OpenVZ (Open VirtualiZation) ist eine Software für Linux zur Virtualisierung und Containerisierung von Betriebssystemen.
| OpenVZ
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|---|---|
| Basisdaten
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| Maintainer | Virtuozzo |
| Entwickler | Gemeinschaftsprojekt |
| Erscheinungsjahr | 2005 |
| Aktuelle Version | 7.0 (26. Juli 2016) |
| Betriebssystem | Linux |
| Kategorie | Virtualisierung |
| Lizenz | GPL 2 (Freie Software) |
| openvz.org |
Details Bearbeiten
OpenVZ erstellt mehrere isolierte Container für Betriebssysteme. Dazu werden alle Prozesse dieser Betriebssysteme werden in einem einzigen Kernel verarbeitet. Die Betriebssysteme in den Containern sind dennoch weitgehend unabhängig voneinander und können beispielsweise unabhängig voneinander heruntergefahren werden. Sie verfügen außerdem jeweils über ihr eigenes Root-Konto.
Im Vergleich zu Virtuellen Maschinen von VMware oder zu Paravirtualisierungen wie Xen bietet OpenVZ weniger Auswahl an Betriebssystemen: sowohl der Host als auch die Gäste müssen unter Linux laufen, nur die Linux-Distributionen können sich unterscheiden. Andererseits bietet OpenVZ bessere Leistungsfähigkeit, Skalierbarkeit, dynamische Ressourcenverwaltung und einfachere Administration an. Der Virtualisierungsaufwand oder Overhead durch OpenVZ ist vernachlässigbar gering.
OpenVZ wurde im Jahr 2005 aus dem kommerziellen Virtuozzo heraus von dessen Hersteller als Open Source eingeführt.
OpenVZ besteht aus Erweiterungen des Kernels und Werkzeugen auf Benutzerebene.
Kernel Bearbeiten
Der OpenVZ-Kernel ist ein modifizierter Linux-Kernel, der den Begriff Virtual Environment (VE) einführt. Der Kernel gewährleistet die Funktionalität von Virtualisierung, Isolierung, Ressourcenverwaltung und Checkpointing.
Virtualisierung und Isolierung Bearbeiten
Jedes VE ist eine separate Einheit, die vom Standpunkt ihres Besitzers wie ein physischer Server aussieht. Das bedeutet, jedes VE hat unter anderem eigene
Ressourcenverwaltung Bearbeiten
Weil alle VEs denselben Kernel nutzen, spielt die Ressourcenverwaltung die wichtigste Rolle. Tatsächlich muss jedes VE im Rahmen der zugewiesenen Ressourcengrenzen bleiben und darf nicht die anderen VEs beeinflussen. Genau das ist die Kompetenz der Ressourcenverwaltung.
Die OpenVZ-Ressourcenverwaltung besteht aus drei Subsystemen: Zwei-Ebenen-Festplattenquota, CPU-Planer und User Beancounters. Alle diese Ressourcen lassen sich im laufenden Betrieb ändern, es ist dafür kein Neustart nötig. Soll einem VE beispielsweise mehr RAM zugewiesen werden, können die entsprechenden Parameter „on the fly“ geändert werden. Bei VM-basierten Virtualisierungslösungen ist dies nicht ohne weiteres möglich.
Zwei-Ebenen-Festplattenquota Bearbeiten
Die erste Ebene ist die pro-VE Festplattenquota, die zweite Ebene ist die standardmäßige UNIX-Festplattenquota pro Benutzer und pro Gruppe innerhalb eines VEs.
Um mehr Festplattenplatz zu einem VE zuzuweisen, braucht man nur die entsprechende Festplattenquota zu vergrößern.
CPU-Planer Bearbeiten
Der CPU-Planer in OpenVZ ist eine Zwei-Ebenen-Implementierung der fair-share-Planungsstrategie.
Auf der ersten Ebene entscheidet der Planer, welches VE den CPU-Takt erhält. Das wird entsprechend dem per-VE cpuunits-Wert gemacht. Auf der zweiten Ebene entscheidet der standardmäßige Linux-Planer, welcher Prozess in ausgewähltem VE den CPU-Takt bekommen soll. Dabei werden wie immer die Standard-Linux-Prioritäten von Prozessen usw. benutzt.
