Virtualizační nástroje virtuální stroj. Implementace virtualizačních nástrojů jako řešení pro centralizovanou správu podnikové infrastruktury

Koncept virtuálního prostředí

Nový směr virtualizace, který poskytuje celkový holistický obraz celé síťové infrastruktury pomocí agregačních technik.

Typy virtualizace

Virtualizace je obecný termín, který zahrnuje abstrakci zdrojů pro mnoho aspektů výpočetní techniky. Typy virtualizace jsou uvedeny níže.

Softwarová virtualizace

Dynamické vysílání

Během dynamického překladu ( binární překlad) problematické příkazy hostujícího OS zachytí hypervizor. Poté, co jsou tyto příkazy nahrazeny bezpečnými, se kontrola nad hostujícím OS vrátí.

Paravirtualizace

Paravirtualizace je virtualizační technika, při které jsou hostované operační systémy připraveny pro spuštění ve virtualizovaném prostředí, pro které je jejich jádro mírně upraveno. Operační systém komunikuje s programem hypervizoru, který mu poskytuje hostované API, místo aby přímo využíval prostředky, jako je tabulka stránek paměti.

Metoda paravirtualizace dosahuje vyššího výkonu než metoda dynamického překladu.

Metoda paravirtualizace je použitelná pouze v případě, že hostující operační systémy mají otevřené zdrojové kódy, které lze upravit na základě licence, nebo pokud byl hypervizor a hostující operační systém vyvinut stejným výrobcem s přihlédnutím k možnosti paravirtualizace hostujícího OS (i když za předpokladu, že hypervizor lze spustit pod nižší úrovní hypervizoru, poté paravirtualizace samotného hypervizoru).

Termín se poprvé objevil v projektu Denali.

Vestavěná virtualizace

výhody:

Sdílení prostředků mezi oběma operačními systémy (adresáře, tiskárny atd.).
Uživatelsky přívětivé rozhraní pro okna aplikací z různých systémů (překrývající se okna aplikací, stejná minimalizace oken jako v hostitelském systému)
Při jemném vyladění na hardwarovou platformu se výkon od původního nativního OS liší jen málo. Rychlé přepínání mezi systémy (méně než 1 sekunda)
Jednoduchý postup aktualizace hostujícího OS.
Obousměrná virtualizace (aplikace na jednom systému běží na druhém a naopak)

Implementace:

Hardwarová virtualizace

výhody:

Zjednodušte vývoj platforem virtualizačního softwaru poskytnutím rozhraní pro správu hardwaru a podpory pro virtuální hostující systémy. To snižuje pracnost a čas potřebný k vývoji virtualizačních systémů.
Schopnost zvýšit výkon virtualizačních platforem. Virtuální hostující systémy jsou spravovány přímo malou middlewarovou vrstvou, hypervizorem, což zvyšuje výkon.
Zabezpečení se zlepšuje a je možné přepínat mezi několika běžícími nezávislými virtualizačními platformami na hardwarové úrovni. Každý z virtuálních strojů může fungovat nezávisle, ve vlastním prostoru hardwarových prostředků, zcela izolovaný od sebe. To vám umožní eliminovat ztráty výkonu spojené s údržbou hostitelské platformy a zvýšit bezpečnost.
Hostující systém přestane souviset s architekturou hostitelské platformy a implementací virtualizační platformy. Technologie hardwarové virtualizace umožňuje provozovat 64bitové hosty na 32bitových hostitelských systémech (s 32bitovými virtualizačními prostředími na hostitelích).

Příklady aplikací:

testovací laboratoře a školení: Na virtuálních strojích je vhodné testovat aplikace, které ovlivňují nastavení operačních systémů, například instalační aplikace. Kvůli snadnému nasazení virtuálních strojů se často používají pro školení v nových produktech a technologiích.
distribuce předinstalovaného softwaru: mnoho vývojářů softwaru vytváří hotové obrazy virtuálních strojů s předinstalovanými produkty a poskytuje je na bezplatné nebo komerční bázi. Tyto služby poskytuje Vmware VMTN nebo Parallels PTN

Virtualizace serveru

umístění několika logických serverů v rámci jednoho fyzického serveru (konsolidace)
spojení několika fyzických serverů do jednoho logického serveru k vyřešení konkrétního problému. Příklad: Oracle Real Application Cluster, technologie grid, vysoce výkonné clustery.

SVISTA
dvaOSdva
Red Hat Enterprise Virtualization pro servery
PowerVM

Virtualizace serverů navíc usnadňuje obnovu poškozených systémů na jakémkoli dostupném počítači, bez ohledu na jeho konkrétní konfiguraci.

Virtualizace pracovních stanic

Virtualizace zdrojů

Sdílení zdrojů (rozdělení na oddíly). Virtualizaci zdrojů lze chápat jako rozdělení jednoho fyzického serveru na několik částí, z nichž každá je pro vlastníka viditelná jako samostatný server. Nejedná se o technologii virtuálního stroje, je implementována na úrovni jádra OS.

V systémech s druhým typem hypervizoru oba operační systémy (host i hypervizor) spotřebovávají fyzické zdroje a vyžadují samostatné licencování. Virtuální servery fungující na úrovni jádra OS nemají téměř žádnou ztrátu výkonu, což umožňuje provozovat stovky virtuálních serverů na jednom fyzickém serveru, které nevyžadují další licence.

Rozdělení místa na disku nebo šířky pásma sítě na několik menších komponent, které jsou lehčí než prostředky stejného typu.

Implementace sdílení zdrojů například zahrnuje (Crossbow Project), který umožňuje vytvořit několik virtuálních síťových rozhraní založených na jednom fyzickém.

Agregace, distribuce nebo přidávání více zdrojů do větších zdrojů nebo sdružování zdrojů. Například symetrické víceprocesorové systémy kombinují mnoho procesorů; RAID a správci disků spojují mnoho disků do jedné velké logické jednotky; RAID a síťová zařízení používají více kanálů kombinovaných tak, že se jeví jako jeden širokopásmový kanál. Na meta úrovni provádějí počítačové clustery vše výše uvedené. Někdy sem patří také síťové souborové systémy abstrahované od datového úložiště, na kterém jsou postaveny, například Vmware VMFS, Solaris / OpenSolaris ZFS, NetApp WAFL

Virtualizace aplikací

výhody:

izolace provádění aplikací: absence nekompatibility a konfliktů;
pokaždé ve své původní podobě: registr není přeplněný, neexistují žádné konfigurační soubory - nezbytné pro server;
nižší spotřeba zdrojů ve srovnání s emulací celého OS.

viz také

Odkazy

Přehled virtualizačních technik, architektur a implementací (Linux), www.ibm.com
Virtuální stroje 2007. Natalia Elmanova, Sergey Pakhomov, ComputerPress 9’2007

Virtualizace serveru

Virtualizace serveru. Neil McAllister, InfoWorld
Virtualizace serverů standardní architektury. Leonid Chernyak, Otevřené systémy
Alternativy k lídrům v kanálu 2009, 17. srpna 2009

Hardwarová virtualizace

Technologie virtualizace hardwaru, ixbt.com
Hardwarová virtualizační spirála. Alexander Alexandrov, Open Systems

Poznámky

Nadace Wikimedia. 2010.

Podívejte se, co je „virtualizace“ v jiných slovnících:

virtualizace- Následující obecná definice je uvedena v pracích sdružení SNIA. „Virtualizace je akt spojení několika zařízení, služeb nebo funkcí vnitřní složky infrastruktury (zadní část) s další externí (přední... ...

virtualizace- Oddělení fyzické vrstvy sítě (umístění a připojení zařízení) od její logické vrstvy (pracovní skupiny a uživatelé). Nakonfigurujte konfiguraci sítě pomocí logických kritérií namísto fyzických. ... Technická příručka překladatele

Virtualizace sítě je proces spojování hardwarových a softwarových síťových zdrojů do jediné virtuální sítě. Síťová virtualizace se dělí na externí, tedy propojení mnoha sítí do jedné virtuální, a interní, vytvářející... ... Wikipedia

Historie virtualizačních technologií sahá více než čtyřicet let zpět. Po období jejich triumfálního používání v 70. a 80. letech minulého století, především na sálových počítačích IBM, však tento koncept při tvorbě podnikových informačních systémů ustoupil do pozadí. Faktem je, že samotný koncept virtualizace je spojen s vytvářením sdílených výpočetních center, s nutností použít jedinou sadu hardwaru k vytvoření několika různých logicky nezávislých systémů. A od poloviny 80. let začal v počítačovém průmyslu dominovat decentralizovaný model organizace informačních systémů založený na minipočítačích a poté na x86 serverech.

