Демонстрационный стенд по виртуализации серверного ПО Apple

Данный материал подготовлен для компании ЛАНИТ

Основной целью проведения стендирования являются:

  • проверка возможности виртуализации операционных систем семейства Apple OSX;
  • проверка возможности использования технологий виртуализации на оборудовании Apple с использованием гипервизора VMware ESXi;
  • построение инфраструктуры высокой доступности на базе серверного ПО Apple OSx Server, исключающей единые точки отказа;
  • проверка возможности расширения дискового пространства на серверах Apple за счет подключения внешней системы хранения данных по технологии iSCSI;
  • организация виртуальной фермы пригодной для тестирования интеграции технологий Apple, с учетом возможности предоставления потенциальным заказчикам временного удаленного доступа;

Основы технологии виртуализации

В основе виртуализации лежит возможность одного компьютера обеспечивать работу нескольких операционных систем одновременно благодаря распределению его ресурсов. С помощью виртуальных серверов можно разместить несколько ОС и несколько приложений в едином местоположении, в т.ч. удаленно. Таким образом возможно практически полностью абстрагироваться от физических ресурсов системы и получить возможность более гибкого управления программными продуктами, невзирая на расстояния и пренебрегая физическим наличием оборудования. Помимо энергосбережения и сокращения расходов благодаря более эффективному использованию аппаратных компонентов, виртуальная инфраструктура обеспечивает высокий уровень доступности ресурсов, более эффективную систему управления настольными ПК, повышенную безопасность и усовершенствованную систему восстановления в критических ситуациях.

С помощью виртуализации можно достичь значительно более эффективного использования ресурсов, поскольку она обеспечивает объединение стандартных ресурсов инфраструктуры в единый пул и преодолевает ограничения устаревшей модели «одно приложений на сервер». Виртуализация позволяет сократить количество серверов и связанного с ними ИТ оборудования в информационном центре. В результате этого потребности в обслуживании, электропитании и охлаждении материальных ресурсов сокращаются, и на ИТ затрачивается гораздо меньше средств.Виртуализация предлагает новый метод управления ИТ-инфраструктурой и помогает ИТ-администраторам затрачивать меньше времени на выполнение повторяющихся заданий — например, на инициацию, настройку, отслеживание и техническое обслуживание.Повышение доступности приложений и обеспечение непрерывности работы предприятия: Благодаря надежной системе резервного копирования и миграции виртуальных сред целиком без перерывов в обслуживании вы сможете сократить периоды планового простоя и обеспечить быстрое восстановление системы в критических ситуациях.

При проведении данного эксперимента особая роль была отведена возможности запуска на оборудовании Apple программного виртуализатора VMware ESXi. До недавнего времени, а в частности на версиях ниже текущей (5.1) запуск был несколько ограничен отсутствием необходимых драйверов оборудования и официальной поддержки. Данный продукт обладает разработанными, проверенными технологиями обеспечения отказоустойчивости, маштабируемости, содержит удобные и известные интерфейсы управления и интегрируется с большим количеством аппаратного и программного обеспечения, такого как системы хранения данных, специализированное ПО резервного копирования и восстановления, системы централизованного управления инфраструктурой, облачные сервисы.

Архитектура предлагаемого решения

В процессе осуществления тестирования были опробованы несколько возможных архитектур и решений на основе имеющегося оборудования, среди них была выбрана лучшая. Схема решения представлена на рисунке в приложении.

Стенд состоит из следующего оборудования

  1. Рабочая станция Apple Mac Pro, под управлением ОС: ESX 5.1 (MAC-PRO-01)
  2. Рабочая станция Apple Mac Pro, под управлением ОС: ESX 5.1 (MAC-PRO-02)
  3. Сервер на платформе x86 под управлением ОС Microsoft Windows 2008 R2
  4. Коммутатор CISCO Catalyst 2960-s
  5. Система хранения данных начального уровня EMC VNXe

Базовое решение виртуализации

Первоначально на машины Apple Mac Pro была установлена последняя версия VMware ESXi v 5.1. Для установки был использован загрузочный образ на обычном CD-диске. Установка ничем не отличается от установки ESX на любое другое поддерживаемое оборудование. Аналогичные действия были произведены на втором компьютере Apple MacPro.

