Виртуализация ad кратко плюсы и минусы

Обновлено: 05.07.2024

Школа хостинга Редактор: Дмитрий Сокол 8283 10 мин Аудио

Технология виртуализации - это разделение аппаратных ресурсов одного сервера между большим числом виртуальных машин (VPS-серверов). Используя виртуализацию, можно “разделить” один физический сервер на несколько виртуальных, которые могут иметь разный набор программного обеспечения и операционных систем, а также разделены и изолированы друг от друга.

Зачем нужна виртуализация

Виртуализацию используют для таких целей:

Материальная выгода. Для реализации нескольких отдельных проектов достаточно купить только один физический сервер и на нем с помощью виртуализации развернуть несколько контейнеров с нужными ресурсами и набором ПО. К тому же парк серверов и количество администраторов сводятся к минимуму.
Безопасность. Виртуализация полностью изолирует виртуальные машины друг от друга. ПО, установленное на одном сервере, никак не “пересекается” с ПО другого виртуального сервера.
Универсальность. Виртуальные машины проще “перенести” на другой физический сервер, чем менять на нем оборудование. Это относится и к резервным копиям. Настроить копирование и развертывание виртуальных машин на другом “железе” удобнее и быстрее.
Гибкость. В любой момент вы можете урезать или увеличить любые выделяемые ресурсы (CPU, RAM, дисковое пространство) для вашего виртуального сервера. Также вы можете легко и быстро удалить/создать новый сервер или выключить текущий. Остальные виртуальные машины на физическом сервере при этом и далее будут работать.

Какими бывают типы виртуализации

Все VPS/VDS-серверы работают на основе технологии виртуализации. С точки зрения реализации технологии, виртуализацию можно разделить на:

Сама технология виртуализации невозможна без использования гипервизора - функции, которая позволяет создавать и управлять на сервере множеством виртуальных машин. Гипервизором может быть как обычная операционная система (ОС) с функцией гипервизора, так и специализированная операционная система-гипервизор.

На виртуальной машине находится своя собственная операционная система, называемая гостевой. Операционная система, работающая на физическом сервере, называется хост-системой.

Гипервизор применяется и при программной, и при аппаратной виртуализации.

Программная виртуализация

Разделение ресурсов сервера осуществляется средствами операционной системы, и все виртуальные машины используют общее программное ядро.

Требование программной виртуализации: гостевая ОС должна быть одинакова с хост-системой.

Преимущество программной виртуализации - скорость и легкость настройки. Виртуальные машины создаются очень быстро.

Недостаток - это невозможность полноценного разделения ресурсов, в связи с чем нагрузка на одну из виртуальных машин может сказаться на работе других виртуалок, расположенных на том же сервере.

Схема работы программной виртуализации

Аппаратная виртуализация

При аппаратной виртуализации на сервере-хосте устанавливается обычная операционная система и создаются полностью изолированные друг от друга виртуальные машины, каждая из которых имеет свою собственную полноценную ОС и использует в работе ее ядро.

При аппаратной виртуализации гостевая операционная система не обязательно должна совпадать с ОС-гипервизором.

Преимущество аппаратной виртуализации - полноценное разделение ресурсов сервера. Одна виртуальная машина не может влиять на скорость работы других и уменьшать количество выделенных им ресурсов.

Недостаток - аппаратная виртуализация работает немного медленнее программной, так как необходимо эмулировать работу всей аппаратуры сервера-хоста для виртуальных машин и контролировать функционирование операционной системы каждой из них.

Для ускорения работы аппаратной виртуализации используется паравиртуализация, принцип действия которой основан на том, что гостевая операционная система “знает”, что работает внутри виртуальной машины и может пользоваться некоторыми функциями, предоставляемыми гипервизором. Это ускоряет работу системы за счет того, что ей не приходится эмулировать работу всей виртуальной машины.

Полноценная поддержка паравиртуализации со стороны гостевых ОС есть в системах с открытым исходным кодом, таких, как Linux.

Схема работы паравиртуализации

Решения для виртуализации и их особенности

Рынок решений виртуализации предлагает различные варианты.

Они могут быть платными и бесплатными, различаться:

по типу хост-платформ;
по специализации для гостевых систем (Windows или Linux);
по варианту виртуализации (программная или аппаратная);
и другим критериям.

Рассмотрим популярные системы виртуализации, их преимущества и недостатки.

OpenVZ

Тип виртуализации - программная.

Платформа - Linux.

Популярна у хостинг-провайдеров для дешевых тарифов виртуальных серверов.

