I B M S m a r t C l o ud E n te r p r i se . 2 5
V M w a r e E S X i в с т р о е нны й г и п е р в и з о р V M w a r e E S X р а б о т а е т н е п о с р е д с т в е нно н а
а п п а р а т ур е с е р в е р о в , н е т р е буя д о п о л ни т е л ь но й о п е р а ц и о нно й с и с т е м ы . О н
п о д д е р ж и в а е т с я в с р е д е I B M S m a r t C l o ud E n te r p r i s e .
H y p e r - V г и п е р в и з о р , р а з р а б о т а нны й к о м п а ни и M i c r o s o f t , к о т о р ы й о т н о с и т с я к о
в т о р о м у т и п у г и п е р в и з о р о в , к о т о р ы е м о г у т р а б о т а т ь т о л ь ко п о д у п р а в л е ни е м О С
M i c ro s o f t S e r v e r 2 01 2 и M i c ro s o f t 8 .1 P r o fe s s i o n a l и в ы ш е .

6.

УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ
ВИРТ УА ЛЬНЫХ СИСТЕМ
Гипервизоры имитируют работ у практически всего оборудования,
создавая их вирт уальные копии. Среди них, влияющих на
производительнос ть, можно выделить только процессор, оперативную
память, жес ткий диск и сетевой адаптер. Именно управляя этим
оборудованием можно изменять производительнос ть вирт уальной
машины. Хотя теоретически вирт уальные ресурсы бесконечны,
однако эта бесконечность довольно условная, потому что физические
ресурсы, на которых работают гипервизоры, ограничены. Поэтому
важной задачей является оптимальное распределение физических
вычислительных ресурсов между вирт уальными машинами. Для
каждой вирт уальной машины выделяются требуемое количес тво
вычислительных ресурсов: объем оперативной памяти, количес тво и
час тота процессоров. Это так называемые конфигурационные
(configurated) нас тройки вирт уальной машины. При этом
вирт уальные машины не всегда занимают все выделенные для них
вычислительные ресурсы, иногда они прос таивают, когда к ним нет
запросов, поэтому в это время данными ресурсами могу т
пользоваться другие вирт уальные машины.

7.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
УПРАВЛЕНИЯ ГИПЕРВИЗОРОМ
Для автоматизации управления и разработки собственных
методов балансировки нагрузки можно использовать
функционал библиотек VMware или консоль PowerCLI. Наиболее
простой способ для автоматизации управления — это
разработка скриптов с помощью PowerCLI, которые можно
вызывать отдельно или из приложения. PowerCLI — это
расширение для Windows Powershell, которое добавляет более
400 новых команд для управления вирт уальной
инфраструкт урой, в том числе и Cloud. Результаты выполнения
команд PowerCLI возвращают результаты в формате объектов
.NET, что делает удобной разработку средств на языке C# с
библиотекой .NET Framework . Для обеспечения управления
системой вирт уализации VMware ESXi достаточно следующего
набора команд (подробное описание всех команд PowerCLI
можно найти в справке):

8.

Connect-VISer ver — выполняет подключение к системе
вирт уализации, после которого можно выполнять все
остальные команды;
Get-VMHost — получает информацию о хосте, включая его
вычислительные характерис тики;
Get-VM — получает список вирт уальных машин и их
вычислительные характерис тики;
Get-Stat — получает журнал загрузки вычислительных ресурсов;
Set-VMResourceConfiguration — изменяет параметры пределов
и приоритетов распределения вычислительных ресурсов хоста.
Помимо консоли VMWare предоставляет ряд библиотек и
средств разработки под различные языки программирования,
что позволяет разрабатывать практически любые приложения
для управления гипервизором и отдельно гостевыми
операционными системами