isatie DOOR Bram Dons Leaders, visionaries, challengers and niche players Zeven virtualiseerders in gevecht 40 STORAGE MAGAZINE special isseu Het is hommeles in de virtuele wereld. Nee, ze zitten nog net niet achter elkaar aan op lichtmotoren om anderen te bekogelen met dodelijke frisbees, zoals in de film Tron: Legacy, maar met een race kunnen we het zeker vergelijken. Aanbieders van servervirtualisatie doen er alles aan om klantjes van elkaar af te pakken. VMware gaat fier aan kop, op enige afstand gevolgd door Microsoft en Citrix. Verderop sprint het peloton van vijf renners. We nemen een kijkje naar het tussenklassement. isatie werd dertig jaar geleden voor het eerst toegepast door IBM als een methode om mainframes op te splitsen in afgescheiden logische partities waarbinnen virtual machines draaiden. In de jaren tachtig en negentig zagen we de komst van client-servertechnologie en goedkope, op x86-processoren gebaseerde servers en desktops. Hierdoor werd afgestapt van virtualisatie en werd distributed computing het dominante model. De vanaf dat moment grootschalig toegepaste operating systems Windows en Linux verhieven de x86-architectuur tot de standaard. De groei van x86-server- en -desktoptoepassingen leidde weer tot nieuwe IT-infrastructurele en operationele problemen, waaronder de lage bezettingsgraad van de apparatuur, toenemende kosten voor fysieke infrastructuur en beheer, onvoldoende failover en disaster protection en hoge onderhoudskosten van end-user desktops. De IT-industrie zocht vervolgens naar een technologie die de voornoemde tekortkomingen zou kunnen oplossen, met behoud van de gedane investeringen in de x86-infrastructuur en -applicaties. Daarvoor gingen de gedachten van ontwerpers terug naar de mainframewereld van weleer, waar de oplossing al voor een groot deel was gevonden in virtualisatie. Vanaf de allereerste virtualisatieproducten begin 2000 is de IT-industrie volop bezig met de ontwikkeling van een compleet virtuele op hardware en gebaseerde infrastructuur. Belangrijkste doel voor ondernemingen bij het implementeren van een dergelijk systeem is de mogelijkheid tot een verlaging van de kapitaalinvestering, het naar beneden brengen van de operationele kosten, het verhogen van de efficiëntie en het bieden van een flexibele IT-omgeving. Drie componenten Bij virtualisatie kunnen fysieke bronnen van meerdere servers worden gedeeld binnen de totale infrastructuur. Een virtueel systeem biedt de mogelijkheid om de daarop aanwezige bronnen te verdelen over meerdere VM s en applicaties. Afhankelijk van de zakelijke behoeften kunnen bronnen dynamisch over de VM s worden verdeeld. x86-servers, netwerk- en opslagsystemen worden gebundeld tot een gemeenschappelijke pool van IT-bronnen, waar applicaties naar behoefte gebruik van kunnen maken. Dat biedt de onderneming meer flexibiliteit bij het inzetten van ITmiddelen, wat uiteindelijk resulteert in lagere gebruikskosten. Een virtuele infrastructuur bestaat uit drie hoofdcomponenten: bare-metal hypervisors voor de volledige virtualisatie van een x86- systeem; virtuele infrastructuurservices, waaronder resourcemanagement en geconsolideerde back-upvoorzieningen; en oplossingen voor de geautomatiseerde optimalisatie van bepaalde IT-processen, waaronder thin provisioning en disaster recovery. De ontkoppeling van de omgeving en de onderliggende hardwareinfrastructuur maakt het mogelijk Oracle Solaris Containers heeft onduidelijke rol 40 14-02-2011 15:08:54