VPS/VDS-серверы на OpenVZ нестабильны в работе из-за неравномерного распределения ресурсов между отдельными виртуальными машинами.

Провайдеры часто практикуют на этой платформе оверселлинг, то есть запускают на одном физическом сервере слишком большое количество виртуальных серверов, что приводит к недостатку ресурсов и медленной работе.

Оверселлинг - принцип, когда провайдер услуги продает больше ресурсов, чем может предоставить. Расчет делается на то, что не все пользователи одновременно применяют все ресурсы. Умеренный оверселлинг практикует большинство провайдеров, и он почти незаметен для пользователей. Если провайдер экономит на количестве серверов и продает в разы больше ресурсов, чем владеет, тогда виртуальные серверы могут заметно “тормозить” и работать нестабильно.

Virtuozzo

Тип виртуализации - программная.

Платформа - Linux.

Virtuozzo - коммерческая версия и более надежный аналог OpenVZ, разрабатывается компанией Parallels. Все нововведения сначала появляются в платной версии Virtuozzo и лишь затем переходят в OpenVZ. Но основные преимущества использования Virtuozzo заметны, в первую очередь, провайдерам хостинга.

Система стоит дорого, но все недостатки, описанные выше для бесплатной версии OpenVZ, сохраняются.

Тип виртуализации - аппаратная.

Платформа - Linux.

KVM - бесплатная система аппаратной виртуализации.

стабильность;
постоянные обновления;
широкую поддержку у хостинг-провайдеров.

Аппаратная система виртуализации обеспечивает полноценное выделение ресурсов для виртуальной машины, что гарантирует большую стабильность работы и затрудняет оверселлинг.

Для работы KVM требует на сервере центральный процессор с поддержкой виртуализации.

Тип виртуализации - аппаратная.

Платформа - Linux.

XEN обеспечивает стабильное и гарантированное выделение ресурсов для виртуальных машин, как и KVM. Их достоинства идентичны. Для ядра хост-системы Linux XEN поставляется в виде отдельного модуля, соответственно, требуется перекомпиляция ядра.

Hyper-V

Тип виртуализации - аппаратная.

Платформа - Windows Server.

Hyper-V - решение аппаратной виртуализации от компании Microsoft. Hyper-V хорошо работает с виртуальными машинами Windows, поэтому в хостинге применяется в первую очередь для этой платформы.

Используется в качестве системы виртуализации на облачной платформе компании Microsoft - Azure.

Как коммерческая система требует оплату за лицензию на использование.

VMWare

Тип виртуализации - аппаратная.

Платформа - Linux и Windows Server.

Бесплатная версия VMWare рекомендуется для владельцев выделенных серверов, которые хотят самостоятельно создавать VPS/VDS на своем физическом сервере.

В бесплатной версии отсутствуют некоторые возможности, например, создание кластеров, миграции сетевых хранилищ и т.п. Для индивидуального использования это неплохое решение.

Лицензия на использование платной версии VMWare достаточно дорогая, поэтому, как правило, провайдеры хостинга не применяют ее для услуги “виртуальный сервер”.

Какую технологию виртуализации выбрать

Если вы выбираете VPS/VDS

Мы советуем выбирать провайдеров, которые применяют системы виртуализации KVM и XEN, обеспечивающих максимальную стабильность и бесперебойную работу виртуальных серверов.

работают надежно;
поддерживают ускорение работы гостевой операционной системы за счет паравиртуализации.

Провайдеры строят свою инфраструктуру на основе какого-то одного из этих решений и выбора пользователю не предоставляют.

Что касается OpenVZ, то ее используют на самых дешевых тарифах VDS. Для задачи хостинга сайтов их можно заменить дорогим тарифом обычного виртуального хостинга, который будет работать более стабильно.

OpenVZ подходит только для тех пользователей, которым обязательно нужен свой отдельный виртуальный сервер за минимальную цену и не слишком важна гарантия доступности ресурсов.

Этот вариант категорически не подходит тем пользователям, которым необходим полноценный сервер и определенные компоненты ядра Linux, например, драйвер аудио или модули криптографии.

Большинство хостеров сейчас уже не предлагают решения на базе OpenVZ.

Чтобы выбрать провайдера с нужной технологией виртуализации для своего выделенного сервера, воспользуйтесь рейтингами хостеров, применяющих OpenVZ, KVM и XEN.

Если вы создаете VPS/VDS на выделенном сервере

Для выделенного сервера стоит использовать одну из технологий аппаратной виртуализации.

