|
Management by Kontrakt
Date: Monday 2 April 2007
Author: Peter Dümig, Dell
 Bei Servern zählt neben der Leistung die Verfügbarkeit und Flexibilität: Das sind die Grundvoraussetzungen für den Einsatz im Bereich geschäftskritischer Datenverarbeitung. Anspruchsvolle Anforderungen wie das „Skalieren nach Maß" lassen sich am besten mit Virtualisierungstechnologien bewältigen. Über Erfolg oder Misslingen dieser Entkopplung von Hard- und Software entscheidet nicht zuletzt ein effektives, serviceorientiertes Systemmanagement. 
 Das Rechenzentrum ist eine Servicewüste – so erscheint vielen Anwendern und sicherlich auch einer beachtlichen Anzahl von Systemadministratoren das Konglomerat aus Vernetzung, Applikationen, Servern und Storagesystemen. Immer wieder gab es in den vergangenen Jahren Ansätze, hier eine grundlegende Besserung herbeizuführen, denn die Probleme waren nicht zu übersehen. Während auf einen Seite Ressourcen brach lagen – beispielsweise auf schlecht ausgelasteten Servern – konnten auf der anderen Seite die vorhandenen Netzwerk- und Speicherkapazitäten kaum mit dem expotential ansteigen Bedarf Schritt halten.
Auch an Vorschlägen zur Lösung mangelte es nicht, darunter Utility, Fabric und Grid Computing. Utility Computing etwa bedeutet, dass ein Provider seinen Kunden IT-Leistungen als Services liefert und sie nach Verbrauch abrechnet. Beispiele solcher Services sind Rechnerkapazitäten, Speicherplatz oder Applikationen. Als Service Provider gelten dem Modell zufolge Rechenzentren in Unternehmen; die Kunden sind einzelne Abteilungen der Firma. Sei es Grid, Fabric oder Utiltiy Computing, bei all diesen Modellen handelt es sich um Varianten virtueller Netzwerke. Gemeinsam ist ihnen, dass sie ein Rechenzentrum modellhaft in zwei klar unterscheidbare Laufzeitumgebungen untergliedern: eine für virtuelle Ressourcen und eine für virtuelle Services.
Ressourcen virtualisieren
Die Virtualisierung von Ressourcen stellt Services aus einem managed Pool passiver Ressourcen bereit, und das unabhängig von der physikalischen Hardware. Auf Mainframes sind solche virtuelle Ressourcen als Virtual Machines (VM) seit langem bekannt. Auch bei Servern mit Standardtechnologie unter Windows oder Linux gewinnen CPUs als virtualisierte Ressource immer stärker an Bedeutung. VMs, basierend auf virtualisieren Prozessoren, liefern eine nahezu native CPU-Leistung. Realisiert als Virtualisierungsschicht zwischen Hardware und Applikationen sorgen sie für eine Entkopplung in mehrerlei Hinsicht:
• Eine Kapselung von Software zu einem bestimmten Konfigurationszeitpunkt, die es ermöglicht, solche Software Images beliebig oft zu klonen
• Die Isolation der Software von Hardware, Host und anderen VMs schafft klar abgetrennte Arbeitsbereiche; sie machen es leichter, Leistungen zu skalieren und vereinbarte Service Levels einzuhalten
• Die Abstraktion der Soft- von der Hardware verhindert mögliche Inkompatibilitäten
• Die gemeinsame Nutzung gleichartiger Ressourcen schafft die Grundlage für die Konsolidierung und ermöglicht so ein deutlich effektiveres Management der gesamten Server-Infrastruktur.
Im Modell eines virtualisierten Rechenzentrums, bestehend aus standardisierten Server- und Storagekomponenten, sind die derart isolierten VMs zwischen zwei Abstraktionsschichten angesiedelt: virtualisierte Services (Anwender- und Service-Requests) und virtualisierte Ressourcen (Server, Storagesysteme und Switches in einem Data Center). Physikalisch betrachtet besteht eine VM aus drei Komponenten: einem ausführbaren Software Image der Applikation und des Betriebssystems, einer in XML abgefassten Konfiguration der Ressourcen und einer dazu analogen Konfiguration der Services.
Virtualisierte Services
Ihren Nutzen zeigt die Virtualisierung heute bereits dort, wo Server nur wenig ausgelastet sind. Das mag von Fall zu Fall unterschiedlich sein, vielfach sind einzelne Systeme in umfangreichen Serverfarmen jedoch nur zu 20% „beschäftigt". Hier besteht die Chance, per Virtualisierungstechnologie eine bessere Auslastung der vorhandenen Hardware zu erzielen. Ein weiterer Aspekt: Virtualisierung ermöglicht, auf brandneuer Hardware weiterhin Windows NT oder auch Legacy-Applikationen zu unterstützen. Ein anderes Einsatzgebiet sind Konsolidierungsprojekte, insbesondere dort, wo es um den Aufbau von Test- und Entwicklungsumgebungen geht. Aber auch in ausgewählten Produktivumgebungen erobert sich die Virtualisierung nach und nach ihren Platz, beispielsweise in Serverfarmen wie sie mit Dell-Rackservern entstehen.
