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On-Demand Infrastruktur für virtuelle Labore

OpenNebula kann dazu genutzt werden um virtuelle Labore bereitzustellen. Dabei erhält jeder Student Zugriff auf eine eigene „virtuelle“ Infrastruktur, die nur er verwalten kann. Bei der Infrastruktur kann es sich um ein einzelnes System oder ein vollständig verteiltes System handeln. Hierbei kapselt die virtuelle Maschine die Installation für einen Kurs.

Architektur

Aufbau & Bereitstellung

Um das virtuelle Labor bereitzustellen muss zunächst das Netzwerk, wie in den Howtos [1] und [2] beschrieben, konfiguiert werden.

Als nächstes muss ein Master Image erstellt werden. Dieses wird als Basis benutzt um die virtuellen Maschinen für eine Sitzung zu erstellen. In diesem Image muss sämtliche Software, für die späteren virtuellen Hosts des Labor, installiert sein. Aus dem Master Image können anschließend Instanzen von virtuellen Maschinen erstellt werden, indem von der Masterdatei jeweils eine Kopie erstellt wird.

Sobald die Master Virtual Machine konfiguriert ist, kann diese repliziert und als Virtual Machine Template für alle Instanz verwendet werden.

Dabei ist zu beachten, dass sich jede virtuelle Maschine in zwei Dingen voneinander unterscheiden muss:

  • Der Pfad zu dem Image, um die virtuelle Maschine zu mounten.
  • Die MAC-Adresse, da jede virtuelle Maschine eine eigene IP-Adresse benötigt.

Angenommen es sollen 10 virtuelle Computer für ein Labor erstellt werden. Dazu werden 10 unterschiedliche Kopien der Master Virtual Machine und 10 unterschiedliche Virtual Machine Templates benötigt. Die Templates könnten z.B. mit dem Namen VMachineXX.template – wobei XX den Zahlen 1 bis 10 entspricht – bezeichnet werden.

Um die virtuellen Maschinen zu starten wird der Befehl onevm mit folgenden Parametern benötigt.

$ onevm create VMachineXX.template

Dieser Befehl muss 10 mal wiederholt werden, wobei der Platzhalter XX durch die Zahlen 1 bis 10 ersetzt wird. Die IP-Adresse der virtuellen Maschine erhält man entsprechend der Netzwerk-Konfiguration.

Nun reicht es aus, dem Seminarteilnehmer einen Benutzernamen, ein Passwort und die IP-Adresse der virtuellen Maschine mitzuteilen.

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On-Demand Skalierung eines Computer Cluster

Nachdem ich OpenNebula und die Funktionen bereits kurz vorgestellt habe, möchte ich – angeregt durch die Projekte auf der OpenNebula Webseite – die Einsatzmöglichkeiten auf Basis von vier Anwendungsbeispielen vorstellen. Dazu werde ich in den nächsten Tagen jedes Beispiel auf Grund der Menge und Übersichtlichkeit in einem eigenen Artikel behandeln.

Auch wenn sich diese Beispiele speziell auf OpenNebula beziehen, kann die Umsetzung dieser Ansätze ebenfalls mit anderen Cloud Infrastruktur Management Tools, wie z.B. openQRM erfolgen.

On-Demand Skalierung eines Computer Cluster

Mit OpenNebula können auf einem pyhsikalischen Cluster dynamisch mehrere virtuelle Cluster parallel betrieben werden. Dadurch können Ressourcen wie z.B. Rechenleistung on-Demand bereitgestellt werden, indem die Anzahl der verfügbaren Hosts mit den Bedürfnissen der Benutzer wächst. Da virtuelle Hosts weniger physikalische Ressourcen benötigen, kann ein Cluster dadurch optimiert und konsolidiert werden, da die Anzahl der tatsächlich vorhandenen physikalischen Systeme reduziert werden kann, was dazu führt, dass weniger räumlicher Platz, Strom, Kühlung und Administration erforderlich ist.

Die Zuweisung der physikalischen Ressourcen zu den virtuellen Hosts wird dabei dynamisch und abhängig von den Anforderungen (benötigte Ressourcen) von dem Virtual Machine Manager übernommen. Des Weiteren kann ein Cluster in mehrere Partitionen aufgeteilt werden, da die physikalischen Ressourcen eines Clusters genutzt werden können, um sie einem Host bereitzustellen, der mit einem (anderen) virtuellen Cluster verknüpft ist.

Dieses Beispiel zeigt, wie das Bereitstellen der Ressourcen von der eigentlichen Ausführung, auf einem speziellen Service Layer durch den Local Resource Manager (LRM) getrennt werden kann.

