plantilla PFM

Escuela Politécnica Superior
Máster Universitario en Tecnologías de la Información y las
Comunicaciones
Trabajo Fin de Máster
TITULO DEL PFM
Nombre Alumn@
Año 2010
UNIVERSIDAD DE ALCALÁ
MÁSTER UNIVERSITARIO EN TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS
COMUNICACIONES
Trabajo Fin de Máster
TITULO
DEL PFM
Autor:
Director:
TRIBUNAL:
Presidente: …………………………………….
Vocal 1º: ………………………………………
Vocal 2º: ............................................................
CALIFICACIÓN: ................................................
FECHA:……………...………………
DEDICATORIA (OPCIONAL)
Dedicado a todos los que tiene que hacer el PFM,
va por ustedes
Resumen
Sintetizar en aproximadamente 200 palabras la motivación, objetivos y desarrollo del
PFM.
Índice
Índice ................................................................................................................................... 6
Índice de figuras ................................................................................................................. 9
Índice de tablas ................................................................................................................. 12
1.
Introducción y objetivos ......................................................................................... 13
1.1
1.2
2.
Introducción .......................................................................................................... 14
Objetivos .............................................................................................................. 16
Arquitectura VMware ............................................................................................ 19
2.1 Revisión de conocimientos ................................................................................... 19
2.2 ................................................................................................................................... 20
2.3 VMware vCenter Update Manager ....................................................................... 21
Presupuesto ....................................................................................................................... 22
Conclusiones y futuros trabajos ...................................................................................... 25
Referencias ........................................................................................................................ 27
2.4 http://technet.microsoft.com/es-es/wsus/default(en-us).aspx .....Error! Bookmark
not defined.
Índice de tablas
9
Índice de figuras
Figura 1.1: Muy bonita es. ................................................................................................. 14
Índice de tablas
Tabla 0.1 Presupuesto del PFM. ......................................................................................... 24
Capítulo 1
1. Introducción y objetivos
En el siguiente Proyecto Fin de Máster se especifican los pasos a seguir definidos en
una serie de fases y los componentes necesarios para realizar la virtualización de un centro de
proceso de datos que consta de 99 servidores, de manera que entre 4 u 8 equipos más potentes,
sean capaces de alojar los 99 servidores virtualizados proporcionando un entorno de alta
disponibilidad, de manera que ante un fallo de una máquina hardware, se puedan levantar las
máquinas virtuales [1] alojadas en esta máquina caída en el resto de equipos de forma
completamente automática y transparente para el administrador de sistemas. Se detallarán las
especificaciones de los elementos necesarios para este tipo de entorno, realizando previamente
un estudio del consumo de los 99 servidores físicos a virtualizar.
14
Introducción y objetivos
Figura 1.1: Dos máquinas virtuales sobre una máquina física
Figura 1.1: Muy bonita es.
1.1 Introducción
La virtualización [2] aporta una reducción dramática de los costes de energía y
refrigeración, disminuyendo la necesidad de caras ampliaciones de CPDs, mejorando la
eficiencia operativa y aumentando las funcionalidades de alta disponibilidad, gestión
centralizada y flexibilidad que supone el trabajar con máquinas virtuales. El objetivo es que el
departamento de TI esté bien posicionado para responder de forma rápida y fiable a los
cambios de las necesidades del negocio.
Introducción y objetivos
15
Figura 1.2: Gestión centralizada del Clúster de servidores físicos
El entorno de virtualización aportará las siguientes funcionalidades y mejoras de
infraestructura:

Consolidación de servidores: La virtualización permite la consolidación de
múltiples recursos de TI. Más allá de la consolidación de almacenamiento, la
virtualización proporciona una oportunidad para consolidar la arquitectura de
sistemas, infraestructura de aplicación, datos y base de datos, interfaces, redes, e
incluso procesos de negocios, resultando en ahorros de costo y mayor eficiencia.

Optimización de los recursos de la infraestructura: Antes de la virtualización, los
índices de utilización de los recursos del servidor en los centros de datos de la
empresa rondaban menos del 50% (de hecho, del 10% al 15% de los índices de
utilización fueron los más comunes). A través de la virtualización, las cargas de
trabajo pueden ser encapsuladas y transferidas a los sistemas inactivos o sin uso
— lo cual significa que los sistemas existentes pueden ser consolidados, así que
las compras de capacidad adicional del servidor pueden ser retrasadas o evitadas.
16
Introducción y objetivos

1.2
s adecuado. Esto proporciona un consumo de recursos homogéneo y óptimo en
toda la infraestructura.
Objetivos
Como ya se ha comentado, la finalidad de este proyecto reside en virtualizar en torno a 99
servidores físicos en producción para obtener la multitud de mejoras que proporciona un
entorno de producción virtualizado, entre las que cabe destacar la optimización de los recursos
de la infraestructura, rapidez en la provisión de nuevos servidores, estandarización en el
despliegue de nuevos servidores virtuales, alta disponibilidad y la reducción de gastos de
energía y refrigeración entre otros.
Para lograr este objetivo es necesario establecer otros más específicos, como los detallados
a continuación:
1.3

Realización de un estudio de consumo de CPU, ancho de banda, memoria, etc, de los
distintos servidores a virtualizar, observando los requisitos y necesidades de nuestro
sistema.

