виртуализация серверов что это
Что такое виртуализация и как работает виртуальный сервер
Важность и применение виртуализации простирается далеко за пределы виртуальных машин.
Ни одно из достижений в области информационных технологий за последние шестьдесят лет не имела столь огромной ценности как виртуализация. Многие ИТ-специалисты думают о виртуализации с точки зрения виртуальных машин (VM) и связанных с ними гипервизоров и операционных систем, но это только вершина айсберга. Все более широкий спектр технологий, стратегий и возможностей виртуализации переопределяет основные элементы ИТ в организациях по всему миру.
Определение виртуализации
Рассматривая определение виртуализации в более широком смысле, можно сказать, что это наука о том, как превратить объект или ресурс, имитируемый или эмулируемый в программном обеспечении, в идентичный по функциям соответствующий физически-реализованный объект.
Другими словами, мы используем абстракцию, чтобы заставить программное обеспечение выглядеть и вести себя как аппаратное обеспечение, с значительными преимуществами в гибкости, стоимости, масштабируемости, общих возможностях, производительности и в широком спектре приложений. Таким образом, виртуализация делает реальным то, что на самом деле таковым не является, применяя гибкость, удобство программных возможностей и сервисов, заменяя аналогичную реализацию в программном обеспечении.
Виртуальные машины (VM)
Эра VM берёт своё начало от небольшого числа мейнфреймов 1960-х годов, в первую очередь от IBM 360/67, которые впоследствии стали общепринятыми в мире мэйнфреймов в 1970-х годах. С появлением Intel 386 в 1985 году, VM заняли своё место в микропроцессорах, которые являются сердцем персональных компьютеров. Современная функция виртуальной машины, внедрённая в микропроцессоры с необходимой аппаратной поддержкой как с помощью гипервизоров, так и с помощью реализации на уровне ОС, имеет важное значение для производительности вычислений, что крайне важно для захвата машинных циклов, которые в противном случае были бы потеряны при современных высокопроизводительных 3+ ГГц.
Виртуальные машины также обеспечивают дополнительную безопасность, целостность и удобство, учитывая, что они не нуждаются в больших вычислительных затратах. Более того, дополнительно можно расширить возможности виртуальных машин, добавив функции эмуляторов для интерпретаторов, таких как виртуальная машина Java, и даже функции полных симуляторов. Запуск Windows под MacOS? Запросто. Код Commodore 64 на вашем современном ПК с ОС Windows? Без проблем.
Главная фишка заключается в том, что программное обеспечение, работающее в виртуальных машинах, не знает об этом факте — даже гостевая ОС, изначально разработанная для работы на голом металле, считает, что это ее «аппаратная» платформа. В этом заключается самый важный элемент самой виртуализации: воплощение внедрения информационных систем, основанных на изоляции, обеспечиваемой API и протоколами.
На самом деле мы можем проследить корни виртуализации до эпохи режима разделения времени, который также начал появляться в конце 1960-х годов. В то время мейнфреймы конечно не были переносными, поэтому быстро растущее качество и доступность коммутируемых и арендованных телефонных линий, а также усовершенствованная технология модема позволили осуществить виртуальное присутствие мейнфрейма в виде терминала (как правило алфавитно-цифрового). Действительно, виртуальная машина: Благодаря достижениям в области технологии и экономики микропроцессоров эта модель вычислительного процесса привела непосредственно к созданию персональных компьютеров 1980-х годов с локальными вычислениями в дополнение к передачи данных через телефонную линию, которые эволюционировали в локальную сеть и в конечном счете сегодня представляют собой возможность непрерывного доступа к Интернету.
Виртуальная память
Концепция виртуальной памяти, которая также быстро развивалась в 1960х года, не уступает по важности идее виртуальных машин. Эпоха мэйнфреймов отличалась необычайной дороговизной памяти с магнитным сердечником, а мэйнфреймы с более чем одним мегабайтом памяти вообще были редким явлением вплоть до 1970-х годов. Как и в случае с виртуальными машинами, виртуальная память активируется относительно небольшими дополнениями к аппаратным средствам и наборам команд для включения частей хранилища, обычно называемых сегментами и/или страницами, для записи на вторичное хранилище и для адресов памяти в пределах этих блоков, которые будут динамически переведены, поскольку они выгружаются обратно с диска.
