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Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29. Oktober 2009 Virtualisierung 1 Hochskalierbare betriebliche Datenbankanwendungen Adaptive.

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1 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29. Oktober 2009 Virtualisierung 1 Hochskalierbare betriebliche Datenbankanwendungen Adaptive virtuelle Infrastrukturen als Basis für Geschäftsanwendungen der Zukunft Hauptseminar Informatik im Wintersemester 2009/2010 Virtualisierung

2 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung 2 Gliederung 1.Einleitung 2.Servervirtualisierung 3.Client-Virtualisierung 4.Speichervirtualisierung 5.Netzwerkvirtualisierung 6.Ausblick

3 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung 3 1. Einleitung Neue oder alte Technologie Definition Verwendung von Systemressourcen unabhängig von der Hardware Szenarien Datenflut Testumgebungen Effizienz

4 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung 4 2. Servervirtualisierung 1.x86-Architektur 2.Hardware-Emulation 3.Vollständige Virtualisierung 4.Paravirtualisierung 5.Hardwarevirtualisierung 6.Betriebssystemvirtualisierung / Container

5 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung x86-Architektur Hierarchisches Privilegiensystem Regelung des Zugriffs auf Speicher und Befehlssatz des Prozessors Relevanz für die Virtualisierung Steuerung der Zugriffsrechte von virtuellen Maschinen

6 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Hardware-Emulation Definition Architektur wird unabhängig von tatsächlicher Hardware vollständig in Software abgebildet Vorteil Unabhängigkeit Nachteile aufwändige Entwicklung Performanceverluste Lizenzrechte

7 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Hardware-Emulation gma.com/ Szenario: Nicht mehr verfügbares System Performance- Einbußen vs Hardwarekosten

8 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Hardware-Emulation Szenario: nicht verfügbare Architektur Kompatibilitäts- sicherung Beispiel Mac-System für PowerPC läuft auf x86-Architektur

9 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Vollständige Virtualisierung Virtualisierung der Hardware, um Zugriffe der Gastbetriebssysteme zu steuern Virtuelle Maschine simuliert realen Rechner mit allen Komponenten Virtueller Maschinenmonitor (VMM) koordiniert virtuelle Maschinen und Ressourcen Ringmodell VMM und Hostbetriebssystem in Ring 0, Gastbetriebssysteme höher

10 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Vollständige Virtualisierung

11 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Vollständige Virtualisierung Vorteile Kaum Änderungen an Betriebssystemen Flexibilität Nachteile VMM teuer Schlechte Performance Beispiele VMware Workstation VMware ESX Server

12 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Paravirtualisierung Anwendungsschnittstelle (keine komplette Hardware oder Virtuelle Maschine) Hypervisor (~VMM) Meta-Betriebssystem Unabhängiger Betrieb von mehreren Anwendungen und Betriebssystem auf einem Prozessor Gastsysteme kommunizieren selbstständig mit dem Hypervisor

13 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Paravirtualisierung

14 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Paravirtualisierung Prinzip Erweiterter Befehlssatz Hypercalls statt Systemaufrufen Vorteil sehr gute Performance Nachteil Gastbetriebssysteme müssen verändert werden

15 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Hardwarevirtualisierung Virtualisierungsfunktionen werden von Hardware bereitgestellt Partitionierung VT-x/VT-i und Pacifica

16 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Partitionierung Logical Partitioning (LPAR) auf zSeries oder pSeries Systemen von IBM Prinzip der Paravirtualisierung, Hypervisor als Firmware Vorteil Performance Nachteil Beschränkte Hardwareauswahl

17 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung VT-x/VT-i und Pacifica x86-Prozessoren von AMD und Intel Prinzip Erweiterung des Befehlssatzes wie bei der Paravirtualisierung Nicht kompatibel Neue Privilegienstufe für Hypervisor über Ring 0 Gastbetriebssysteme müssen nicht mehr angepasst werden

18 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Betriebssystemvirtualisierung Ein Kernel Mehrere identische Laufzeitumgebungen in Containern (oder Jails bei BSD) Vorteile Geringer Ressourcenbedarf Sicherheit, gute Performance Nachteile Alle Betriebssysteme müssen absolut identisch sein und sich den einen Kernel teilen

19 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Betriebssystemvirtualisierung

20 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Übersicht Servervirtualisierung

21 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Client Virtualisierung Ansätze zur Verwaltung großer Mengen an Endbenutzer-Rechnern Anwendungskapselung Anwendungs-Streaming Desktopvirtualisierung

22 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Anwendungskapselung Keine echte Installation Erzeugung von Images Laufen überall, auch auf USB-Sticks oder CD-ROMS Abkapselung vom Betriebssystem Sicherheit Beispiel: Klik

23 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Anwendungs-Streaming Zugriff von Anwendungen, die auf Servern im Rechenzentrum laufen, vgl. SaaS Vorteil Zentral gewartete Software Ressouceneinsparung Nachteil Keine individuelle Auswahl der Software Verbindung notwendig

24 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Desktopvirtualisierung Endbenutzer-Rechner kann mit entfernter Sitzung verbunden werden Weiterverwendung von veralteter Hardware Verwendung von nicht kompatibler und speicherintensiver Software Beispiel Citrix XenDesktop und VMware VDM

25 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Überblick Client-Virtualisierung

26 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Speichervirtualisierung Virtualisierung des physischen Speichers in einem SAN (Storage Area Network) Wichtigstes Technologie: Zuordnung des physikalischen Speichers zum virtuellen (Mapping) Migration von Speichersubsystemen zur Laufzeit Kombination mit Servervirtualisierung Vorteile: Optimale Auslastung und Konsolidierung Anwendungsszenario: Cloud Computing

27 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung 27 VPN Getrennte virtuelle Netzwerke über gemeinsame einheitliche virtuelle Infrastruktur Kanten-Virtualisierung Mehrere unabhängige virtuelle Verbindungen werden über eine gemeinsame physikalische Verbindung (Kante) transportiert Knoten-Virtualisierung Verteilung der Ressourcen auf die virtuellen Knoten 5. Netzwerkvirtualisierung

28 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Netzwerkvirtualisierung

29 Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Anna Ira Hurnaus 29.Oktober 2009 Virtualisierung Ausblick Virtualization Hype Cycle von Gartner


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