##Objetivos
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Conocer los conceptos relacionados con el proceso de virtualización tanto de software como de hardware y ponerlos en práctica.
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Comprender la diferencia entre infraestructura virtual y real.
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Justificar la necesidad de procesamiento virtual frente a real en el contexto de una infraestructura TIC de una organización.
- Entender el soporte lógico del aislamiento de recursos.
Este vídeo de RedHat
explica cómo y en qué ocasiones se debe usar cgroups para gestionar los
recursos de un servidor
Un primer paso hacia la creación de entornos y más adelante máquinas virtuales es la implantación de un mecanismo de contención a nivel del núcleo que permita segregar grupos de procesos y asignarles diferentes recursos, o limitar el uso de los mismos, según el grupo. En Linux esto se consigue usando los denominados grupos de control o CGROUPS, un mecanismo que se implantó por primera vez a principios de los años 90.
Los cgroups usan un mecanismo común a todos los Linux denominado
sistemas de ficheros virtuales, igual que el sistema /proc presente
en todos. En este caso, los que tienen soporte a nivel de kernel
permiten crear un sistema de ficheros en /cgroups o en
/sys/fs/cgroups a partir del cual se controla el uso de los mismos.
Si ese sistema de ficheros virtual está ya activado, se puede listar
su contenido usando ls o el navegador de ficheros. Si no lo está, se
monta con
mount -t cgroup cgroup /sys/fs/cgroup/
o
mount -t cgroup cgroup /cgroup/
dependiendo de donde esté configurado.
En Ubuntu 14.04, por ejemplo, se monta por defecto y está en
/sys/fs/cgroup. Si no, se puede instalarcgroup-litepara instalarlos cuando se arranque el sistema.
Dependiendo de cómo esté configurado, puede contener algo como esto
blkio.io_merged cpuset.memory_pressure
blkio.io_queued cpuset.memory_pressure_enabled
blkio.io_service_bytes cpuset.memory_spread_page
blkio.io_serviced cpuset.memory_spread_slab
...
con diferentes ficheros, unos de lectura y escritura y otros de
lectura, que permiten controlar y monitorizar la actividad de los
diferentes grupos de control. O bien un simple systemd o
blkio cpuacct devices hugetlb perf_event
cpu cpuset freezer memory systemd
en caso de que cgroup-lite se haya instalado y esté funcionando.
Aviso: lo siguiente puede que no funcione, dependiendo de la configuración. Si se ha configurado con cgroup-lite no va a funcionar y sólo se podrán crear grupos dentro de directorios determinados.
Dependiendo de la configuración que se haya creado, crear un grupo de control es tan simple como crear un subdirectorio
mkdir /cgroup/buenos
aunque se tiene que hacer con permisos de superusuario, para lo cual, en Ubuntu, habrá que hacer
sudo su - root
La creación de ese grupo automáticamente hace que se creen una serie de subdirectorios específicos para cada grupo de control, tales como estos:
...
cpuset.cpu_exclusive memory.usage_in_bytes
cpuset.cpus memory.use_hierarchy
cpuset.mem_exclusive notify_on_release
cpuset.mem_hardwall tasks
Este último es, precisamente, el fichero que contiene los PIDs de las tareas que vamos a regular. Por ejemplo, si queremos limitar todas las tareas iniciadas desde un intérprete de comandos, averiguamos el PID de ese intérprete con
ps aux | grep bash
por ejemplo y escribimos, también usando privilegios de root
echo 0 > /cgroup/malos/cpuset.cpus
echo 0 > /cgroup/malos/cpuset.mems
Estas dos órdenes son imprescindibles para asignar las CPUs por omisión de las tareas, y sin ellas no se podrá escribir en el siguiente fichero. En caso de tener varias CPUs, podemos usar el número de CPU en el que queremos que se ejecute cada grupo de control.
Una vez hecho eso, se asignan las tareas a cada grupo de control
echo xxx > /cgroup/buenos/tasks
Se puede crear otro grupo de control llamado malos, por ejemplo, procediendo de la misma forma, y no olvidando asignar las CPUs y las memorias antes que las tareas, o no te dejará escribir en las mismas.
Una vez hecho eso, cada grupo de control será gestionado de forma independiente y con las restricciones y límites que le impongamos. Podemos, por ejemplo, limitar el ancho de banda de la CPU:
echo 512 > /cgroup/buenos/cpu.shares
Aunque en este caso lo que hemos hecho ha sido aumentarlo del valor 1024 que se le asigna por defecto.