Один реальный мегабайт оперативной памяти на IBM 360/67, например, может поддерживать полное 24-битное адресное пространство (16 МБ), включенное в архитектуру компьютера, а при правильной реализации каждая виртуальная машина может при этом иметь и свой собственный полный набор виртуальной памяти. В результате этих новшеств, аппаратные средства, разработанные для работы с одной программой или операционной системой, могут совместно использоваться несколькими пользователями даже если у них установлены разные операционные системы или требуемый объем памяти превышает реальную пропускную способность. Преимущества виртуальной памяти, как и виртуальных машин, многочисленны: разграничение пользователей и приложений, усовершенствованная безопасность и целостность данных, а также значительно улучшенный RoI. Звучит уже знакомо?
Виртуальные рабочие столы
После виртуализации машин и памяти, а также их внедрения в недорогие микропроцессоры и ПК, следующим шагом стала виртуализация рабочего стола и, следовательно, доступность приложений, как однопользовательских, так и совместных. Опять же, мы должны вернуться к модели режима разделения времени, описанной выше, но в этом случае мы имитируем рабочий стол ПК на сервере и удаляем графику и другие элементы пользовательского интерфейса по сетевому соединению через соответствующее клиенту программное обеспечение и часто через недорогое и легко управляемое и защищенное устройство «тонкий клиент». Каждая ведущая операционная система сегодня поддерживает эту возможность в той или иной форме, с широким набором дополнительных аппаратных и программных продуктов, включая VDI, систему X Windows и очень популярный (и бесплатный) VNC.
Виртуальные хранилища
Следующим крупным достижением, которое сегодня обладает большой распространенностью, является виртуализация процессоров, хранилищ и приложений в облаке, т.е. возможность в любой момент вытащить необходимый ресурс, который может потребоваться прямо сейчас, а также простое добавление и наращивание мощностей практически без усилий со стороны ИТ-персонала. Экономия на физическом пространстве, капитальные затраты, техническое обслуживание, простои из-за сбоев, трудоемкие затраты на устранение неполадок, серьезные проблемы с производительностью и отключениями, а также многие дополнительные затраты могут фактически окупаться сервисными решениями, которые хранятся в облаке. Например, виртуализация хранилищ может предложить множество возможностей в таких случаях.
Повсеместное внедрение облачного хранилища (не только в качестве резервного копирования, но и как основного хранилища) станет более распространённым явлением, т.к. и проводные и беспроводные сети обеспечивают скорость передачи данных на уровне 1 Гбит/с и выше. Данная возможность уже реализована в Ethernet, 802.11ac Wi-Fi и одной из самых ожидаемых высокоскоростных сетей — 5G, которая на данный момент проходит тестирование во многих странах.
Виртуальные сети
Даже в мире сетей все более и более применяется концепция виртуализации, технология «сеть как сервис» (NaaS) в настоящее время во многих случаях представляет собой перспективный и крайне востребованный вариант. Эта тенденция будет лишь популяризироваться ввиду дальнейшего внедрения виртуализации сетевых функций (NFV), которая по крайней мере точно станет объектом наибольшего интереса у операторов и провайдеров особенно в сфере мобильной связи. Примечательно, что сетевая виртуализация может предоставить реальную возможность для мобильных операторов расширить спектр своих услуг, увеличить пропускную способность и тем самым повысить ценность и привлекательность своих услуг для корпоративных клиентов. Вполне вероятно, что в течение следующих нескольких лет все большее число организаций будут применять NFV в своих собственных и даже в гибридных сетях (опять же, фактор привлекательности клиентов). В то же время VLAN (802.1Q) и виртуальные частные сети (VPN) со своей стороны вносят огромный вклад в подходы к использованию современной виртуализации.
