KVM. Mise en œuvre d une solution de virtualisation de serveurs. KVM - Mise en œuvre d une solution de virtualisation de serveurs KVM.

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1 Mise en œuvre d une solution de virtualisation de serveurs Ce livre sur s adresse à des administrateurs systèmes Linux souhaitant utiliser la virtualisation à des fins de production. L auteur démontre que la virtualisation de serveurs avec cette solution, libre, OpenSource et officiellement incluse dans le noyau Linux, est une alternative tout à fait crédible à une solution propriétaire. Il a pour objectif de mettre en place une plateforme complète de virtualisation permettant de gérer la haute disponibilité des services. Une bonne connaissance de l administration d un système Linux en mode ligne de commande et de l écriture de scripts shell sont des pré-requis indispensables. Des compétences en réseau sont également requises (DNS, DHCP, TCP/IP) pour tirer le meilleur profit de ce livre. Après une présentation et la création simple de machines virtuelles, l accent est mis sur le déploiement automatique et la disponibilité notamment par les migrations à chaud entre hôtes de virtualisation ainsi que les techniques de clustering. Téléchargement Les exemples ont été.frcréés sur la version 6.7 de CentOS en 64 bits, mais l adaptation à une autre distribution est possible. Free-lance, Expert Linux et DBA Oracle depuis 25 ans, Erik JOURDAIN travaille, dans le monde industriel et médical, sur des solutions à haute disponibilité, notamment les clusters et la virtualisation avec Xen et. Formateur régulier, il anime également un blog dédié à ces sujets. Ce livre est l occasion pour lui de transmettre ses connaissances et son retour d expérience sur. Les chapitres du livre Introduction La virtualisation Première approche de Stockage partagé en production en ligne de commande 54 ISSN : Pour plus d informations : ISBN : sur : b S cripts. b Fichiers de configuration. - Mise en œuvre d une solution de virtualisation de serveurs Mise en œuvre d une solution de virtualisation de serveurs Erik JOURDAIN

2 Table des matières 1 Chapitre 1 Introduction 1. La virtualisation Virtualisation et licences logicielles L'API libvirt Prérequis Pourquoi virtualiser? Pourquoi ce livre? Présentation de l'étude Le choix de la distribution Linux Debian RedHat CentOS Le choix de CentOS Conclusion Chapitre 2 La virtualisation 1. Concepts Le noyau Linux Espace noyau et espace utilisateur Ordonnanceur Gestion de la mémoire Système de fichiers virtuel Service réseau Communications interprocessus

3 2 Mise en œuvre d'une solution de virtualisation de serveurs 3. Les différents modes de virtualisation Virtualisation complète Paravirtualisation Isolation Le stockage Stockage par fichiers Stockage LVM Stockage partagé Le réseau NAT Routeur Bridge Réseau privé Conclusion Chapitre 3 Première approche de 1. sur un poste de travail Installation de l'os Mise à jour de la distribution Installation de l'interface graphique Packages et le réseau L'interface virt-manager Gestion du stockage Configuration réseau Création de la première VM Configuration de la VM

4 Table des matières 3 7. Clonage de VM Problème du clonage Problème de l'adressage IP Conclusion Chapitre 4 Stockage partagé 1. Principe général DAS, NAS et SAN DAS : Direct Attachement Storage NAS : Network Area Storage SAN : Storage Area Network Les technologies disques RAID RAID RAID RAID RAID Implantation d'un RAID logiciel Création du RAID Supprimer un des disques du RAID LVM : Logical Volume Manager Configuration LVM Création des PV Création du VG Création des LV Agrandissement du système de fichiers Le protocole iscsi Mise en place du serveur iscsi Mise en place du target Mise en place de l'initiator

5 4 Mise en œuvre d'une solution de virtualisation de serveurs 7. Création d'une VM sur l'espace disque partagé Configuration du second serveur Connexion au second hyperviseur Conclusion Chapitre 5 en production 1. Introduction Mise en place d un miroir CentOS Mise en place du serveur PXE Serveur DHCP Serveur TFTP Composants PXE Mise en place du serveur DNS Création d'une VM en PXE Création automatique d'une VM Conclusion Chapitre 6 en ligne de commande 1. Le shell virsh Connexion distante virt-install Clustering Installer Conga Index