Virtualizace pro architekturu x86

Zdálo by se, že v osobních počítačích, které se časem objevily, problém virtualizace hardwarových zdrojů z definice neexistoval, protože každý uživatel měl k dispozici celý počítač se svým vlastním OS. Ale jak se zvýšil výkon PC a rozšířil se rozsah x86 systémů, situace se rychle změnila. „dialektická spirála“ vývoje nabrala další obrátky a na přelomu století začal další cyklus posilování dostředivých sil ke koncentraci výpočetních zdrojů. Na počátku tohoto desetiletí, na pozadí rostoucího zájmu podniků o zvyšování efektivity svých počítačových zdrojů, začala nová etapa ve vývoji virtualizačních technologií, která je nyní spojena především s využitím architektury x86.

Ihned je třeba zdůraznit, že ačkoliv se teoreticky zdálo, že v myšlenkách x86 virtualizace není nic dříve neznámého, mluvili jsme o kvalitativně novém fenoménu pro IT průmysl ve srovnání se situací před 20 lety. Faktem je, že v hardwarové a softwarové architektuře sálových počítačů a unixových počítačů byly problémy s virtualizací na základní úrovni okamžitě vyřešeny. Systém x86 nebyl postaven s očekáváním práce v režimu datového centra a jeho vývoj směrem k virtualizaci je poměrně složitý evoluční proces s mnoha různými možnostmi řešení problému.

Dalším a možná ještě důležitějším bodem jsou zásadně odlišné obchodní modely pro vývoj sálových počítačů a x86. V prvním případě se vlastně bavíme o softwarovém a hardwarovém komplexu jednoho dodavatele pro podporu obecně spíše omezeného rozsahu aplikačního softwaru pro nepříliš široký okruh velkých zákazníků. Ve druhé máme co do činění s decentralizovanou komunitou výrobců zařízení, poskytovatelů základního softwaru a obrovskou armádou vývojářů aplikačního softwaru.

Používání virtualizačních nástrojů x86 začalo koncem 90. let u pracovních stanic: současně s nárůstem počtu klientských verzí OS rostl počet lidí (vývojáři softwaru, specialisté technické podpory, softwaroví experti), kteří potřebovali mít několik najednou na jednom PC neustále rostl.kopie různých OS.

Virtualizace pro serverovou infrastrukturu se začala používat o něco později, a to bylo spojeno především s řešením problémů konsolidace výpočetních zdrojů. Zde se však okamžitě vytvořily dva nezávislé směry: ·
podpora pro heterogenní operační prostředí (včetně spouštění starších aplikací). Nejčastěji se tento případ vyskytuje v rámci podnikových informačních systémů. Technicky je problém vyřešen současným spuštěním několika virtuálních strojů na jednom počítači, z nichž každý obsahuje instanci operačního systému. Ale implementace tohoto režimu se provádí pomocí dvou zásadně odlišných přístupů: plná virtualizace a paravirtualizace; ·
podpora homogenních výpočetních prostředí, která je nejtypičtější pro hostování aplikací ze strany poskytovatelů služeb. Samozřejmě zde můžete využít možnost virtuálních strojů, ale mnohem efektivnější je vytvářet izolované kontejnery založené na jediném jádře OS.

Další životní etapa x86 virtualizačních technologií začala v letech 2004-2006. a souvisel s počátkem jejich masového používání v podnikových systémech. Pokud se tedy dřívější vývojáři zabývali především vytvářením technologií pro spouštění virtuálních prostředí, nyní začaly vystupovat do popředí úkoly správy těchto řešení a jejich integrace do celkové podnikové IT infrastruktury. Zároveň došlo k znatelnému nárůstu poptávky ze strany osobních uživatelů (pokud se ale v 90. letech jednalo o vývojáře a testery, nyní hovoříme o koncových uživatelích – profesionálních i domácích).

Shrneme-li výše uvedené, obecně můžeme zdůraznit následující hlavní scénáře využití virtualizačních technologií zákazníky: ·

vývoj a testování softwaru; ·
modelování provozu reálných systémů na výzkumných stanovištích; ·
konsolidace serverů za účelem zvýšení efektivity využívání zařízení; ·
konsolidace serverů k vyřešení problémů podpory starších aplikací; ·
demonstrace a studium nového softwaru; ·
nasazování a aktualizace aplikačního softwaru v kontextu stávajících informačních systémů; ·
práci koncových uživatelů (hlavně domácích) na počítačích s heterogenním operačním prostředím.

Základní možnosti softwarové virtualizace

Již dříve jsme řekli, že problémy vývoje virtualizačních technologií do značné míry souvisejí s překonáním zděděných vlastností architektury x86 softwaru a hardwaru. A k tomu existuje několik základních metod.

Plná virtualizace (plná, nativní virtualizace). Používají se neupravené instance hostovaných operačních systémů a pro podporu provozu těchto operačních systémů je použita společná vrstva emulace jejich provádění nad hostitelským operačním systémem, kterým je běžný operační systém (obr. 1). Tato technologie se používá zejména ve VMware Workstation, VMware Server (dříve GSX Server, Parallels Desktop, Parallels Server, MS Virtual PC, MS Virtual Server, Virtual Iron. Mezi výhody tohoto přístupu patří relativní snadnost implementace, všestrannost a spolehlivost řešení, všechny funkce správy přebírá hostitelský OS.Nevýhody - vysoké dodatečné režijní náklady na použité hardwarové zdroje, nedostatečné zohlednění vlastností hostujícího OS, menší flexibilita při použití hardwaru, než je nutné.

Paravirtualizace. Jádro hostujícího OS je upraveno tak, že obsahuje novou sadu API, prostřednictvím kterých může pracovat přímo s hardwarem bez konfliktu s jinými virtuálními stroji (VM; obr. 2). V tomto případě není potřeba používat jako hostitelský software plnohodnotný OS, jehož funkce v tomto případě plní speciální systém zvaný hypervizor. Právě tato možnost je dnes nejrelevantnějším směrem ve vývoji serverových virtualizačních technologií a je využívána ve VMware ESX Server, Xen (a řešeních jiných dodavatelů založených na této technologii), Microsoft Hyper-V. Výhody této technologie spočívají v tom, že není potřeba hostitelský OS – virtuální počítače se instalují virtuálně na holý kov a hardwarové zdroje se využívají efektivně. Nevýhodou je složitost implementace přístupu a nutnost vytvořit specializovaný hypervizor OS.

Virtualizace na úrovni jádra OS (virtualizace na úrovni operačního systému). Tato možnost zahrnuje použití jednoho hostitelského jádra OS k vytvoření nezávislých paralelních operačních prostředí (obr. 3). Pro hostovaný software je vytvořeno pouze vlastní síťové a hardwarové prostředí. Tato možnost se používá ve Virtuozzo (pro Linux a Windows), OpenVZ (bezplatná verze Virtuozzo) a Solaris Containers. Výhody - vysoká efektivita využití hardwarových prostředků, nízká technická režie, výborná ovladatelnost, minimalizace nákladů na nákup licencí. Nevýhody - implementace pouze homogenních výpočetních prostředí.

Virtualizace aplikací znamená použití modelu silné izolace aplikačních programů s řízenou interakcí s OS, ve kterém je virtualizována každá instance aplikace a všechny její hlavní komponenty: soubory (včetně systémových), registr, fonty, INI soubory, COM objekty. , služby (obr. 4). Aplikace se spouští bez instalační procedury v jejím tradičním smyslu a lze ji spustit přímo z externího média (například z flash karet nebo ze síťových složek). Z pohledu IT oddělení má tento přístup zjevné výhody: urychluje nasazení a správu desktopových systémů, minimalizuje nejen konflikty mezi aplikacemi, ale také nutnost testování kompatibility aplikací. Ve skutečnosti se tato konkrétní možnost virtualizace používá v Sun Java Virtual Machine, Microsoft Application Virtualization (dříve nazývané Softgrid), Thinstall (který se stal součástí VMware na začátku roku 2008), Symantec/Altiris.

Otázky týkající se výběru virtualizačního řešení

Říci: „produkt A je řešením pro virtualizaci softwaru“ vůbec nestačí k pochopení skutečných schopností „A“. K tomu je třeba se blíže podívat na různé vlastnosti nabízených produktů.

První z nich souvisí s podporou různých operačních systémů jako hostitelských a hostovaných systémů a také s možností spouštět aplikace ve virtuálních prostředích. Při výběru virtualizačního produktu musí mít zákazník na paměti také širokou škálu technických charakteristik: úroveň ztráty výkonu aplikace v důsledku objevení se nové operační vrstvy, potřeba dalších výpočetních zdrojů pro provozování virtualizačního mechanismu, potřeba dalších výpočetních zdrojů pro provoz virtualizačního mechanismu. a rozsah podporovaných periferií.

Kromě vytváření mechanismů pro spouštění virtuálních prostředí se dnes do popředí dostávají úkoly správy systémů: přeměna fyzických prostředí na virtuální a naopak, obnova systému v případě selhání, přenos virtuálních prostředí z jednoho počítače na druhý, nasazení a správa software, zajištění bezpečnosti atd.