Виртуализация снижает затраты
Даже принимая во внимание широкий спектр значительных функциональных решений, которые может предложить виртуализация, на первый план все равно выходит экономическая оценка широкомасштабных функций виртуализации, которая привлекает особое внимание. Конкурентоспособность быстро развивающейся бизнес-модели на основе облачных сервисов означает, что традиционные трудоемкие операционные расходы, которые ежедневно несут организации-заказчики, со временем будут снижаться, поскольку поставщики услуг, основываясь на своем собственном опыте, разрабатывают новые предложения, которые заметно помогут сэкономить финансы, и предлагают более низкие цены конечным пользователям в результате конкуренции на рынке.
С помощью нее легко повысить надежность и отказоустойчивость благодаря использованию нескольких поставщиков облачных сервисов в полностью избыточном или горячем режиме резервирования, что практически исключит возможность одиночных точек отказа. Как видно, многие элементы расходов, заложенные на капитальные затраты в IT сфере, переходят в операционные расходы, т.е. по большей части средства расходуются не на увеличение количество оборудования, наращивание мощностей и персонал организации, на поставщиков услуг. Опять же, благодаря мощностям современных микропроцессоров, усовершенствованиям в системах и архитектурных решениях, а также резкому увеличению производительности как локальных сетей, так и сетей WAN (включая беспроводные), практически каждый элемент ИТ индустрии сегодня действительно может быть виртуализирован и даже реализован как масштабируемый облачный сервис в случае необходимости.
Сама виртуализация не является сменой парадигмы, хотя часто её описывают именно так.
Смысл виртуализации в любой своей форме заключается в том, чтобы позволить ИТ процессам при помощи огромного спектра возможностей, о которых написано выше, предстать более гибкими, эффективным, удобными и продуктивными.
Основываясь на стратегии виртуализации у большинства облачных сервисов в ИТ, можно сказать, что, виртуализация — это лучшее решение на сегодняшний день в качестве альтернативы операционной модели с экономическими преимуществами, которая позволит уйти от необходимости применения традиционных методов работы.
Развитие виртуализации в данной области происходит благодаря существенной экономической инверсии операционной модели ИТ, которая берёт свои корни в начале коммерциализации информационных технологии.
На заре компьютерных технологий, наши интересы были сфокусированы на дорогостоящих и часто перегруженных аппаратных элементах, таких как мейнфреймы. Их огромная стоимость и мотивировала на первые попытки виртуализации, о которых рассказано выше.
Поскольку аппаратное обеспечение стало дешевле, мощнее и доступнее, основное внимание переключилось на приложения, работающие в практически стандартизованных и виртуализированных средах, от ПК до браузеров.
Результатом этой эволюции является то, что мы наблюдаем сейчас. Поскольку компьютеры и вычислительная техника были основой ИТ, мы переключили внимание на обработку информации и возможность её предоставления в любое время и в любом месте. Эта «инфоцентричность» — сподвигла эволюцию мобильной и беспроводной эпохи, и как результат, конечный пользователь может в любой момент, независимо от места, получить эту информацию и иметь ее под рукой.
Изначально задумывавшись в качестве более эффективной работы с медленным и очень дорогим мейнфреймом, всё привело к тому, что сейчас виртуализация превращается в основную стратегию для всего будущего ИТ сферы. Ни одна инновация в сфере ИТ не имела такого большого влияния как виртуализация, и с переходом на инфраструктуру облачной виртуализации, мы действительно только начинаем путь к нечто глобальному.
Зачем же нужна виртуализация?
Слово «виртуализация» в последнее время стало какой-то «модой» в ИТ-среде. Все вендоры железа и ПО, все ИТ-компании в один голос кричат, что виртуализация – это круто, современно, и нужно всем. Но, давайте, вместо того, чтобы идти на поводу у маркетинговых лозунгов (а иногда бывают такими, что сам Геббельс умер бы от зависти), попытаемся посмотреть на это модное слово с точки зрения простых «технарей» и решить, нужно нам это или нет.
