Lehrstuhl für Technische Informatik - Rechnernetze

Konzeption und Analyse von Techniken zur Virtualisierung von I/O-Kanälen

Tägliche Administrationsschritte in einem Rechenzentrum wie Server-Konsolidierung, -Failover, -Migration oder aber die Einführung neuer Hardware wird häufig durch Inkompatibilität, Resizing von Server-Komponenten und administrativen Zuständigkeitsgrenzen behindert. Diese Behinderungen führen zu zeitlichen Verzögerungen der Maßnahmen oder generieren Fehler in der manuellen Umsetzung, welche weitere erhebliche Kosten neben der eigentlichen Investition in die notwendige Hardware nach sich ziehen.

Zur Vermeidung dieser "Betriebskosten" sucht man nach professionellen Automatisierungs- und Strukturierungstechniken, die zu homogenisierten Abläufen (z.B. durch homogenisierte Hardware und somit einheitliches Verhalten) und erhöhter Modularisierung der IT-Landschaft führen sollen. Virtualisierung ganzer Server und Infrastrukturkomponenten einerseits und intelligentes Management der Netzpfadtopologie andererseits erlaubt eine flexiblere Handhabung der Managementvorgänge sowie eine Bereinigung der administrativen Zuständigkeitsbereiche (z.B. Server-, Netzwerk-, Storage-Administration).

Verschiedene Virtualisierungs- und Emulationsansätze sowohl auf Hardware- wie auch Software-Ebene sind teilweise bereits realisiert. So wandern z.B. Hypervisorfunktionen zur Ressourcen-Emulation in die Schicht des Mainboard-BIOS wo CPUs und I/O-Adapter Virtualisierungsunterstützung (z.B. Intel VT-x, AMD-V, "virtuelle Firewalls", NPIV etc.) bieten. Eine weitere Möglichkeit Virtualisierung direkt auf Ebene von Hardwarekomponenten effizient zu realisieren und/oder zu unterstützen ist die Virtualisierung von I/O-Kanälen. Dies kann u.a. durch sog. "Path Grouping" für Fibre Channel (FC) oder auch NIC- (Network Interface Card) und HBA- (Host Bus Adapter) Emulation ermöglicht werden.

Ziel dieser Arbeit ist es die Vor- und Nachteile der verschiedenen aktuellen Designkonzepte und Standards zu erarbeiten. Am Beispiel der I/O-Virtualisierung ist zu untersuchen, wie es mit Techniken der Virtualisierung möglich ist, Zugriffspunkte in Form von virtuellen Interfaces in Hard- oder Software zu erschaffen und diese dynamisch an physische Interfaces zu binden. So werden neben fixen Administrationsgrenzen auch Technologien wie Live Migration von virtuellen Maschinen unterstützt. Basierend auf den Ergebnissen sollen anschließend Performance-Messungen ausgewählter Konzepte und Produkte vorgenommen und Vorzüge sowie Defizite dieser Auswahl anhand empirischer Ergebnisse aufgezeigt und erklärt werden.

Diese Arbeit findet in Kooperation mit Fujitsu Siemens Computers statt. Alle notwendigen Teststellungen werden von FSC vor Ort gestellt. Die Betreuung der Arbeit wird von Seiten der Uni sowie FSC gewährleistet.

Aufgabensteller:
Prof. Dr. H.-G. Hegering

Anforderungen:
Kenntnisse im Bereich von Virtualisierungstechniken und dem IT-Management sind von Vorteil.

Dauer der Diplomarbeit: 6 Monate

Anzahl Bearbeiter: 1

Betreuer:

• Nils gentschen Felde
• Tobias Lindinger
• Randolph Esser, Detlef Rothe (FSC)
• Christoph Biardzki (LRZ)