Estudi i implementació d'un sistema de virtualització basat en Linux Containers

Abstract

[ANGLÈS] The aim of this projecte is to develop a study about Linux Containers, an emerging relatively recent technology also known as LxC, which main feature is being a fast and lightweight process virtualization that provides a virtual system environment - called container-, with isolation mechanisms that are entirely native in the Linux kernel. The main feature of this technology is that during the containers initialization no other instances of the kernel of the operating system are created because the host operating system shares its kernel with each instances of virtualization, wich greatly reduces the use of resources and allows the simultaneous execution of a number of instances much larger than with other technologies. Currently the Department of Telematics Engineering of the UPC uses SIMCTL in different areas and subjects, a virtualization tool based on VNUML that allows us to simulate scenarios of virtual networks based on User-Mode Linux. User-Mode Linux is a paravirtualization system and therefore requires, unlike Linux Container, the initialization of a new kernel for each host in an escenario we want to simulate. From the main goal of this project, two secondary objectives are presented: • Writing documentation about this technology, which will be used as training material in future courses or subjects. • Reproduce existent scenarios in the SIMCTL tool in Linux Containers. Furthermore it has been necessary to develop a tool capable to managing scenarios and configurations. After meeting this second goal we have been able to run some tests comparing both the SIMCTL tool and Linux Containers and analyze advantages and disadvantages of this technology.

[CASTELLÀ] El presente proyecto tiene por objetivo realizar un estudio de la tecnología de virtualización denominada Linux Containers, una tecnología emergente y relativamente reciente también conocida como LxC, y que se caracteriza por ser un tipo de virtualización rápida y ligera que proporciona un sistema virtual completo - llamado container-, con mecanismos de aislamiento que son totalmente nativos en el kernel de Linux. La principal característica de ésta tecnología es que durante la inicialización de los containers no se crean otras instancias del kernel del sistema operativo ya que el sistema operativo del host comparte su kernel con cada una de las instancias de virtualización, lo que reduce enormemente el consumo de recursos y permite la ejecución simultanea de un número de instancias muy superior comparado con otras tecnologías. Actualmente desde el Departamento de Ingenieria Telemática de la UPC se usa en diferentes asignaturas y prácticas SIMCTL, una herramienta de virtualización basada en VNUML que permite la simulación de escenarios de redes virtuales basados en User-Mode Linux, que se trata de un sistema de paravirtualización y que requiere, por lo tanto, a diferencia de Linux Container la inicialización de un nuevo kernel para cada máquina del escenario que se quiere simular. De este objetivo principal se derivan dos secundarios: • La redacción de documentación entorno esta tecnología, que debe servir como material de formación sobre Linux Containers en futuras prácticas o asignaturas. • Reproducir en Linux Containers los escenarios existentes en la herramienta SIMCTL que se utiliza actualmente desde el Departament d’Enginyeria Telemàtica. Además, ha sido necesario desarrollar una herramienta capaz de administrar los escenarios y las opciones de configuración. Una vez completado este segundo objetivo ha sido posible realizar una serie de comparaciones entre la herramienta SIMCTL y Linux Containers y se han podido analizar las ventajas e inconvenientes de usar esta tecnología.

[CATALÀ] El present projecte té per objectiu realitzar un estudi de la tecnologia de virtualització anomenada Linux Containers, una tecnologia emergent i relativament recent també coneguda com a LxC, i que es caracteritza per ser un tipus de virtualització ràpida i lleugera que proporciona un sistema virtual complet -anomenat container-, amb mecanismes d'aïllament que son totalment natius en el kernel de Linux. La principal característica d'aquesta tecnologia és que durant la inicialització dels containers no es creen altres instàncies del kernel del sistema operatiu ja que el sistema operatiu del host comparteix el seu kernel amb cadascuna de les instàncies de virtualització, fet que redueix enormement el consum de recursos i permet l'execució simultània d'un nombre molt superior d'instàncies que amb d'altres tecnologies. Actualment des del Departament d’Enginyeria Telemàtica de la UPC es fa servir per a diferents assignatures i pràctiques SIMCTL, una eina de virtualització basada en VNUML que permet la simulació d'escenaris de xarxes virtuals basats en User-Mode Linux. Es tracta d'un sistema de paravirtualització i que requereix, per tant, a diferència de Linux Containers la inicialització d'un nou kernel per a cada màquina de l'escenari que es vol simular. D'aquest objectiu principal se'n deriven dos de secundaris: • La redacció de documentació entorn d'aquesta tecnologia, que ha de servir com a material de formació sobre Linux Containers en futures pràctiques o assignatures. • Reproduir a Linux Containers els escenaris existents a l'eina SIMCTL que s'utilitza actualment des del Departament d’Enginyeria Telemàtica. A més a més, ha estat necessari desenvolupar una eina capaç d'administrar els escenaris i opcions de configuració. Un cop completat aquest segon objectiu ha estat possible realitzar un seguit de comparacions entre l'eina SIMCTL i Linux Containers i s'han pogut analitzar les avantatges i inconvenients de fer servir aquesta tecnologia.