Типы виртуализации
Виртуализация приложений – достаточно интересное, и относительно новое направление. Рассказывать здесь подробно о нем я не буду, поскольку это тема для целой отдельной статьи. Коротко говоря, виртуализация приложений позволяет запускать отдельное приложение в своей собственной изолированной среде (иногда называется «песочница», sandbox). Такой способ помогает решить множество проблем. Во-первых – опять же безопасность: приложение, запущенное в изолированной среде – не способно нанести вред ОС и другим приложениям. Во-вторых – все виртуализированные приложения можно обновлять централизованно из одного источника. В-третьих – виртуализация приложений позволяет запускать на одном физическом ПК несколько разных приложений, конфликтующих друг с другом, или даже несколько разных версий одного и того же приложения. Более подробно о виртуализации приложений можно посмотреть, к примеру, в этом вебкасте: www.techdays.ru/videos/1325.html Возможно, однажды я даже напишу статью на эту тему.
И, наконец, перейдем к виртуализации серверов и остановимся на ней подробно.
Виртуализация серверов – это программная имитация с помощью специального ПО аппаратного обеспечения компьютера: процессор, память, жесткий диск, и т.д. Далее, на такой виртуальный компьютер можно установить операционную систему, и она будет на нем работать точно так же, как и на простом, «железном» компьютере. Самое интересное достоинство этой технологии – это возможность запуска нескольких виртуальных компьютеров внутри одного «железного», при этом все виртуальные компьютеры могут работать независимо друг от друга. Для чего это можно применять?
Первое, что приходит в голову – виртуализацию серверов можно использовать в целях обучения и в тестовых целях. К примеру, новые приложения или ОС можно протестировать перед запуском в промышленную эксплуатацию в виртуальной среде, не покупая специально для этого «железо» и не рискуя парализовать работу ИТ-инфраструктуры, если что-то пойдет не так.
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.
Есть еще один очень важный момент: виртуализация северов позволяет до предела упростить администрирование инфраструктуры. Главное преимущество, которое оценят все сисадмины – это возможность удаленного доступа к консоли виртуальных серверов на «аппаратном», точнее – «вирутально-аппаратном» уровне, независимо от установленной гостевой ОС и ее состояния. Так, чтобы перезагрузить «зависший» сервер, теперь не нужно бежать в серверную, или покупать дорогостоящее оборудование типа IP-KVM-переключателей, достаточно просто зайти в консоль виртуального сервера и нажать кнопку «Reset». Помимо этого, виртуальные сервера поддерживают технологию моментальных снимков (о ней см. мою предыдущую статью), а так же бэкап и восстановление виртуальных систем намного легче.
Еще одно неоспоримое преимущество – ОС, запущенная внутри виртуальной машины (гостевая ОС) понятия не имеет, какое оборудование установлено на физическом сервере, внутри которого она работает (хост). Поэтому, при замене железа, при апгрейде или даже переезде на новый сервер необходимо обновить драйверы только на ОС самого хоста (хостовой ОС). Гостевые ОС по будут работать как и раньше, поскольку «видят» только виртуальные устройства.
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).
Еще нельзя не упомянуть о технологиях отказоустойчивости. Физические сервера, на которых запускаются виртуальные машины, могут быть объединены в кластер, и в случае отказа одного из серверов – автоматически «переезжать» на другой. Полной отказоустойчивости добиться не всегда возможно (в частности, в MS Hyper-V такой «внезапный переезд» будет выглядеть так же, и иметь такие же возможные последствия, как внезапное обесточивание сервера), но возможные простои сильно сократятся: «переезд» занимает несколько минут, тогда как ремонт или замена самого сервера может занять часы, а то и дни. Если же «переезд» виртуальных машин происходит в штатном режиме, то он может пройти совершенно незаметно для пользователей. Такие технологии у разных вендоров называются по-разному, к примеру у MS она называется «Live Migration», у VMware – Vmotion. Использование таких технологий позволит проводить работы, связанные с выключением сервера (к примеру – замену некоторых аппаратных компонент, или перезагрузку ОС после установки критических обновлений) в рабочее время и не выгоняя пользователей из их любимых приложений. Кроме этого, если инфраструктура построена соответствующим образом – запущенные виртуальные машины могут автоматически перемещаться на менее нагруженные сервера, или же наоборот «разгружать» наиболее загруженные. В инфраструктуре на базе технологий Microsoft для этого используются System Center Virtual Machine Manager и Operations Manager.