На каждом ESX хосте имеются встроенные диски, которые используются для размещения системных файлов гипервизора а так-же настроены как Datastore для виртуальных машин. В случае отсутствия внешней системы хранения данных или отсутвия необходимости обеспечения высокой производительности дисковой подсистемы возможно размещение виртуальных машин на встроенных дисках.

Для тестирование возможностей вирутализации были созданы машины под управлением следующих ос:

  • Apple OSx 10.8 (x64)
  • Microsoft Windows 2008 R2
  • Debian Linux (stable)

Сеть была сконфигурирована следующим образом:

  • Интерфейс №1 был подключен во внутреннюю сеть стенда и использовался для управления ESX.
  • Интерфейс №2 был подключен в корпоративную сеть компании и использовался для выхода виртуальных машин.

На рисунке изображено что две машины на базе OSx имеют доступ в обе сети, это было сделано путем использования двух вирутальных сетевых адаптеров для тестирования.

После установки ОС было произведено клонирование машины с установленной операционной системой OS x 10.8 в шаблон, который позволяет быстро развернуть неограниченное количество машин под управлением этой ОС без ее установки.

В корпоративную сеть для тестирования была предоставлена машина в конфигурации:

  • 1 vSocket
  • 4 vCPU
  • 4 GB RAM

В ОС было создано три пользователя для тестирования удаленного доступа. Одновременный вход в систему трех пользователей показал недостаточную производительность встроенной дисковой подсистемы. Машина в этот момент располагалась на одном внутреннем диски 7.2 тыс. об. мин. SATA. По остальным показателям особой загрузки замечено не было.

Кластеризация ПО

Физический сервер по управлением Microsoft Windows 2008 R2 был использован для размещения ПО VMware vCenter для управления кластером виртуальных машин и предоставления ресурсов. Выделенный сервер был выбран исходя из рекомендаций по дизайну виртуальных ферм на базе ESX.

В vCenter был создан виртуальный ЦОД, в него добавлены два физических сервера:

  • MAC-PRO-01
  • MAC-PRO-02

Система хранения VNXe обладает всеми необходимыми параметрами для обеспечения работы серверов такого маштаба. Все компоненты СХД задублированы, при выходе одного из компонентов работа системы не прекращается. Диски защищены применением технологии RAID5 и дисков горячей замены Spare Drive. СХД VNXe является системой начального уровня и ориентирована на администраторов без особого опыта в управлении подобными устройствами, что делает ее идеальной в использовании с не требующими особого навыка настройки серверными службами Apple MacOSx. Управление СХД является приложение-ориентированным, тоесть вся настройка производится относительно конечного приложения пользователя. Система автоматически выполняет большинство базовых действий, что сокращает время ее настройки и требования к обслуживающему персоналу.

Сервера MacPro и СХД VNXe были подключены к коммутатору Cisco Catalyst для создания сети хранения данных на базе технологии iSCSI. Данная технология позволяет использовать обыкновенные сети TCP/IP для предоставления блочного доступа к ресурсам хранения. Отличительными особенностями данного протокола является то, что развернуть сеть хранения данных iSCSI можно практически на любом сетевом оборудовании, не обладая особыми навыками в данной области.

Перед настройкой СХД необходимо создать вирутальные iSCSI адаптеры на ESX хостах, для обработки входящих подключений блочных ресурсов, делается это предельно просто: в меню Storage Adapters → Add. Виртуальный адаптер iSCSI отображается в интерфейсе следующим образом:

После создания адаптера - остальные действия выполняются автоматически системой хранения данных.

СХД обладает дружественным и интуитивно понятным веб-интерфейсом управления в том числе и на русском языке, что позволяет использовать его независимо от платформы и квалификации персонала:

Для предоставления дискового ресурса с системы хранения данных необходимо добавить управляемые ESX хосты, как показано на рисунке:

После объединения дисков в StoragePool и выделения дисков горячей замены, необходимо создать Datastore.

Ресурс хранения автоматически добавляется на выбраные ESX хосты и становится доступным в списке хранилищ данных. На этом настройка системы хранения данных закончена.

Добавленные диски видны на всех выбраных во время создания хостах:

После создания общего хранилища виртуальных машин возможно объединение хостов в кластер. Для этого необходимо в консоли vCenter создать новый кластер и перетащить существующие сервера в него. При создании кластера необходимо указать требуемый уровень обеспечения отказоустойчивости и настроить (если требуется) функционал автоматической миграции машин.

После создания кластера и подключения общего ресурса хранения данных появляется возможность миграции виртуальных машин между ресурсами хранения и хостами.

Для увеличения производительности дисковой подсистемы необходимо произвести миграцию виртуальных машин с внутренних хранилищ на СХД. Виртуальные машины, перенесенные на СХД могут быть мгновенно (без повторного переноса) быть запущены на любом хосте кластера, подключенном к хранилищу с данной виртуальной машиной. Данная технология позволяет динамически распределить вычислительные ресурсы, не ограничиваясь физическим разделением ПК, и при необходимости восстановить работу на резервном оборудовании.

После миграции виртуальных машин на внешнее хранилище и настройки кластера хостов становится доступна возможность защиты виртуальной машины от выхода от сбоев с помощью технологии vmware HA. В случае настройки HA, вирутальная машина запускается на двух серверах одновременно и происходит синхронизация памяти в реальном времени. Поэтому в случае выхода из строя одного из серверов данные не будут потеряны и перенос машины будет прозранчым для клиента.

Настройка High Aviability кластера требует выделения высокопроизводительной сети для синхронизации данных между хостами. Данный канал существенно влияет на производительность виртуальных машин, запущенных в HA конфигурации.

Статус машины, запущенной в отказоустойчивой конфигурации можно отследить в vCenter:

В рамках тестирования была проверена возможность запуска в конфигурации высокой доступности следующих платформ:

  • Windows 2008 R2
  • Debian (stable)
  • Mac OSX 10.8

Заключение

Стенд в собранной конфигурации показал возможность использования системы виртуализации VMware ESX как базовой операционной системы, тем самым избегая необходимости запуска виртуальных машин в клиентском ПО виртуализации, как было продемонстрированно в прошлом стенде.

Показана работоспособность основного функционала VMware vSphere по обеспечению отказоустойчивости и защиты от сбоев. К сожалению встроенных средств обеспечения высокой доступности сервисов на операционной системе OS x не существует, поэтому использование технологии высокой доступности на базе гипервизора ESX является необходимым при построении отказоустойчивых решений в бизнес-критичных приложениях.

Собрано готовое решение клиентской и серверной виртуализации на базе оборудования Apple и системы хранения EMC VNXe, которое легко настраивается, быстро работает и обладает относительно невысокой стоимостью. Данное решение подходит для небольших компаний и удаленных офисов, которым требуется высокая производительность и в то же время простота настройки, которой обладают продукты Apple. Application-oriented система хранения данных VNXe практически идеально сочетается с простотой и минимализмом серверной инфраструктуры Apple, и может быть настроена по-интуиции. Комплексы собраные по данной схеме могут быть быстро развернуты на территории заказчика и обалают большим потенциалом по маштабируемости.

Подготовлен стенд для демонстрации заказчику базовых сервисов Apple, путем предоставления удаленного доступа к виртуальным машинам внутри кластера. Выделение ресурсов происходит очень быстро и не требует повтороной установки ОС и приложений.

Дополнительной проработки требует наполнение стенда рабочими конфигурациями на базе Microsoft Windows и OS x Server. Необходимо создание шаблонов нескольких решений, которые в последствии можно будет демонстрировать заказчику.

Подробного исследования требует оценка возможности запуска VMware ESXi и настройка кластера высокой доступности на компьютерах модели Apple Mac Mini. Данные компьютеры отличаются менее производительными процессорами, и отсутсвием возможностей расширения портов Ввода-вывода. Положительным моментом в использовании этого оборудования является его малый размер и низкие показатели тепловыделения и энерго потребления.

Дальнейшие работы можно провести в области разработки облачного сервиса на базе оборудования Apple и предоставления заказчикам вычислительных ресурсов операционных систем Mac OSx. Где использование оборудования от Apple является обязательным требованием для запуска операционной системы.

Приложение