VMware vSphere: Übersicht über Features und Module

    Aufbau von vSphereVergleiche zwischen den Virtualisierungslösungen konzentrieren sich immer noch auf Basisfunktionen wie das Memory Management des Hypervisors oder Live Migration. Aufgrund dieser von Marketing-Rivalitäten geprägten Wahrnehmung könnte der Eindruck entstehen, Server-Virtualisierung bestehe nur aus einem Hypervisor plus Administrationskonsole. Besonders VMware vSphere ist jedoch in der aktuellen Version 4.1 viel weiter gediehen und umfasst eine Vielzahl von Funktionen und Komponenten, die teilweise noch wenig bekannt sind. Die folgende Übersicht soll Aufschluss über den Funktionsumfang der VMware-Plattform geben.

    Die lange Liste an Funktionen für vSphere bedeutet natürlich nicht, dass sie in jeder Ausführung enthalten sind. Vielmehr lassen die Low-end-Editionen teilweise grundlegende Features vermissen, so bietet etwa die Essentials Edition nicht einmal VMotion. Andererseits können andere Komponenten mit Fug und Recht als Teil der vSphere-Plattform betrachtet werden, sind aber als eigene Produkte zu erwerben. Das gilt etwa für Chargeback oder CapacityIQ.

    Hypervisor: ESX und ESXi

    ESX ist ursprüngliche Version des Typ-1-Hypervisors von VMware, der eine Service-Konsole auf Basis von Red Hat Linux enthält. Auf der VMworld in San Francisco kündigte VMware an, dass ESX in vSphere 5 nicht mehr enthalten sein und auch nicht mehr unterstützt würde.

    Die Zukunft gehört ESXi, der schlanken Ausführung des Hypervisors. Er läuft seit der Version 4 nur mehr auf 64-Bit-Hardware, wer aber 32-Bit-Server virtualisieren möchte, kann dafür noch die Version 3.5 herunterladen. ESXi existiert in einer embedded-Ausführung, die Hardware-Hersteller in das ROM oder eine eigene Festplattenpartition ihrer Server installieren, und in einer normal installierbaren Variante.

    Nach der Entfernung der Service-Konsole bietet ESXi nur geringe lokale Verwaltungsmöglichkeiten, der Schwerpunkt liegt auf remote Management (via vSphere Client) und remote Scripting (via PowerCLI).

    Mit der Ankündigung einer kostenlosen Variante des Hypervisors stiftete VMware einige Verwirrung, die dazu führte, dass ESXi generell als Gratis-Software angesehen wird. In der Praxis handelt es sich bei der freien Variante um die gleiche Basistechnik, die aber in der Nutzung stark eingeschränkt ist. Sie eignet sich für die Virtualisierung eines Servers, wogegen die Stärke von vSphere gerade darin liegt, viele virtualisierte Hosts zu einem Ressourcen-Pool zusammenzuschließen. Außerdem fehlen der Gratis-Version die APIs für Software von Drittanbieter, so dass sich etwa Backup-Software für virtuelle Maschinen nicht nutzen lässt.

    Administration: vCenter

    vCenter-Server ist die Schaltzentrale des mit VMware virtualisierten Rechenzentrums. Zu seinen wesentlichen Aufgaben zählen die Konfiguration, Zugriffskontrolle und Performace-Monitoring. vCenter ist eine notwendige Komponente, um die Ressourcen einer Vielzahl von virtualisierten Servern (bis zu 1000 pro vCenter-Server) zu einem Pool zusammenzufassen und diese dynamisch an Anwendungen zuzuteilen.

    Dennoch ist vCenter nicht Teil jeder vSphere-Lizenz. Nur die Editionen Essentials und Essentials Plus enthalten vCenter, für die größeren Ausführungen von vSphere muss es separat erworben werden. Eine gewisse Eigenständigkeit der virtualisierten Hosts besteht insofern, als sie bei Ausfall des vCenter-Servers weiterlaufen und einzeln verwaltet werden können.