6 Chapitre 4 Stockage partagé 1. Principe général Stockage partagé Si l'on souhaite pouvoir migrer une VM d'un hôte à un autre, le stockage de cette VM doit être partagé par tous les hôtes de virtualisation susceptibles de l'accueillir. Il est donc impératif que les hyperviseurs puissent "voir" les disques durs des VM. Attention, le fait de partager les disques entre les hôtes de virtualisation ne signifie pas que deux hôtes peuvent faire tourner la même VM. Dans ce qui est décrit ici, le système de fichiers reste classique (ext3, ext4 ), il ne s'agit aucunement de systèmes de fichiers dits clusterisés comme GFS. Dans ce chapitre, le mot stockage correspond aux disques durs des machines virtuelles. Ne sera représenté ici que le stockage sous forme de fichiers physiques (soit plein, soit à trous). Dans certaines configurations, il est aussi possible d'utiliser la technique LVM. Utiliser LVM permet d'agrandir le disque de la VM à la volée, ce qui n'est pas possible avec les fichiers classiques. En cas de besoin en espace disque plus important, avec des fichiers classiques, il faut rajouter à la VM un nouveau disque donc un nouveau fichier. Mettre en place un stockage partagé implique de connaître dans un premier temps les différents modes de stockage possibles.

7 86 Mise en œuvre d'une solution de virtualisation de serveurs 2. DAS, NAS et SAN Le monde du stockage regorge de sigles divers et variés, tâchons d'éclairer un peu le sujet. 2.1 DAS : Direct Attachement Storage Le ou les disques durs sont raccordés au serveur par un contrôleur. C'est le cas le plus classique. Il existe différents types de contrôleurs disques allant du moins performant (et moins cher) au plus performant (et bien sûr plus onéreux) : IDE ou ATA : de moins en moins utilisé sauf par les CD-ROM d'ancienne génération et les lecteurs de disquette. Ce type d'interface est de moins en moins présent sur les cartes mères actuelles. SATA ou Serial ATA en version 2 ou 3 : c'est ce type de contrôleur qui est le plus souvent rencontré. SCSI : fréquemment utilisé sur les serveurs. SAS : le plus performant et bien sûr le plus cher. Important : selon l'interface, la vitesse de rotation du disque ainsi que sa volumétrie ne sont pas identiques. Par exemple, dans le mode SATA, les disques tournent entre et tours par minute. Les capacités sont importantes, 2 ou 4 To sont des capacités courantes. Sur des disques SAS, la vitesse est de tours par minute mais les capacités sont le plus souvent de 300 Go. Ces chiffres sur les capacités sont en évolution constante ; en SATA, au moment de la rédaction de ce livre, certains constructeurs proposent des capacités de 8 To. 2.2 NAS : Network Area Storage Il s'agit en fait d'un nom différent pour un serveur de fichiers. On peut voir un NAS comme un espace disque accessible via une IP. Le concept du NAS est presque aussi vieux qu Unix, notamment avec le protocole NFS. Editions ENI - All rights reserved

8 Stockage partagé Chapitre 4 87 Au fil du temps, NFS s'est vu supplanté par le protocole SMB ou CIFS popularisé par le produit Samba. De nombreux constructeurs proposent des produits estampillés NAS. Il s'agit de boîtiers de dimensions réduites comprenant deux disques durs et disposant d'une interface d'administration soignée. Dans les faits, il s'agit souvent de PC miniaturisés utilisant un noyau Linux ou BSD. Construire un NAS depuis un simple PC avec des disques et un OS Linux reste simple. À noter que, dans les Unix libres, BSD propose un produit intéressant nommé FreeNas ( qui permet de monter rapidement une configuration NAS. 2.3 SAN : Storage Area Network Il s'agit ici d'un réseau entièrement dédié au stockage utilisant des composants dédiés (HBA). Le SAN avec le protocole Fiber-Channel est la solution la plus utilisée. Toutefois ce type d'équipement est onéreux, donc pas forcément à la portée d'une petite structure. De plus, un SAN demande un paramétrage qui peut s'avérer complexe. Il est possible d'utiliser un moyen plus simple et aussi économique via un simple serveur sous Linux disposant de capacité disque. Pour cela, on utilise un autre protocole : iscsi. Ce protocole encapsule des informations SCSI dans de l'ip. Dans le cadre de l'étude présentée dans ce livre, c'est cette solution qui sera mise en œuvre. 3. Les technologies disques Le contrôleur est une chose, les disques qui lui sont raccordés en sont une autre. Le choix du disque dépend donc du contrôleur, il est impossible d'utiliser un disque SAS sur un contrôleur SCSI. La technologie des disques durs n'a pas énormément évolué depuis sa création. Il s'agit toujours d'un composant mécanique utilisant un moteur faisant tourner des plateaux sur lesquels se déplacent un ou plusieurs bras de lecture. Un disque dur se caractérise par sa capacité, sa vitesse de rotation et son temps moyen d'accès.