meerdere servers, storage-infrastructuren en netwerken te bundelen in shared resourcepools. Deze bronnen kunnen dynamisch, veilig en betrouwbaar naar behoefte aan applicaties worden toegekend. x86 s De markt voor de virtualisatie van x86-architecturen is een uiterst beweeglijke markt geworden vanaf het moment dat VMware in 2001 zijn eerste serverproducten introduceerde. In de beginjaren ondervond VMware nog weinig concurrentie, maar vanaf 2006 zijn er met de regelmaat van de klok nieuwe hardware- en virtualisatieproducten op de markt gekomen. De eerste commerciële versie van Xen verscheen in 2006. Pas enkele jaren daarna kwam de eerste release van Microsofts Hyper-V. Oorspronkelijk was servervirtualisatie uitsluitend bedoeld als een serverconsolidatiemethode om te besparen op de kosten voor hardware, maar de afgelopen paar jaar wordt deze technologie steeds vaker toegepast voor onder meer disaster recovery, cloudcomputing en de high availability van servers. De x86-servervirtualisatiearchitectuur wordt nu als een mainstreamtechnologie beschouwd en door ongeveer een kwart van de IT-markt al in de een of andere vorm toegepast. Veel ondernemingen zien cloudcomputing als een strategisch groeipad dat volgt op servervirtualisatie. Zij zien de virtuele x86-architectuur, naast cloudcomputing, als de manier om hun infrastructuur te moderniseren. Het neveneffect van virtualisatie is dat de implementatiedetails voor gebruikers verborgen blijven. Dit helpt IT-organisaties verder op weg om eventueel als serviceprovider te gaan optreden voor hun zakelijke gebruikers. isatie stelt de onderneming bovendien in staat om fundamentele veranderingen aan te brengen in de manier waarop nu en in de toekomst IT-services worden beheerd, toegepast en geleverd. Met behulp van virtualisatie kunnen cloudcomputingproviders hun infrastructuur als service aanbieden. isatie kan ook worden gebruikt voor de migratie van werkbelastingen van en naar andere ondernemingen of externe serviceproviders. Kanttekening bij Gartnerkwadranten In het bekende magic quadrant schetst onderzoekshuis Gartner de huidige markt voor virtuele x86-architecturen. Het kwadrant bevat alleen de commerciële leveranciers en niet de afzonderlijke posities en evaluaties van opensourceprojecten als KVM en Xen. Het weglaten van opensourceprojecten als Xen en KVM was een weloverwogen beslissing. Wanneer Oracle, Novell en Citrix met Xen en Red Hat met KVM wel in het kwadrant zouden worden opgenomen, dan zouden zij, in vergelijking met de opensourceversies van Xen en KVM, hoger scoren op het gebied van bekendheid met de markt, marktstrategie en verkoopstrategie. Dit zou tot contradicties, verwarring en overhaaste conclusies omtrent deze hypervisors leiden. Als men wél had besloten om Xen en KVM op te nemen in het kwadrant, dan zouden zij lagere evaluatiescores halen op het gebied van marketing, omdat zij werken volgens een technisch georiënteerd model terwijl de andere leveranciers werken volgens een marktgedreven businessmodel. Figuur 1: Magic quadrant voor virtuele x86-infrastructuren per mei 2010 (bron: Gartner) (Advertentie) STORAGE MAGAZINE special issue 41 Geschiedenis De markt voor de virtualisatie van x86-servers wordt gestuurd door ondernemingen die op zoek zijn naar oplossingen voor het virtualiseren van applicaties die draaien op x86-serverhardware of -besturingssystemen. Het oorspronkelijke doel van server- 41 14-02-2011 15:08:54