Architektur

Bereitstellung mit der Sun Grid Engine (SGE)

Zunächst muss das Netzwerk, wie in den Howtos [1] und [2] beschrieben, konfiguiert werden, um neue virtuelle SGE Hosts mit unterschiedlichen Namen zu erstellen.

Um das grundlegende Virtual Machine Image zu erstellen kann der Befehl xen-create-image benutzt, ein Image von einem frisch installiertes Betriebssystem verwendet oder ein bereits verwendetes Virtual Machine Image genutzt werden.

Zusätzlich muss der virtuelle SGE Host genau so konfiguriert werden wie der physikalische SGE Host (NFS, NIS, execd, etc.)

Dieses Image dient als Grundlage für alle neuen virtuellen SGE Hosts. Jeder virtuelle Hosts muss an einem eigenen Ort abgelegt werden. Hierzu existiert das zentrale Verzeichnis sgebase, dass alle Images beinhaltet. Für jedes Image wird anschließend ein eigenes Verzeichnis mit dem Namen des Images erstellt.

$ cp -R sgebase sgehost01

Nun muss ein neues Virtual Machine Template erstellt werden. (Es kann auch ein bereits bestehendes kopiert werden und angepasst werden.)

MEMORY=64
CPU=1
OS=[
kernel="/boot/vmlinuz-2.6.18-4-xen-amd64",
initrd="/boot/initrd.img-2.6.18-4-xen-amd64",
root="sda1",
boot="hd"]
DISK=[
source="/local/xen/domains/xen/domains/sgehost/disk.img",
target="sda1",
readonly=no]
DISK=[
source="/local/xen/domains/xen/domains/sgehost/swap.img",
target="sda2",
readonly=no]
NIC=[mac="00:16:3e:01:01:03"]

Jetzt muss noch der Pfad zu dem Image, dem Kernel, der Ramdisk etc. angepasst werden.

Zum Starten des neuen virtuellen Host benötigen wir folgenden Befehl:

$ onevm create

Um Aufgaben entgegen zu nehmen muss der neue Host mit SGE anschließend bekannt gemacht werden .

$ qconf -ah sgehost01
$ qconf -as sgehost01
$ qconf -se

Soll der neue Host einer Gruppe zugeordnet werden, benötigen wir folgenden Befehl:

$ qconf -mhgrp @allhosts

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Services

openQRM – Die Cloud Computing Plattform für Rechenzentren

openQRM ist eine Open Source Cloud Computing Plattform für die Verwaltung von Rechenzentren und skalierbaren IT-Infrastrukturen und ist aktuell in der Version 4.6 verfügbar.

Mittels einer zentralen Managementkonsole kann die Administration von physikalischen Servern ebenso vorgenommen werden wie von virtuellen Maschinen, wodurch Rechenzentren voll automatisiert und höchst skalierbar betrieben werden können.

Neben einer offenen API und einem SOAP Web Service für die nahtlose Integration der eigenen Geschäftsprozesse, unterstützt openQRM alle bekannten Virtualisierungstechnologien und bietet die Möglichkeit für transparente Migrationen von „P-to-V“, „V-to-P“ und „V-to-V“.

openQRM verfügt des Weiteren über ein integriertes Storage-Management, mit dem anhand des Snapshot-Verfahrens Serversysteme dupliziert werden können. Die Snapshots ermöglichen eine dynamische Anpassung des Speicherplatzes, bieten einen persistenten Cloud-Speicher und erlauben ein Backup/Restore der Server sowie deren Versionierung.

Mit der „N-zu-1“ Fail-Over Funktion steht mehreren Serversystemen ein einzelner Stand-By-Server zur Verfügung. Dabei spielt es keine Rolle, ob physikalische oder virtuelle Maschinen eingesetzt werden!

Benefits auf einem Blick

  • Virtualisierung
    openQRM unterstützt alle gängigen Virtualisierungstechnologien darunter VMWare, Citrix XenServer und KVM und bietet die Möglichkeit der Migration von P-to-V-, V-to-P- und V-to-V für physikalische Server als auch virtuelle Maschinen.
  • Storage
    openQRM verfügt über ein zentralisiertes Speichersystem mit integriertem Storage Management, welches alle bekannten Storage-Technologien unterstützt. Dazu gehören u.a. Netapp, Equallogic, NFS, iSCSI ZFS und proprietäre auf LVM basierende Storage-Typen, für eine flexible und schnelle Duplizierung von Serversystemen.
  • Zentrales Management
    openQRM verschmilzt die Welt von Open Source mit der von kommerziellen Produkten. Mit einer zentralen Managementkonsole sind alle Funktionen zur Administration von Rechenzentren, System- und Service-Überwachung, Hochverfügbarkeit und automatisierter Bereitstellung vorhanden.