Выбор между KVM и XEN для платформы Linux будет зависеть от того, с какой из этих систем лучше знаком заказчик или системные администраторы его организации.

Также для выделенного сервера можно рассмотреть применение коммерческой системы VMWare, которая предлагает высокую надежность и поддержку со стороны производителя.

Для серверов, ориентированных на платформу Windows, самым логичным решением будет использование гипервизора Hyper-V.

Комментарий эксперта

Григорий Бабич, менеджер по развитию продукта в Timeweb

Мы в Timeweb прошли долгий путь к подходящей для нас системе виртуализации. В идеале хотели прийти к полной автономности клиентов VDS от соседей по их серверу. Забегая вперёд, скажу, что у нас это получилось. Но давайте по порядку:

1. OpenVz – использовали такую виртуализацию на ранних этапах и быстро пришли к выводу, что оверселлинг не про нас. Хотели сделать виртуальные машины клиентов автономными друг от друга, а такой формат виртуализации нас технически в этом ограничивал. Поэтому было решено переезжать на Xen.
2. XEN – классная система, с которой мы добились заветной автономности, а, значит, и стабильной производительности для наших клиентов. Мы как будто были на верном пути, но хотелось лучше, поэтому наши специалисты приступили к тестам доступных на тот момент систем.
3. KVM – система, установленная сейчас на всех серверах VDS (пока писали этот комментарий, переводились последние серверы). На первый взгляд, эта система не отличается от XEN, но результаты тестов показали повышение производительности.

Это, кстати, не единственный способ, которым мы пытаемся прокачать услугу VDS. За последние годы вместе с виртуализацией прокачали наши серверы высокоскоростными SSD-дисками, сделали линейку тарифов с упором на мощный процессор и начали размещать серверы в Европе.

Редактор материала Дмитрий Сокол Хостинг-эксперт (опыт работы 13 лет) Основная специализация - составление обзоров хостинг-провайдеров, написание статей и составление рейтингов. Верит, что невозможное - возможно и убеждает всех: "круто делай - круто получится!".

Типы виртуализации

Виртуализация представлений
Виртуализация приложений
Виртуализация серверов

Но кроме этого, виртуализация серверов может использоваться и в продакшн-среде. Причин тому много.
Виртуализация позволяет сократить количество серверов благодаря консолидации, то есть там, где раньше требовалось несколько серверов – теперь можно поставить один сервер, и запустить нужное число гостевых ОС в виртуальной среде. Это позволит сэкономить на стоимости приобретения оборудования, а так же снизить энергопотребление, а значит и тепловыделение системы – и, следовательно, можно использовать менее мощные, и, соответственно – более дешевые системы охлаждения. Но у этой медали есть и обратная сторона, и не одна. Дело в том, что при внедрении решений на базе виртуализации, скорее всего придется покупать новые сервера. Дело в том, что виртуальные сервера используют аппаратные ресурсы физического сервера, и, соответственно – понадобятся более мощные процессоры, большие объемы оперативной памяти, а так же более скоростная дисковая подсистема, и, скорее всего – большего объема. Кроме того, некоторые системы виртуализации (в частности – MS Hyper-V) требуют поддержки процессором аппаратных технологий виртуализации (Intel VT или AMD-V) и некоторых других функций процессора. Многие процессоры, которые выпускались до недавнего времени, в частности – все x86_32bit – этим требованиям не удовлетворяют, и поэтому от старых, хотя и вполне рабочих серверов придется отказаться. Однако же, один более мощный сервер скорее всего будет стоить намного дешевле нескольких менее мощных, да и старые сервера, скорее всего давно пора менять из-за морального устаревания.

Так же, хочется напомнить, что в виртуальной среде могут действовать особые правила лицензирования ПО (в частности, покупка лицензии на Microsoft Windows Server 2008 Enterprise позволяет использовать бесплатно четыре копии ОС в качестве гостевой, а Microsoft Windows Server 2008 Datacenter вообще разрешает использовать неограниченное число гостевых ОС при условии полного лицензирования по процессорам).

Резюме

Итак, давайте подведем итоги: какая именно виртуализация когда может пригодиться, и какие у нее есть плюсы и минусы.
Если у вас есть много пользователей, работающих с одинаковым набором ПО, и система сильно распределена территориально – то стоит подумать об использовании виртуализации представлений, сиречь – терминальных службах.

Если у вас существует множество приложений, которые некорректно работают в новой ОС, либо же конфликтуют между собой, или необходимо запускать на одном компьютере несколько версий одной и той же программы – то нужна виртуализация на уровне приложений.