A konečně jsou důležité nákladové ukazatele použité virtualizační infrastruktury. Je třeba mít na paměti, že zde ve struktuře nákladů nemusí být hlavní ani tak cena samotných virtualizačních nástrojů, ale možnost ušetřit na nákupu licencí pro základní OS nebo obchodní aplikace.

Klíčoví hráči na trhu virtualizace x86

Trh s virtualizačními nástroji se začal formovat před necelými deseti lety a dnes nabyl zcela konkrétní podoby.

VMware, vytvořený v roce 1998, je jedním z průkopníků ve využívání virtualizačních technologií pro počítače x86 a dnes zaujímá vedoucí pozici na tomto trhu (podle některých odhadů je jeho podíl 70-80 %). Od roku 2004 je dceřinou společností ECM Corporation, na trhu však působí samostatně pod vlastní značkou. Podle EMC se pracovní síla VMware během této doby rozrostla z 300 na 3 000 lidí a tržby se ročně zdvojnásobily. Podle oficiálně oznámených informací se roční příjem společnosti (z prodeje virtualizačních produktů a souvisejících služeb) nyní blíží 1,5 miliardám USD.Tato data dobře odrážejí všeobecný nárůst poptávky trhu po virtualizačních nástrojích.

WMware dnes nabízí komplexní virtualizační platformu třetí generace, VMware Virtual Infrastructure 3, která zahrnuje nástroje pro jednotlivá PC i datová centra. Klíčovou součástí tohoto softwarového balíčku je hypervizor VMware ESX Server. Společnosti mohou také využít bezplatný produkt VMware Virtual Server, který je k dispozici pro pilotní projekty.

Parallels je nový (od ledna 2008) název SWsoft, který je také veteránem na trhu virtualizačních technologií. Jeho klíčovým produktem je Parallels Virtuozzo Containers, virtualizační řešení na úrovni operačního systému, které umožňuje provozovat více izolovaných kontejnerů (virtuálních serverů) na jediném Windows nebo Linux serveru. Pro automatizaci obchodních procesů poskytovatelů hostingu je nabízen nástroj Parallels Plesk Control Panel. V posledních letech společnost aktivně vyvíjí nástroje pro virtualizaci desktopů - Parallels Workstation (pro Windows a Linux) a Parallels Desktop pro Mac (pro Mac OS na počítačích x86). V roce 2008 oznámila vydání nového produktu - Parallels Server, který podporuje serverový mechanismus virtuálních strojů využívajících různé operační systémy (Windows, Linux, Mac OS).

Virtualizace serveru. Zde jsou nabízeny dva různé technologické přístupy: pomocí Microsoft Virtual Server 2005 a nového řešení Hyper-V Server (aktuálně ve verzi beta). ·
Virtualizace pro PC. Provedeno pomocí bezplatného produktu Microsoft Vitrual PC 2007. ·
Virtualizace aplikací. Pro takové úlohy je navržen systém Microsoft SoftGrid Application Virtualization (dříve nazývaný SoftGrid). ·
Virtualizace prezentace. Je implementován pomocí Microsoft Windows Server Terminal Services a obecně jde o dlouho známý režim terminálového přístupu. ·
Integrovaná správa virtuálních systémů. System Center Virtual Machine Manager, vydaný koncem minulého roku, hraje klíčovou roli při řešení těchto problémů.

Sun Microsystems nabízí vícevrstvou sadu technologií: tradiční OS, správu prostředků, virtualizaci OS, virtuální stroje a pevné oddíly. Tato sekvence je postavena na principu zvýšení úrovně izolace aplikace (ale zároveň snížení flexibility řešení). Všechny virtualizační technologie Sun jsou implementovány v rámci operačního systému Solaris. Z hlediska hardwaru je všude podpora architektury x64, ačkoli systémy založené na UltraSPARC jsou zpočátku pro tyto technologie vhodnější. Jiné operační systémy, včetně Windows a Linuxu, lze použít jako virtuální stroje.

Citrix Systems Corporation je uznávaným lídrem v infrastrukturách vzdáleného přístupu k aplikacím. Vážně posílila svou pozici na poli virtualizačních technologií zakoupením společnosti XenSource, vývojáře Xen, jedné z předních technologií virtualizace operačních systémů, v roce 2007 za 500 milionů dolarů. Těsně před touto dohodou představila společnost XenSource novou verzi svého vlajkového produktu XenEnterprise založeného na jádře Xen 4. Akvizice způsobila v IT průmyslu určitý zmatek, protože Xen je projekt s otevřeným zdrojovým kódem a jeho technologie jsou základem komerčních produktů od dodavatelů, jako jsou např. , Sun, Red Hat a Novell. Stále existuje určitá nejistota ohledně pozice Citrixu v budoucí propagaci Xenu, a to i z hlediska marketingu. První produkt společnosti založený na technologii Xen, Citrix XenDesktop (pro virtualizaci PC), má být uveden na trh v první polovině roku 2008. Poté se očekává uvedení aktualizované verze XenServeru.

V listopadu 2007 společnost Oracle oznámila svůj vstup na trh virtualizace a představila software s názvem Oracle VM pro virtualizaci serverových aplikací od této společnosti a dalších výrobců. Nové řešení zahrnuje komponentu open source serverového softwaru a integrovanou konzolu pro správu založenou na prohlížeči pro vytváření a správu virtuálních fondů serverů běžících na systémech založených na architektuře x86 a x86-64. Odborníci to viděli jako neochotu společnosti Oracle podporovat uživatele, kteří provozují její produkty ve virtuálních prostředích od jiných výrobců. Je známo, že řešení Oracle VM je implementováno na základě hypervizoru Xen. Jedinečnost tohoto kroku společnosti Oracle spočívá ve skutečnosti, že se zdá, že se jedná o první případ v historii počítačové virtualizace, kdy technologie není ve skutečnosti přizpůsobena operačnímu prostředí, ale konkrétním aplikacím.

Virtualizační trh očima IDC

Trh virtualizace architektury x86 je ve fázi rychlého rozvoje a jeho struktura ještě nebyla stanovena. To komplikuje hodnocení jeho absolutních ukazatelů a srovnávací analýzu zde prezentovaných produktů. Tuto tezi potvrzuje zpráva IDC „Enterprise Virtualization Software: Customer Needs and Strategies“ zveřejněná v listopadu loňského roku. Největší zájem v tomto dokumentu je o možnost strukturování softwaru pro virtualizaci serverů, ve kterém IDC identifikuje čtyři hlavní komponenty (obr. 5).

Virtualizační platforma. Je založen na hypervizoru, základních prvcích správy zdrojů a aplikačním programovacím rozhraní (API). Mezi klíčové charakteristiky patří počet soketů a počet procesorů podporovaných jedním virtuálním strojem, počet hostů dostupných v rámci jedné licence a rozsah podporovaných operačních systémů.

Správa virtuálních strojů. Zahrnuje nástroje pro správu hostitelského softwaru a virtuálních serverů. Zde jsou dnes nejpatrnější rozdíly v nabídkách prodejců, a to jak ve skladbě funkcí, tak ve škálování. IDC je však přesvědčeno, že možnosti nástrojů předních výrobců se rychle vyrovnají a fyzické a virtuální servery budou spravovány prostřednictvím jediného rozhraní.

Infrastruktura virtuálních strojů.Široká škála doplňkových nástrojů, které provádějí úkoly jako je migrace softwaru, automatický restart, vyrovnávání zátěže virtuálních strojů atd. Právě schopnosti tohoto softwaru podle IDC rozhodujícím způsobem ovlivní výběr dodavatelů ze strany zákazníků, a to je na úrovni těchto nástrojů bude bitva vedena mezi prodejci.

Virtualizační řešení. Sada produktů, které umožňují propojit výše uvedené základní technologie s konkrétními typy aplikací a podnikových procesů.

Z hlediska obecné analýzy situace na trhu IDC identifikuje tři tábory účastníků. První předěl je mezi těmi, kteří virtualizují na nejvyšší úrovni OS (SWsoft a Sun) a na nejnižší úrovni OS (VMware, XenSource, Virtual Iron, Red Hat, Microsoft, Novell). První možnost umožňuje vytvářet nejúčinnější řešení z hlediska výkonu a dodatečných nákladů na zdroje, ale implementovat pouze homogenní výpočetní prostředí. Druhý umožňuje provozovat na jednom počítači několik operačních systémů různých typů. V rámci druhé skupiny tvoří IDC další linii oddělující dodavatele samostatných virtualizačních produktů (VMware, XenSource, Virtual Iron) a výrobce operačních systémů, které zahrnují virtualizační nástroje (Microsoft, Red Hat, Novell).