Lo más importante es la contabilidad que se hace por separado para
cada uno de los grupos; los ficheros con el prefijo cpuacctnos darán
información sobre uso; por ejemplo:
cat /cgroup/malos/cpuacct.usage
devolverá un valor similar a
72012663139
que nos dará una idea del uso de cada grupo en particular y nos permitirá comparar entre un grupo y otro.
En el caso en que cgroups viniera ya configurado en el sistema operativo, se puede trabajar de forma similar, pero limitando recursos específicos, por ejemplo, CPU, de esta forma
root@penny:/sys/fs/cgroup/cpu# mkdir alto
root@penny:/sys/fs/cgroup/cpu# mkdir bajo
root@penny:/sys/fs/cgroup/cpu# ls alto/
cgroup.clone_children cpu.cfs_period_us cpu.stat
cgroup.event_control cpu.cfs_quota_us notify_on_release
cgroup.procs cpu.shares tasks
Dentro de este directorio se pueden asignar diferentes procesadores
mediante cgroup.procs o tareas específicas a uno u otro
grupo. Instalar
cgroup-bin te proporciona diferentes utilidades, como lscgroup o
cgcreate que te crea grupos con el mismo nombre en todos los
controladores que desees:
root@penny:/sys/fs/cgroup# cgcreate -g cpu,cpuacct:/good
root@penny:/sys/fs/cgroup# find . -name good
./cpuacct/good
./cpu/good
Esto se puede usar, entre otras cosas, para medir uso de recursos por parte de diferentes usuarios o grupos de aplicaciones. Por supuesto, también para aislar recursos y, por tanto, crear infraestructuras virtuales, pero esto se verá más adelante.
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Crear diferentes grupos de control sobre un sistema operativo Linux. Ejecutar en uno de ellos el navegador, en otro un procesador de textos y en uno último cualquier otro proceso. Comparar el uso de recursos de unos y otros durante un tiempo determinado.
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Calcular el coste real de uso de recursos de un ordenador teniendo en cuenta sus costes de amortización. Añadir los costes eléctricos correspondientes.
El paquete cgroup-bin (libcgroup en ArchLinux, puede variar en
otras distros) permite un control por línea de órdenes algo
más sencillo sin necesidad de trabajar directamente con sistemas de
ficheros virtuales. Con una serie de órdenes o un fichero de
configuración en /etc/cgconfig.conf se pueden controlar los
diferentes grupos de control y limitar y contabilizar el uso de
recursos por parte de los diferentes procesos que se hayan asignado en
los grupos.
Los grupos se crean con la orden cgcreate:
sudo cgcreate -a un_usuario -g memory,cpu,cpuacct:teestoyviendo
Esta orden crea un grupo teestoyviendo que se encarga de controlar
memoria, CPU y de contabilizar el uso de recursos de la CPU y da
permiso a un_usuario para que trabaje con él. El resto de las
órdenes que afecten a este grupo las podrá realizar este usuario. Por
ejemplo, se pueden crear subgrupos con
cgcreate -g memory,cpu,cpuacct:teestoyviendo/wp
cgcreate -g memory,cpu,cpuacct:teestoyviendo/navegadores
Y cada uno de estos subgrupos se podrá controlar por separado,
teniendo su subdirectorio correspondiente dentro de
/sys/fs/cgroup/(memory|cpu|cpuacct) .
Esta librería tiene otra orden, cgexec, para ejecutar órdenes dentro
de un grupo determinado, de forma que no haya que añadir el PID de un
proceso a un fichero dentro del sistema de ficheros virtuales
anterior.
cgexec -g memory,cpu,cpuacct:teestoyviendo/wp lowriter
Con cgclassify, para finalizar, podemos cambiar un proceso de
grupo. La sintaxis es la misma que en el caso de cgexec (es decir, usa
la opción -g) pero habrá que pasarle un número de proceso.
Si se quiere trabajar con usuarios en vez de procesos, se puede usar cgrules, un fichero de configuración que permite especificar a qué grupo pertenece cada usuario e incluso qué comandos de qué usuario deben pertenecer a cada grupo. Con ello se le puede asignar, por ejemplo, más prioridad en la CPU o entrada/salida a unos usuarios que a otros.
Algunas aplicaciones están preparadas de serie para usar cgroups: este manual explican cómo asignarle calidades de servicio usando CGROUPS a un marco web denominado uWSCGI.
En el siguiente tema veremos como usar sistemas de plataforma como servicio.