Funktionen

  • Hardware/Software Isolation
    openQRM isoliert die Hardware (physikalische Server, virtuelle Maschinen) vollständig von der Software (Server Images). Dabei ist die eigentliche Hardware eine „Computing Resource“ und kann dadurch jederzeit durch eine andere Hardware ersetzt werden, ohne dass die Software (Server Image) neu konfiguriert werden muss.
  • Unterstützung für verschiedene Virtualisierungs-Technologien
    Mit VMWare, Xen, KVM und dem Citrix XenServer unterstützt openQRM eine viehlzahl an virtuellen Maschinen und kann dieses transparent verwalten und migrieren. Neben der System-Migration von physikalischen Servern zu virtuellen Maschinen (P-to-V) können Systeme ebenfalls von virtuellen Maschinen zu physikalischen Servern (V-to-P) migriert werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit ein System von einer Virtualisierungstechnologie zu einer anderen Virtualisierungstechnologie (V-to-V) zu verschieben.
  • Vollautomatische Nagios-Konfiguration

    openQRM unterstützt die vollautomatische Konfiguration von Nagios mittels „nmap2nagios-ng“. Damit wird das gesamte openQRM Netzwerk analysiert und auf Basis der Informationen eine Nagios-Konfiguration erstellt. Anschließend werden alle Services auf allen Systemen überwacht.

  • Integriertes Storage-Management
    openQRM organisiert die Serversysteme wie Dateien und nutzt zur Verwaltung moderne Storagesysteme anstatt lokaler Festplatten. Mittels Logical Volume Managern (LVM) und deren Snapshot-Verfahren können Server-Templates auf schnellen Wege dupliziert werden.

    „Sollen z.B. 10 neue Server ausgerollt werden, kann so einfach ein bestehendes Server-Image 10 mal dupliziert und die „Clone“ direkt zum Deployment bereitgestellt werden.“

    Mit diesem Konzept steht ein zentrales Backup/Restore sowie die Möglichkeit von Hot-Backups ohne Downtime zur Verfügung.

    openQRM unterstützt folgende Storage-Typen:

    • NFS (NAS)
    • iSCSI (iSCSI SAN)
    • Aoe/Coraid (AOE SAN)
    • NetApp (iSCSI SAN)
    • Local-disk (Übertragung von Server-Images auf lokale Festplatten)
    • LVM-Nfs (NFS auf LVM2, erlaubt schnelles Cloning)
    • LVM-iSCSI (iSCSI auf LVM2, erlaubt schnelles Cloning)
    • LVM-Aoe (Aoe auf LVM2, erlaubt schnelles Cloning)
    • Equallogic (iSCSI SAN)
    • ZFS (iSCSI SAN)
  • Hochverfügbarkeit und „N-to-1“-Fail-Over!
    Mit der „N-zu-1“ Fail-Over Funktion steht mehreren Serversystemen ein einzelner Stand-By-Server zur Verfügung. Unabhängig davon, ob physikalische oder virtuelle Maschinen eingesetzt werden.

    „Um zum Beispiel 10 hochverfügbare Spezialsysteme zu betreiben benötigt man normalerweise weitere 10 „Stand-By“-Systeme. Mit openQRM jedoch benötigt man nur einen einzigen „Stand-By“-Server, der im Fehlerfall eines der 10 Spezialsysteme benutzt wird. Das heißt, man kann 9 „stromfressende“, nicht ausgelastete Server einsparen. Perfekt für „Green IT“.

    Des Weiteren können physikalische Server virtuelle Maschinen als „Hot Stand-By“ nutzen und lassen sich im Notfall in eine virtuelle Maschine migrieren.