Z našeho pohledu není struktura trhu navržená IDC příliš přesná. Za prvé, IDC z nějakého důvodu nezdůrazňuje přítomnost dvou zásadně odlišných typů virtuálních strojů – využívajících hostitelský OS (VMware, Virtual Iron, Microsoft) a hypervizor (VMware, XenSource, Red Hat, Microsoft, Novell). Za druhé, pokud mluvíme o hypervizoru, je užitečné rozlišovat mezi těmi, kteří používají své vlastní základní technologie (VMware, XenSource, Virtual Iron, Microsoft) a těmi, kteří licencují jiné (Red Hat, Novell). A nakonec je třeba říci, že SWsoft a Sun mají ve svém arzenálu nejen virtualizační technologie na úrovni OS, ale také nástroje pro podporu virtuálních strojů.

Anotace: Informační technologie přinesly do života moderní společnosti mnoho užitečného a zajímavého. Každý den vynalézaví a talentovaní lidé přicházejí se stále více novými aplikacemi pro počítače jako efektivními nástroji pro výrobu, zábavu a spolupráci. Mnoho různého softwaru a hardwaru, technologií a služeb nám umožňuje každý den zlepšovat pohodlí a rychlost práce s informacemi. Je stále obtížnější vyčlenit z proudu technologií, které na nás padají, skutečně užitečné technologie a naučit se je využívat s maximálním užitkem. Tato přednáška bude hovořit o další neuvěřitelně slibné a skutečně efektivní technologii, která rychle proniká do světa počítačů – virtualizační technologii, která zaujímá klíčové místo v konceptu cloud computingu.

Cílem této přednášky je získat informace o virtualizačních technologiích, terminologii, typech a hlavních výhodách virtualizace. Seznamte se s hlavními řešeními předních IT prodejců. Zvažte vlastnosti virtualizační platformy Microsoft.

Virtualizační technologie

Podle statistik nepřesahuje průměrná míra využití kapacity procesoru u serverů s Windows 10 %, u unixových systémů je toto číslo lepší, nicméně v průměru nepřesahuje 20 %. Nízká efektivita využití serverů je vysvětlena přístupem „jedna aplikace – jeden server“, který je široce používán od počátku 90. let, tedy pokaždé, když si společnost koupí nový server pro nasazení nové aplikace. V praxi to samozřejmě znamená rychlý nárůst serverového parku a v důsledku toho i zvýšení jeho nákladů. správa, Spotřeba energie a chlazení, stejně jako potřeba dalších prostor pro instalaci více a více serverů a nákup licencí pro serverový OS.

Virtualizace zdrojů fyzického serveru vám umožňuje pružně je rozdělovat mezi aplikace, z nichž každá „vidí“ pouze prostředky, které jsou jí přiděleny, a „věří“, že jí byl přidělen samostatný server, tedy v tomto případě „jeden server – několik aplikace“, ale bez snížení výkonu, dostupnosti a bezpečnosti serverových aplikací. Kromě toho virtualizační řešení umožňují provozovat různé operační systémy na oddílech emulací jejich systémových volání na hardwarové prostředky serveru.

Rýže. 2.1.

Virtualizace je založena na schopnosti jednoho počítače vykonávat práci několika počítačů distribucí svých zdrojů do více prostředí. Pomocí virtuálních serverů a virtuálních desktopů můžete hostovat více operačních systémů a více aplikací na jednom místě. Fyzická a geografická omezení tak přestávají mít jakýkoli význam. Kromě úspory energie a snížení nákladů díky efektivnějšímu využívání hardwarových zdrojů poskytuje virtuální infrastruktura vysokou úroveň dostupnosti zdrojů, efektivnější správu, vylepšené zabezpečení a vylepšené zotavení po havárii.

V širokém smyslu je pojem virtualizace skrytí skutečné implementace procesu nebo objektu před jeho skutečnou reprezentací pro toho, kdo jej používá. Produkt virtualizace je něco vhodného k použití, ve skutečnosti má složitější nebo úplně jinou strukturu, odlišnou od té, která je vnímána při práci s objektem. Jinými slovy, dochází k oddělení reprezentace od implementace něčeho. Virtualizace je navržena tak, aby abstrahovala software z hardwaru.

Ve výpočetní technice pojem „virtualizace“ obvykle označuje abstrakci výpočetních zdrojů a poskytování systému uživateli, který „zapouzdřuje“ (skrývá) jeho vlastní implementaci.. Jednoduše řečeno, uživatel pracuje s pohodlnou reprezentací objektu a nezáleží mu na tom, jak je objekt ve skutečnosti strukturován.

O možnost provozovat více virtuálních strojů na jednom fyzickém stroji je v dnešní době mezi počítačovými profesionály velký zájem nejen proto, že zvyšuje flexibilitu IT infrastruktury, ale také proto, že virtualizace ve skutečnosti šetří peníze.

Historie vývoje virtualizačních technologií sahá více než čtyřicet let zpět. IBM byla první, kdo uvažoval o vytváření virtuálních prostředí pro různé uživatelské úlohy, tehdy ještě na sálových počítačích. V 60. letech minulého století měla virtualizace čistě vědecký zájem a byla originálním řešením pro izolaci počítačových systémů v rámci jednoho fyzického počítače. Po nástupu osobních počítačů zájem o virtualizaci poněkud zeslábl v důsledku rychlého rozvoje operačních systémů, které kladly adekvátní nároky na tehdejší hardware. Rychlý růst výkonu počítačového hardwaru na konci devadesátých let minulého století však donutil IT komunitu znovu připomenout technologie virtualizace softwarových platforem.

V roce 1999 společnost VMware představila technologii virtualizace systémů na bázi x86 jako účinný prostředek transformace systémů založených na platformě x86 na jedinou, obecně použitelnou, účelovou hardwarovou infrastrukturu, která poskytuje úplnou izolaci, přenositelnost a široký výběr operačních systémů pro aplikace. prostředí. VMware byl jedním z prvních, kdo vážně vsadil výhradně na virtualizaci. Jak čas ukázal, ukázalo se to jako naprosto oprávněné. WMware dnes nabízí komplexní virtualizační platformu čtvrté generace, VMware vSphere 4, která zahrnuje nástroje pro jednotlivá PC i datová centra. Klíčovou součástí tohoto softwarového balíčku je hypervizor VMware ESX Server. Později se do „bitvy“ o místo v tomto módním směru rozvoje informačních technologií zapojily takové společnosti jako Parallels (dříve SWsoft), Oracle (Sun Microsystems), Citrix Systems (XenSourse).

Společnost Microsoft vstoupila na trh virtualizace v roce 2003 akvizicí společnosti Connectix a vydala svůj první produkt, Virtual PC, pro stolní počítače. Od té doby soustavně rozšiřovala nabídku v této oblasti a dnes téměř dokončila formování virtualizační platformy, která zahrnuje taková řešení jako Windows 2008 Server R2 s komponentou Hyper-V, Microsoft Application Virtualization (App-v) , Microsoft Virtual Desktop Infrastructure (VDI), Remote Desktop Services, System Center Virtual Machine Manager.

Poskytovatelé virtualizačních technologií dnes nabízejí spolehlivé a snadno spravovatelné platformy a trh s těmito technologiemi zažívá boom. Podle předních odborníků je dnes virtualizace jednou ze tří nejslibnějších počítačových technologií. Mnoho odborníků předpovídá, že do roku 2015 bude zhruba polovina všech počítačových systémů virtuálních.

Zvýšený zájem o virtualizační technologie v současnosti není náhodný. Výpočetní výkon současných procesorů rychle roste a otázkou ani není, za co tento výkon utratit, ale fakt, že moderní „móda“ dvoujádrových a vícejádrových systémů, která již pronikla i do osobních počítačů ( notebooky a stolní počítače), nemůže být lepší, umožňuje realizovat nejbohatší potenciál nápadů pro virtualizaci operačních systémů a aplikací a posouvat snadnost používání počítače na novou kvalitativní úroveň. Virtualizační technologie se stávají jednou z klíčových součástí (včetně marketingových) v nejnovějších a budoucích procesorech Intel a AMD, v operačních systémech od Microsoftu a řady dalších společností.