Безопасность
Простота администрирования — централизованное обновление и разграничение прав на доступ к приложениям

Некоторая сложность в понимании технологий и в практическом внедрении.

Экономия места в стойках
Снижение энергопотребления и тепловыделения
Упрощение администрирования
Широкие возможности по автоматизации развертывания и управления серверами
Снижение вынужденных и запланированных простоев системы за счет failover-кластеров и live migration
Позволяет (при использовании ОС Microsoft Windows Server) сэкономить на лицензиях на гостевые ОС

Недостатки – в принципе, те же, что и у терминальных решений:

Повышение требований к аппаратному обеспечению серверов
Возможная единая точка отказа – физический хост и хостовая ОС

Надеюсь, моя статья окажется для кого-то полезной. Благодарность и конструктивную критику, как всегда, можно высказать в комментариях.

Виртуализация — это механизм создания виртуального (в нашем случае программного) представления ресурсов без привязки к аппаратному обеспечению. Виртуализировать можно серверы, СХД, сетевые ресурсы, приложения и рабочие столы.

Когда нужно описать, что такое виртуализация, определение может быть и другим: это запуск нескольких систем на базе одной вычислительной машины, при этом физические ресурсы этой машины выделяются каждой виртуальной системе независимо. Распределением ресурсов занимается хостовая ОС — гипервизор, который выдает гостевым (виртуальным) машинам процессорную мощность, оперативную память, ресурсы хранения и сетевых коммуникаций из общего пула ресурсов.

Где используется виртуализация

Продукты виртуализации востребованы у тех компаний, которые движутся в сторону цифровой трансформации и умеют считать деньги. Новая технология востребована там, где вместо нескольких маломощных и требующих модернизации машин компания планирует закупить современное оборудование и использовать его ресурсы на 100 %. Рационально переносить в виртуализированную среду мало- и средненагруженные серверы: веб-сервер, контроллеры доменов, сервер БД, с которой работают до двух-трех сотен пользователей.

Виртуализация используется при создании тестовых сред для программных продуктов перед выпуском в продакшен. Компании не придется покупать или арендовать новое оборудование — достаточно воспользоваться виртуальной средой, например, в облаке, чтобы оценить работу нового сервиса. С помощью виртуализации можно запускать ПО, которые в другой ситуации конфликтовало бы друг с другом, или разные версии одинакового ПО.

Виртуализация позволяет эмулировать работу физических устройств: рабочие ПК, планшеты, стационарные телефоны и смартфоны. Не принципиально, какая ОС или прошивка управляет ими и какие у них технические требования — виртуализация справится с любыми задачами.

Виды виртуализации

Самые популярные виды — это виртуализация серверов, СХД, сети, приложений и рабочих столов.

Виртуализация серверов

Эта технология позволяет на одной физической машине запускать несколько виртуальных машин, каждая из которых имитирует работу отдельного сервера. Программная имитация затрагивает основные компоненты сервера: процессор, накопитель, ОЗУ и другие.

Виртуализация серверов востребована в продакшн-среде, где она сокращает потребность в аппаратных ресурсах и делегирует их функции виртуальным машинам. При таком подходе компания экономит на покупке и модернизации оборудования, снижает энергопотребление и потребность в охлаждении (за счет сокращения тепловыделения).

Часто при переходе на виртуализацию приходится покупать новое, более мощное и адаптированное под специальное ПО оборудование, но эти затраты окупаются. Главное — предусмотреть поддержку аппаратных технологий виртуализации, среди которых популярны MS Hyper-V, Intel VT и AMD-V.

Виртуализация СХД

С помощью виртуализации можно распоряжаться данными как ресурсом, обеспечивая рост производительности, отказоустойчивости, доступности и безопасности. Становится проще управлять любыми объемами данных и мигрировать их между физическими носителями. Виртуализация оптимизирует использование дискового пространства, упрощает и перенос и зеркальное копирование, позволяет экономить на расширении ИТ-инфраструктуры и организовывать многоуровневое хранение.

Виртуализация корпоративной сети

В этом случае программное обеспечение виртуализации полностью эмулирует работу компонентов физической сети передачи данных. В виртуальной сети можно выполнять те же действия, что и в физической. Это повышает эффективность и позволяет работать независимо от реального физического оборудования. Например, теперь рабочие нагрузки можно подключать к любым эмулированным сетевым устройствам вроде коммутаторов, логических портов, маршрутизаторов, VPN-сетей.

