Prvý pohľad na virtualizáciu zabudovanú vo Windows

Spoločnosť Microsoft uvoľnila tento týždeň v rámci prvého release kandidáta Windows Server 2008 jednu z najinovatívnejších technológií v posledných rokoch, virtualizáciu v podobe tenkého hypervisora zabudovanú priamo do Windows. Pozreli sme sa bližšie ako riešenie, ktoré sa pravdepodobne dostane už aj do najbližšej verzie klientských Windows 7, funguje a čo je možné od neho očakávať.

DSL.sk, 28.9.2007

Spoločnosť Microsoft vydala tento týždeň v rámci prvého release kandidáta svojho serverového operačného systému Windows Server 2008 jednu z najinovatívnejších technológií v posledných rokoch, virtualizáciu zabudovanú priamo do Windows.

Na technológiu, ktorá sa podľa názoru viacerých expertov zrejme objaví aj v najbližšej klientskej verzii Windows 7, sme sa bližšie pozreli, otestovali jej možnosti a výkon.

Architektúra

Riešenie Viridian alebo Windows Server Virtualization, ako spoločnosť technológiu v súčasnosti označuje, používa hypervisora manažujúceho jednotlivé virtuálne stroje (VM) spusteného priamo na hardvéri.

Tým sa odlišuje od riešení Virtual PC, Virtual Server, riešení VMware okrem ESX server a od viacerých ďalších riešení, ktoré bežia až ako aplikácie v hostiteľskom OS.

Hypervisor vo Windows je 64-bitový a má menej ako 1 MB. Vyžaduje 64-bitový procesor s podporou jednej z dvoch technológií virtualizácie Intel VT alebo AMD-V.

Hypervisor bežiaci priamo na hardvéri je výrazne efektívnejší a umožňuje dosahovať VM vysoký výkon blízky natívnemu výkonu, samozrejme s ohľadom na dostupné prostriedky PC.

Hypervisor ale ako napovedá aj jeho veľkosť neposkytuje kompletnú virtualizáciu rozličných IO zariadení. Táto je zabezpečená v spolupráci s Windows Server 2008 bežiacim v prvom VM, ktorého ovládače pristupujú k hardvéru a ktoré vybavujú aj požiadavky ostatných OS v ďalších VM.

Čo Viridian dokáže a čo nie

Riešenie umožňuje spúšťať vo VM ľubovoľné nemodifikované 32 alebo 64-bitové operačné systémy.

Verzia, ktorá je súčasťou prvého release kandidáta Windows Server 2008, je len alfa verziou, keď virtualizácia má byť vo finálnej verzii vydaná približne pol roka po vydaní Windows Server 2008.

V dostupnej vývojovej verzii je podpora OS, pre ktoré neboli vydané ovládače pre virtualizované zariadenia, slabá. Ovládače sú v súčasnosti dostupné len pre Windows Server 2003 a Windows Server 2008, ktoré sú jedinými plne podporovanými OS. Ovládače pre Linux sa vyvíjajú, predpokladá sa samozrejme aj vydanie ovládačov pre Windows XP a Vistu.

Štandardné Windows XP Professional sme síce spustili vo VM bez problémov, bežali ale neefektívne a spotrebúvali veľa výkonu CPU pravdepodobne pre neefektívnu emuláciu grafickej karty, ktorá bola rozpoznaná ako S3 Trio. Väčšinou táto VM využívala 35% a viac výkonu reálneho CPU, hoci v nej nebola spustená žiadna aplikácia.

Štandardná virtuálna ethernetová karta nebola rozpoznaná vôbec, virtuálna ethernet karta určená pre nepodporované OS bola rozpoznaná ako Intel 21140.

Plnú distribúciu Linuxu sa nám vo VM nepodarilo spustiť. Prvou prekážkou je absencia emulácie Advanced Programmable Interrupt Controller, APIC. Po jej prekonaní s nabootovaním jadra bez podpory APIC v prípade Ubuntu 7.04 jadro spadlo v skorých fázach spúšťania pre neidentifikovanú chybu, v prípade Fedora 7 Live bol zhodený celý Windows Server 2008 s BSOD.

Viridian v praxi

Pre zhodnotenie výkonu sme Viridian tak testovali so 64-bitovými plnými inštaláciami Windows Server 2008 Enterprise RC0. Test prebiehal na PC s procesorom Intel Core 2 Quad Q6600 taktovaným na 2.4 GHz so 4 GB DDR2-667 pamäte.

Testovali sme maximálne šesť súčasne spustených VM, každá mala pridelenú pamäť 512 MB a od 1 po 4 virtuálne CPU. Vo Windows vo VM nebol spustený žiadny serverový softvér, inštalované boli viaceré desktopové softvéry ako napríklad Firefox, zaťaženie VM sme simulovali pomocou Prime95 a SuperPI.

Na úvod je potrebné povedať, že Viridian nás prekvapil svojou efektívnosťou. Vo všetkých testovaných scenároch aj pri plnej záťaži stroja mali Windows vo virtuálnych VM vynikajúcu odozvu, výkon VM bol podľa testov len o niečo nižší ako natívny výkon základnej inštalácie Server 2008.

Minimálna záťaž pri spustených 1 + 6 Windows Server 2008

Pre manažovanie VM je k dispozícii základný nástroj Virtualization Management Console, ktorý okrem iného monitoruje zaťaženie CPU jednotlivými VM.

Pri spustených šiestich Windows Server 2008 vo VM bez softvéru, ktorý by aktuálne vyžadoval výkon CPU, každá z VM používala od 0 do maximálne 2% CPU. Každá VM si v testovacej verzii zrejme podľa údajov z Task managera o celkovej spotrebe pamäti na základnej inštalácii Server 2008 vyhradí celú kapacitu svojej virtuálnej pamäte a pamäť tak nie je možné efektívne zdieľať.

Windows počnúc Vistou a Linux ale už v súčasnosti zvyčajne naplno využívajú všetku dostupnú fyzickú RAM na cache, takže zdieľanie by sa v prípade týchto OS vo VM aj tak nevyužilo.

Vyťaženie pri spustenom Prime95 v každom VM

Odozva a používanie softvéru nenáročného na výkon v jednotlivých VM ani v základnom OS prakticky neboli ovplyvnené spustením softvéru Prime95 v každej VM, všetky OS naďalej pracovali bez problémov a s vynikajúcou odozvou.

Pre posúdenie zníženia výkonu sme uskutočnil aj test s počítaním Pi na 1 milión platných miest aplikáciou SuperPI. Pri žiadnej spustenej VM v základnom OS sa Pi vypočítalo za 22.22 sekundy.

Pri spustených dvoch VM to bolo v základnom OS za 22.79 sekundy a vo VM za 24.39 sekundy.

Pri spustených šiestich VM to bolo v základnom OS 24.62 sekundy a vo VM 26.39 sekundy.

Disková konfigurácia stroja

Výkon bol samozrejme v niektorých prípadoch, napríklad pri štarte troch a viacerých VM súčasne, negatívne ovplyvnený úzkym hrdlom systému neovplyvniteľným virtualizáciou, diskami. Pre všetkých šesť VM sme totiž používali len virtuálne disky uložené v súboroch na jednom fyzickom disku.

Typy virtuálnych diskov

Okrem virtuálnych diskov je možné použiť aj fyzické disky. Tu ale platí v súčasnej verzii obmedzenie, že disk musí byť v správcovi diskov Windows odpojený. Využiť tak nie je možné partíciu disku, na ktorom inú partíciu využíva základný Server 2008.

Konfigurácia VM

Viridian zatiaľ poskytuje virtualizáciu len najzákladnejších komponentov PC pre serverové nasadenie, okrem nevyhnutných systémových ešte diskov, siete, CD/DVD mechaniky a sériových portov. Ako zariadenia viditeľné z VM je možné pridať IDE radiče a disky, SCSI radiče alebo sieťové adaptéry.

Zariadenia ako zvuková karta, paralelný port a USB porty nie sú zatiaľ podporované.

Konzola VM

Pre prístup k spustenej VM je určená konzola, ktorá ale nemusí byť spustená vždy keď je spustená VM. Na VM je samozrejme možné cez sieť pristupovať niektorým v danom OS podporovaným protokolom, napríklad RDP vo Windows.

Štandardne sú VM nakonfigurované tak, že pri vypnutí počítača sa ich stav uloží a pri opätovnom zapnutí obnoví.

V testovanej verzii sme zaznamenali aj viacero problémov okrem nepoužiteľnosti iných OS ako Server 2003 a 2008. V niektorých prípadoch sa pri vypnutí PC napríklad neuložili niektoré VM korektne a pri opätovnom zapnutí sa resetli a spustili znova. Viackrát zmena niektorých parametrov VM z Virtualization Management Console skončila chybou.

Celkovo je ale riešenie zabudovanej virtualizácie vo Windows veľkým prísľubom najmä z hľadiska efektivity a výkonu v plne podporovaných konfiguráciách.