Výhody virtualizace

Zde jsou hlavní výhody virtualizačních technologií:

Efektivní využití výpočetních zdrojů. Místo 3 nebo dokonce 10 serverů, zatížených na 5–20 %, můžete použít jeden, který se používá na 50–70 %. Mimo jiné to také šetří energii a také výrazné snížení finančních investic: je zakoupen jeden high-tech server, který plní funkce 5-10 serverů. Virtualizace může dosáhnout výrazně efektivnějšího využití zdrojů, protože sdružuje zdroje standardní infrastruktury a překonává omezení staršího modelu jedné aplikace na server.
Snížení nákladů na infrastrukturu: Virtualizace snižuje počet serverů a souvisejícího IT vybavení v datovém centru. Výsledkem je snížení požadavků na údržbu, napájení a chlazení aktiv a mnohem méně peněz se utratí za IT.
Snížené náklady na software. Někteří výrobci softwaru zavedli samostatná licenční schémata speciálně pro virtuální prostředí. Zakoupením jedné licence pro Microsoft Windows Server 2008 Enterprise tedy například získáte právo jej používat současně na 1 fyzickém serveru a 4 virtuálních (v rámci jednoho serveru) a Windows Server 2008 Datacenter je licencován pouze na počet procesorů a lze je používat současně na neomezeném počtu procesorů.počet virtuálních serverů.
Zvýšená flexibilita a odezva systému: Virtualizace nabízí novou metodu správy IT infrastruktury a pomáhá správcům IT trávit méně času opakovanými úkoly, jako je zajišťování, konfigurace, monitorování a údržba. Mnoho systémových administrátorů se setkalo s problémy, když došlo k selhání serveru. A nemůžete vyjmout pevný disk, přesunout jej na jiný server a spustit vše jako předtím... A co instalace? vyhledávání ovladačů, nastavení, spouštění... a vše vyžaduje čas a prostředky. Při použití virtuálního serveru je možné okamžité spuštění na jakémkoli hardwaru, a pokud takový server neexistuje, můžete si stáhnout hotový virtuální stroj s nainstalovaným a nakonfigurovaným serverem z knihoven podporovaných společnostmi, které vyvíjejí hypervizory (virtualizační programy) .
Na stejném počítači mohou běžet nekompatibilní aplikace. Při použití virtualizace na jednom serveru je možné instalovat servery Linux a Windows, brány, databáze a další aplikace, které jsou zcela nekompatibilní v rámci stejného nevirtualizovaného systému.
Zvyšte dostupnost aplikací a zajistěte kontinuitu podnikání: Díky spolehlivému zálohování a migraci celých virtuálních prostředí bez přerušení služeb můžete snížit plánované prostoje a zajistit rychlou obnovu systému v kritických situacích. „Pád“ jednoho virtuálního serveru nevede ke ztrátě zbývajících virtuálních serverů. Navíc v případě výpadku jednoho fyzického serveru je možné jej automaticky nahradit záložním serverem. Navíc k tomu dochází bez povšimnutí uživatelů bez restartu. Tím je zajištěna kontinuita podnikání.
Snadné možnosti archivace. Vzhledem k tomu, že pevný disk virtuálního stroje je obvykle reprezentován jako soubor určitého formátu umístěný na nějakém fyzickém médiu, virtualizace umožňuje jednoduše zkopírovat tento soubor na záložní médium jako prostředek archivace a zálohování celého virtuálního stroje. Další skvělou funkcí je možnost úplného obnovení serveru z archivu. Nebo můžete server vyzvednout z archivu, aniž byste zničili aktuální server, a podívat se na stav věcí za poslední období.
Zvýšení správy infrastruktury: použití centralizované správy virtuální infrastruktury umožňuje zkrátit čas na správu serveru, poskytuje vyrovnávání zátěže a „živou“ migraci virtuálních strojů.

Virtuální stroj budeme nazývat softwarové nebo hardwarové prostředí, které skrývá skutečnou implementaci procesu nebo objektu před jeho viditelnou reprezentací.

je zcela izolovaný softwarový kontejner, který provozuje svůj vlastní operační systém a aplikace, stejně jako fyzický počítač. Virtuální stroj se chová stejně jako fyzický počítač a obsahuje vlastní virtuální (tj. softwarovou) RAM, pevný disk a síťový adaptér..

OS nedokáže rozlišovat mezi virtuálními a fyzickými stroji. Totéž lze říci o aplikacích a dalších počítačích v síti. Dokonce i sama sebe virtuální stroj považuje se za „skutečný“ počítač. I tak se virtuální stroje skládají výhradně ze softwarových komponent a nezahrnují hardware. To jim dává řadu jedinečných výhod oproti fyzickému hardwaru.

Rýže. 2.2.

Podívejme se na hlavní funkce virtuálních strojů podrobněji:

Kompatibilita. Virtuální stroje jsou obecně kompatibilní se všemi standardními počítači. Stejně jako fyzický počítač má virtuální počítač svůj vlastní hostovaný operační systém a spouští své vlastní aplikace. Obsahuje také všechny komponenty standardní pro fyzický počítač (základní deska, grafická karta, síťový řadič atd.). Virtuální stroje jsou proto plně kompatibilní se všemi standardními operačními systémy, aplikacemi a ovladači zařízení. Virtuální stroj lze použít ke spuštění jakéhokoli softwaru vhodného pro odpovídající fyzický počítač.
Izolace. Virtuální stroje jsou od sebe zcela izolované, jako by to byly fyzické počítače. Virtuální stroje mohou sdílet fyzické zdroje jednoho počítače a přitom zůstat od sebe zcela izolované, jako by to byly samostatné fyzické stroje. Pokud například na jednom fyzickém serveru běží čtyři virtuální počítače a jeden z nich selže, dostupnost zbývajících tří počítačů není ovlivněna. Izolace je důležitým důvodem, proč jsou aplikace běžící ve virtuálním prostředí mnohem dostupnější a bezpečnější než aplikace běžící na standardním nevirtualizovaném systému.
Zapouzdření. Virtuální stroje zcela zapouzdřují výpočetní prostředí. Virtuální stroj je softwarový kontejner, který sdružuje nebo „zapouzdřuje“ kompletní sadu virtuálních hardwarových prostředků, stejně jako OS a všechny jeho aplikace, v softwarovém balíčku. Díky zapouzdření jsou virtuální stroje neuvěřitelně mobilní a snadno se spravují. Virtuální stroj lze například přesunout nebo zkopírovat z jednoho umístění do druhého stejně jako jakýkoli jiný programový soubor. Virtuální stroj lze navíc uložit na libovolné standardní paměťové médium: od kompaktní paměťové karty USB flash po podnikové úložné sítě.
Nezávislost na hardwaru. Virtuální stroje jsou zcela nezávislé na základním fyzickém hardwaru, na kterém běží. Například pro virtuální počítač s virtuálními součástmi (CPU, síťová karta, řadič SCSI) můžete nakonfigurovat nastavení, která se zcela liší od fyzických vlastností základního hardwaru. Virtuální stroje mohou dokonce provozovat různé operační systémy (Windows, Linux atd.) na stejném fyzickém serveru. V kombinaci s vlastnostmi zapouzdření a kompatibility poskytuje nezávislost na hardwaru možnost volně přesouvat virtuální stroje z jednoho počítače s procesorem x86 na druhý beze změny ovladačů zařízení, operačního systému nebo aplikací. Hardwarová nezávislost také umožňuje provozovat na jednom fyzickém počítači kombinaci zcela odlišných operačních systémů a aplikací.

Podívejme se na hlavní typy virtualizace, jako jsou:

virtualizace serverů (plná virtualizace a paravirtualizace)
virtualizace na úrovni operačního systému,
virtualizace aplikací,
virtualizace prezentací.

Jen líní lidé dnes o virtualizaci nikdy neslyšeli. Bez nadsázky lze říci, že dnes jde o jeden z hlavních trendů rozvoje IT. Mnoho správců má však stále velmi kusé a roztříštěné znalosti o tomto tématu a mylně se domnívají, že virtualizace je dostupná pouze velkým společnostem. Vzhledem k aktuálnosti tématu jsme se rozhodli vytvořit novou sekci a zahájit sérii článků o virtualizaci.

Co je virtualizace?

Virtualizace je dnes velmi široký a rozmanitý pojem, ale nebudeme dnes zvažovat všechny její aspekty, to daleko přesahuje rámec tohoto článku. Těm, kteří se s touto technologií teprve seznamují, bude stačit zjednodušený model, proto jsme se snažili tento materiál co nejvíce zjednodušit a zobecnit, aniž bychom zacházeli do detailů implementace na konkrétní platformě.

Co je tedy virtualizace? Jedná se o schopnost provozovat několik virtuálních strojů vzájemně izolovaných na jednom fyzickém počítači, z nichž každý si bude „myslet“, že běží na samostatném fyzickém počítači. Zvažte následující diagram:

Speciální software běží nad skutečným hardwarem - hypervizor(neboli monitor virtuálního stroje), který zajišťuje emulaci virtuálního hardwaru a interakci virtuálních strojů se skutečným hardwarem. Je také zodpovědný za komunikaci mezi virtuálními počítači a skutečným prostředím prostřednictvím sítě, sdílených složek, sdílené schránky atd.

Hypervizor může pracovat buď přímo nad hardwarem, nebo na úrovni operačního systému; existují také hybridní implementace, které pracují nad speciálně nakonfigurovaným OS v minimální konfiguraci.

Pomocí hypervizoru jsou vytvářeny virtuální stroje, pro které je emulována minimální požadovaná sada virtuálního hardwaru a přístup ke sdíleným prostředkům hlavního PC, tzv. hostitel Každý virtuální stroj, stejně jako běžný počítač, obsahuje vlastní instanci operačního systému a aplikačního softwaru a následná interakce s nimi se neliší od práce s běžným počítačem nebo serverem.