Виртуализация приложений

С таким подходом приложения не требуют установки в операционную систему — их достаточно просто запускать на выбранной машине. При этом эмулируются те компоненты ОС, которые нужны приложению для нормальной работы. Каждое приложение получает свою изолированную среду, в которой работает независимо от остального ПО, и необходимые атрибуты: ключи реестра, файлы. Самые популярные приложения для виртуализации — Citrix XenApp, SoftGrid, VMware ThinApp.

Главный плюс виртуализации приложений заключается в их независимой работе (а значит, конфликты исключены). Виртуализированное ПО требует меньше физических ресурсов, чем полноценная эмуляция ОС, не загромождает реестр и не создает файлы конфигурации, засоряя систему.

Виртуализация рабочих мест

Представляет собой перенос пользовательских рабочих мест в виртуальное пространство. Рабочее место отвязывается от аппаратных компонентов, а вычисления выполняются не на конкретном пользовательском устройстве, а на центральном сервере или в облаке. Для доступа к удаленному рабочему месту используются старые ПК, тонкие клиенты (терминалы), смартфоны и планшеты. Они не обрабатывают данные, а лишь передают от пользователя команды, а обратно возвращают содержимое экрана с сервера так, словно подключены к нему напрямую.

Виртуализация рабочих мест позволяет работать с приложениями и их данными с любых устройств из любой точки мира, снизить затраты на содержание парка пользовательских компьютеров, эффективнее защищать корпоративные данные от потери и утечки.

Преимущества виртуализации

Экономический эффект

Меньше функций администрирования

ИТ-специалистам, занятых обслуживанием виртуальных систем, понадобятся новые знания, но в целом количество задач у них сократится. Например, для перезагрузки виртуального сервера не придется покидать рабочее место, идти в серверную и там нажимать на физическую кнопку. Достаточно зайти в консоль и нажать на Reset, не вставая со стула. Благодаря инструментам автоматизации в разы проще восстановить ИТ-инфраструктуру после серьезного сбоя: система сама через заданные промежутки времени будет делать моментальные снимки и резервировать важные данные. А запустить новый виртуальный сервер с функциями старого можно за несколько минут, так как первый представляет собой обычную программу.

Многие производители программных решений для виртуализации предлагают собственные разработки для сокращения времени простоя при миграции. У Microsoft соответствующая технология называется Live Migration, у VMware — Vmotion. Благодаря им пользователи могут продолжать работать со своими программами, в то время как физический сервер перезагружают или меняют на нем, например, оперативную память или сетевую карту.

Высокая отказоустойчивость

Гибкое распределение производительности

В ситуации с несколькими физическими серверами была типичной ситуация, когда одна машина работала на пределе возможностей, а другая оказывалась загруженной вполовину или меньше. Тогда получалось, что одним приложениям ресурсов не хватало, а у других они были в избытке и простаивали без работы. Виртуализация сервисов предполагает балансировку, когда виртуальные машины перемещаются на менее нагруженные серверы, чтобы разгрузить более нагруженные. В продуктах компании Microsoft этим занимается System Center Virtual Machine Manager.

Аннотация: В рамках данной лекции будут рассмотрены следующие вопросы: Концепция виртуализации ИТ - инфраструктуры. Преимущества и недостатки виртуальных машин. Типы виртуализации элементов ИТ - инфраструктуры. Виртуализация серверов. Сценарии применений решений виртуализации. Преимущества виртуализации для бизнеса. Список материалов для самостоятельного изучения.

Концепция виртуализации ИТ - инфраструктуры

Интерес к виртуализации возникший в последнее время, объясняется довольно просто - произошла смена парадигмы, один сервер больше не означает "одно приложение ". На смену устоявшимся представлениям пришла идея множества приложений на одном физическом сервере, функционирующие в режиме SMP (симметричного мультипроцессинга). Во многом это стало возможным благодаря увеличению вычислительных мощностей при отставании роста нагрузки приложений.

SMP предполагает, что вычислительные ресурсы организуются в пулы. Ресурсы можно добавлять в пулы, выводить из них и делить между несколькими приложениями, консолидируя множество приложений на одном сервере.

Далее, в текущей лекции, будет приведено описание различных типов виртуализации. Отметим, что, как правило, под виртуализацией понимают преобразование аппаратного обеспечения в программное. Т.е. несколько виртуальных машин используют общие аппаратные ресурсы. Общий подход к виртуализации заключается в установке программного слоя либо в операционную систему, либо в аппаратное обеспечение компьютера. Установленный программный слой используется для создания виртуальных машин, распределения аппаратных ресурсов и т.д.