В заключение темы по виртуализации серверов — отмечу, что виртуализация не всегда одинаково полезна. В частности, не всегда будет хорошей идеей переносить в виртуальную среду высоконагруженные сервера, а особенно — высоконагруженные по дисковой подсистеме — это «тяжелые» СУБД, Exchange Server, особенно — роль Mailbox Server, и прочие высоконагруженные приложения. А вот сервера с меньшей нагрузкой (контроллеры доменов AD, WSUS, всевозможные System Center * Manager, веб-сервера) виртуализировать можно и даже нужно. Замечу, кстати, что именно с контроллерами доменов — очень желательно, чтобы хотя бы один из контроллеров был «железным», то есть не виртуальным. Нужно это потому, что для корректной работы всей инфраструктуры желательно, чтобы при запуске всех остальных серверов хотя бы один КД уже был доступен в сети.
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.
Если же вам нужно освободить место в стойке, снизить энергопотребление систем, избавиться от «серверного зоопарка» — то ваше решение – виртуализация серверов.
Недостатки – в принципе, те же, что и у терминальных решений:
Надеюсь, моя статья окажется для кого-то полезной. Благодарность и конструктивную критику, как всегда, можно высказать в комментариях.
Виртуализация: новый подход к построению IT-инфраструктуры
Что такое виртуализация и виртуальные машины
Информационные технологии принесли в жизнь современного общества множество полезных и интересных вещей. Каждый день изобретательные и талантливые люди придумывают все новые и новые применения компьютерам как эффективным инструментам производства, развлечения и сотрудничества. Множество различных программных и аппаратных средств, технологий и сервисов позволяют нам ежедневно повышать удобство и скорость работы с информацией. Все сложнее и сложнее выделить из обрушивающегося на нас потока технологий действительно полезные и научиться применять их с максимальной пользой. В этой статье пойдет речь о еще одной невероятно перспективной и по-настоящему эффективной технологии, стремительно врывающейся в мир компьютеров — технологии виртуализации.
В широком смысле, понятие виртуализации представляет собой сокрытие настоящей реализации какого-либо процесса или объекта от истинного его представления для того, кто им пользуется. Продуктом виртуализации является нечто удобное для использования, на самом деле, имеющее более сложную или совсем иную структуру, отличную от той, которая воспринимается при работе с объектом. Иными словами, происходит отделение представления от реализации чего-либо. В компьютерных технологиях под термином «виртуализация» обычно понимается абстракция вычислительных ресурсов и предоставление пользователю системы, которая «инкапсулирует» (скрывает в себе) собственную реализацию. Проще говоря, пользователь работает с удобным для себя представлением объекта, и для него не имеет значения, как объект устроен в действительности.
Сам термин «виртуализация» в компьютерных технологиях появился в шестидесятых годах прошлого века вместе с термином «виртуальная машина», означающим продукт виртуализации программно-аппаратной платформы. В то время виртуализация была, скорее, интересной технической находкой, чем перспективной технологией. Разработки в сфере виртуализации в шестидесятых-семидесятых годах проводились только компанией IBM. С появлением в компьютере IBM M44/44X экспериментальной системы пэйджинга, впервые был употреблен термин «виртуальная машина» (virtual machine), который заменил более ранний термин «псевдо машина» (pseudo machine). Затем в мэйнфреймах IBM серии System 360/370, можно было использовать виртуальные машины для сохранения предыдущих версий операционных систем. До конца девяностых годов никто кроме IBM так и не решался использовать эту оригинальную технологию всерьез. Однако в девяностых годах стали очевидны перспективы подхода виртуализации: с ростом аппаратных мощностей, как персональных компьютеров, так и серверных решений, вскоре представится возможность использовать несколько виртуальных машин на одной физической платформе.