Dimensionamiento de nuestra nueva arquitectura a partir de los resultados obtenidos.

Detallar todos los elementos necesarios para el desarrollo de nuestro proyecto.


Ejecución de las nuevas funcionalidades que añade la nueva infraestructura virtual,
Detallar las conclusiones llegadas a partir de la implantación de la nueva
infraestructura virtual en comparación a una infraestructura física tradicional.
Breve descripción del contenido de la memoria
Introducción y objetivos
17
La memoria de este TFM está organizada en 13 capítulos. Así, este primer capítulo
contiene la introducción y los objetivos. El capítulo 2 explica lo esencial de la arquitectura de
virtualización VMware y los elementos que se han instalado en este Trabajo Fin de Máster. En
el capítulo 3 se argumenta el dimensionamiento de la arquitectura. Los detalles de los
servidores ESX se explican en el capítulo 4. Las características del servidor vCenter se
detallan en el capítulo 5; además de la arquitectura y componentes del vCenter, se explicará a
su vez toda la funcionalidad del vCenter en este capitulo 5, como puede ser la gestión de
parches de la infraestructura y la conversión de servidores físicos en máquinas virtuales. En el
capítulo 6 se explica los distintos tipos de clúster que se han configurado y los detalles de cada
uno. El capítulo 7 explica y define los denominados Resource pools (pool de recursos). El
capítulo 8 explica el diseño de red de la arquitectura virtual. La configuración del
almacenamiento en la arquitectura se explica en el capítulo 9. El capítulo 10 se centra en
restringir los accesos a la infraestructura virtual para lograr mayor seguridad y detalla la
redundancia en todos los elementos de la plataforma. La monitorización y la gestión de
alarmas se explican en el capítulo 11. El capítulo 12 se centra en las máquinas virtuales,
explicando sus ventajas, formas de creación de máquinas virtuales y realización de snapshots
entre otros temas. Por último, en el capítulo 13 se explican las pruebas de validación
realizadas junto con los resultados obtenidos.
Capítulo 2
2. Arquitectura VMware
2.1
Revisión de conocimientos
La virtualización es una tecnología que aporta una capa de virtualización que abstrae los
recursos de la máquina física en la que se aloja y ejecuta múltiples sistemas operativos
heterogéneos de forma simultánea en una única máquina física. De esta manera, cada sistema
operativo de nuestra infraestructura virtual se instala en una máquina virtual, y podemos alojar
tantas máquinas virtuales dentro de una misma máquina física como soporte nuestro equipo.
En la siguiente imagen se muestra la arquitectura de una infraestructura virtualizada mediante
VMware.
Figura 2.1: Arquitectura de una infraestructura virtualizada mediante VMware

Vmware consiste de los siguientes componentes [3] [4]:

Servidor ESX [5]: Se trata del servidor sobre el que se van a alojar las
máquinas virtuales. Proporciona toda la plataforma de virtualización que
20
Pruebas de validación
permitirá alojar múltiples máquinas virtuales (sistemas operativos) sobre un
único servidor físico. Como se detallará en el capítulo dimensionamiento, En
nuestra arquitectura se va a disponer de un clúster formado por 6 servidores
ESX.