    Der vCenter-Server bietet mehrere Schnittstellen, darunter den vSphere Client, via Web-Browser, über die Kommandozeile (vSphere CLI) und vSphere Management Assistent.

    Distributed Services: VMotion, DRS, DPM, HA, FT

    Unter der Bezeichnung verteilte Dienste fasst VMware mehrere Technologien zusammen, die eine automatische Ressourcen-Verteilung und eine hohe Verfügbarkeit der virtuellen Umgebung ermöglichen.

    VMotion

    VMotion ist die VMware-Implementierung von Live Migration, also dem unterbrechungsfreien Umzug einer virtuellen Maschine auf einen anderen Host. Das Feature setzt ein SAN voraus und erhielt vor einiger Zeit größere Aufmerksamkeit, weil es Microsoft in der ersten Version von Hyper-V noch nicht anbieten konnte. Das hat sich mittlerweile mit der Version 2008 R2 geändert, wenn auch zu einem Zeitpunkt nur eine VM pro Host umgezogen werden kann, während VMware bis zu 8 VMs gleichzeitig schafft.

    VMotion ist für sich alleine relativ wenig nützlich, wenn es nur zur manuellen Migration von VMs benutzt werden kann. Sein Nutzen besteht darin, eine Voraussetzung für die automatische Ressourenverteilung zu sein.

    Storage VMotion

    Diese Funktion erlaubt die unterbrechungsfreie Migration von VMs zwischen Speichersystemen. Storage VMotion ist etwa nützlich, wenn ein Storage-System wegen Wartungsarbeiten nicht verfügbar ist oder der Administrator LUNs neu konfigurieren oder Platzprobleme beheben muss. Außerdem kann es verwendet werden, um die Performance der vorhandenen Speichersysteme insgesamt zu verbessern, indem VMs abhängig von ihren Anforderung verteilt werden.

    Distributed Resource Scheduling (DRS)

    DRS ist ein zentrales Feature zur dynamischen Verteilung von Rechenleistung innerhalb eines Clusters aus physikalischen Hosts. Wenn eine VM einem Cluster zugewiesen wird, dann sucht DRS nach einem geeigneten Server, auf dem sie ausgeführt werden kann. DRS beschränkt sich nicht auf die anfängliche intelligente Platzierung einer VM (wie Microsofts PRO), sondern dient auch als Load Balancer, der VMs mit Hilfe von VMotion je nach Bedarf auf andere Hosts umzieht.

    DRS lässt sich so einstellen, dass es entweder die Ressourcen innerhalb eines Clusters automatisch verteilt, oder dass es nur Empfehlungen erzeugt, die der Administrator dann selbst umsetzen kann.

    Distributed Power Management (DPM)

    DPM ist eine Funktion von DRS, das die Kapazität von Hosts und Clustern mit den aktuellen Anforderungen der VMs vergleicht und prüft, ob sich die nötige Leistung auch mit einer geringeren Zahl an Servern erbringen lässt. Ist dies der Fall, dann konsolidiert DPM die Arbeitslast auf weniger Maschinen und fährt die nicht mehr benötigten Hosts herunter. Umgekehrt kann das Distributed Power Management bei steigendem Bedarf Server wieder aktivieren und VMs dorthin verschieben.

    High Availability (HA)

    VMware HA überwacht mit Hilfe eine Agents alle physikalischen Systeme in einem Cluster und startet alle VMs auf einem anderen Host neu, wenn eine Maschine ausfällt. Dieses Feature startet auch einzelne VMs neu, wenn es von ihr keine Heartbeat-Signale mehr empfängt.

    HA kümmert sich schon vorab darum, dass bei Ausfall eines physikalischen Systems genug Kapazitäten verfügbar sind, um die Arbeitslasten des defekten Rechners auf andere Hosts verteilen zu können. HA muss über vCenter konfiguriert werden, läuft aber auch dann weiter, wenn der vCenter-Server ausfällt.