Virtualisierte Services bilden die Laufzeitumgebung für Instanzen aus dem Pool der VMs und dem der Anwender und Service-Requests. VMs sind nicht an konkrete Anwender- und Service-Requests gebunden, sondern können dynamisch über „Systemmanagement-Kontrakte" aktualisiert werden. Ein wichtiges Kennzeichen: beide Vertragspartner sind nur bedingt und plattformunabhängig aneinander gekoppelt.
Ohne vollständig ausgeprägte Feedbackschleifen einer regelbasierten automatischen Zuweisung der VMs kann man sich den zugehörigen Resource Manager als statisches Kontrollsystem vorstellen. Da die VMs jedoch nicht mit einzelnen Ressourceninstanzen verzahnt sind, können die Ressourcen dynamisch verteilt und auch priorisiert werden. Ein simples Workload-Management, wie es einige Job-Scheduling-Lösungen, bieten, reicht an der Stelle nicht aus. Denn sie können keine klare Isolation der einzelnen Applikationen garantieren, eine VM dagegen sehr wohl. Das hier kurz skizzierte Systemmanagement auf Basis virtualisierter Services und Ressourcen orientiert sich konzeptionell an Web-Services und nutzt die bereits vorhandenen oder sich gerade herausbildenden Standards. Damit ist zugleich der weitere Entwicklungspfad in Richtung Service Level Agreements vorgezeichnet.
Vor gut 30 Jahren hat die Virtualisierung von Ressourcen zu einer deutlichen Leistungssteigerung von Betriebssystemen auf Rechnerknoten geführt. Damals ging es um einen einzelnen Server. Gerade die rasch voranschreitende Standardisierung von Web-Services für das Systemmanagement trägt jetzt entscheidend dazu bei, dass heute das Thema Virtualisierung auf ganze Rechenzentren und Serverfarmen ausgedehnt wird. Die gezielte Bereitstellung von Services im Sinne einer „Skalierung nach Maß" erfordert ein Systemmanagement, das sich gezielt aus gemeinsam genutzten Pools virtueller Ressourcen bedient.
Virtualisierung:
Virtualisierung ist eine der Schlüsseltechnologien zur Realisierung hoch skalierbarer Rechenzentren. Der Ausgangspunkt: Virtualisierung entkoppelt die Software (Applikationen, Betriebssysteme) von der Hardware und ermöglicht letztlich der Software eine logische Sicht auf die physikalische Hardware. Damit entsteht ein einziges virtuelles Set von IT-Ressourcen. Nun ist das Konzept der Virtualiserung so neu nicht, es wurde bereits in einer Vielzahl von Konstrukten realisiert. Beispiele dafür sind die logischen Volumes eines RAID-Systems oder auch die Web-Service-APIs. Auf Mainframes ist die Virtualisierung seit langem bekannt und wird dort auch ausgiebig praktiziert. Sie erlaubt es einem Betriebssystem als Host (Gastgeber) weiterer Operating Systems zu agieren. Insbesondere im Segment der x86-Architekturen erweist sich die Virtualisierung als Technologie mit viel Potenzial, verspricht sie doch die mit Scale-Out-Architekturen verbundenen Managementprobleme zu lindern. Nach dem gleichen Prinzip arbeiten die „Virtual Machines" auf Dell-Servern.
Eine Virtual Machine ist nichts anders als eine Software, die funktional physikalischer Hardware äquivalent ist – sie führt Applikationen aus. Bei der Implementierung einer solchen Virtual Machine existieren zwei Optionen. Beiden gemeinsam ist eine Untergliederung des Hardware-/Software-Stacks in drei Schichten: Applikationen, Virtualisierungsschicht und physikalische Hardware. Der Unterschied zwischen den zwei Modellen besteht lediglich darin, wie die mittlere Virtualisierungsschicht realisiert wird: Ist die Virtualisierungsschicht als eigenes Betriebssystem direkt auf der physikalischen Hardware installiert, übernimmt sie die Aufgaben eines herkömmlichen universellen Betriebssystems. In diese Produktkategorie gehört beispielsweise der ESX Server oder VMware Infrastructure 3 von VMware. Im Zweiten Fall ist die Virtualisierungsschicht als Applikation eines Host-Betriebssystems implementiert. In dem Fall besteht die Virtualisierungsschicht aus der Bündelung eines generischen Betriebssystems wie Microsoft Windows oder Linux und einer Virtualisierungs-Applikation. Da hier die Virtualisierungsschicht alle Services des Host nutzen kann, bietet sie eine recht gute Kompatibilität mit bereits vorhandener physikalischer Hardwareinfrastruktur. In diese Produktkategorie gehören etwa der VMware Server von VMware sowie der Microsoft Virtual Server 2005.
|