В 1997 году компания Connectix выпускает первую версию Virtual PC для платформы Macintosh, а в 1998 году VMware патентует свои техники виртуализации. Компания Connectix впоследствии была куплена корпорацией Microsoft, а VMware корпорацией EMC, и на данный момент обе эти компании являются двумя основными потенциальными конкурентами на рынке технологий виртуализации в будущем. Потенциальными — потому что сейчас VMware безоговорочный лидер на этом рынке, однако у Microsoft, как всегда, есть козырь в рукаве.
Со времени своего появления термины «виртуализация» и «виртуальная машина» приобрели множество различных значений и употреблялись в разных контекстах. Давайте попробуем разобраться с тем, что такое виртуализация на самом деле.
Виды виртуализации
Виртуализация платформ
Под виртуализацией платформ понимают создание программных систем на основе существующих аппаратно-программных комплексов, зависящих или независящих от них. Система, предоставляющая аппаратные ресурсы и программное обеспечение, называется хостовой (host), а симулируемые ей системы — гостевыми (guest). Чтобы гостевые системы могли стабильно функционировать на платформе хостовой системы, необходимо, чтобы программное и аппаратное обеспечение хоста было достаточно надежным и предоставляло необходимый набор интерфейсов для доступа к его ресурсам. Есть несколько видов виртуализации платформ, в каждом из которых осуществляется свой подход к понятию «виртуализация». Виды виртуализации платформ зависят от того, насколько полно осуществляется симуляция аппаратного обеспечения. До сих пор нет единого соглашения о терминах в сфере виртуализации, поэтому некоторые из приведенных далее видов виртуализации могут отличаться от тех, что предоставят другие источники.
При таком виде виртуализации виртуальная машина полностью виртуализует все аппаратное обеспечение при сохранении гостевой операционной системы в неизменном виде. Такой подход позволяет эмулировать различные аппаратные архитектуры. Например, можно запускать виртуальные машины с гостевыми системами для x86-процессоров на платформах с другой архитектурой (например, на RISC-серверах компании Sun). Долгое время такой вид виртуализации использовался, чтобы разрабатывать программное обеспечение для новых процессоров еще до того, как они были физически доступными. Такие эмуляторы также применяют для низкоуровневой отладки операционных систем. Основной минус данного подхода заключается в том, что эмулируемое аппаратное обеспечение весьма и весьма существенно замедляет быстродействие гостевой системы, что делает работу с ней очень неудобной, поэтому, кроме как для разработки системного программного обеспечения, а также образовательных целей, такой подход мало где используется.
В этом случае виртуальная машина виртуализует лишь необходимое количество аппаратного обеспечения, чтобы она могла быть запущена изолированно. Такой подход позволяет запускать гостевые операционные системы, разработанные только для той же архитектуры, что и у хоста. Таким образом, несколько экземпляров гостевых систем могут быть запущены одновременно. Этот вид виртуализации позволяет существенно увеличить быстродействие гостевых систем по сравнению с полной эмуляцией и широко используется в настоящее время. Кроме того, в целях повышения быстродействия в платформах виртуализации, использующих данный подход, применяется специальная «прослойка» между гостевой операционной системой и оборудованием (гипервизор), позволяющая гостевой системе напрямую обращаться к ресурсам аппаратного обеспечения. Гипервизор, называемый также «Монитор виртуальных машин» (Virtual Machine Monitor) — одно из ключевых понятий в мире виртуализации. Применение гипервизора, являющегося связующим звеном между гостевыми системами и аппаратурой, существенно увеличивает быстродействие платформы, приближая его к быстродействию физической платформы.
К минусам данного вида виртуализации можно отнести зависимость виртуальных машин от архитектуры аппаратной платформы.