    Fault Tolerance (FT)

    Die mit Hilfe von FT gewährte Ausfallsicherheit geht einen Schritt über HA hinaus. Letztere startet virtuelle Maschinen bei Bedarf neu (auf einem anderen Host), der Status der Applikationen in der abgestürzten VM sowie alle nicht gespeicherten Daten gehen verloren. Der Anwender erhält stattdessen eine frische VM.

    FT dagegen hält für VMs, die von FT geschützt werden sollen, eine identische aktive Kopie auf einem anderen Host vor. Alle Aktionen und Ereignisse der Ursprungs-VM werden auf der Standby-VM wiederholt, so dass im Ernstfall sofort auf die parallel laufende virtuelle Maschine umgeschaltet werden kann.

    In der Version 4.1 beseitigt vSphere einige der erheblichen Einschränkungen von FT, etwa die fehlende Integration mit DRS oder den Zwang zu exakt gleichen Versionen des Hypervisors auf allen involvierten Hosts. Einige Limits bleiben jedoch, etwa die fehlende Unterstützung für IP v6 oder die Unverträglichkeit mit vSMP und Thin Provisioning.

    Storage: VMFS, Thin Provisioning

    Unter vStorage subsumiert VMware Technologien, die von der Speicher-Hardware abstrahieren und Storage-System effizienter nutzbar machen sollen.

    Virtual Machine File System (VMFS)

    VMFS ist ein Cluster-Dateisystem, das mehreren physikalischen Hosts erlaubt, gleichzeitig vom gleichen Storage-System zu lesen und dorthin zu schreiben. Es bietet einen Sperrmechanismus, der verhindert, dass dieselbe VM von mehreren Servern gleichzeitig gestartet wird. Fällt ein Server aus, dann wird das Locking aufgehoben, so dass die betroffenen VMs auf einem anderen Host hochfahren können. Microsoft führte als Pendant zu VMFS mit Hyper-V 2008 R2 Clustered Shared Volumes (CSV) ein.

    Thin Provisioning

    Diese weitere Komponente von vStorage dient dazu, Speicher zu überbuchen, indem es nur soviel Platz beansprucht, wie tatsächlich von den Daten aktuell benötigt wird. Wird etwa eine virtuelle Festplatte in der Größe von 2 GB erstellt, dann ist es nicht nötig, den gesamten Platz sofort zu belegen, wenn die virtuelle HD kaum Daten enthält.

    Distributed Switch

    Diese zentrale Komponente von vNetwork vereinfacht das Networking zwischen VMs, indem sie mehrere physikalische Hosts über ein virtuelles Netzwerk zusammenschließt. Damit geht sie über die virtuellen Netzwerke hinaus, die ESX oder VMware Workstation für einzelne Hosts einrichtet, um deren virtuellen Maschinen untereinander zu verbinden. Der Switch merkt sich den Netzwerk-Status von VMs, wenn diese zwischen Servern verschoben werden.

    vShield Zones

    Es handelt sich dabei um die Basisfunktionen der vShield-Produktfamilie, die als Bestandteil von vSphere erhältlich sind, währen etwa vSphere App oder vSphere Edge separat zu erwerben sind. Die Software erlaubt die Definition von Sicherheitszonen über mehrere Hypervisor hinweg, so dass die Kontrolle des Netzwerk-Traffics nicht zwischen physikalischen Hosts erfolgen muss. Zones bietet einfache Firewall-Funktionalität für die Kommunikation zwischen VMs.

    Site Recovery Manager

    Das Tool soll nach einem Ausfall die Wiederherstellung einer virtualisierten Umgebung automatisieren und die bei physikalischen Systemen nötigen manuellen Abläufe ersetzen. Der Recovery Manager bietet zudem die Möglichkeit zu Tests in einer isolierten Umgebung, damit festgestellt werden kann, ob die Wiederherstellung im Ernstfall erwartungsgemäß abläuft.

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