Servidor vCenter [6]: El servidor vCenter es el punto único de gestión de
sistema operativo externo sino que está embebido en el núcleo del mismo. Para su
ejecución, ESX se apoya en un sistema Linux basado en Red Hat Entreprise Linux modificado
para la ejecución del hipervisor y los componentes de virtualización de VMware. Hasta la
versión 3.5u4 se basa en código ejecutable de 32 bits, pero a partir de la versión 4 (la que
utilizaremos en este Trabajo Fin de Máster) su código ejecutable pasa a ser de 64 bits por lo
que sus requerimientos pasan a ser mayores ofreciendo a su vez un rendimiento superior.
2.2
Pruebas de validación
21
2.3 VMware vCenter Update Manager
Tarea
Acción
Resultado esperado
1.
Ejecutar una tareas de scan para
realizar la verificación de nuevos
parches aplicables.
El proceso de scan finaliza correctamente.
2.
Aplicar las actualizaciones anteriores.
Los servidores ESX son actualizados
correctamente.
Tabla 13.10: Pruebas de VMware vCenter Update Manager
Presupuesto
Tareas en las que queda dividido el TFM
Hemos realizado un presupuesto basándonos en las horas dedicadas a cada una de las
partes en las que se divide la realización del TFM. Se ha dividido en 6 partes:
o
Realización del estudio de consumo y dimensionamiento de la arquitectura
Estudio práctico del consumo de CPU, ancho de banda, memoria, etc, de los
servidores a virtualizar mediante el software capacity planner para obtener las necesidades de
nuestro sistema y realizar el dimensionamiento de la nueva infraestructura.
o
Definir los elementos de la arquitectura y detalles de la configuración
Una vez realizado el dimensionado del sistema en cuanto a número de servidores
físicos necesarios, se procedió a enumerar todos los elementos que están presentes en la
arquitectura, precisar su direccionamiento, nombre de equipo, etc; y definir todos los detalles
de la configuración de toda la infraestructura, como puede ser el método de balanceo de carga
Presupuesto
23
a utilizar, acción ante recuperación de tarjeta fallida, switches virtuales a utilizar,
configuración de almacenamiento, etc.
o
Instalar los servidores ESX, servidor vCenter y configuración de la
infraestructura virtual
Una vez que se plasmaron por escrito todos los detalles de la configuración de la
infraestructura virtual, se realizó la instalación de los servidores ESX y del servidor vCenter, y
se realizó toda la configuración que previamente se había definido (configuración de red,
configuración de almacenamiento, configuración del clúster, resource pools, VMware update
Manager, etc).
o
Realización de pruebas de validación de la nueva plataforma
Para comprobar que la nueva plataforma cumple la funcionalidad esperada, se han
realizado pruebas para comprobar el buen funcionamiento de las comunicaciones,
almacenamiento, clúster (alta disponibilidad), conversión de máquinas virtuales, creación de
máquinas virtuales, backup, monitorización, actualizaciones, etc.
o
Migrar los servidores físicos a la nueva infraestructura virtual y creación de
plantillas
Una vez que se comprobó que el resultado de las pruebas fue satisfactorio, se
procedió a realizar la migración de los servidores físicos a la nueva infraestructura virtual.
Este procedimiento se realiza a través del plug-in vmware Converter explicado en un capítulo
anterior.
También se crearon las plantillas de instalación de los sistemas operativos
comúnmente utilizados para que el aprovisionamiento de servidores se realice de forma
inmediata.
o
Partes
Redacción de la memoria
Realización y mecanografiado de la memoria de este TFC.
Dedicación
24
Presupuesto
Realización del estudio de consumo y dimensionamiento de la arquitectura
150 horas
Definir los elementos de la arquitectura y detalles de la configuración
100
“
Instalar los servidores ESX, servidor vCenter y configuración de la
infraestructura virtual
200
“
Realización de pruebas de validación de la nueva plataforma
60
Migrar los servidores físicos a la nueva infraestructura virtual y creación de
plantillas
180
Redacción de la memoria
100
Total
790 horas
“
“
“
Tabla 0.1 Presupuesto del PFM.
Como resultado, se han invertido 790 horas de dedicación para la realización de
este TFM.
Conclusiones y futuros trabajos
Tradicionalmente, el aprovisionamiento de servidores en un centro de proceso de datos
tenía una relación unívoca, de manera que cada servidor estaba alojado en una máquina física.
Así, ante cualquier problema en dicha máquina física, tenía una repercusión directa en el
servicio. Esta no es una arquitectura óptima en grandes empresas que cuentan con cientos o
miles de servidores, ya que cada uno de ellos representa un posible punto de fallo. Además,
para facilitar un nuevo servidor para un nuevo servicio, el departamento de sistemas tenía que
disponer de una gran cantidad de equipamiento disponible en el CPD: la máquina física donde
se tendrá que instalar el sistema operativo, fuentes de alimentación, bocas del switch para
establecer la conexión de red del nuevo servidor, cableado, etc.
Se ha demostrado en este Trabajo Fin de Máster que la virtualización de un Centro de