42 STORAGE MAGAZINE S p e c i a l i s s u e De geschiedenis van servervirtualisatie 2001 VMware en SWsoft bieden de eerste producten voor x86-servervirtualisatie 2003 Opensourcealternatief Xen betreedt de markt 2004 Microsoft Server 2005 SWsoft koopt Parallels op 2005-2006 Solaris 10 verschijnt en werkt met containers Novell komt met Suse Linux Enterprise Xen publiceert XenSource en XenServer 2007 Kernel-based virtual machines (KVM) maken hun debuut Red Hat Enterprise Linux 5.0 is uitgerust met Xen KVM opgenomen in de Linux kernel XenSource overgenomen door Citrix 2008 Microsoft brengt de hypervisor Hyper-V op de markt 2009 Red Hat Enterprise ization (RHEV) Iron overgenomen door Sun sun ingelijfd door Oracle virtualisatie was om de hoeveelheid serverhardware te reduceren en de door applicaties gewenste servercapaciteit flexibel te kunnen toekennen. Oplossingen voor deze vorm van servervirtualisatie omvatten onder andere de ontwikkeling van hypervisors voor de creatie van virtual machines, virtualisatietechnologieën voor het delen van operating systems oftewel het werken met containers en het gebruik van embedded management bij servervirtualisatie. Een aantal belangrijke gebeurtenissen heeft de geschiedenis van de servervirtualisatie bepaald (zie kader De geschiedenis van servervirtualisatie ). Ik zal de belangrijkste spelers op virtualisatiegebied op een rij zetten. Vervolgens zien we hoe Gartner deze partijen plaatst in zijn bekende magische kwadrant. VMware kan hoge prijzen niet handhaven VMware VMware was de pionier en is nog steeds de nummer één op virtualisatiegebied. De eerste jaren na de introductie van ESX Server was er nauwelijks sprake van enige concurrentie, maar de situatie is nu snel aan het veranderen. De opensourcealternatieven worden namelijk langzamerhand volwassen, Microsoft is volop bezig met virtualisatie en ook Oracle heeft zich nu op de virtualisatiemarkt begeven. Naarmate de penetratie van virtualisatie in ondernemingen toeneemt, blijven er steeds minder servers over om nog te consolideren. VMware wordt nu genoodzaakt om zijn installed base te beschermen en inkomsten te verkrijgen uit andere virtualisatieproducten. Daarvoor is een verschuiving nodig naar complementaire markten die gebruikmaken van virtualisatie, waaronder cloudcomputing en management. Naarmate de concurrentie sterker wordt en virtualisatieproducten volwassener, zal VMware worden gedwongen om iets te gaan doen aan zijn relatief hoge prijzen. Microsoft Microsofts antwoord op VMwares virtuele dominantie was destijds Server 2005. Met de komst van Hyper-V kreeg Microsoft een virtualisatietechnologie die min of meer gelijkwaardig was aan VMwares ESX Server, met het verschil dat bij Hyper-V de functie voor het live migreren van VM s pas in 2009 is geïntroduceerd. VMware ondervindt van Microsoft tot dusver enige concurrentie op de mkbmarkt. Net zoals VMware heeft Microsoft cloudcomputing opgenomen in zijn langetermijnstrategie voor virtualisatie. Microsoftgebruikers hebben tot nu toe nog weinig belangstelling getoond voor private cloudcomputing, dus het bedrijf zal een andere manier moeten vinden om de hegemonie van VMware op de servervirtualisatiemarkt te doorbreken. VMware zit ondertussen ook niet stil en zal zijn invloed op virtuele infrastructuren trachten te vergroten door de inbreng van aanverwante virtualisatieproducten. De grootste troefkaart van Microsoft is dat het virtualisatie niet nodig heeft als pijler waarop het bedrijf rust, waardoor het een prijsvoordeel kan blijven houden ten opzichte van VMware. Oracle Solaris Containers Oracle Solaris Containers is gebaseerd op het model van one application per server, waarbij gedeeld gebruik wordt gemaakt van de hardwarebronnen. Containers, die een integraal onderdeel vormen van Oracle Solaris 10, isoleren applicaties en services binnen flexibele gedefinieerde grenzen. Elke omgeving heeft daarbij een eigen identiteit en is gescheiden van de hardware, waardoor zij als ware op een afgesloten eigen systeem draait. Omdat containers onafhankelijk zijn van de onderliggende hardware, kunnen applicatieservices zo nodig op andere systemen opnieuw worden gecreëerd. Containers