В свою очередь , виртуальная машина является частью более масштабного решения - виртуальной инфраструктуры, представляющей собой динамическое распределение физических ресурсов , в зависимости от потребностей пользователей . Если виртуальная машина использует ресурсы конкретного компьютера, на котором функционирует, то виртуальная инфраструктура использует физические ресурсы всей ИТ-среды.

Преимущества использования виртуальных машин

Какими бы техническими "изюминками" не обладало решение, его эффективность и целесообразность использования определяются обеспечиваемым им функционалом и преимуществами, по сравнению с иными способами решения тех же задач. Рассмотрим основные преимущества виртуализации:

виртуальная машина работает под управлением гостевых операционных систем и содержит все стандартные компоненты компьютера, а значит виртуальная машина полностью совместима со стандартными операционными системами, программным обеспечением и т.д.;
в рамках виртуальной машины можно работать с устаревшими программными решениями и операционными системами;
возможность создать защищенные пользовательские окружения для работы с сетью, в этом случае вирусные атаки могут нанести вред операционной системе, а не виртуальной машине;
несколько виртуальных машин, развернутых на физических ресурсах одного компьютера, изолированы друг от друга, таким образом, сбой одной из виртуальных машин не повлияет на доступность и работоспособность сервисов и приложений других;
поскольку каждая виртуальная машина представляет собой программный контейнер, то она может быть перенесена или скопирована, как и любой иной файл;
виртуальные машины не зависят от аппаратного обеспечения, на котором функционируют в том смысле, что в качестве значений параметров виртуальной машины, таких как оперативная память, процессор и т.п., можно указать значения и типы, отличающиеся от реальной физической конфигурации компьютера;
виртуальные машины идеально подходят для процессов обучения и переподготовки, поскольку позволяют развернуть требуемую платформу вне зависимости от параметров и программного обеспечения хоста (физического компьютера, на котором функционирует виртуальная машина);
возможность сохранения состояния виртуальной машины позволяет быстро вернуться к точке до внесения изменений в систему;
в рамках одной гостевой операционной системы может быть развернуто несколько виртуальных машин, объединенных в сеть и взаимодействующих между собой;
виртуальные машины могут создавать представления устройств, которых физически нет (эмуляция устройств).

Недостатки использования виртуальных машин

Несмотря на то, что большая часть недостатков виртуальных машин разрешима, нельзя не упомянуть о них:

обеспечение единовременной работы нескольких виртуальных машин потребует достаточного количества аппаратных мощностей;
в зависимости от используемого решения, операционная система виртуальной машины может работать медленнее, чем на "чистом" аналогичном аппаратном обеспечении;
различные платформы виртуализации не поддерживают виртуализацию всего аппаратного обеспечения и интерфейсов.

Типы виртуализации.

Рассмотрим основные типы виртуализации различных компонент ИТ - инфраструктуры.

Является наиболее распространенной в данный момент формой виртуализации. Виртуальная операционная система (виртуальная машина) представляет собой, как правило, совмещение нескольких операционных систем, функционирующих на одной аппаратной основе. Каждая из виртуальных машин управляется отдельно при помощи VMM ( Virtual Machine Manager). Лидерами в области поставок решений для виртуализации информационных систем являются Microsoft, AMD , Intel и VMware.

Под данным процессом виртуализации понимают процесс интеллектуальной балансировки нагрузки . Балансировщик нагрузки управляет несколькими веб - серверами и приложениями, как единой системой, пользователь, при этом, "видит" только один сервер, который, фактически, предоставляет функционал нескольких серверов.

Под виртуализацией приложений следует понимать использование программных решений в рамках изолированной виртуальной среды (более подробно виртуализация приложений будет рассмотрена в последующих лекциях).

Представляет собой объединение аппаратных и программных ресурсов в единую виртуальную сеть. Выделяют внутреннюю виртуализацию сети - создающую виртуальную сеть между виртуальными машинами одной системы, и внешнюю - объединяющую несколько сетей в одну виртуальную.

В данном случае виртуализация заключается в разбиении компонент аппаратного обеспечения на сегменты, управляемые отдельно друг от друга. В некоторых случаях, виртуализация операционных систем невозможна без виртуализации аппаратного обеспечения.

В свою очередь делится на два типа: виртуализацию блоков и виртуализацию файлов.