V súčasnej verzii disponuje dostatočnými funkciami len na virtualizovanie serverov a hoci bude vo finálnej verzii vydanej pre Windows Server 2008 virtualizácia tiež cielená na serverové použitie, už bude pravdepodobne vhodná a veľmi efektívna aj na virtualizovanie desktopových OS s prístupom pomocou RDP cez ethernet.

Riešenie, hoci tam zatiaľ nie je smerované, podporovanými funkciami zaostáva za špičkou v priamych desktopových virtualizačných riešeniach VMware. VMware podporuje v súčasnosti už napríklad USB 2.0 aj DirectX 8.1/9.0, spolu s VirtualBoxom a Parallels podporuje tiež beh aplikácií z rozličných VM na jednom desktope.

Viacero analytikov predpokladá, že virtualizácia sa presadí okrem desktopov vývojárov, kde má dnes veľmi silnú pozíciu, aj na bežných desktopových počítačoch a očakávajú ju už vo Windows 7. Tento nasledujúci desktopový OS Microsoftu má byť vydaný v roku 2010 a jeho virtualizácia bude veľmi pravdepodobne založená na dnes predstavenej technológii.





Najnovšie články:



Diskusia:

Giany Od: Giany | Pridané: 28.9.2007 12:40 pekny clanok :) Odpovedať Hodnotiť:

Slavius Od: Slavius | Pridané: 2.10.2007 10:16 Vazene DSL.sk, mna by skor zaujimalo, ako manazuje hypervisor fyzicku pamat? Napisali ste, ze ste mali k dispozicii 4GB RAM a 64bit procesor. To znamena ze ste najpravdepodobnejsie pouzili PAE. Kedze ale zatial nie su masovo k dispozicii 64 bit PCI zariadenia, ako sa hypervisor vysporiadal s memory mappingom? Kolko pamate bolo dostupnej pre hypervisor? Ake bolo nastavenie rozdelenia pamate? Pouzili ste aj /3GB switch? Bolo mozne pridelit jednotlivym masinam viac ako 3GB virtualnej RAM? Tot moje skromne (nuz pre mna dolezite) otazky... Odpovedať Hodnotiť:

DSL.sk Od: DSL.sk | Pridané: 3.10.2007 13:27 64-bitové OS nepotrebujú PAE. Pamäťovú náročnosť hypervisora priamo zrejme nevidno, veľkosť je udávaná na menej ako 1 MB. Ak nájdete spôsob ako ju zmerať, pošlite prosím na admin@dsl.sk, zmeriame. Aké rozdelenie pamäte myslíte? Pamäť sa prideľuje len jednotlivým VM (hypervisor beží priamo na HW) a podľa všetkého ju hypervisor aj každej spustenej VM vyhradí. Odpovedať Známka: -7.8 Hodnotiť:

Slavius Od: Slavius | Pridané: 3.10.2007 11:16 Si myslim ze anketa tohoto typu je nevhodna. Som zvedavy, ci tych 57% hlasujucich vyskusalo WinXP, Vistu, zopar distribucii linuxu, MacOS X a ine OS aby vedeli co len subjektivne odpovedat? Podla mna by sa otazka tejto ankety mala zmenit na "Aky OS pouzivate?" Odpovedať Hodnotiť:

jaja Od: jaja | Pridané: 28.9.2007 12:53 no ja som vo virtualboxe nabootoval XPcko (live verziu) a bola to fakt sranda! hoci ten virtualbox je vcelku dobry ale ma mensie chybicky, a toto vyzera zaujimavejsie! uz sa tesim jak to otestujem :) Odpovedať Hodnotiť:

revucan Od: revucan | Pridané: 28.9.2007 12:53 vecer stahujem linuxa a fachcim na servery vmware slopaci Odpovedať Hodnotiť:

prelet Od: prelet | Pridané: 28.9.2007 13:05 Mne sa najviac pacila tato cast clanku :) Plnú distribúciu Linuxu sa nám vo VM nepodarilo spustiť. Prvou prekážkou je absencia emulácie Advanced Programmable Interrupt Controller, APIC. Po jej prekonaní s nabootovaním jadra bez podpory APIC v prípade Ubuntu 7.04 jadro spadlo v skorých fázach spúšťania pre neidentifikovanú chybu, v prípade Fedora 7 Live bol zhodený celý Windows Server 2008 s BSOD. Odpovedať Hodnotiť:

DSL.sk Od: DSL.sk | Pridané: 28.9.2007 13:14 Je to nepríjemné ale vzhľadom na alfa vývojovú verziu a oficiálnu podporu len Server 2003 a 2008 akceptovateľné a aj celkom pochopiteľné, ten hypervisor je zrejme dosť zásadný zásah do architektúry Windows. Hlavne aby to fungovalo ako má vo finálnej verzii. Odpovedať Hodnotiť:

:-D Od: :-D | Pridané: 28.9.2007 13:30 dufam, ze po vydani final verzie sa citatelia dockaju obsahovo podobnej recenzie :) Odpovedať Hodnotiť:

ako_Vanok Od: ako_Vanok | Pridané: 28.9.2007 13:24 pre normalneho uzivatela je to uplne naprd, nevidim v tom ziaden prinos :) Odpovedať Hodnotiť:

pete Od: pete | Pridané: 28.9.2007 13:36 divas sa na to zle asi potom. toto je len technologia, ktora sa da velmi privetivo zabalit, specialne na desktope. browser bude bezat v samostatnej VM ani o tom poriadne nemusis vediet a mozu v nom zneuzit osemkrat denne chybu, na teba budu prikratky. v samostatnej vm mozes mat media pc na prijem TV z tunera a posielanie na samostatny monitor. ostatne os mozu mrznut, mozu byt pretazene, mozes ich restartovat, tv bude slapat bez povsimnutia dalej. pracovat budes v XP a budes mat jednu vm s vistou a s najnovsimi hrami. atd, atd... :) Odpovedať Hodnotiť:

adfadfc Od: adfadfc | Pridané: 28.9.2007 13:49 za rokov mozno Odpovedať Hodnotiť:

dfafadvv Od: dfafadvv | Pridané: 28.9.2007 13:49 10 Odpovedať Hodnotiť:

ako_Vanok Od: ako_Vanok | Pridané: 28.9.2007 16:04 ja vistu nebudem mat nikdy nepouzivam windows :) nevidim v tom ziaden prinos, robit virtualizaciu len preto lebo mam os malo zabezpeceny proti utokom zvonku :) Odpovedať Hodnotiť:

Robert Od: Robert | Pridané: 29.9.2007 15:22 Tiez si myslim, ze je podstatne jednoduchsie zabezpecit jail (vazenie) v Linuxe tak, aby sa z neho nedalo ujst. Mam pocit, ze pokial vo vazeni nie je privilegovany proces, tak sa z neho ani neda dostat. A neda vylucit ani to, ze proces beziaci vo VM sa nejakym sposobm neprebije do inych VM. Vzdy sa moze vyskytnut chyba v hypervisore alebo jeakom inom komponente. Odpovedať Hodnotiť:

Marki Od: Marki | Pridané: 28.9.2007 16:46 O tom dost pochybujem a bolo by to fakt uzasne mat na jednej VM cize na jednom disku Firefox a data stiahnute cez neho a na inom disku (=v druhej VM nepristupnom) wordove dokumenty a pod... Skor je to super napr. pre vyvojarov, mozu mat naraz postenych vela konfiguracii OS a skusat na nich... Ale hlavne sa to robi kvoli serverom. Zakladny princip virtualizacie je v zdielani prostriedkov. Dnes bezi v datacentrach kopec serverov relativne nevyuzitych... proste vacsinu casu bezia CPU na 20-40% a len napr. par dni pri spracovavani konca mesiaca bezia na 100%. To je velka spotreba aj energie aj priestoru. Alebo mas 10 nezavislych aplikacii dnes na 10 serveroch, ale kazda ma maximum vyuzitia v roznom case. Das ich na takyto virtualny stroj a CPU mozu zdielat. Odpovedať Hodnotiť:

ako_Vanok Od: ako_Vanok | Pridané: 28.9.2007 17:23 suhlas na taketo vyuzitie to moze byt ucelne a efektivne, kazdopadne pre normalneho usera a uzivatela zbytocne a nevyuzitele ako som pisal :) Odpovedať Hodnotiť:

Robert Od: Robert | Pridané: 29.9.2007 15:24 Na kvalitnu virutalizaciu nejaku dobu cakam z prave tohto dovodu. Aj prevadzka jedneho pc 24/7 vyjde dost draho. Pritom by som potreboval prevadzkovat najmenej 3-4 servery, ktore v reali az tak vela veci nerobia. Napr. je problem na tomistom stroji prevadzkovat PDC a Exchange. Najjednoduchsie riesenie - sup na rozne virtualne stroje. Odpovedať Hodnotiť:

quix Od: quix | Pridané: 1.10.2007 14:43 www.redhat.com/videos/real_tech/ lesson15.html Odpovedať Hodnotiť:

zyx Od: zyx | Pridané: 28.9.2007 13:49 Objavena Amerika. A ze masina nema APIC! Haha. http://tinyurl.com/27ew28 Odpovedať Hodnotiť:

julo Od: julo | Pridané: 28.9.2007 14:04 co to trepes hovado? na tom obrazku mas vmware player pod vistou alebo kde. blbecek. Odpovedať Hodnotiť:

zyx Od: zyx | Pridané: 28.9.2007 14:24 Co chces, jebo? Je popisovane riesenie nove? Nie, vid Xen, ESX server. Takze objavena Amerika. Blbecek. Odpovedať Hodnotiť:

julo Od: julo | Pridané: 28.9.2007 14:32 a kto kde tvrdi, ze objavili ameriku? microsoft nikdy nic neobjavil a asi ani neobjavi. akurat tak amerika objavila microsoft. sorry ale reagoval som na ten obrazok. co mal akoze znamenat? Odpovedať Hodnotiť:

palino Od: palino | Pridané: 29.9.2007 1:29 kazdy si to tu jasne precita, ze jebo si ty.. Odpovedať Hodnotiť:

quix Od: quix | Pridané: 1.10.2007 14:37 julo ty si trud aka vista, ake kde. gnome a ubuntu-studio look ;) Odpovedať Hodnotiť:

julo Od: julo | Pridané: 28.9.2007 14:05 aha, pod linuxom. co si ako tym chcel povedat? kdyz rozum schazi, alespon aktivita nechybi. Odpovedať Hodnotiť:

Bozz Od: Bozz | Pridané: 28.9.2007 14:45 tiez si myslim, Windows XP SP 2 je dobry operacny system. Najlepsie v klasickom style, s vypnutymi niekotorymi sluzbami a procesmi, samozrejme podla individualnych potrieb, ale celkovo windows po nejakej tej hodinke konfiguracie je naozaj dobry system ! Odpovedať Hodnotiť:

Booz Od: Booz | Pridané: 28.9.2007 15:38 yes! Odpovedať Hodnotiť:

Robert Od: Robert | Pridané: 29.9.2007 15:27 Nie som velky privrzenec Windows, ale musim uznat, ze Windows XP je doteraz asi najvydarenejsi system. Predtym som pouizival Windows 2000, co bol tiez celkomsolidny system. To, co Microsoft produkoval predtym (na domace pouzitie) bolo nieco neskutocne. Odpovedať Hodnotiť:

Booz Od: Booz | Pridané: 29.9.2007 18:15 yes! Odpovedať Hodnotiť:

apofiSS Od: apofiSS | Pridané: 28.9.2007 18:46 Dalsi clanok ktorym chcu redaktori vyburcovat dav k hadkam ohladne OS... Odpovedať Hodnotiť:

Uhlik Od: Uhlik | Pridané: 28.9.2007 19:50 ten dav sa burcuje sam ... clanok je dobry ... Odpovedať Hodnotiť:

apofiSS Od: apofiSS | Pridané: 28.9.2007 20:19 Nehovorim ze clanok nieje dobry... Ale este tu bude sranda TESIM SA... Odpovedať Hodnotiť:

sranda Od: sranda | Pridané: 29.9.2007 11:51 tu som! Odpovedať Známka: -10.0 Hodnotiť:

BigLama Od: BigLama | Pridané: 29.9.2007 17:02 ROFL :D Odpovedať Hodnotiť:

Bozz Od: Bozz | Pridané: 29.9.2007 20:21 nevalaj sa na podlahe od smiechu lebo prechladnes a cez marotku budes pisat hovadiny aj so mnou na dsl.sk ! Odpovedať Hodnotiť:

ApofiSS Od: ApofiSS | Pridané: 30.9.2007 8:35 Heh ty si kon :D Odpovedať Hodnotiť:

asf Od: asf | Pridané: 29.9.2007 20:37 Dajte chlast pre Bendera: http://www.homervsbender.com/?ida=2217 Odpovedať Hodnotiť:

Ksicht Od: Ksicht | Pridané: 30.9.2007 18:34 urcite to bude zase TOTALKA ako win Vista.. neviem to ani slovami opisat.. proste TOTALKA .. uplne Odpovedať Hodnotiť:

000 Od: 000 | Pridané: 1.10.2007 2:33 podoba sa mi to na tenkych klientov. Odpovedať Hodnotiť:

asdf Od: asdf | Pridané: 1.10.2007 15:33 Co myslite, spravi sa aj support na Solaris, HP-UX a BSD? Odpovedať Hodnotiť:

Pridať komentár