Transcript Virtualización y Laboratorios Virtuales. Una propuesta de Mejora  a la Infraestructura de Laboratorios.

Una propuesta de mejora a la
infraestructura de laboratorios
M.I. Alberto Pedro Lorandi Medina
[email protected]
http://www.uv.mx/alorandi
Instituto de Ingeniería
http://www.uv.mx/insting
Virtualización y Laboratorios
Virtuales
2010
Introducción
 Tradicionalmente los laboratorios están basados
en una infraestructura física y a pesar de su gran
valor educacional implican entre otras cosas:
 Altos costos de adquisición.
 Una buena cantidad de trabajo para preparar cada
una de las prácticas a realizar.
 Una escasa o reducida flexibilidad.
 Costos de mantenimiento.
 Problemas con obsolescencia de equipo.
El Esquema Tradicional
 En los laboratorios tradicionales, los instructores
se enfrentan a una buena cantidad de trabajo,
desde obtener equipo hasta lograr que con lo
disponible, se puedan desarrollar las prácticas.
 A veces una simple práctica en que se trabaje
con una pequeña red (un servidor de DNS, uno
de Correo, uno de WEB, etc.), por ejemplo,
puede tomar un par de días de preparación y
afinación.
El Esquema Tradicional
 Además, al preparar y desarrollar prácticas el
equipo no se puede utilizar en otras tareas.
 Sumado a lo anterior, la obsolescencia en un par
de años, deja un laboratorio de una universidad
pública en situaciones precarias.
 Si además, sumamos la falta de flexibilidad en el
hardware tradicional usado, nos enfrentamos a
una serie de problemas que afectan el proceso
de enseñanza aprendizaje severamente.
Un Nuevo Esquema
 Con técnicas de virtualización complementadas
con librerías especializadas de Sistemas
Operativos pre-configurados, se puede
complementar la infraestructura de laboratorios.
 Bajo este esquema se puede:
 Reducir en buena parte costos por mantenimiento.
 Reducir el tiempo de preparación de prácticas.
 Mejorar el proceso de aprendizaje haciendo prácticas
en escenarios reales.
 Reforzar el valor de los experimentos de laboratorio
sin perder flexibilidad para el desarrollo de prácticas.
Que es la Virtualización
 Virtualizar es crear una capa entre el hardware
de una maquina (host) y el sistema operativo de
una maquina virtual (guest), siendo un medio
para crear una versión virtual de un dispositivo o
recurso, como un servidor, un dispositivo de
almacenamiento incluso un sistema operativo,
donde se divide el recurso físico de la máquina
host, en uno o más maquinas virtuales o
entornos de ejecución.
La Tecnología Puede Ayudar
 Con los avances en virtualización y el incremento
en poder de cómputo de las PCs, es posible con
“cierta facilidad”, obtener mayor flexibilidad y
hacer un mejor uso del equipo para prácticas.
 Con VirtualBox por ejemplo, un par de PCs de
medianos recursos pueden correr varios
sistemas operativos con los cuales desarrollar
prácticas con topologías de redes relativamente
complejas.
Un Posible Esquema
 Con algunas PCs con VirtualBox, una librería de
servidores virtualizados pre-configurados (para
copiar en las PCs) y una serie de escenarios de
red para desarrollo de prácticas, se puede suplir
el equipo tradicional.
 Solo basta desarrollar una serie de escenarios
predefinidos, manuales de prácticas y una serie
de equipos virtualizados, para armar una amplia
gama de topologías de red para hacer prácticas.
Un Primer Esquema
Maquinas
Virtualizadas
Maquinas
Virtualizadas
Maquinas
Virtualizadas
Problemática
 Sin embargo, la solución presenta varios
inconvenientes:
 Se deben realizar varios pasos al copiar cada
máquina virtualizada antes de poder usarla.
 Es necesario configurar cada máquina virtual a usar y
copiarla a discos USB por ejemplo, lo que requiere
tiempo.
 Se corre el riesgo de sobre-escribir el repositorio y
perder varias horas de trabajo.
 Se requiere trabajo extra en cada PC.
La Tecnología Puede Ayudar
 Si retomamos el esquema de Workstation sin
disco, usando en su lugar máquinas virtuales,
combinadas con un arranque por PXE (Preboot
eXecution Environment), podemos tener un
esquema de laboratorio con mayor flexibilidad.
 Como las máquinas virtuales son capaces de
arrancar de red emulando las tarjetas físicas, que
arrancan por PXE, se puede fácilmente cargar
varios sistemas operativos diferentes en una PC.
PXE
 Preboot eXecution Environment (PXE) o Entorno
de ejecución de prearranque, es un entorno para
arrancar e instalar un sistema operativo en una
PC a través de una red.
 El término cliente PXE sólo se refiere al papel
que una máquina juega en el proceso de
arranque mediante PXE. Un cliente PXE puede
ser un servidor, una PC, portátil o cualquier otra
máquina equipada con código de arranque PXE.