zijn een lichtgewicht oplossing die mikt op een lage prijs, eenvoud in gebruik en compatibiliteit met eerdere versies van Solaris, maar een brede overdraagbaarheid en applicatieondersteuning daarvoor laat schieten. De rol van Oracle Solaris Containers binnen Oracles productportfolio is nog niet zo duidelijk, iets dat niet geldt voor. Containers bieden wel verschillende voordelen voor Solarisgebruikers met x86-systemen: een hogere virtualisatiegraad en lagere operationele kosten door een verminderd aantal instantiaties van het operating system. Zo bezien kunnen Oracle Solaris Containers en elkaar aanvullen wanneer men kampt met uiteenlopende applicatieeisen. is een virtueel platform dat bestaat uit VM Manager, VM Server en VM Agent. VM Manager is de beheercomponent van de VM-omgeving. De applicatie is geschreven in Java 2 Enterprise Edition (J2EE) en gebruikt een database (al dan niet van Oracle) voor de opslag van metadata uit alle VM Servers en de daarop draaiende VM s. Oracle spreekt over zijn implementatie van de Java 2 Enterprise Edition-specificatie als Oracle Containers for J2EE en kort dit af tot OC4J. Voor het beheer van VM Servers, VM s en resources bezit VM Manager natuurlijk Virtuozzo doet systeem- en VM-management 42 14-02-2011 15:08:54
Manager Manager repository Webbrowser-based user interface Java-based management server Agent Server Dom0 DomU DomU DomU STORAGE MAGAZINE special issue Hypervisor 43 Host hardware, CPU, memory, network, disk Figuur 2: Containerarchitectuur binnen Oracle Solaris (bron: Oracle) een gebruikersinterface. Dat is een standaard webapplicatie die is geschreven met Oracles eigen Development Framework (ADF), zelf gebaseerd op Java. Met behulp van VM Manager zijn VM s te creëren vanaf verschillende media of vanaf een template. Verder ondersteunt VM Manager gebruikelijke functies als het deleten, offline halen, importeren, starten, klonen en migreren van VM s. In een defaultset-up wordt VM Manager toegepast op een enkel systeem, waarin de applicatiecontainer bovenop OC4J en de database draait. Die database is standaard een Oracledatabase in de Express Edition of in de Standard of Enterprise Edition met Real Clusters. VM Server is een op zichzelf staande virtualisatieomgeving. Volgens Oracle biedt deze een veilig server-based platform om VM s op te draaien. Aan de basis hiervan ligt een aangepaste versie van de op Xentechnologie gebaseerde hypervisor, gecombineerd met VM Agent. Deze wordt samen met VM Server geïnstalleerd, start automatisch op wanneer VM Server aan gaat en communiceert met VM Manager over het (Advertentie) 43 14-02-2011 15:08:55
Email zone Web 1 zone Web 2 zone Global zone Citrix is enige visionair Number of shares: 3 Number of shares: 2 1 Email pool (1 CPU) Default resource pool (3 CPUs) Container 1 Container 2 Container 3 Container 4 Figuur 3: Architectuur van (bron: Oracle) 44 STORAGE MAGAZINE S p e c i a l i s s u e beheer van de VM s zolang deze in bedrijf zijn. Voor VM Agent is een API beschikbaar waarmee je verschillende acties kunt uitvoeren op guests en op VM Server, zoals het starten en stoppen van een guest op basis van het XML-RPC-protocol. Parallels Het product Parallels Virtuozzo Containers gebruikt een gemeenschappelijke virtualisatielaag waarmee systeembronnen worden toegewezen aan verschillende virtuele servers oftewel containers. Het resultaat is een slanke, efficiënte virtualisatielaag met een overhead van slechts enkele procenten. Dit biedt bijna native serverprestaties en zorgt ervoor dat er per fysieke server een groot aantal VM s toe te passen is. Virtuozzocontainers zijn beschikbaar voor de operating systems Windows en Linux. Parallels wordt het