9 88 Mise en œuvre d'une solution de virtualisation de serveurs Au fil du temps, seule la capacité des disques a augmenté. Aujourd'hui on trouve couramment des disques de 2, 3 ou 4 To. Certains constructeurs proposent même des capacités allant jusqu'à 8 To, voire 10 To. Le temps moyen d'accès est de 10 ms (10-3 secondes) depuis des lustres. À titre de comparaison, le temps d'accès en RAM est de 10 ns (10-9 secondes). Le rapport entre ces deux valeurs est donc de , ce qui implique qu'une opération prenant 1 seconde en RAM prendrait 11 jours et demi sur un disque dur. Le dernier point est la vitesse de rotation. Les vitesses constatées (nombre de tours par seconde) sont les suivantes : IDE ou ATA : obsolète et quasiment disparus sauf pour certains lecteurs CD-ROM. SATA : de à tours (c'est la technologie la plus courante). SCSI : tours. SAS : tours. Les disques SATA à tours présentent l'avantage du silence et sont bien adaptés au stockage de masse. Les disques SATA à tours sont très souvent mis en place sur les ordinateurs portables. Les disques à tours sont un peu plus performants. Les disques SATA sont très économiques. Aujourd'hui le prix moyen du SATA est de 60 euros/to. La performance de lecture d'un disque est donc liée à sa vitesse mais aussi à sa capacité. Ainsi un disque SATA de 2 To est plus performant que le même disque de 1 To. En effet, les plateaux ayant une taille standard (2,5 ou 3,5 pouces), plus la densité est importante, plus l'accès est rapide. Dans le cas de machines virtuelles, le disque dur étant le plus souvent un fichier disque, la performance d'accès est une priorité. Si les processeurs et la RAM sont largement dimensionnés pour supporter la virtualisation, les disques restent la pierre d'achoppement. Editions ENI - All rights reserved

10 Stockage partagé Chapitre 4 89 À noter que la technologie SSD dont la capacité disque est aujourd'hui située entre 500 Go et 1 To change les usages. Il importe de montrer une certaine prudence avec les disques SSD, cette technologie encore jeune, et certes prometteuse, demande un noyau adapté et surtout un système de fichiers capable de gérer efficacement la fonction TRIM des SSD (c'est le cas de ext4 et NTFS notamment). Les SSD ont en effet un gros défaut, celui d'assez mal supporter les cycles d'écriture/effacement. De plus, les capacités aujourd'hui disponibles (128 Mo à 1 To) sont assez incompatibles avec les demandes de stockage des machines virtuelles. 4. RAID Le support de masse le plus utilisé est le disque dur. Il s'agit d'un composant mécanique en mouvement constant. Ce mode de fonctionnement implique une usure ainsi qu'une baisse des performances. En théorie la durée de vie d'un disque dur est de 85 ans! En pratique on constate plutôt des durées allant de 3 à 5 ans. Les disques durs doivent donc faire l'objet d'une protection par la redondance. Le mode de protection de disque le plus utilisé est le RAID : Redundant Array of Inexpensive Disks ou Redundant Array of Independent Disks. Comme son nom l'indique au départ, le RAID avait comme objectif d'optimiser le coût d'acquisition des disques durs. Au fil du temps, la baisse de ce coût a modifié le type de RAID utilisé. Le RAID est organisé en niveau 0, 1 Certains niveaux de RAID ne sont pas utilisés ou peu diffusés ; c'est le cas des RAID 2, 3, 4 Le RAID 3 est toutefois de plus en plus utilisé pour le streaming vidéo car il est très performant sur la lecture de fichiers de grande taille. Le principe du RAID est basé sur la parité et/ou la redondance. Les niveaux les plus courants : RAID 0 ou linéaire, option Striping RAID 1 ou Mirroring RAID 5/6 RAID 0+1 ou 10

11 90 Mise en œuvre d'une solution de virtualisation de serveurs 4.1 RAID 0 C'est le mode le plus simple, les disques additionnent leurs capacités. On utilise souvent l'option stripping, qui implique des disques de capacité identique, en écrivant l'information sous forme d'une bande (le stripe) dont la largeur peut être paramétrée. Ci-dessous deux configurations RAID 0, linéaire et strippée, avec trois disques de 100 Go soit une capacité de 300 Go. C'est le niveau de RAID le plus performant, mais la sécurité est nulle. La perte d'un disque fait que l'information n'est plus accessible. Cet usage est donc déconseillé en production. 4.2 RAID 1 Appelé aussi mirroring. Ce type de RAID demande un nombre pair de disques de capacité égale. Le principe est simple : tout ce qui est sur un des disques l'est sur l'autre. Dans l'exemple ci-après avec deux disques de 100 Go on obtient une capacité de 100 Go. Editions ENI - All rights reserved