Jak je strukturován virtuální stroj?

Navzdory zdánlivé složitosti je virtuální počítač (VM) pouze složka se soubory; v závislosti na konkrétní implementaci se jejich sada a počet mohou lišit, ale jakýkoli virtuální počítač je založen na stejné minimální sadě souborů; přítomnost zbytku je není kritický.

Největší význam má soubor virtuálního pevného disku, jehož ztráta se rovná výpadku pevného disku běžného PC. Druhým nejdůležitějším je konfigurační soubor VM, který obsahuje popis hardwaru virtuálního stroje a sdílených hostitelských prostředků, které jsou mu přiděleny. Mezi takové zdroje patří například virtuální paměť, což je vyhrazená oblast sdílené paměti hostitele.

Ztráta konfiguračního souboru v zásadě není kritická, pokud máte pouze jeden virtuální HDD soubor, můžete virtuální stroj spustit opětovným vytvořením jeho konfigurace. Stejně jako mít pouze jeden pevný disk, můžete jej připojit k jinému počítači podobné konfigurace a získat plně funkční stroj.

Kromě toho může složka ve virtuálním počítači obsahovat další soubory, které však nejsou kritické, i když jejich ztráta může být také nežádoucí (například snímky, které umožňují vrátit stav virtuálního počítače zpět).

Výhody virtualizace

V závislosti na účelu se virtualizace desktopů a serverů dělí. První se používá především pro účely školení a testování. Nyní, abyste mohli studovat nějakou technologii nebo otestovat implementaci jakékoli služby v podnikové síti, potřebujete pouze poměrně výkonné nástroje pro virtualizaci PC a desktopů. Počet virtuálních strojů, které můžete mít ve své virtuální laboratoři, je omezen pouze velikostí disku, počet současně běžících strojů je omezen především velikostí dostupné paměti RAM.

Na obrázku níže je okno nástroje pro virtualizaci desktopů z naší testovací laboratoře, ve kterém běží Windows 8.

Vizualizace serveru je široce používána v IT infrastrukturách jakékoli úrovně a umožňuje používat jeden fyzický server pro provoz několika virtuálních serverů. Výhody této technologie jsou zřejmé:

Optimální využití výpočetních zdrojů

Není žádným tajemstvím, že výpočetní výkon i serverů základní úrovně a průměrných počítačů je pro mnoho úloh a serverových rolí nadměrný a není plně využíván. To se obvykle řeší přidáním dalších rolí serveru, ale tento přístup výrazně komplikuje správu serveru a zvyšuje pravděpodobnost selhání. Virtualizace vám umožňuje bezpečně využívat volné výpočetní zdroje tím, že každé kritické roli vyhradí svůj vlastní server. Nyní, abyste provedli údržbu, řekněme, webového serveru, nemusíte zastavovat databázový server

Úspora fyzických zdrojů

Použití jednoho fyzického serveru místo několika umožňuje efektivně šetřit energii, prostor v serverové místnosti a náklady na související infrastrukturu. To je důležité zejména pro malé společnosti, které mohou výrazně snížit náklady na pronájem díky zmenšení fyzické velikosti zařízení, například není potřeba mít dobře větranou serverovnu s klimatizací.

Zvýšená škálovatelnost a rozšiřitelnost infrastruktury

Jak společnost roste, schopnost rychle a bez významných nákladů zvýšit výpočetní výkon podniku nabývá na důležitosti. Tato situace obvykle zahrnuje výměnu serverů za výkonnější a následnou migraci rolí a služeb ze starých serverů na nové. Provedení takového přechodu bez poruch, prostojů (včetně plánovaných) a různých druhů „přechodových období“ je téměř nemožné, což z každého takového rozšíření dělá malou nouzi pro společnost a administrátory, kteří jsou často nuceni pracovat v noci a na víkendy.

Virtualizace nám umožňuje řešit tento problém mnohem efektivněji. Pokud existují volné hostitelské výpočetní zdroje, můžete je snadno přidat do požadovaného virtuálního stroje, například zvýšit množství dostupné paměti nebo přidat jádra procesoru. Pokud je potřeba výrazněji zvýšit výkon, vytvoří se nový hostitel na výkonnějším serveru, kam se přenese virtuální stroj, který potřebuje prostředky.

Odstávka je v této situaci velmi krátká a závisí na době potřebné ke zkopírování souborů VM z jednoho serveru na druhý. Mnoho moderních hypervizorů navíc obsahuje funkci „živé migrace“, která vám umožňuje přesouvat virtuální stroje mezi hostiteli bez jejich zastavení.

Zvýšená odolnost proti chybám

Fyzické selhání serveru je možná jedním z nejnepříjemnějších okamžiků v práci správce systému. Situaci komplikuje skutečnost, že fyzická instance OS je téměř vždy závislá na hardwaru, což znemožňuje rychlé spuštění systému na jiném hardwaru. Virtuální stroje tuto nevýhodu nemají, pokud selže hostitelský server, jsou všechny virtuální stroje rychle a bez problémů převedeny na jiný, funkční server.

Rozdíly v hardwaru serverů v tomto případě nehrají žádnou roli, virtuální stroje můžete vzít ze serveru na platformě Intel a o pár minut později je úspěšně spustit na novém hostiteli běžícím na platformě AMD.

Stejná okolnost umožňuje dočasně vyřadit servery z důvodu údržby nebo změnit jejich hardware, aniž by se zastavily virtuální stroje na nich běžící, stačí je dočasně přesunout na jiného hostitele.

Schopnost podporovat starší operační systémy

Navzdory neustálému pokroku a vydávání nových verzí softwaru podnikový sektor často nadále používá zastaralé verze softwaru; 1C:Enterprise 7.7 je dobrým příkladem. Virtualizace umožňuje integraci takového softwaru do moderní infrastruktury bez dalších nákladů, může být také užitečná, když se starý počítač se zastaralým OS porouchá a není možné jej provozovat na moderním hardwaru. Hypervisor umožňuje emulovat sadu zastaralého hardwaru, aby byla zajištěna kompatibilita se staršími operačními systémy, a speciální nástroje umožňují přenést fyzický systém do virtuálního prostředí bez ztráty dat.

Virtuální sítě

Je těžké si představit moderní PC bez nějakého síťového připojení. Moderní virtualizační technologie proto umožňují virtualizovat nejen počítače, ale i sítě. Stejně jako běžný počítač může mít virtuální stroj jeden nebo více síťových adaptérů, které lze připojit buď k externí síti, prostřednictvím jednoho z fyzických síťových rozhraní hostitele, nebo k jedné z virtuálních sítí. Virtuální síť je virtuální síťový přepínač, ke kterému jsou připojeny síťové adaptéry virtuálních strojů. V případě potřeby lze v takové síti pomocí hypervizoru implementovat služby DHCP a NAT pro přístup k internetu prostřednictvím internetového připojení hostitele.

Možnosti virtuálních sítí umožňují vytvářet poměrně složité konfigurace sítě i v rámci stejného hostitele; podívejme se například na následující schéma:

Hostitel je připojen k externí síti prostřednictvím fyzického síťového adaptéru LAN 0, virtuální stroj VM5 je připojen k externí síti přes stejné fyzické rozhraní přes síťový adaptér VM LAN 0. Pro ostatní stroje na externí síti jsou hostitel a VM5 dva různé počítače, každý z nich má svou vlastní síťovou adresu, vlastní síťovou kartu s vlastní MAC adresou. Druhá síťová karta VM5 je připojena k virtuálnímu přepínači virtuální sítě VMNET 1, jsou k němu připojeny i síťové adaptéry virtuálních strojů VM1-VM4. V rámci jednoho fyzického hostitele jsme tedy zorganizovali zabezpečenou interní síť, která má přístup do vnější sítě pouze přes router VM5.

V praxi virtuální sítě usnadňují organizaci několika sítí s různou úrovní zabezpečení v rámci jednoho fyzického serveru, například umístěním potenciálně nebezpečných hostitelů do DMZ bez dalších nákladů na síťové vybavení.

Snímky

Další virtualizační funkce, jejíž užitečnost lze jen těžko přeceňovat. Jeho podstata se scvrkává na skutečnost, že kdykoli, bez zastavení provozu virtuálního stroje, můžete uložit snímek jeho aktuálního stavu a více než jeden. Pro nezkaženého admina je to jen jakýsi svátek, aby se mohl snadno a rychle vrátit do původního stavu, pokud se náhle něco pokazí. Na rozdíl od vytvoření bitové kopie pevného disku a následné obnovy systému pomocí něj, což může trvat značnou dobu, dochází k přepínání mezi snímky během několika minut.