Сутью данного вида виртуализации является виртуализация физического сервера на уровне операционной системы в целях создания нескольких защищенных виртуализованных серверов на одном физическом. Гостевая система, в данном случае, разделяет использование одного ядра хостовой операционной системы с другими гостевыми системами. Виртуальная машина представляет собой окружение для приложений, запускаемых изолированно. Данный тип виртуализации применяется при организации систем хостинга, когда в рамках одного экземпляра ядра требуется поддерживать несколько виртуальных серверов клиентов.
Этот вид виртуализации не похож на все остальные: если в предыдущих случаях создаются виртуальные среды или виртуальные машины, использующиеся для изоляции приложений, то в данном случае само приложение помещается в контейнер с необходимыми элементами для своей работы: файлами реестра, конфигурационными файлами, пользовательскими и системными объектами. В результате получается приложение, не требующее установки на аналогичной платформе. При переносе такого приложения на другую машину и его запуске, виртуальное окружение, созданное для программы, разрешает конфликты между ней и операционной системой, а также другими приложениями. Такой способ виртуализации похож на поведение интерпретаторов различных языков программирования (недаром интерпретатор, Виртуальная Машина Java (JVM), тоже попадает в эту категорию).
Примером такого подхода служат: Thinstall, Altiris, Trigence, Softricity.
Виртуализация ресурсов
При описании виртуализации платформ мы рассматривали понятие виртуализации в узком смысле, преимущественно применяя его к процессу создания виртуальных машин. Однако если рассматривать виртуализацию в широком смысле, можно прийти к понятию виртуализации ресурсов, обобщающим в себе подходы к созданию виртуальных систем. Виртуализация ресурсов позволяет концентрировать, абстрагировать и упрощать управление группами ресурсов, таких как сети, хранилища данных и пространства имен.
Многим это слово известно как сокрытие объектом внутри себя своей реализации. Применительно к виртуализации, можно сказать, что это процесс создания системы, предоставляющей пользователю удобный интерфейс для работы с ней и скрывающей подробности сложности своей реализации. Например, использование центральным процессором кэша для ускорения вычислений не отражается на его внешних интерфейсах.
Виртуализация ресурсов, в отличие от виртуализации платформ, имеет более широкий и расплывчатый смысл и представляет собой массу различных подходов, направленных на повышение удобства обращения пользователей с системами в целом. Поэтому, далее мы будем опираться в основном на понятие виртуализации платформ, поскольку технологии, связанные именно с этим понятием, являются в данный момент наиболее динамично развивающимися и эффективными.
Где применяется виртуализация
С приходом эры виртуальных машин будет бессмысленно делать себе рабочую станцию с ее привязкой к аппаратуре. Теперь создав однажды виртуальную машину со своей рабочей или домашней средой, можно будет использовать её на любом другом компьютере. Также можно использовать готовые шаблоны виртуальных машин (Virtual Appliances), которые решают определенную задачу (например, сервер приложений). Концепция такого использования виртуальных рабочих станций может быть реализована на основе хост-серверов для запуска на них перемещаемых десктопов пользователей (нечто подобное мэйнфреймам). В дальнейшем эти десктопы пользователь может забрать с собой, не синхронизируя данные с ноутбуком. Этот вариант использования также предоставляет возможность создания защищенных пользовательских рабочих станций, которые могут быть использованы, например, для демонстрации возможностей программы заказчику. Можно ограничить время использования виртуальной машины — и по прошествии этого времени виртуальная машина перестанет запускаться. В этом варианте использования заложены большие возможности.
Все перечисленные варианты использования виртуальных машин фактически являются лишь сферами их применения в данный момент, со временем, несомненно, появятся новые способы заставить виртуальные машины работать в различных отраслях IT. Но давайте посмотрим, как сейчас обстоят дела с виртуализацией.