  • Fertige Server-Templates
    Mittels dem „Image-Shelf“-Plugin stellt openQRM bereits fertige Server Templates zur Verfügung. Dazu gehören Linux Distributionen wie Debian, Ubuntu, CentOS und openSuse. Des Weiteren können mit dem Plugin eigene Server Templates auf unterschiedliche Weise (lokal, http, https, ftp) bereitgestellt werden.
  • Unterstützung verschiedenster Deployment-Methoden
    Mit openQRM können Server von jeder Art von Storage gestartet werden. Zusätzlich können die Server Templates von einem Storage-Typ zu einem anderen übertragen werden, dabei kann noch entschieden werden, ob die Server Templates auf einem physikalischen Server oder in einer virtuellen Maschine gestartet werden sollen.
  • Unterstützung verschiedener OS-Distributionen
    Es stehen bereits vor-konfigurierte openQRM-Server Pakete für Debian, Ubuntu und CentOS zur Verfügung. Ein openQRM-Server kann aber alle gängigen Linux Distributionen verwalten.
  • Cloud-Selector
    Mit dem Cloud-Selector kann der Cloud Administrator seine Cloud Produkte wie z.B. Prozessoren, Speicher, Festplattengröße oder den Typ der virtuellen Maschine auswählen und deren Preise festlegen.
  • Kostenrechner im Cloud-Portal
    Die Cloud-Computing-Unit (CCU) kann einer regulären Währung (z.b. USD oder Euro) zugewiesen werden. Mit dem Kostenrechner werden die stündlichen, täglichen und monatlichen verbrauchten Kosten für eine Cloud Appliance berechnet.
  • Private Cloud Images
    Mit der „Private Cloud Image“-Funktion können Cloud Benutzer eigene Server Templates anlegen und verwalten.
  • Volle SSL-Unterstützung
    Der openQRM-Server arbeitet in einem vollständig SSL-verschlüsselten Bereich und unterstützt verschiedene Serverarchitekturen wie i386 und x86_64.

Auszeichnungen

Preise

  • openQRM ist Open Source und unterliegt der GPL (GNU General Public License).

Support

  • Die openQRM Enterprise ist der Hauptsponsor von openQRM. Das Team um CEO Matthias Rechenburg, CTO Christoph Moeller und Vertriebs- und Marketing-Direktor Andre Westbunk weist langjährige Erfahrungen für das flexible, konsistente und transparente Betreiben von Rechenzentren und bietet professionelle Services zu openQRM um damit die Gesamtbetriebskosten (TCO) von IT-Abteilungen zu senken.
  • Ich möchte hier noch anmerken, dass es sich bei der openQRM Enterprise um einen deutschen Anbieter aus dem Bereich des Cloud Computing handelt!

Quelle

openQRM
openQRM Enterprise

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Video: Vorstellung openQRM

Das Video zeigt die Funktionen der Open Source Cloud Computing Plattform openQRM 4.5 zur zentralen Verwaltung von Rechenzentren und skalierbaren IT Infrastrukturen. Im Fokus des Videos steht vor allem der Nutzen von openQRM für Private Clouds.

via YouTube

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Die 11 besten Open Source Cloud Computing Projekte 2009

Auf Basis von John Willis’s Cloud Computing Awards 2009 – „The Cloudies“, hat Mark Hinkle seine Top 11 Open Source Cloud Computing Projekte 2009 ausgewählt. Da ich Open Source und Cloud Computing für unzertrennlich halte, stelle ich die Projekte – Chef, collectd, Eucalyptus, OpenNebula, openQRM, Puppet, RabbitMQ, Zenoss, Bitnami, ECP und Ubuntu Enterprise Cloud jeweils kurz vor.

Chef

Bei Chef handelt es sich um ein Integrations-Framework für das Konfigurationsmanagement aller Arten von IT Infrastrukturen, aber speziell für die Bereitstellung von Cloud Umgebungen. Dazu wird mittels eines Quellcodes beschrieben, wie jeder Teil der Infrastruktur aufgebaut werden soll. Diese Infrastrukturbeschreibung wird anschließend einem Server zugeordnet. Das Ergebnis ist eine voll automatisierte Infrastruktur.

Webseite: http://wiki.opscode.com/display/chef/Home

collectd

collectd ist ein Daemon, der Statistiken der System-Performance sammelt und sie in RRD-Dateien speichert. Der Daemon verfügt über eine Plugin Architektur, die es erlaubt Informationen von einer Vielzahl von Diensten und Servern wie Apache, memcache und Linux-VServer zu sammeln. collectd ist damit die Ideale Erweiterung für bereits vorhandene System Management-Tools.

Webseite: http://collectd.org

Eucalyptus

Eucalyptus steht für „Elastic Utility Computing Architecture Linking Your Programs To Useful Systems“ und dient zum Erstellen einer Cloud Computing Infrastruktur auf Cluster Systeme. Die aktuelle Schnittstelle ist mit den Schnittstellen von Amazon EC2, S3 und EBS kompatible. Die Infrastruktur ist allerdings dafür gedacht, mehrere Client-Schnittstellen unterstützen. Eucalyptus basiert auf gängigen Linux-Tools und grundlegenden Web-Service-Technologien, die eine einfache Installation und Wartung ermöglichen.