Виртуализация файлов, как правило используется в системах хранения, при этом ведутся записи о том, какие файлы и каталоги находятся на определенных носителях. Виртуализация файлов отделяет статичный указатель нахождения виртуального файла ( C:\ , к примеру) от его физического местоположения. Т.е. при запросе пользователем файла C:\file.doc решение виртуализации файлов отправит запрос к месту реального размещения файла.

Виртуализация блоков. Используется в сетях распределенного хранения данных. Сервера - хранилища данных используют RAID - технологию. iSCSI интерфейс также использует блочную виртуализацию, позволяя операционной системе распределить виртуальное блочное устройство . Более подробную информацию о виртуализации систем хранения см. в п.№4 списка источников для самостоятельного изучения.

По своей сути, виртуализация сервисов является объединением всех вышеуказанных типов виртуализации. Решение виртуализации сервисов позволяет работать с приложением вне зависимости от физического расположения его частей, объединяя и управляя их взаимодействием.

Приведенная выше типология рассматривает виртуализацию, в зависимости от части ИТ - инфраструктуры, в которой она применяется. Подходы к созданию интерфейсов между виртуальными машинами и системами виртуализации ресурсов также можно разделить на следующие типы:

Полная виртуализация - технология, которая обеспечивает полную симуляцию базового оборудования, гостевая операционная система остается в нетронутом виде.
Аппаратная виртуализация - технология, позволяющая запускать на одном компьютере (хосте) несколько экземпляров операционных систем (гостевых операционных систем). При этом гостевые ОС независимы друг от друга и от аппаратной платформы.

Аппаратная виртуализация представляет собой набор инструкций, облегчающих выполнение операций на аппаратном уровне, которое до этого могли выполняться только программно, при этом затрачиваются дополнительные программные ресурсы.

Виртуализация серверов. Сравнительное описание подходов.

Существует два основных подхода к виртуализации серверов: на одном сервере (на базе хоста), либо виртуализация операционной системы. Особенности подходов приведены ниже.

Виртуализация на базе хоста, или полная виртуализация , обладает следующими особенностями:

возможность консолидации унаследованных серверов.
не поддерживается изоляция аппаратных средств.
при интенсивных вычислительных операциях производительность заметно падает.

Виртуализация на базе хоста, или паравиртуализация, обладает следующими особенностями :

ограниченная поддержка ОС.
не поддерживает поддержку унаследованных ОС.

Особенности виртуализации на базе хоста, или аппаратной виртуализации :

реализация требует аппаратного обеспечения, поддерживающего Intel VT или AMD -V.
сетевые и дисковые операции ввода\вывода осуществляются, практически, с эффективностью, обеспечиваемой исходным оборудованием.

Виртуализация операционной системы:

применяется на серверах, требующих полной изоляции и высокой степени консолидации .
преимущества различных решений виртуализации для бизнеса.
параллельная работа нескольких ОС на одном сервере не поддерживается.
имеется мало инструментальных средств корпоративного управления, в отличие от решений на базе виртуализации хоста.

Сценарии применения решений виртуализации

Рассмотрим типовые решения использования серверной виртуализации:

Консолидация. Виртуализация позволяет снизить количество физических серверов, а соответственно, и издержки на их техническое обслуживание. Кроме того, это ведет к упрощению ИТ - инфраструктуры, а значит к ее большей управляемости и гибкости.
Тестирование и разработка. Как уже отмечалось ранее, использование решений виртуализации позволяет ИТ - администраторам в короткие сроки разворачивать макет ИТ - инфраструктуры для целей тестирования. При чем это не потребует приобретения дополнительного оборудования, или перестройки уже имеющейся и функционирующей на предприятии ИТ - инфраструктуры.
Центр обработки данных. Виртуализация серверов позволяет обеспечить высокую степень адаптивности ИТ - инфраструктуры к меняющимся требованиям бизнеса. Благодаря возможности переноса виртуальных машин с одного сервера на другой, можно осуществлять динамическую балансировку нагрузки
Обеспечение отказоустойчивости сервисов. В случае сбоя физического сервера, обеспечивающего доступность и работоспособность сервисов посредством виртуальных машин, эти машины могут быть оперативно перенесены на базу другого физического сервера. Таким образом, время простоя сервисов из - за неисправностей, и по иным причинам, минимально.

Виртуализация рабочих станций

Виртуализация рабочих станций подразумевает выделение различных вычислительных уровней и хранение их в центрах обработки данных, таким образом, пользователи могут получить доступ к приложениям и данным по сети при минимальных рисках потери.