Как работает виртуализация сегодня
На сегодняшний день проекты по виртуализации IT-инфраструктуры активно внедряются многими ведущими компаниями, занимающимися системной интеграцией и являющимися авторизованными партнерами провайдеров систем виртуализации. В процессе виртуализации IT-инфраструктуры создается виртуальная инфраструктура – комплекс систем на основе виртуальных машин, обеспечивающих функционирование всей IT-инфраструктуры, обладающий многими новыми возможностями при сохранении существующей схемы деятельности IT-ресурсов. Вендоры различных платформ виртуализации готовы предоставить информацию об успешных проектах по внедрению виртуальной инфраструктуры в крупных банках, промышленных компаниях, больницах, образовательных учреждениях. Множество достоинств виртуализации операционных систем позволяют компаниям экономить на обслуживании, персонале, аппаратном обеспечении, обеспечении бесперебойной работы, репликации данных и восстановлении после сбоев. Также рынок виртуализации начинает наполняться мощными средствами управления, миграции и поддержки виртуальных инфраструктур, позволяющими использовать преимущества виртуализации наиболее полно. Давайте посмотрим, как именно виртуализация позволяет компаниям, внедряющим у себя виртуальную инфраструктуру, экономить деньги.
10 причин использовать виртуальные машины
При использовании виртуальных машин существенно повышается управляемость в отношении создания резервных копий, создания снимков состояний виртуальных машин («снапшотов») и восстановлений после сбоев.
Порой, стоимость развертывания одного виртуального сервера равна стоимости еще одного физического, в определенных условиях это может оказаться нецелесообразным. К счастью, есть множество бесплатных решений, но они, в основном, ориентированы на домашнего пользователя и малый бизнес.
Несмотря на перечисленные и вполне устранимые недостатки, виртуализация продолжает набирать обороты, и в 2007 году ожидается существенное расширение, как рынка платформ виртуализации, так и средств управления виртуальными инфраструктурами. За последние несколько лет интерес к виртуализации вырос в разы, что можно увидеть по статистике Google Trends:
Тем не менее, в связи со сложностью и высокой стоимостью развертывания и поддержки виртуальной инфраструктуры, а также трудностью правильной оценки возвращения инвестиций, многие проекты по виртуализации увенчались неудачей. По результатам исследований, проведенных Computer Associates среди различных компаний, предпринявших попытки виртуализации, 44 процента не могут охарактеризовать результат как успешный. Это обстоятельство сдерживает многие компании, планирующие проекты по виртуализации. Проблему составляет также факт отсутствия по-настоящему грамотных специалистов в этой области.
Что ждет виртуализацию в будущем
2006 год стал для технологий виртуализации ключевым: множество новых игроков пришли на этот рынок, множество релизов платформ виртуализации и средств управления, а также немалое количество заключенных партнерских соглашений и альянсов, говорят о том, что в будущем технология окажется очень и очень востребованной. Рынок средств виртуализации находится в заключительной стадии своего формирования. Множество производителей аппаратного обеспечения заявили о поддержки технологий виртуализации, а это верный залог успеха любой новой технологии. Виртуализация становится ближе к людям: упрощаются интерфейсы для использования виртуальных машин, появляются, не закрепленные пока официально, соглашения об использовании различных средств и техник, упрощается миграция с одной виртуальной платформы на другую. Безусловно, виртуализация займет свою нишу в списке необходимых технологий и инструментальных средств при проектировании IT-инфраструктуры предприятий. Обычные пользователи также найдут свое применение виртуальным машинам. С ростом производительности аппаратных платформ настольных компьютеров появится возможность поддерживать на одной машине несколько пользовательских окружений и переключаться между ними.
Производители аппаратного обеспечения также не собираются оставаться на месте: помимо существующих техник аппаратной виртуализации, вскоре появятся аппаратные системы, нативно поддерживающие виртуализацию и предоставляющие удобные интерфейсы для разрабатываемого программного обеспечения. Это позволит быстро разрабатывать надежные и эффективные платформы виртуализации. Возможно, что любая устанавливаемая операционная система будет сразу виртуализовываться, а специальное низкоуровневое ПО, при поддержке аппаратных функций, будет осуществлять переключение между запущенными операционными системами без ущерба для производительности.
Сама идея, заложенная в технологиях виртуализации, открывает широкие возможности по их использованию. Ведь, в конечном счете, все делается для удобства пользователя и упрощения использования привычных ему вещей. А можно ли на этом существенно экономить деньги, покажет время.