Der OpenVZ-Administrator kann verschiedene Werte von cpuunits für verschiedene VEs definieren. In diesem Fall wird CPU-Zeit proportional laut den angegebenen Werten der VEs verteilt.
Außerdem steht die Möglichkeit zur Verfügung, die CPU-Zeit zu limitieren. D. h., man kann z. B. 10 % der CPU-Zeit einem VE zuweisen.
User Beancounters Bearbeiten
Die User Beancounters sind ein Set von pro-VE-Ressourcenzählern, Limits und Garantien. Es gibt etwa 20 Parameter, die sorgfältig ausgewählt werden müssen, um alle Aspekte der VE-Funktionalität zu berücksichtigen. Damit darf jedes einzelne VE nur die zugewiesenen Ressourcen nutzen und keinen Einfluss auf das Hostsystem oder andere VEs haben.
Die kontrollierten Ressourcen sind RAM und verschiedene in-kernel-Objekte wie IPC shared memory segments, network buffers usw. Jede Ressource kann man in /proc/user_beancounters anschauen. Hier werden 5 Werte für jeden einzelnen Parameter angezeigt: Aktuelle Auslastung, maximale Auslastung, Soft-Limit, Hard-Limit und fail counter.
Die Bedeutungen von Soft-Limit und Hard-Limit sind verschieden und hängen von Parametern ab. Generell gilt: wenn irgendeine Ressource das Limit überschreitet, wird der entsprechende fail counter erhöht. So kann der Besitzer des VEs, falls irgendein Problem im VE auftritt, die Ausgabe von /proc/user_beancounters analysieren und mögliche Ursachen ausfindig machen.
Checkpointing und Live-Migration Bearbeiten
Live-Migration und Checkpointing sind Funktionen, die von OpenVZ Mitte April 2006 veröffentlicht wurden. Sie ermöglichen, ein VE von einem physischen Server auf den anderen zu migrieren, ohne dabei das VE stoppen/neu starten zu müssen. Der Vorgang ist als Checkpointing bekannt, und die Hauptidee besteht darin, ein VE einzufrieren und alle Prozesse in eine Datei zu speichern. Diese Datei kann dann auf eine andere Maschine übertragen und alle Prozesse können dort wiederhergestellt werden. Die ganze Übertragung des VEs nimmt nur einige Sekunden in Anspruch und verursacht damit keine Downtime, sondern nur eine leichte Verzögerung.
Die Tatsache, dass jeder Teil des VE-Status, wie z. B. geöffnete Netzwerkverbindungen, gespeichert wird, macht den ganzen Migrationsprozess für den Benutzer völlig transparent. Während des Verschiebens des VEs kann z. B. eine Transaktion mit einer Datenbank laufen, die viel Zeit benötigt. In diesem Fall merkt der Benutzer nicht, dass die Datenbank schon auf einem anderen Server läuft.
Dieses Merkmal ermöglicht, Szenarien wie das Upgrade eines Servers ohne Neustart durchzuführen. Wenn eine Datenbank oder andere Applikation in einem VE mehr RAM oder CPU-Ressourcen braucht, kann man einfach eine andere, bessere Maschine kaufen, dieses VE live darauf migrieren und dann die entsprechenden Limits vergrößern. Wenn es z. B. nötig ist, zusätzliches RAM hinzuzufügen, kann man alle VEs auf einen anderen Server migrieren, das Upgrade auf der Maschine durchführen und dann alle VEs zurück migrieren.
Werkzeuge auf Benutzerebene Bearbeiten
OpenVZ hat sowohl Kommandozeilen-Werkzeuge für die Verwaltung von VEs (vzctl), als auch Werkzeuge für die Verwaltung von Applikationen in VEs (vzpkg).
vzctl Bearbeiten
vzctl ist ein einfaches high-level Kommandozeilen-Werkzeug für die Verwaltung von VEs.
vzlist Bearbeiten
vzlist zeigt die Liste der VEs an.
Templates und vzpkg Bearbeiten
Templates sind vorgefertigte Images, die zum Erzeugen von VEs benutzt werden. Ein Template ist ein Set von Paketen, und ein Template-Cache ist ein Tar-Archiv einer chroot-Umgebung, in der alle Pakete installiert sind. Während der Ausführung von vzctl create wird das Tar-Archiv entpackt. Diese Technik ermöglicht, ein VE in wenigen Sekunden zu erzeugen.