Una Posible Mejora
 Con un servidor PXE que ofrezca a PCs virtuales
una gama de sistemas operativos, debidamente
pre-configurados, podemos armar en muy poco
tiempo una amplia variedad de escenarios para
el desarrollo de prácticas.
 Con una librería de sistemas, configurados como
servidores de DNS, Mail, WEB, LAMP, etc., por
ejemplo, se pueden arrancar servidores virtuales
de acuerdo a las necesidades de cada práctica.
Una Posible Mejora
 Si tomamos el concepto de “Virtual Appliance”,
siendo cada equipo un servidor pre-configurado
que, al cargarse en una computadora virtual,
supla equipos reales, podemos tener muchos
escenarios de red posibles.
 Estos “Appliance”, serían remasterizaciones de
Debian/Ubuntu, en forma de un ISO “LiveCD”,
que formarían una biblioteca de equipos a usar
en las prácticas sobre escenarios predefinidos.
Virtual Appliance
 A “virtual appliance” es una imagen de una
máquina virtual, diseñada para correr en una
plataforma de virtualización como VirtualBox,
Xen o VMware Workstation.
 Estos “Virtual appliances” son un concepto que
define a equipos preconfigurados que, al ser
instalados en una plataforma de virtualización,
permiten tener rápidamente computadoras
virtuales para correr servicios específicos.
Esquema Propuesto
LiveCDs
LiveCDs
Imágenes de LiveCDs
LiveCDs
Ventajas
 Bajo el esquema anterior, el trabajo consiste en
desarrollar equipos pre-configurados y
convertirlos a Live-CDs, lo que en Debian con
Debian-Helper y en Ubuntu con UCK es
“relativamente sencillo”.
 Esos Live CDs, en forma de un ISO, se montan en
el servidor de PXE haciendo un menú.
 Las PCs con VirtualBox se configuran para
arrancar de red, cargando esos ISOs.
LiveCDs
 Una distribución live o Live CD, Live DVD, es un
sistema operativo (normalmente acompañado
de un conjunto de aplicaciones) almacenado en
un medio extraíble, tradicionalmente un CD o
DVD (de ahí sus nombres), que puede ejecutarse
desde éste sin necesidad de instalarlo en el disco
duro de una computadora, para lo cual usa la
memoria RAM como disco duro virtual y el
propio medio como sistema de archivos.
Procedimiento
 Se desarrollan los escenarios de red necesarios y
los manuales prácticas.
 El proceso de desarrollo de prácticas consiste
sencillamente en:
 Arrancar las PCs virtuales necesarias de acuerdo a la
práctica, seleccionando las imágenes ISO adecuadas.
 Configurar lo necesario en cada equipo virtual, como
si fueran equipos reales.
 Desarrollar las prácticas.
Ventajas
 Ya que VirtualBox permite pausar las máquinas
virtuales, si algunas prácticas requieren de varios
días, basta pausar los equipos utilizados y
retomar el trabajo al día siguiente.
 El esquema permite a los estudiantes, además,
desarrollar prácticas cuando lo requieran ya que
pueden cargar los Appliances que quieran en su
LapTops, dentro de la red del Campus.
 El esquema puede ofrecer algunas cosas más.
Otras Ventajas
 Al desarrollar el trabajo se abrió la posibilidad de
adicionar al servidor de PXE, imágenes de Otro
tipo de Aplicaciones como Finanzas, Aplicaciones
de Contabilidad, ERPs, CRMs, etc.
 Además, se pusieron algunas distribuciones
especializadas como Clonezilla para clonar
discos; Gparted y PartMagic para particionar
equipos; FreeNas, BackTrack, etc.
Resultados:
 Los resultados dan indicios de que la solución
puede llegar a ser más que aceptable.
 La inversión ha sido mínima por reutilizar un LH4
como servidor PXE que está demostrando un
desempeño razonable.
 3 PCs Dell con 4GB han soportado, cada una, 4
servidores virtuales, teniendo así 12 equipos que
cubren muchos escenarios reales.
 El consumo de ancho de banda es alto al inicio
pero la carga de los S.O. dura 4 ó 5 minutos.
El Menú de PXE
Trabajos Futuros
 Se puede continuar buscando cómo surtir, por
ejemplo, máquinas virtualizadas completas, lo
que hace un Data Center como VMware ESX y
ESXi, buscando un equivalente libre.
 Desarrollo de una interfaz WEB para el sistema
más especializado que un WEBmin y un
PXEsConfig disponibles para Linux.
 Desarrollo de escenarios, manuales de prácticas,
servidores especializados, etc.
M.I. Guillermo Hermida Saba
[email protected]
M.I. José Hernández Silva
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M.R.T. Juan José López Ávila
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M.I. Alberto Pedro Lorandi Medina
[email protected]
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Instituto de Ingeniería
http://www.uv.mx/insting
Gracias!
2010