Ich habe Eucalyptus bereits vor kurzem ausführlich vorgestellt. Der Artikel kann HIER nachgelesen werden.

Webseite: http://open.eucalyptus.com

OpenNebula

Mit OpenNebula kann jegliche Art von Cloud Umgebung aufgebaut werden. Darüber hinaus können damit virtuelle Infrastrukturen in einem Rechenzentrum oder einem Cluster verwaltet werden, oder eine lokale Infrastruktur mit einer Public Cloud Infratruktur verbunden und kombiniert werden, um damit hoch skalierbare Hosting Umgebungen zu entwickeln. OpenNebula unterstützt ebenfalls Public Clouds, indem Schnittstellen zur Verfügung stehen mit denen virtuelle Machinen, Speichersysteme und das Netzwerk verwaltet werden können.

Webseite: http://www.opennebula.org

openQRM

openQRM ist eine Open Source Lösung zur Verwaltung und dem automatisierten und skalierbaren Betrieb von Rechenzentren- und Cloud-Computing-Plattformen. Die Administration der physikalischen Server und der virtuellen Maschinen erfolgt dabei in einer übergreifenden zentralen Managementkonsole. Mit einer Snapshot-Funktion können Serversysteme dupliziert und Backup/Restore, sowie Server-Versionierung und eine dynamische Anpassung des Speicherplatzes vorgenommen werden.

Webseite: http://www.openqrm.com

Puppet

Puppet ist ein Model-Driven Open Source-Framework für den automatisierten Aufbau und die Konfiguration von Servern. Mit Puppet können administrative Aufgaben wie z.B. das Hinzufügen von Benutzern, die Installation von Software oder die Aktualisierung der Serverkonfiguration auf vielen unterschiedlichen Arten von Systemen vorgenommen werden. Der Clou hierbei ist allerdings, dass immer derselbe Code verwendet werden kann, obgleich die Systeme auf völlig unterschiedlichen Betriebssystemen laufen.

Webseite: http://reductivelabs.com/products/puppet

RabbitMQ

RabbitMQ is ein Enterprise Messaging System welches auf dem AMQP Standard aufsetzt. AMQP ist ein Standard, mit dem Middleware Systeme, untereinander Nachrichten austauschen können.

Webseite: http://www.rabbitmq.com

Zenoss

Zenoss dient zur Überwachung der Amazon Web Services und vielen weiteren Arten von Cloud Computing Umgebungen und virtuellen Infrastrukturen.

Webseite: http://community.zenoss.org/index.jspa

Bitnami

Bitnami vereinfacht die Bereitstellung von Web Anwendungen, sowohl virtuell als auch in einer Cloud. Jeder BitNami Stack beinhaltet eine Anwendung, die mit jeder von ihr benötigten Software so ausgestattet ist um vollständig ausgeführt zu werden. BitNami Stacks sind kostenlos als gewöhnliche Installationsroutinen, virtuelle Machine Images und Cloud Templates erhältlich. Systeme die z.B. BitNami Anwendungen verwenden sind u.a. Drupal, Joomla!, WordPress, SugarCRM, Alfresco, Redmine und Subversion.

Webseite: http://www.bitnami.org

Enomaly’s Elastic Computing Platform (ECP)

ECP ist eine programmierbare virtuelle Cloud Infrastruktur für kleine, mittlere und große Unternehmen. Es unterstützt beim Design, Bereitstellen und Verwalten von virtuellen Anwendungen innerhalb einer Cloud. Weitere Funktionen sind die automatische Skalierung von virtuellen Maschinen, Load Balancing, Systemanalysse, sowie die Konfiguration und Optimierung der Cloud Kapazitäten.

Webseite: http://src.enomaly.com

Ubuntu Enterprise Cloud

Die Ubuntu Enterprise Cloud (UEC) ist in der Ubuntu Server Edition enthalten und beinhaltet eine Vielzahl an Open Source Projekten wie z.B. Eucalyptus. Anwendern steht damit die Möglichkeit offen eine eigene Private Cloud aufzusetzen.

Ein Tutorial zum Einrichten einer eigenen Private Cloud mit der Ubuntu Enterprise Cloud habe ich gestern HIER veröffentlicht.

Webseite: http://www.ubuntu.com/cloud

Quelle

Mark Hinkle
John Willis