Die Entwickler stellen Template-Caches für die gebräuchlichsten Linux-Distributionen auf der Projekt-Webseite zum Download zur Verfügung.
vzpkg ist ein Satz von Werkzeugen, mit dem das Erzeugen eines Template-Caches wesentlich vereinfacht wird. Es unterstützt rpm- und yum-basierende Repositories. Um ein Template, z. B. Fedora Core 5, zu erstellen, braucht man ein Set von (yum-)Repositories, in denen sich FC5-Pakete befinden, und auch ein Set von Paketen, die installiert werden müssen. Zusätzlich, falls es nötig ist, ein Template anzupassen, stehen auch pre- und postinstall-Skripte zur Verfügung. Alle oben dargestellten Parameter (Repositories, Paketlisten, Skripte, GPG keys usw.) werden als Template-Metadaten dargestellt. Mit Hilfe von Template-Metadaten kann der Template-Cache automatisch erstellt werden. Man braucht nur den vzpkgcache Befehl zu starten. Dabei werden alle angegebenen Pakete auf den Server hochgeladen und in ein temporäres VE installiert. Danach wird das entsprechende Tar-Archiv erzeugt.
Es ist auch möglich, Template-Caches für nicht RPM-basierende Distributionen zu erstellen.
Die wichtigsten Eigenschaften von OpenVZ Bearbeiten
Skalierbarkeit Bearbeiten
OpenVZ benutzt das Ein-Kernel-Modell und ist deswegen wie der Linux-Kernel 2.6 skalierbar. Es unterstützt somit die Nutzung von bis zu 64 CPUs und 64 GB RAM. Eine einzelne VE kann auf das komplette Hostsystem skaliert werden, d. h. alle CPUs und das gesamte RAM des Hostsystems nutzen. Diese Vorgehensweise virtualisiert die Hardware des VEs: Das in der VE laufende Betriebssystem greift nicht mehr direkt auf die physische Hardware des Hostsystems zu, sondern nutzt die Schnittstellen von OpenVZ. Auf diese Weise ist es möglich, einen Server zur Laufzeit zu migrieren, um gestiegene Ressourcen zu nutzen oder um Hardware-Ausfälle des Hostsystems zu kompensieren.
Dichte Bearbeiten
Auf dem Server mit OpenVZ können hunderte von Virtual Environments laufen, ihre Zahl ist hauptsächlich durch den vorhandenen RAM und die CPU-Leistung begrenzt.
Massenverwaltung Bearbeiten
Der Administrator des OpenVZ-Servers kann auf Prozesse und Dateien von allen VEs zugreifen. Das erleichtert die Massenverwaltung vieler Server, Sicherheitsupdates in den VEs können durch ein einfaches Skript geschehen. Das ist ein Vorteil gegenüber Virtualisierungslösungen wie VMware oder Xen, die für jede virtuelle Maschine ein manuelles Update erfordern.
Einsatzszenarien Bearbeiten
Die folgenden Einsatzszenarien sind für alle Virtualisierungstechnologien gemeinsam. Der Hauptunterschied von Virtualisierungen auf Betriebssystem-Ebene besteht darin, dass der Virtualisierungsaufwand sehr gering ist. Genau das macht solche Szenarien sehr attraktiv.
Ähnliche Technologien Bearbeiten
Andere Implementierungen von OS-Virtualisierung sind LXC (LinuX Containers) und Linux-VServer sowie FreeBSD Jails und Solaris Containers. Allerdings kann die VServer-Technologie komplett durch OpenVZ ersetzt werden.
Siehe auch Bearbeiten
Einzelnachweise Bearbeiten
- openvz.livejournal.com.
- Performance Evaluation of Virtualization Technologies for Server Consolidation. (PDF; 419 kB) Hewlett-Packard, 30. September 2008.
- Julius Stiebert: OpenVZ – Neue Virtualisierungstechnik unter Linux. In: golem.de. 6. Dezember 2005.
- Diego Wyllie: Integration von OpenVZ in Debian Linux. In: Computerwoche. 8. August 2006.
Weblinks Bearbeiten
- (Memento vom 21. April 2006 im Internet Archive) – Interview mit Andrey Savochkin (englisch)
- OpenVZ: „Weniger Overhead als Xen“ – Interview mit Kir (Kirill) Kolyshkin auf Pro-Linux