Další využití snímků je pro účely školení a testování, s jejich pomocí můžete vytvořit celý stavový strom virtuálního stroje a rychle přepínat mezi různými možnostmi konfigurace. Obrázek níže ukazuje strom obrázků routeru z naší testovací laboratoře, který dobře znáte z našich materiálů:

Závěr

I přesto, že jsme se snažili podat pouze stručný přehled, článek se ukázal jako značně zdlouhavý. Zároveň doufáme, že díky tomuto materiálu budete moci skutečně zhodnotit všechny možnosti, které virtualizační technologie poskytuje, a smysluplně při prezentaci výhod, které může vaše IT infrastruktura získat, začít studovat naše nové materiály a praktickou implementaci virtualizace v každodenní praxi.

V poslední době se mnoho různých společností působících nejen v IT sektoru, ale i v jiných oblastech, začalo vážně zabývat virtualizačními technologiemi. Domácí uživatelé také zažili spolehlivost a pohodlí virtualizačních platforem, které jim umožňují provozovat více operačních systémů na virtuálních strojích současně. V tuto chvíli patří virtualizační technologie podle různých výzkumníků trhu informačních technologií mezi ty nejslibnější. Trh s virtualizačními platformami a nástroji pro správu v současné době rychle roste, pravidelně se na něm objevují noví hráči a proces akvizice malých firem vyvíjejících software pro virtualizační platformy a nástroje pro zefektivnění využívání virtuálních infrastruktur je v plném proudu. velkými hráči.

Mezitím mnoho společností ještě není připraveno masivně investovat do virtualizace, protože nedokážou přesně posoudit ekonomický efekt zavedení této technologie a nemají dostatečně kvalifikovaný personál. Pokud v mnoha západních zemích již existují profesionální konzultanti, kteří dokážou analyzovat IT infrastrukturu, připravit plán virtualizace fyzických serverů společnosti a posoudit ziskovost projektu, pak v Rusku je takových lidí velmi málo. V příštích letech se situace samozřejmě změní a v době, kdy různé společnosti ocení výhody virtualizace, se najdou specialisté s dostatečnými znalostmi a zkušenostmi pro implementaci virtualizačních technologií v různém měřítku. V současné době mnoho společností provádí pouze lokální experimenty s využitím virtualizačních nástrojů, využívajících především bezplatné platformy.

Naštěstí řada prodejců kromě komerčních virtualizačních systémů nabízí i bezplatné platformy s omezenou funkčností, aby firmy mohly částečně využívat virtuální stroje v produkčním prostředí podniku a zároveň zhodnotit možnost přechodu na seriózní platformy. V desktopovém sektoru také uživatelé začínají využívat virtuální stroje při své každodenní činnosti a nekladou větší nároky na virtualizační platformy. Zvažují se tedy především volné finanční prostředky.

Lídři v oblasti virtualizačních platforem

Vývoj virtualizačních nástrojů na různých úrovních systémové abstrakce probíhá již více než třicet let. Teprve relativně nedávno však hardwarové možnosti serverů a stolních počítačů umožnily brát tuto technologii vážně ve vztahu k virtualizaci operačních systémů. Stává se tak, že různé společnosti i nadšenci již řadu let vyvíjejí různé nástroje pro virtualizaci operačních systémů, ale ne všechny jsou v současné době aktivně podporovány a jsou v přijatelném stavu pro efektivní použití. Dnes jsou lídry ve výrobě virtualizačních nástrojů VMware, Microsoft, SWSoft (spolu s její společností Parallels), XenSource, Virtual Iron a InnoTek. Kromě produktů těchto prodejců existují také vývojové trendy jako QEMU, Bosch a další, stejně jako virtualizační nástroje pro vývojáře operačních systémů (například Solaris Containers), které nejsou široce používány a jsou používány úzkým okruhem specialistů.

Společnosti, které dosáhly určitého úspěchu na trhu s platformami pro virtualizaci serverů, distribuují některé své produkty zdarma, přičemž se nespoléhají na samotné platformy, ale na nástroje pro správu, bez kterých je obtížné používat virtuální stroje ve velkém měřítku. Kromě toho mají komerční platformy pro virtualizaci desktopů navržené pro použití odborníky v oblasti IT a společnostmi zabývajícími se vývojem softwaru výrazně více možností než jejich bezplatné protějšky.

Pokud však používáte virtualizaci serverů v malém měřítku, v sektoru malých a středních podniků (Small and Medium Business), bezplatné platformy mohou dobře zaplnit mezeru v produkčním prostředí společnosti a poskytnout významné úspory hotovosti.

Kdy použít bezplatné platformy

Pokud nepožadujete hromadné nasazení virtuálních serverů v organizaci, neustálé sledování výkonu fyzických serverů při měnícím se zatížení a vysoký stupeň dostupnosti, můžete pro podporu interních serverů organizace využít virtuální stroje založené na bezplatných platformách. S rostoucím počtem virtuálních serverů a vysokým stupněm jejich konsolidace na fyzických platformách je vyžadováno použití výkonných nástrojů pro správu a údržbu virtuální infrastruktury. V závislosti na tom, zda potřebujete používat různé systémy a úložné sítě, jako je SAN (Storage Area Network), nástroje pro zálohování a obnovu po havárii a migrace běžících virtuálních strojů za provozu na jiná zařízení, možná nebudete schopni stačit možnosti bezplatného virtualizačních platforem je však třeba poznamenat, že bezplatné platformy jsou neustále aktualizovány a získávají nové funkce, což rozšiřuje rozsah jejich použití.

Dalším důležitým bodem je technická podpora. Bezplatné virtualizační platformy existují buď v rámci komunity Open Source, kde mnoho nadšenců vyvíjí produkt a podporuje jej, nebo jsou podporovány dodavatelem platformy. První možnost předpokládá aktivní účast uživatelů na vývoji produktu, jejich sestavování chybových hlášení a nezaručuje řešení vašich problémů při používání platformy, ve druhém případě nejčastěji není poskytována technická podpora vůbec. . Proto musí být kvalifikace personálu nasazujícího bezplatné platformy na vysoké úrovni.

Bezplatné platformy pro virtualizaci desktopů se nejlépe používají pro izolaci uživatelských prostředí, jejich oddělení od konkrétního hardwaru, pro vzdělávací účely, pro studium operačních systémů a pro bezpečné testování různého softwaru. Je nepravděpodobné, že by bezplatné desktopové platformy měly být ve velkém měřítku používány pro vývoj softwaru nebo testování v softwarových společnostech, protože k tomu nemají dostatečnou funkčnost. Pro domácí použití jsou však bezplatné virtualizační produkty docela vhodné a existují dokonce příklady, kdy se v produkčním prostředí používají virtuální stroje založené na bezplatných systémech virtualizace desktopů.

Bezplatné platformy pro virtualizaci serverů

Téměř v každé organizaci využívající serverovou infrastrukturu je často potřeba používat jak standardní síťové služby (DNS, DHCP, Active Directory), tak několik interních serverů (aplikace, databáze, podnikové portály), které nejsou příliš zatěžovány a jsou distribuovány napříč různé fyzické servery. Tyto servery lze konsolidovat do několika virtuálních strojů na jednom fyzickém hostiteli. Zároveň se zjednodušuje proces migrace serverů z jedné hardwarové platformy na druhou, snižují se náklady na hardware, zjednodušuje se proces zálohování a zvyšuje se jejich správa. V závislosti na typech operačních systémů, které provozují síťové služby, a požadavcích na virtualizační systém si můžete vybrat vhodný bezplatný produkt pro firemní prostředí. Při výběru serverové virtualizační platformy je nutné vzít v úvahu výkonnostní charakteristiky (závisí jak na použité virtualizační technologii, tak na kvalitě implementace různých komponent platformy výrobců), snadnost nasazení, možnost škálování virtuální infrastruktura a dostupnost dalších nástrojů pro správu, údržbu a monitorování.

Projekt je open source virtualizační platforma vyvinutá komunitou nezávislých vývojářů podporovaných SWSoftem. Produkt je distribuován pod licencí GNU GPL. Jádro platformy OpenVZ je součástí produktu Virtuozzo, komerčního produktu od SWSoft, který má větší možnosti než OpenVZ. Oba produkty využívají originální virtualizační techniku: virtualizaci na úrovni instance operačního systému. Tento způsob virtualizace má menší flexibilitu ve srovnání s plnou virtualizací (lze provozovat pouze operační systémy Linux, protože pro všechna virtuální prostředí se používá jedno jádro), ale umožňuje dosáhnout minimálních ztrát výkonu (asi 1–3 procenta). Systémy s OpenVZ nelze nazvat plnohodnotnými virtuálními stroji, jedná se spíše o virtuální prostředí (Virtual Environments, VE), ve kterých nejsou emulovány hardwarové komponenty. Tento přístup vám pouze umožňuje nainstalovat různé distribuce Linuxu jako virtuální prostředí na stejný fyzický server. Každé z virtuálních prostředí má navíc své vlastní procesní stromy, systémové knihovny a uživatele a může používat síťová rozhraní svým vlastním způsobem.