meest gebruikt door serviceproviders, speciaal voor het beheer van grootschalige Linuxtoepassingen. Minder succes heeft het op de Windowsgebaseerde enterprise- IT-markt. Gewoonlijk bevat een virtuele infrastructuur een enkele, eenduidige interface voor het centrale beheer van alle VM s op de fysieke hosts in het datacenter, ongeacht op welke host of op welk operating system ze draaien. Dergelijke interfaces zijn computercentrisch van aard; de virtuele infrastructuur en architectuur richten zich op het draaien en beheren van VM s als individuele systemen. Dit staat in schril contrast met de OS-virtualisatie van met name Parallels Virtuozzo Containers, waarbij een managementtoolset direct de interne configuratie van elke aanwezige container beheert. Vanwege deze architectuur kan Virtuozzo worden beschouwd als zowel een systeem- als VM-managementtool. Red Hat Red Hat Enterprise ization Hypervisor (RHEV-H) is een moderne, op kernelbased virtual machines (KVM) gebaseerde hypervisor die als stand-alone, small-footprint, high-performance secure hypervisor kan worden toegepast op de kernel van Red Hat Enterprise Linux (RHEL). Een andere mogelijkheid is RHEL te nemen en daarin een apart aan te schaffen KVM hypervisor te integreren. Hiermee kunnen gebruikers zowel native RHEL-applicaties als VM s met alle daarvoor ondersteunde operating systems draaien. De ization Hypervisor is een 64-bits bare-metal hypervisor die de geavanceerde features van de KVM hypervisor combineert met de bewezen stabiliteit, veiligheid en prestaties van de RHEL-omgeving. Novell Novell heeft de Xen hypervisor gecombineerd met zijn Suse Enterprise Linux-platforms. De Linuxserver ondersteunt Xenvirtualisatie op zowel 32- als 64-bits x86-gebaseerde hardwarearchitecturen. Nietgemodificeerde operating systems worden ondersteund met full virtualization, daarvoor is echter wel een server met Intel VT of AMD-V CPU nodig. Novell ondersteunt de Linuxserver door Xen te laten fungeren als een virtualization host server (VHS). Novells VM-architectuur voorziet dus in een centrale I/O-en-systeembeheer-VM, namelijk de VHS die de VM s en hun OS en host. De ondersteuning voor de verschillende combinaties van VHS en en VM s wordt gegarandeerd door Novells certificatieprogramma s. Magic quadrant Het is niet zo verwonderlijk dat Gartner VMware ziet als enige speler in het leiderskwadrant. VMware heeft natuurlijk een grote voorsprong op de concurrentie. Het loopt voorop met zijn productstrategie, zakelijke model, technologische innovatie, producteigenschappen en verkooporganisatie. Voor VMware is het de vraag of zij de komende jaren deze koppositie weten te behouden, want de concurrentie is sterk in opkomst. Microsoft is de enige concurrent in het challengerskwadrant. De reus uit Redmond is wel een snelle leerling in dit marktsegment, maar om marktleider te worden zal het continu zijn productstrategie moeten verbeteren en technologische innovaties moeten plegen, aldus Gartner. Citrix is de enige in het visionairskwadrant. Het combineert een diepgaande kennis van de virtualisatiemarkt, gedegen innovatie en een goede productstrategie. De voortekenen voor Citrix zijn dus positief. Gartner beschouwt de functionaliteit van het Citrixproduct als de beste van alle, op VMware na. Het valt echter nog maar te bezien of Citrix er even goed voor staat als het gaat om virtualisatie bij grote ondernemingen. Microsofts zwakte ligt juist meer bij de kleinere ondernemingen; bij Red Hat ligt die in hun opensourceperspectief. Gartner ziet verschillende nichespelers op deze markt. Red Hat en zijn relatief nieuw. Parallels en Oracle Solaris Containers zijn geen nieuwkomers. Voor hen wordt het een zware strijd als ze hun marktaandeel willen vergroten ten koste van de sterke concurrentie. Novell is strate- Microsoft heeft virtualisatie niet nodig 44 14-02-2011 15:08:55
