Virtualisatie is realiteit
Deze goocheltruc is voor het eerst ingezet begin jaren zestig.
Het was nodig bij het ontwikkelen van een nieuw type besturingssysteem waarop meerdere gebruikers tegelijkertijd konden werken: CTSS (Compatible Time-Sharing System). Dit systeem bevatte een virtuele IBM 7090-computer, voor het draaien van Fortan batch-programma’s.
IBM zette de goocheltruc standaard in vanaf 1966, te beginnen met model 67 van het eerste mainframe dat voor alle bedrijfsdoeleinden geschikt was, en daarom de naam System/360 kreeg.
Het woord besturingssysteem bestond toen nog niet. Dat werd indertijd een supervisor genoemd. Taalkundig is het een kleine stap naar de hypervisor, in staat tot het tegelijkertijd laten werken van meerdere supervisors. Hier werd de virtualisatie toegepast om gebruikers in staat te stellen ook programma’s te gebruiken die waren gebouwd voor oudere computers.
IBM levert uiteraard nog steeds virtualisatie in de mainframes. Ook op de IBM System i en System p is virtualisatie standaard. Op deze machines zijn combinaties te maken van besturingssystemen AIX, AS/400 en verschillende varianten van 64-bits Linux. Eind april kondigde IBM aan dat binnen die laatste omgeving nu ook applicaties zijn te draaien die zijn bedoeld voor 32-bits Linux. De beheergereedschappen van System I en P staan bekend als HMC, de hardware maintenance console. “Veel geavanceerder dan wat nu verschijnt op het x86-platform”, benadrukt Frank van der Wal, een van IBM’s IT-architecten.
Zakgeld
Ook spelers van computerspellen weten wat (hardware)virtualisatie is. Sinds 1997 kunnen zij op hun pc’s nog immer het klassieke PacMan, Asteroids of Donkey Kong spelen, de spellen waar ze begin jaren zeventig en tachtig in de snackbar hun zakgeld aan opmaakten. Hiervoor gebruiken ze op hun Windows-doos Mame, op hun Linux-machine Xmame of op hun Mac MameOSX. Deze Multiple Arcade Machine Emulator probeert zo veel mogelijk van dat soort spelcomputers na te bootsen en daarmee deze haast antieke computerspellen op moderne machines speelbaar te maken.
Er zijn echter nog verdere vormen van virtualisatie. Behalve het nabootsen van hardware, is er virtualisatie van IT-functionaliteit. Een gebruiker ziet bijvoorbeeld één opslaggebied, dat in werkelijkheid bestaat uit meerdere onderdelen. Zelfs een aantal programmeertalen doet het virtueel, zoals Java, dat de programma’s uitvoert op een denkbeeldige machine, die instructies levert voor de echte computer eronder.
Flexibel
Maar computerspellen en compatibiliteit met Fortran-batchsystemen vormen geen reden voor de toenemende aandacht voor virtualisatie. Hét argument is dat het IT-beheerders in staat stelt de hardware en software te verenigingen tot één bron waaruit naar behoefte geput kan worden. IT-onderzoeksbureau IDC zegt hierover begin dit jaar: “Het doel hiervan is om de IT-hulpmiddelen zo flexibel mogelijk te maken. Het wordt het meest besproken IT-onderwerp van 2007.”
IDC vindt dat belangrijker dan serverconsolidatie, het vervangen van vele fysieke servers door een klein aantal krachtiger machines waarop de servers virtueel draaien. “Virtualisatie is veel meer dan het het simpelweg consolideren van servers”, stelt het in de uitleg van de top tien van IT-trends voor 2007. Het zal worden ingezet om IT-systemen beter beschikbaar te maken, te voorkomen dat data verloren gaat, om applicaties volcontinu aan te kunnen bieden. Volgens IDC maakt dit virtualisatie zelfs interessant voor kleine bedrijven, “die doorgaans niet veel winnen als het alleen om serverconsolidatie gaat.”
Het jaagt in ieder geval de virtualisatiespecialisten en de fabrikanten en ontwikkelaars van besturingssystemen voort. Het hierin ervaren Sun Microsystems, bijvoorbeeld, bracht in april nog nieuwe beheergereedschappen uit, genaamd ‘Logical Domains’ (LDoms), voor gebruik op de machines met een Ultrasparc T1-processor. Deze virtualisatietechniek zit in alle toekomstige processoren van Sun, aldus Martin de Jong, bij Sun Nederland de kenner van de Sparc-processorreeks.
Met LDoms kunnen virtuele opslagsystemen en de afzonderlijke virtuele besturingssystemen worden beheerd, verdeeld en herverdeeld. “Onze LDoms maken het mogelijk om van één systeem een datacentrum te maken”, schrijft Tony Shoumack in een handleiding. “Het is mogelijk om snel tientallen systemen aan te maken. Ze zijn veilig en afzonderlijk van elkaar, en maken naar behoefte gebruik van de aanwezige CPU’s, geheugenbanken, netwerk en opslag. LDoms en de beschikbare IT-bronnen zijn op ieder gewenst moment bij te regelen.”
Tussenvorm
De LDom maakt gebruik van een hypervisor, die de toegang tot de hardware regelt voor de hierboven onafhankelijke besturingssystemen (figuur 1). De hypervisor onderhandelt tussen hardware en besturingssystemen. Hij dient bijvoorbeeld te voorkomen dat een virtuele machine toegang tot hardware blokkeert voor een volgende, of dat een virtuele machine een foute instructie uitvoert die alle systemen in gevaar brengt.