Proceso de Datos que consta de multitud de servidores en unos pocos servidores físicos de
gran capacidad es perfectamente factible haciendo uso de la infraestructura desarrollada por
VMware. Este producto de virtualización se encuentra muy consolidado y garantiza el buen
funcionamiento de la infraestructura.
A lo largo de este Trabajo Fin de Máster se ha realizado un estudio de consumo de los
principales recursos del sistema (CPU, memoria, etc) de los distintos servidores a virtualizar,
observando los requisitos y necesidades de nuestro sistema. A raíz de este informe se realizó
el dimensionamiento de la nueva infraestructura teniendo en cuenta que la plataforma debía
ser escalable y que el sistema debía ser capaz de soportar la caída de alguno de los servidores
físicos sobre los que se aloja la infraestructura. De esta manera se decidió configurar un
cluster compuesto por 6 servidores ESX con las características que se detallan en el capítulo 4.
A continuación se realizó el diseño de la plataforma, seleccionando los elementos a utilizar y
se definió toda la configuración de la infraestructura: parámetros de red, configuración de
26
Conclusiones
almacenamiento, especificación servidores ESX, especificaciones vCenter, definición el tipo
de cluster a utilizar, nivel de automatización…
Una vez se realizó el análisis de la infraestructura teniendo presente todos los parámetros a
configurar y todos los elementos necesarios, se procedió a la instalación y configuración de los
6 servidores ESX y servidor vCenter, creación de plantillas, instalación y configuración de
plug-ins de vCenter…
A continuación, se realizaron las pruebas de validación sobre la nueva plataforma
instalada. Estas pruebas de validación tuvieron un resultado satisfactorio por lo que se
procedió a una nueva fase de puesta en producción de la infraestructura, donde se comenzó a
virtualizar servidores, mientras que los nuevos servidores se instalaron sobre la nueva
infraestructura haciendo uso de las plantillas de generación de máquinas virtuales. De esta
manera, se consigue estandarización en el despliegue de servidores y rápido
aprovisionamiento de nuevos servidores.
Por lo tanto, se ha demostrado que la creación de un CPD automatizado con alta
disponibilidad en cada una de las máquinas de la infraestructura es totalmente factible y aporta
muchísimas ventajas: aumenta la utilización del hardware, gestión centralizada de toda la
infraestructura, rápido aprovisionamiento de servidores (aprovisionamiento de nuevas
aplicaciones en cuestión de minutos), aporta nueva funcionalidad como realizar clonación de
máquinas o generación de snapshots y ahorro de tiempo y costes para los administradores de
sistemas.
Todas estas ventajas enumeradas convierten a este modelo en una arquitectura ideal para
entornos grandes, donde se reduce drásticamente el tiempo de administración de servidores, se
reduce también el hardware necesario de la infraestructura al aumentar en torno a un 500 % la
utilización de los recursos a la vez que se consigue alta disponibilidad para cada una de las
máquinas del centro de proceso de datos. Esta arquitectura es la que se va a implantar en estos
próximos años en las principales empresas, y aquellas compañías que no utilicen este modelo
van a estar en clara desventaja con respecto a aquellas que sí que decidan utilizar esta
arquitectura.
Referencias
Referencias utilizadas durante todo el trabajo:
Curso de certificación de VMware vSphere 4. VMware vSphere 4: Install, Configure,
Manage. Se ha utilizado a lo largo de toda la implementación de la arquitectura.
Troy, Ryan y Helmke. VMWARE. Anaya Multimedia . Se ha utilizado como introducción
al mundo de VMare
Josep Ros. Virtualización Corporativa con VMware. vExpert 2009. Se ha utilizado a lo
largo de toda la implementación de la arquitectura.
Scott Lowe. Mastering VMware VSphere 4. Editorial: John Wiley & Sons. Se ha utilizado
Scott Lowe. VMware VSphere 4 Administration Instant Reference. John Wiley & Sons Se
ha utilizado a lo largo de toda la implementación de la arquitectura.
[1] http://observatorio.cnice.mec.es/modules.php?op=modload&name=News&file=article&si
d=462. Introducción a las máquinas virtuales.
[2] http://www.vmware.com/pdf/virtualization.pdf. Introducción a la virtualización.
28
Anexo I
[3] http://www.vmware.com/pdf/vi_architecture_wp.pdf. Acercamiento a la arquitectura de
[4] distintos tipos de hipervisores que podemos encontrar.
[5] http://www.virtualbox.org/. Página web del Virtual Box.
[6] .
[7] http://h18000.www1.hp.com/products/servers/management/hpsim/index.html.
Información sobre el software de monitorización HP Insight Manager.
[8] www.vmware.com/pdf/GuestOS_guide.pdf. Sistemas operativos soportados por la
infraestructura
de
virtualización
VMware.
[9]
ANEXO I, ES NECESARIO
Tareas en las que queda dividido el TFM
Hemos realizado un presupuesto basándonos en las horas dedicadas a cada una de las
partes en las que se divide la realización del TFM. Se ha dividido en 6 partes:
30
Anexo I