environment #1 environment #2 environment #3 environment #4 environment #N Parallels Virtuozzo Containers layer Windows Linux Figuur 4: Parallels containerarchitectuur (bron: Parallels) gisch georiënteerd met zijn beheertools voor heterogene virtualisatie en vanwege zijn positie als guest OS. Gartner ziet wel ruimte voor nichespelers in de grote en groeiende virtualisatiemarkt. Zij zullen zich echter wel eerst moeten onderscheiden en een specifiek marksegment veroveren om uiteindelijk succes te kunnen hebben. Toekomst De concurrentie op de virtualisatiemarkt is de afgelopen jaren sterk toegenomen. VMware, de pionier op virtualisatiegebied, neemt nog steeds het merendeel van de markt in beslag. De verwachting is dat het omzetvolume van de virtualisatieproducten de komende drie jaar met een factor vijf zal groeien. Overnames en nieuwe investeringen hebben twee grote leveranciers, Microsoft en Oracle, aan de virtualisatiemarkt toegevoegd. Een groot deel van de kleine en middelgrote ondernemingen is nog maar net met virtualisatie begonnen. Zij kunnen nu kiezen uit tal van virtualisatieproducten. De komende jaren zal de virtualisatiemarkt nog enkele verschuivingen doormaken als gevolg van overnames. Er gaan namelijk nog veel investeringen plaatsvinden op het gebied van automatisering, applicatieontwikkeling, aanvullende managementvoorzieningen en uitbreiding van de markt voor cloudcomputing. Host operating system Hardware Network virtualisatieproducten, bestaat er bij de gebruikers de nodige scepsis over de beloofde terugverdiensten na invoering van virtualisatie. In een studie onder bedrijven die servervirtualisatie hadden toegepast, uitgevoerd door CA (zie http://investor.ca.com/ releasedetail.cfm?releaseid=317114), antwoordde 44 procent van de ondervraagden dat zij niet konden aangeven of hun virtualisatie-implementatie een succes was. Het onvermogen van ondernemingen om de RoI te kwantificeren was een sleutelfactor in hun terughoudendheid om uiteindelijk positieve resultaten te claimen. Het rapport zegt verder dat bij 71 procent van de ondernemingen die zijn doorgegaan met virtualisatie, meerdere servervirtualisatietechnologieën zijn toegepast of zullen worden toegepast. Het betreft dan de virtualisatie van operating systems en hardware, de partitionering van operating systems, paravirtualisatie en clustering. Omdat verschillende virtualisatiemethoden onder verschillende werkbelastingen verschillende (Advertentie) Red Hat bouwt voort op KVM resultaten geven, hoeft een one-size-fits-alloplossing niet altijd de beste te zijn. Want zoals gewoonlijk heeft elk virtualisatieproduct zijn eigen voor- en nadelen. De ene oplossing integreert meerdere operating systems in een enkel platform, terwijl de ander beschikt over een hoge VM-dichtheid en een in-machine beheersysteem dat deel uitmaakt van het platform. Beide kunnen met succes VM s en verschillende operating systems ondersteunen, waaronder Microsoft Windows en de diverse Linuxdistributies. Het vinden van de technologie die overeenkomt met de eisen van de IT-omgeving is van belang om de beste RoI op de virtualisatie-investering te behalen. De belangrijkste factor bij deze vaststelling is begrijpen hoe elke virtualisatiemethode functioneert en welke vereiste features deze bezit. p Bram Dons is onafhankelijk IT-analist bij IT-Trendwatch (info@it-trendwatch.nl) STORAGE MAGAZINE special issue 45 RoI Hoewel leveranciers veel succes hebben bij de ontwikkeling en verkoop van Novell bezet strategische positie 45 14-02-2011 15:08:55