Examen PC-Technologie
Fase 1 ELO/ICT Bram Van Reusel 1ELO1
Academiejaar 2013-2014 Campus Geel, Kleinhoefstraat 4, BE-2440 Geel
3
INHOUDSTAFEL INHOUDSTAFEL .................................................................................................. 3 1
VIRTUALISATIE.................................................................................... 4
1.1 1.2 1.2.1
Toepassingsgebied ............................................................................... 4 Technologieën ...................................................................................... 4 Intel .......................................................................................................4
1.2.1.1 1.2.1.2 1.2.1.3 1.2.1.4 1.2.1.5
VT-x ...................................................................................................................................4 VT-i ....................................................................................................................................4 VT-d ...................................................................................................................................5 VT-c ...................................................................................................................................5 EPT ....................................................................................................................................6
1.2.2.1 1.2.2.2 1.2.2.3
AMD-V ................................................................................................................................6 AMD-Vi ...............................................................................................................................6 NPT ....................................................................................................................................6
2
VIRTUALISATIE PLATFORMEN ............................................................. 9
2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1
Types hypervisors ................................................................................ 9 Hosted based ..........................................................................................9 Bare-Metal ..............................................................................................9 VMware ESXi ...................................................................................... 10 Host system requirements....................................................................... 10
2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.1.4 2.2.1.5 2.2.1.6 2.2.1.7 2.2.1.8
Processor .......................................................................................................................... 10 Geheugen ......................................................................................................................... 11 Grafische .......................................................................................................................... 11 Harde schijf ....................................................................................................................... 11 Optische ........................................................................................................................... 11 Floppy .............................................................................................................................. 11 Ethernet ........................................................................................................................... 11 Help system ...................................................................................................................... 12
2.3.1.1 2.3.1.2 2.3.1.3 2.3.1.4 2.3.1.5
Processor .......................................................................................................................... 13 Geheugen ......................................................................................................................... 13 Harde schijf ....................................................................................................................... 13 Optische ........................................................................................................................... 14 Ethernet ........................................................................................................................... 14
2.3.2 2.3.3 2.4 2.4.1
Ondersteunde guest OS .......................................................................... 14 Support ................................................................................................ 14 XEN .................................................................................................... 15 Host system requirements....................................................................... 15
2.4.1.1 2.4.1.2 2.4.1.3 2.4.1.4 2.4.1.5
Processor .......................................................................................................................... 15 Geheugen ......................................................................................................................... 15 Harde schijf ....................................................................................................................... 16 Ethernet ........................................................................................................................... 16 Optische ........................................................................................................................... 16
1.2.2
1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3
2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1
2.4.2 2.4.3 2.5 2.6
AMD .......................................................................................................6
Virtualisatie op eigen pc ...................................................................... 7 Stap 1: Welke processor heb ik? ................................................................7 Stap 2: Opzoeken specificaties ..................................................................8 Stap 3: Besluit.........................................................................................8
Ondersteunde guest OS .......................................................................... 12 Support ................................................................................................ 12 MS Hyper-V ........................................................................................ 13 Host system requirements....................................................................... 13
Ondersteunde guest OS .......................................................................... 16 Support ................................................................................................ 16 Besluit ................................................................................................ 17 Virtual box en VMWare PLayer ........................................................... 18
4
1
VIRTUALISATIE
Virtualisatie bestond al een hele tijd alleen was het guest besturingssysteem veel te traag. Hierop hebben fabrikanten van processoren zoals Intel en AMD op ingespeeld om dit te verbeteren. Ze hebben verschillende technologieën ontworpen die virtualisatie verbeteren.
1.1
Toepassingsgebied
Virtualisatie wordt vooral in servers toegepast. Dit komt omdat anders servers maar een deeltje van hun hardware gebruiken. Als men virtualisatie toepast zal men de hardware ten volle benutten. Hierdoor heeft men minder servers nodig omdat er op één server meer servers draaien. Het is goedkoper om één server te kopen met goede prestaties en daar virtualisatie op toe te passen dan gewoon meerdere servers te kopen met mindere prestaties. Hierdoor zal men ook plaats besparen in de server room. Nog een toepassingsgebied van virtualisatie is het onderzoeken naar virussen. Omdat men zo het host besturingssysteem niet kan aantasten. Wanneer een virus op de virtuele computer schade maakt zal alleen die virtuele pc stuk zijn en niet het host besturingssysteem. Men moet dan enkel het besturingssysteem van de virtuele computer terug opnieuw installeren.
1.2
Technologieën
In dit hoofdstuk ga ik de verschillende technologieën die AMD en Intel op de markt hebben gebracht om virtualisatie te verbeteren bespreken.
1.2.1
Intel
1.2.1.1
VT-x
De VT-x technologie is gericht voor virtualisatie op het x86 platform. Deze technologie zal enkele instructie sets aan de processor toevoegen waardoor virtuele besturingssystemen sneller kunnen werken. De virtuele machines worden via de hypervisor en met behulp van deze extra instructies die de VT-x technologie toevoegt aangeroepen. Deze technologie wordt het meest toegepast van de Intel virtualisatie technologieën. 1.2.1.2
VT-i
VT-i technologie ofwel Virtualization Technology for Itanium is een technologie die ontworpen is om virtualisatie mogelijk te maken op Intel Itanium processor. Deze processors worden veel gebruikt in servers. Deze technologie is gebaseerd op het isoleren van computer activiteiten in afzonderlijke partities op te delen.
5
1.2.1.3
VT-d
VT-d of Virtualization Technology for Directed I / O is een technologie die er voor zorgt dat er een goede connectie is naar externe kaarten in de pc. Zoals Ethernet, Grafische kaarten, etc. Het wordt ook wel PCI doorgave genoemd omdat deze de signalen van de PCI sloten door geeft naar het virtuele besturingssysteem. 1.2.1.4
VT-c
VT-c of Virtualization Technology for Connectivity is een technologie die er voor zorgt dat het CPU gebruik zal verminderen hierdoor zullen de wachttijden van het systeem verminderen. Virtualization Technology for Connectivity zorgt ook voor een betere netwerkdoorvoer naar de virtuele systemen. Deze technologie is nog in twee groepen opgedeeld zo is er VMDq en SR-IOV.
VMDq
VMDq of Virtual Machine Device Queues sorteert en routeert de data in het hypervisor systeem. Hierdoor verkrijgt men een evenwichtige verdeling van de bandbreedte over de Ethernet controller.
SR-IOV
SR-IOV of PCI-SIG Single Root I/O Virtualization gebruikt men om meerdere geïsoleerde verbindingen naar virtuele machines te creëren. Zo kan men elke guest een eigen virtuele Ethernet poort geven.
6
1.2.1.5
EPT
Of VT-x met Extended Page Tables is een technologie die er voor zorgt dat elke guest besturingssysteem zijn eigen geheugenadressen bij houd in een geheugen tabel. Als men deze technologie niet heeft zal de hypervisor vertalingen moeten uitvoeren hierdoor zullen de prestaties verminderen. Wanneer men wel gebruik maakt van de EPT technologie zal men ook de overheadkosten van geheugenen energiegebruik verlagen, en verlengt men ook de accuduur door hardware optimalisatie van het paginatabelbeheer.
1.2.2
AMD
1.2.2.1
AMD-V
AMD-V ofwel AMD Virtualization is bijna de zelfde technologie als Intel VT-x. Hier worden ook instructiesets aan de processor toegevoegd waardoor de hypervisor gemakkelijk de virtuele machines kan aanroepen. Dit is de meest gebruikte technologie om virtualisatie mogelijk te maken met een AMD processor. 1.2.2.2
AMD-Vi
AMD-Vi of I / O Virtualization Technology is de zelfde technologie als Intel VT-d maar dan voor AMD processoren. Deze geeft de signalen van de PCI kaarten door naar het virtuele besturingssysteem zoals Ethernet, Grafische kaart, etc. Deze technologie werd vroeger IOMMU genoemd. Om gebruik te maken van deze technologie moet de processor deze technologie ondersteunen maar ook het moederbord en de BIOS of UEFI moeten deze technologie ondersteunen om I / O virtualisatie functionaliteit volledig te ondersteunen. 1.2.2.3
NPT
NPT of AMD Geneste Pagina tafels of is de zelfde techniek die word toegepast bij de Intel EPT technologie maar dan voor AMD processoren. Hierbij zullen de guest systemen hun geheugenadressen in een geheugentabel opslaan waardoor er geen geheugen translatie meer nodig is. Hierdoor zullen de prestaties verbeteren en ook het energie gebruik maar ook de grote van het geheugen zal kleiner mogen zijn.
7
1.3
Virtualisatie op eigen pc
In dit hoofdstuk ga ik kijken of mijn pc/laptop virtualisatie ondersteund. Ook ga ik uitleggen hoe ik hier achter ben gekomen.
1.3.1
Stap 1: Welke processor heb ik?
Om te weten of mijn pc virtualisatie ondersteund moet ik eerst gaan kijken naar de specificaties van mijn processor. Er zijn verschillende manieren om na te gaan welke processor in de pc/laptop zit. Zo is de eerste manier bij mij zeer eenvoudig. Er hangt nog een sticker op mijn laptop met de specificaties en dus ook welke processor in de laptop zit. Dit is de eenvoudigste manier die er is maar de stikker hangt er helaas niet altijd meer op. Men kan ook achter het type van processor komen door “Deze Computer” te openen en vervolgens “Eigenschapen” aan te klikken. Hierdoor krijgt men ook een klein overzichtje van de specificaties van de computer en dus ook de type processor die in de pc zit. Een verkorte manier om tot dit menu te komen is tegelijkertijd de knopen van het “Windows logo”( )en de knop “Pause Break” in te drukken.
Het resultaat:
Uitvergroot
Zoals we kunnen zien in de screenshot zit er een Intel i7-3612QM processor in mijn laptop.
8
1.3.2
Stap 2: Opzoeken specificaties
Het opzoeken van de specificaties van de processor is zeer eenvoudig. Men moet gewoon het type processor in Google in typen. Kies dan voor een link met een adres van http://ark.intel.com/ hierdoor komt men terecht op de site van Intel zelf waar alle specificaties duidelijk op weergegeven zijn.
Het resultaat Bij dit resultaat zal ik enkel de specificatie die te maken hebben met virtualisatie laten zien. Anders wordt dit document te uitgebreid.
1.3.3
Stap 3: Besluit
Zoals men kan zien aan de specificaties ondersteund mijn processor de VT-x technologie. Dit wil zeggen dat mijn processor enkele instructies meer heeft die de prestaties van een virtual besturingssysteem verbeteren. Ook heeft mijn processor de EPT ondersteuning. Hierdoor zal mijn processor geen adres vertalingen moeten uitvoeren wat de prestaties verbetert en ook het energie verbruik zal doen dalen wat goed is voor een laptop. De VT-d technologie ondersteund mijn processor niet. Hierdoor zal de doorgave van PCI kaarten zoals Ethernet niet zo’n hoge prestaties kunnen halen.
9
2
VIRTUALISATIE PLATFORMEN
In dit hoofdstuk ga ik de verschillende virtualisatie platformen met elkaar vergelijken. Ook ga ik even kort uitleggen wat bare metal of hosted based is.
2.1
Types hypervisors
2.1.1
Hosted based
Bij host based type wordt de hardware via het host besturingssysteem aan geboden naar de hypervisor software. De drivers die gebruikt zijn op het host besturingssysteem zullen dan ook gebruikt worden in de virtuele besturingssystemen.
2.1.2
Bare-Metal
Bij het Bare-metal type is de hardware direct aan geboden aan de hypervisor software en heeft het host besturingssysteem hier geen invloed op. Men kan dus ook verschillende drivers op verschillende virtuele pc’s voor deze apparaten installeren. Bare-metal software pakketten zijn zeer geschikt voor technische toepassingen, omdat ze speciaal zijn ontworpen ter ondersteuning van lopende real-time besturingssystemen in virtuele machines.
10
2.2
VMware ESXi
VMware ESXi is een virtualisatie programma dat ontwikkeld is door het Amerikaanse software bedrijf VMWare. Een licentie van VMWare ESXi kost wel zo’n €445.50. Dit systeem is gebaseerd op het bare metal type. En zit dus rechtstreeks op de hardware.
2.2.1
Host system requirements
2.2.1.1
Processor
64-bit x86 CPU LAHF / SAHF ondersteuning in lange modus 1,3 GHz of sneller core snelheid Multiprocessor systemen worden ondersteund
Voor een 64 bit guest besturingssysteem zijn er nog bijkomende system requirements. Zoals:
Een AMD CPU die AMD-V ondersteuning heeft Een Intel CPU die VT-x ondersteuning heeft
11
2.2.1.2
Geheugen
Het host systeem moet voldoende geheugen hebben om het guest besturingssysteem te kunnen draaien en voor de applicaties die op het host en guest besturingssysteem moeten draaien. De minimale vereiste geheugen op de host-systeem is 1GB. 2GB en hoger wordt aanbevolen. Om Windows 7 Aero graphics te ondersteunen in een virtuele machine, heeft men ten minste 3 GB host systeem geheugen nodig. Hiervan is 1 GB aan het grafisch geheugen toegewezen en 256 MB is toegewezen aan het gast besturingssysteem. 2.2.1.3
Grafische
Het host systeem moet een 16-bits of 32-bits beeldschermadapter hebben. De nieuwste grafische driver is aanbevolen om goede werking te verzekeren. Ter ondersteuning van Windows 7 Aero graphics, moet het host-systeem een NVIDIA GeForce 8800GT of later of een ATI Radeon HD 2600 of hoger grafische processor hebben. 2.2.1.4
IDE en SCSI harde schijven worden ondersteund. Ten minste 1 GB vrije schijfruimte wordt aanbevolen voor elke gast besturingssysteem + de software die op deze virtuele computer komt te staan. Voor de basisinstallatie is 1,5 GB vrije schijfruimte vereist voor Windows en Linux.
2.2.1.5
Optische
IDE en SCSI harde schijven worden ondersteund CD-ROM en DVD drives zijn ondersteund ISO image files zijn ondersteund
2.2.1.6
Harde schijf
Floppy
Virtuele machines kunnen verbinding maken met disketten op de host computer. Ook hier worden image files ondersteund
2.2.1.7
Ethernet
U kunt elk Ethernet-controller die het host-besturingssysteem ondersteunt gebruiken. Non-Ethernet-netwerken worden ondersteund door het gebruik van de ingebouwde Network Address Translation (NAT) of met behulp van een combinatie van host-only netwerken en routing software op het hostbesturingssysteem.
12
2.2.1.8
Help system
Om de helpfunctie te raadplegen moet men op het hostsyteem één van de web browser hebben.
2.2.2
2.2.3
Internet Explorer 6 or later Mozilla Firefox 1.x or later Netscape 7.x or later Safari 1.x or later Opera 7.54u2 or later
Ondersteunde guest OS Windows Linux Solaris FreeBSD Netware OS/2 SCO BeOS Haiku
Support
Bij VMWare is er een online support aanwezig men kan hier tussen verschillende onderwerpen zoeken naar een oplossing maar men kan ook een vraag stellen. Ook is er een blog aanwezig. Er is een optie om 1 jaar begeleide support te krijgen maar dit is dan wel een extra kost van €58.45.
13
2.3
MS Hyper-V
MS Hyper-V is een software die ontwikkeld is door Microsoft. Dit programma is gebaseerd op het bare metal type. Dit wil zeggen dat dit programma rechtstreeks op de hardware zit. En er dus geen tussenkomst is van het host besturingssysteem. De stand-alone versie van Hyper-V zijn gratis.
2.3.1
Host system requirements
2.3.1.1
Processor
64-bit x86 CPU 1,2 GHz of sneller core snelheid Een AMD CPU die AMD-V ondersteuning heeft Een Intel CPU die VT-x ondersteuning heeft
2.3.1.2
Geheugen
2 GB RAM minimaal vereist dan de eisen van het besturingssysteem en het uitvoeren van applicaties. 2.3.1.3
Harde schijf
100GB aanbevolen. Als het uitvoeren van back-ups met de modulair herstel optie is ingeschakeld, moet de locatie van de map taakresultaten extra ruimte bevatten tot ten minste 2 procent van de totale hoeveelheid data waarvan een back-up tegemoet.
14
2.3.1.4
Optische
IDE en SCSI harde schijven worden ondersteund CD-ROM en DVD drives zijn ondersteund ISO image files zijn ondersteund
2.3.1.5
Ethernet
100 Mbit / s of sneller netwerkinterfacekaart. Een gigabit Ethernet kaart wordt aanbevolen voor snellere gegevensoverdracht.