Сценариев использования виртуализации рабочих станций множество, все зависит исключительно от потребностей бизнеса. Если обобщить возможные варианты использования виртуализации рабочих станций, то можно выделить следующие цели:

Обеспечение мобильности сотрудников. Виртуализация может обеспечить работу с приложениями без их установки, предоставляя доступ к данным как интерактивном, так и в автономном режимах.
Обеспечение доступности приложений. Сотрудники фирмы могут использовать необходимые сервисы и приложения при наличии одного только подключения к Интернету. Отсутствует необходимость в привязке сотрудника к одному конкретному рабочему месту, для обеспечения выполняемых им функций.
Защита интеллектуальной собственности . В случае, когда необходимо предоставить сотрудникам, партнерам или заказчикам конфиденциальную информацию, то для обеспечения ее сохранности, и управляемого доступа к ней, может быть использована инфраструктура виртуальных рабочих столов.

Преимущества решений виртуализации для бизнеса

Учитывая все вышесказанное можно выделить ряд положительных, с точки зрения бизнеса, моментов, обеспечиваемых использованием решений виртуализации:

обеспечение SMP - совместного использования пула ресурсов несколькими приложениями одновременно.
живая миграция - приложение может быть перенесено с одной группы ресурсов на другую без приостановления его функционирования.
оперативное развертывание дополнительных рабочих станций и серверов для тестирования, отладки и обновления имеющихся решений.
возможность добавлять и изымать ИТ - ресурсы из пула без необходимости остановки работ.
повышение устойчивости приложений.
балансировка используемых ресурсов.
сокращение энергопотребления за счет оптимизации, используемых ресурсов

Термины

SMP - симметричное мультипроцессирование - архитектура многопроцессорных компьютеров, в которой несколько одинаковых процессоров подключаются к общей памяти. SMP позволяет процессору работать с данными вне зависимости от места их расположения, при наличии соответствующего программного обеспечения задачи могут перемещаться между процессорами для обеспечения оптимального распределения нагрузки.

Консолидация приложений - процесс размещения нескольких приложений на одном физическом сервере (хосте).

Гостевая операционная система - операционная система виртуальной машины. На одном физическом хосте может быть одна хостовая операционная система и несколько гостевых.

VMM ( Virtual Machine Manager ) - тип приложений, разработанный для управления виртуальными машинами.

Полная виртуализация - технология полного симулирования базового оборудования.

Паравиртуализация - техника виртуализации, при которой гостевые операционные системы подготавливаются для работы в виртуальной среде путем внесения модификаций в их ядро .

Аппаратная виртуализация - технология, позволяющая запускать на одном компьютере (хосте) несколько виртуальных машин.

Балансировка нагрузки - распределение выполнения вычислительных задач между несколькими серверами с целью оптимизации использования ресурсов и сокращения времени исполнения.

Тонкий клиент - программное обеспечение в сетях с клиент - серверной архитектурой, используется для взаимодействия с сервером, как правило, не несет никакой вычислительной нагрузки.

Краткие итоги

Технология виртуализации является естественным ответом на всевозрастающее многообразие программных решений, их усложнение и, как следствие, постоянно меняющихся требований к аппаратной части и ИТ - инфраструктуре в целом.

В настоящее время, под виртуализацией, как правило, понимают процесс использования нескольких виртуальных машин, в зависимости от круга решаемых задач и потребностей бизнеса. Но это лишь малая часть потенциала технологий виртуализации. Уже кажется вполне реальным подход к формированию виртуальной ИТ - инфраструктуры.

Сложно усмотреть существенные недостатки в подобном подходе, который помимо гибкости, масштабируемости и надежности также обещает простоту в управлении и сокращение издержек. Пожалуй, единственным сдерживающим фактором может быть недостаток квалифицированного персонала для формирования и сопровождения подобной инфраструктуры.

Отметим, что без развития технологий виртуализации не был бы возможен и переход к "облакам", что будет описано позже, в рамках данного курса.

Мы рассмотрели в рамках текущей лекции концепцию виртуализации, ее типы, преимущества и недостатки различных подходов, а также многообразие сценариев использования решений виртуализации. Важным представляется следующий вывод : виртуализация сегодня, это уже не просто интересная тема и альтернативная возможность организации работы; виртуализация - уже совершенный "шаг", переход от классической инфраструктуры к виртуализированной уже осуществлен с концептуальной и технологической точек зрения и большего преимущества смогут добиться те, кто раньше остальных осуществит переход фактический.

Читайте также: