Netzwerk-Grundlagen – Rechenzentrumsnetze im Umbruch, Teil 4

Transaktionsverarbeitung und VM-Kommunikation in virtuellen Systemen

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Herausforderung wandernde Maschinen

Ich möchte hier noch mal einen Satz vom Anfang dieser Darstellungen wiederholen:

Die Virtualisierung kann kurz so charakterisiert werden, dass sie die bisher unflexiblen physikalischen Maschinen mit ihrer normalerweise recht starren Zuordnung zwischen Maschinen und Anwendungen flexibilisiert und so ein System schafft, in dem man (virtuelle) Maschinen mit ihren assoziierten Anwendungen relativ freizügig über die physischen Maschinen zuordnen und bewegen kann.

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Nur die Möglichkeit zur Bewegung der Virtuellen Maschinen über physikalische Systemgrenzen hinaus bringt uns in die Dimension der freizügigen Lastverteilung und erheblich verbesserten Möglichkeiten bei der Disaster Recovery.

So entstehen die berühmt-berüchigten „wandernden virtuellen Maschinen“.

Das dazu passende Produkt von VMware heißt sinnigerweise VMotion.

Auf einem Server seien drei virtuelle Maschinen. Sie sind alle mit dem virtuellen EthernetSwitch verbunden und besitzen auch jeweils eigene Zuordnungen zu VLANs. Sinn des Ganzen ist in diesem Falle nicht die Lastverlagerung, sondern die Unterstützung eines unterbrechungsfreien Betriebs. Durch die Aktivierung von VMotion wandern die virtuellen Maschinen auf einen anderen Server. Die virtuellen Maschinen sind kompakter als man vielleicht glaubt. Deshalb dauert ihre Übertragung auf einen anderen Server nicht lange, schon gar nicht, wenn die HBAs und das physikalische Ethernet 10 GbE unterstützen.

Bei einer Wanderung nehmen die Virtuellen Maschinen alle ihre Eigenschaften, z.B. die Einbindung in ein VLAN oder eine Priorisierung einfach mit.

Alles andere wäre auch fatal, denn dann müssten sie ja noch neu konfiguriert werden, bevor sie wieder arbeiten können. Das würde dem Ansatz der Unterstützung eines unterbrechungsfreien Systems widersprechen. Es sei noch bemerkt, dass die Server natürlich nicht nebeneinander stehen müssen, um eine Wanderung zu unterstützen, sondern lediglich Ethernet-HBAs besitzen müssen, die durch ein praktisch beliebiges Ethernet verbunden werden können.

Wie schafft man es nun, dass die virtuellen Maschinen ihre Eigenschaften mitnehmen können? Nun, die Anzahl möglicher Eigenschaften ist begrenzt und kann im Grunde genommen durch einen standardisierten Vektor beschrieben werden, in den lediglich die aktuellen Parameter eingetragen werden müssen.

Für die Wanderung werden VMs mit einem standardisierten Vektor und dessen aktuellen Parametern getagt. So weiß der Hypervisor auf dem Zielserver ganz genau, was er zu tun hat.

Bleibt noch die Frage, wie das physikalische Ethernet darauf reagiert, dass die virtuellen Maschinen von einem Server verschwinden und auf einem anderen Server wieder auftauchen. Doch auch das hat man ganz elegant gelöst. Virtuelle Maschinen sind immer in VLANs eingebunden. Die gegenüber einem physikalischen Netz wesentliche charakterisierende Eigenschaft ist also keine MAC-Adresse oder virtuelle MAC-Adresse, sondern die Zugehörigkeit zu einem VLAN. Und das ist ja grade eine Eigenschaft, die sie bei der Wanderung mitnehmen.

Momentan schlagen sich die Hersteller aber noch mit hausgemachten Problemen herum. Ich hatte schon mehrfach bemängelt, dass die HAL ganz fehlt bzw. heftig durchlöchert ist. Das hat jetzt unmittelbar zur Folge, dass die virtuellen Maschinen wegen der bestehenden Hardware-Abhängigkeiten nicht auf beliebige Server wandern können. So ist bspw. eine Wanderung von einem Intel-Server auf einen AMD-Server zum Zeitpunkt der Manuskripterstellung fast unmöglich und selbst innerhalb der Intel-Server ist sie abhängig vom zugrundeliegenden Prozessor. Wenn die Zielmaschine nicht eine fast perfekte Kopie der Quellmaschine ist, kann es zu Problemen kommen. Da müssen sie also noch dran basteln. Das geht aber nicht ohne die Hilfe der Hardware-Hersteller.

Fassen wir zusammen

Zunächst einmal erschienen die wandernden Virtuellen Maschinen merkwürdig. Man kann damit aber viel machen, wenn es funktioniert:

  • Schneller Lastausgleich
  • Unterbrechungsfreier Betrieb oder wenigstens
  • Schnelles Wiederaufsetzen nach Server-Ausfall

Noch funktioniert VMotion nur eingeschränkt, man kann nur zwischen bestimmten Intel-Prozessoren wechseln und nicht zwischen Intel und AMD. Aber das ist nur vorübergehend, die HW-Hersteller arbeiten auch daran.

Alles in allem sind die wandernden virtuellen Maschinen aber ein faszinierendes Konzept, welches die Möglichkeiten der Virtualisierung erst richtig zur Entfaltung bringt.

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