2.3.2
2.3.3
Ondersteunde guest OS Windows Windows Windows Windows Windows Windows Linux
2000 2003 2008 XP Vista 7
Support
Windows heeft een support pagina waarop alle producten een ondersteuningspagina heeft. Hier kan men de belangrijkste elementen terug vinden.
15
2.4
XEN
XEN is ontwikkeld door Xen Project, geleid door Ian Pratt van XenSource. Hierdoor is de software dus volledig freeware. Deze software is gebaseerd op het bare metal type waardoor deze software rechtstreeks op de hardware draait.
2.4.1
Host system requirements
2.4.1.1
Processor
Een of meer 64-bit x86 CPU (s), 1.5 GHz minimum, 2 GHz of sneller multicore CPU aanbevolen. Ter ondersteuning van VM's met Windows, een Intel VT of AMD-V-x86gebaseerd systeem met een of meerdere (maximaal 32) CPU's is vereist. 2.4.1.2
Geheugen
1 GB minimum, 2 GB of meer is aanbevolen.
16
2.4.1.3
Harde schijf
Lokaal attached storage (PATA, SATA, SCSI) met 16 GB schijfruimte minimaal 60 GB vrije schijfruimte aanbevolen Algemene eisen schijfruimte voor VM's: Installatie van het product maakt twee 4GB partities voor de XenServer host die Domein; resterende ruimte is beschikbaar voor VM's. VM's op basis van de Debian-sjablonen worden toegewezen een 1GB root device, en een 512MB swap device. VM's gemaakt met behulp van de RHEL 4.1 of 4.4 leverancier installateurs krijgen een rootdevice van 8 GB. 2.4.1.4
Ethernet
100 Mbit / s of sneller netwerkinterfacekaart (NIC). Een gigabit NIC wordt aanbevolen voor snellere P2V-en export / import gegevensoverdracht en voor live-verplaatsing van VM's. 2.4.1.5
2.4.2
2.4.3
Optische
IDE en SCSI harde schijven worden ondersteund CD-ROM en DVD drives zijn ondersteund ISO image files zijn ondersteund
Ondersteunde guest OS FreeBSD Linux MiniOS NetBSD Solaris Windows Plan 9
Support
Er is redelijk veel informatie te vinden over XEN. Er zijn ook veel filmpjes op YouTube die uitleggen hoe men een virtuele computer moet aan maken. Er bestaan ook form’s over dit programma.
17
2.5
Besluit
Ik zou persoonlijk niet voor VMWare kiezen omdat dit heel duur is. Het ondersteund dan wel veel guest OS maar toch voor die prijs zou ik het niet gebruiken voor gewone doeleinden. Voor professionele doeleinden is dan weer een ander verhaal. Ik zou persoonlijk voor Hyper V van Windows gaan omdat ik zelf niet met andere besturingssystemen bezig ben dan Windows en Linux en het ook nog is gratis is. Ook heb ik wel intresten in XEN omdat dit Linux gebaseerd is en ik hier pas mee begonnen ben en het lijkt me wel is interessant om te doen. En het is bovendien ook freeware software. Er is ook een goede ondersteuning via fora en filmpjes van YouTube. De systeem requiments zijn bij alle visualisatie platformen zo goed als het zelfde. Deze virtualisatie platformen zijn allemaal bare metal based hierdoor draaien de platformen rechtstreeks op de hardware en is er geen tussenkomst van de host OS nodig.
18
2.6
Virtual box en VMWare PLayer
Het grote verschil tussen Virtual box en VMWare PLayer en de bovenstaande virtualisatie platformen is dat Virtual box en VMWare PLayer hosted based zijn en de bovenstaande virtualisatie platformen zijn bare metal based. Het grote verschil zit in de tussen komst van het host OS. Zo gaat de hardware bij een hosted systeem langst de host OS naar de virtuele computer. Bij bare metal gaat deze rechtstreeks naar de virtuele computer en is er dan ook de mogelijkheid om op verschillende virtuele computer verschillende drivers voor deze hardware te installeren. Dit is niet het geval bij een hosted dan word er gebruik gemaakt van de drivers van het host OS.
Uit deze afbeelding kan men duidelijk afleiden dat de hardware bij een hosted systeem nog langst de host OS gaat en bij een bare metal systeem niet.