LDoms gebruikt paravirtualisatie. Dat wil zeggen dat de te installeren (virtuele) besturingssystemen moeten weten dat tussen hen en de hardware een hypervisor zit. Dat beperkt in dit geval uiteraard het aantal besturingssystemen tot die van Sun zelf en versies van het open-sourcebesturingssysteem Linux.
Evenzogoed kan er zo op een ‘bare metal’ machine vrij eenvoudig een eerste virtuele machine worden ingericht voor de ontwikkeling van een bedrijfssysteem. De tweede, direct erna, is bestemd voor het testen ervan en de derde draait gewoon de productie.
LDom is daarmee een tussenvorm van de twee virtualisatietechnieken die op Sun’s T1-machines zijn in te zetten. Het bedrijf ontwikkelde eerder Solaris Containers, waarmee op een enkele Solaris-kernel meerdere virtuele omgevingen worden aangemaakt (zie figuur 2). “Goed voor grote aantallen”, aldus Sun. Deze aanpak zit echter in het besturingssysteem zelf. Dat betekent bijvoorbeeld dat de containers ook op het x86-platform zijn in te richten. Het is één besturingssysteem, maar levert per gebruiker een onafhankelijke container. Zo’n container is zelfs te rebooten, zonder dat het hele systeem daarmee uit- en weer aangezet dient te worden.
Daarnaast levert Sun nog een derde techniek, Dynamic System Domains, die in een systeem meerdere systemen aanmaakt, die ieder dezelfde toegang hebben tot de hardware en elektrisch gescheiden zijn (figuur 3). “Ze zijn prima in te zetten voor het consolideren van een beperkt aantal bedrijfskritische systemen”, ofwel Sun-machines met 4 tot 72 CPUs.
x86
Ook op het x86-platform (Intel en AMD) zijn de virtualisatiemethoden nu rap in opkomst. Emulatoren zoals Bochs bestonden al langer, maar de kracht van dit type CPU maakt tegenwoordig serieuzere virtualisatievormen mogelijk.
De meest ervaren en meest genoemde fabrikant van virtualisatiesoftware voor het x86-platform is EMC-dochter VMWare. Het levert verschillende soorten virtualisatiesoftware, zoals van ontwikkelsoftware en een populaire Player voor het op een pc in een venster van het draaiende besturingssysteem laten werken van een tweede besturingssysteem met applicatie.
Het echte werk is de enterprise-versie, ESX. Met deze software biedt een VMWare-laag op de fysieke x86-hardware plaats aan meerdere en – heel belangrijk – niet-aangepaste besturingssystemen (figuur 4).
Deze zogenoemde Full Virtualization heeft een nadeel. De keuze in virtueel te draaien besturingssystemen is beperkt tot diegene die ook zelfstandig draaien op de x86-hardware. Dat is om te beginnen Windows. Aangezien hiernaast ook Linux en Solaris zijn te gebruiken, is dit echter nauwelijks een beperking te noemen. VMWare kondigde begin mei aan met zijn nieuwe desktopvirtualisatieproduct VMware Workstation 6 ook Windows Vista aan te kunnen.
ESX omvat beheergereedschappen waaronder een tool dat draaiende virtuele machines overhevelt van het ene fysieke apparaat naar het andere. Het kan nuttig zijn om meerdere fysieke systemen virtueel compleet anders in te richten. Losse standaard x86-machines kunnen worden samengevoegd tot één hele krachtige, waaruit afzonderlijke bedrijfsonderdelen weer verschillende hoeveelheden servercapaciteit krijgen toegewezen.
Paravirtualisatie
VMWare lijkt sinds 2004 een concurrent te hebben in Xensource, het Amerikaanse bedrijf van de Britse uitvinders van Xen. De twee partijen doen hun best zo veel mogelijk marktaandeel te houden danwel te winnen, met gratis versies en open-sourceaanbiedingen. Microsoft is namelijk op dit terrein nog niet zeer actief. Naar verwachting betreedt de gigant echter over een halfjaar het strijdtoneel met een verbeterde Microsoft Virtual Server 2005 en een bèta van de opvolger daarvan.
Xensource biedt op dit moment drie verschillende virtualisatie-pakketten. Het levert een express-versie, bedoeld voor ontwikkelaars, een wat krachtiger versie om een fysieke machine te voorzien van meerdere virtuele Windows-servers, en de Enterprise-variant, voor meerdere virtuele besturingssystemen.
Xensource gebruikt paravirtualisatie (figuur 5), bestaande uit een kleine hypervisor voor onderhandeling tussen hardware en besturingssysteem. Wordt Xensource ingezet op x86-systemen met moderne CPU’s van Intel of AMD, de Intel VT en AMD-V (Pacifica) chips, dan kunnen zonder modificaties alle x86-besturingssystemen worden gebruikt voor de virtuele machines. Xensource stelt op deze hardware dezelfde functionaliteit te kunnen bieden als Microsoft later.
Intel’s VT en de AMD-V (Pacifica) chipsets vereenvoudigen het werk voor Xen. De virtualisatie zit ingebakken in deze CPU. De CPU levert mogelijkheden die de hypervisor aanroept, zodra een van de gastsystemen een exclusief beroep doet op een van de onderdelen.
De vele mogelijkheden van virtualisatie zullen hun weerslag hebben op datacentra, stelt IDC vast. “Uiteindelijk leidt het tot een nieuw type datapakhuis, gericht op levering van applicaties-als-een-dienst. Nog belangrijker is dat het IT helpt omvormen van een kostenpost tot een dienstverlening.”
» Pagina 11