Virtuální prostředí se uživatelům a aplikacím, které v nich běží, jeví jako téměř zcela izolovaná prostředí, která lze spravovat nezávisle na jiných prostředích. Díky těmto faktorům a vysokému výkonu se produkty OpenVZ a SWSoft Virtuozzo nejvíce rozšířily při podpoře virtuálních privátních serverů (VPS) v hostingových systémech. Na základě OpenVZ je možné poskytnout klientům několik dedikovaných virtuálních serverů založených na stejné hardwarové platformě, z nichž každý může mít nainstalované různé aplikace a které lze restartovat nezávisle na jiných virtuálních prostředích. Architektura OpenVZ je uvedena níže:

Někteří nezávislí odborníci provedli srovnávací analýzu výkonu virtuálních serverů založených na komerčních platformách SWSoft Virtuozzo a VMware ESX Server pro účely hostování a dospěli k závěru, že Virtuozzo se s tímto úkolem vyrovnává lépe. Platforma OpenVZ, na které je Virtuozzo postaveno, má samozřejmě stejně vysoký výkon, ale chybí jí pokročilé ovládání, které má Virtuozzo.

Prostředí OpenVZ je také skvělé pro tréninkové účely, kde může kdokoli experimentovat s vlastním izolovaným prostředím, aniž by ohrozil ostatní prostředí na daném hostiteli. Použití platformy OpenVZ pro jiné účely není v tuto chvíli vhodné z důvodu zjevné nepružnosti virtualizačního řešení na úrovni operačního systému.

Společnost relativně nedávno vstoupila na trh virtualizačních platforem, ale rychle vstoupila do konkurence s tak vážnými prodejci serverových platforem, jako jsou VMware, XenSource a SWSoft. Produkty Virtual Iron jsou založeny na bezplatném hypervizoru Xen podporovaném komunitou Open Source Xen. Virtual Iron je virtualizační platforma, která nevyžaduje hostitelský operační systém (tzv. bare-metal platforma) a je zaměřena na použití ve velkých podnikových prostředích. Produkty Virtual Iron poskytují všechny potřebné nástroje pro vytváření, správu a integraci virtuálních strojů do produkčního prostředí společnosti. Virtual Iron podporuje 32- a 64bitové hostované a hostitelské operační systémy a také virtuální SMP (Symmetric Multi Processing), který umožňuje virtuálním strojům používat více procesorů.

Virtual Iron původně používal paravirtualizační techniky ke spouštění hostů ve virtuálních strojích, stejně jako produkty XenSource založené na hypervizoru Xen. Využití paravirtualizace zahrnuje použití speciálních verzí hostujících systémů ve virtuálních strojích, jejichž zdrojový kód je upraven pro jejich provoz na virtualizačních platformách. To vyžaduje změny v jádře operačního systému, což není velký problém pro OS s otevřeným zdrojovým kódem, ale je nepřijatelné pro proprietární uzavřené systémy, jako je Windows. V paravirtualizačních systémech nedochází k výraznému zvýšení výkonu. Jak ukázala praxe, výrobci operačních systémů se zdráhají zahrnout do svých produktů podporu paravirtualizace, takže tato technologie nezískala příliš velkou oblibu. V důsledku toho byl Virtual Iron jedním z prvních, kdo používal techniky hardwarové virtualizace, které mu umožňují provozovat neupravené verze hostovaných systémů. V současné době nejnovější verze platformy Virtual Iron 3.7 umožňuje použití virtuálních strojů na serverových platformách pouze s podporou hardwarové virtualizace. Oficiálně jsou podporovány následující procesory:

Intel® Xeon® řady 3000, 5000, 5100, 5300, 7000, 7100
Intel® Core™ 2 Duo řady E6000
Intel® Pentium® D-930, 940, 950, 960
Procesory AMD Opteron™ 2200 nebo 8200 Series
Dvoujádrový procesor AMD Athlon™ 64 x2
Dvoujádrový procesor AMD Turion™ 64 x2

Kromě toho na webu Virtual Iron můžete najít seznamy zařízení certifikovaných společností pro její virtualizační platformu.

Produkty Virtual Iron se dodávají ve třech edicích:

Virtualizace a správa jednoho serveru
Virtualizace a správa více serverů
Řešení Virtual Desktop Infrastructure (VDI).

V současnosti je bezplatným řešením řešení Single Server, které umožňuje nainstalovat Virtual Iron na jeden fyzický hostitel v infrastruktuře organizace. Podporuje protokol iSCSI, sítě SAN a místní úložné systémy.

Bezplatná edice Single Server má následující minimální instalační požadavky:

2 GB RAM
CD-ROM mechanika
36 GB místa na disku
Síťové rozhraní Ethernet
Síťové rozhraní Fibre Channel (volitelné)
Podpora hardwarové virtualizace v procesoru

Virtual Iron vám umožní ocenit všechny možnosti hardwarové virtualizace a nástrojů pro správu virtuálních strojů. Bezplatná edice je primárně určena k hodnocení efektivity a pohodlí virtualizační platformy a nástrojů pro správu. Může však být také použit v podnikovém produkčním prostředí pro podporu interních serverů společnosti. Absence samostatné hostitelské platformy umožní za prvé neutrácet peníze za nákup licence pro hostitelský OS a zadruhé snižuje ztráty produktivity při podpoře hostujících systémů. Typickými aplikacemi bezplatné edice Virtual Iron je nasazení několika virtuálních serverů v infrastruktuře malé organizace v sektoru SMB za účelem oddělení důležitých serverů od hardwaru a zvýšení jejich správy. V budoucnu lze při nákupu komerční verze platformy rozšířit infrastrukturu virtuálních serverů a využít funkce jako efektivní nástroje pro zálohování a „horkou“ migraci virtuálních serverů mezi hostiteli.

Pokud jde o pohodlí a snadnost použití, je VMware Server nesporným lídrem a pokud jde o výkon, nezaostává za komerčními platformami (zejména na hostitelských systémech Linux). Mezi nevýhody patří chybějící podpora migrace za tepla a chybějící nástroje pro zálohování, které však poskytují nejčastěji pouze komerční platformy. Samozřejmě, VMware Server je nejlepší volbou pro rychlé nasazení interních serverů organizace, včetně předinstalovaných šablon virtuálních serverů, které lze nalézt v hojném množství na různých zdrojích (např.).

Výsledek

Shrneme-li přehled bezplatných platforem pro virtualizaci serverů, můžeme říci, že každá z nich v současné době zaujímá své vlastní místo v sektoru SMB, kde lze pomocí virtuálních strojů výrazně zvýšit efektivitu IT infrastruktury, učinit ji flexibilnější a snížit náklady na nákup vybavení. Bezplatné platformy vám v první řadě umožňují vyhodnotit možnosti virtualizace nikoli na papíře a zažít všechny výhody této technologie. Na závěr uvádíme souhrnnou tabulku charakteristik bezplatných virtualizačních platforem, která vám pomůže vybrat vhodnou serverovou platformu pro vaše účely. Ostatně právě přes bezplatnou virtualizaci vede cesta k dalším investicím do virtualizačních projektů založených na komerčních systémech.

Název platformy, vývojář	Hostitelský OS	Oficiálně podporované hostované operační systémy	Podpora více virtuálních procesorů (Virtual SMP)	Technika virtualizace	Typické použití	Produktivita
	Open source komunitní projekt poháněný SWSoft Linuxem	Různé distribuce Linuxu	Ano	Virtualizace na úrovni operačního systému	Izolace virtuálních serverů (včetně hostingových služeb)	Žádné ztráty
Virtual Iron Software, Inc	Není požadováno	Windows, RedHat, SuSE	Ano (až 8)		Virtualizace serverů v produkčním prostředí	Blízko domorodci
Virtual Server 2005 R2 SP1 Microsoft	Okna	Windows, Linux (Red Hat a SUSE)	Ne	Nativní virtualizace, hardwarová virtualizace	Virtualizace interních serverů v podnikovém prostředí	Téměř nativní (s nainstalovanými doplňky virtuálního počítače)
VMware	Windows, Linux	DOS, Windows, Linux, FreeBSD, Netware, Solaris	Ano	Nativní virtualizace, hardwarová virtualizace	Konsolidace malých podnikových serverů, vývoj/testování	Blízko domorodci
Xen Express a Xen XenSource (podporovaný Intel a AMD)	NetBSD, Linux, Solaris	Linux, NetBSD, FreeBSD, OpenBSD, Solaris, Windows, plán 9	Ano	Paravirtualizace, hardwarová virtualizace	Vývojáři, testeři, IT odborníci, konsolidace serverů malých podniků	Téměř nativní (některé ztráty při práci se sítí a intenzivním využití disku)