Порівняння систем віртуалізації. Що таке віртуалізація та віртуальні машини Способи віртуалізації

Технології віртуалізації дозволяють створювати одному сервері кілька логічних систем – ізольованих віртуальних машин, з повним набором функцій фізичних пристроїв. Віртуалізація можлива у межах одного фізичного сервера, а й у кількох серверів, ЦОД і навіть кількох географічно рознесених ЦОД організації. На сучасному рівні розвитку технологій можлива реалізація віртуалізації не лише віртуальних машин, а також систем зберігання та повнофункціональної мережі.

При цьому, більшість функціоналу віртуалізації може бути реалізована на звичайному устаткуванні без необхідності купівлі вузькоспеціалізованого апаратного забезпечення, або мережевих компонентів.

Для чого це потрібно?

Віртуалізація значно спрощує роботу ІТ-інфраструктури, підвищуючи продуктивність рахунок оптимізації використання ресурсів, скорочення витрат за обслуговування і управління. Радикально скорочується час створення типової інфраструктури та раціонально використовуються ІТ-ресурси, як апаратні, так і людські.

Важливий момент – це створення ІТ-інфраструктури, що постійно функціонує, захищеної від збоїв і стійкою до катастроф. За рахунок грамотно побудованого середовища віртуалізації відбувається скорочення позапланових простоїв і абсолютне виключення планових відключень обслуговування серверів чи сховищ даних. При цьому всі ІТ-служби можуть уникнути прив'язки до конкретного постачальника.

Для компаній будь-якого рівня і на будь-якій стадії розвитку ІТ-інфраструктури можливе впровадження автоматизації процесів, що так чи інакше пов'язані з виділенням обчислювальних ресурсів для різних підрозділів усередині компанії, або для своїх замовників.

Для яких категорій користувачів підходить рішення

Віртуалізація підходить для будь-якої компанії, яка прагне створити гнучку та сучасну обчислювальну інфраструктуру. Простота впровадження та обслуговування, надійність та функціональність, зниження ризиків для підприємства роблять обґрунтованими інвестиції у цю технологію. За сучасного рівня розвитку сторонніх хмарних систем, віртуалізація відкриває необмежені можливості щодо об'єднання цих технологій та подальшого розвитку, спрямованого на бізнес компанії, а не на постійну турботу про ІТ-інфраструктуру.

Переваги

Для керівництва компаній:

• скорочення вартості підтримки ІТ-систем;
• скорочення вартості запровадження нових ІТ-сервісів.

Для керівників ІТ-підрозділів:

• скорочення термінів запровадження нових ІТ-сервісів;
• простота обслуговування інфраструктури;
• підвищення надійності ІТ-систем загалом.

Для ІТ-персоналу:

• підвищення зручності керування інфраструктурою;
• скорочення низькокваліфікованих робіт;
• підвищення власної кваліфікації.

Віртуалізація обчислювальних ресурсів

Перші системи віртуалізації виникли в рамках операційних систем та дозволяли створити віртуальні ПК паралельно з виконанням основних завдань. Розвиток цього напряму призвів до появи окремого класу програмного забезпечення – гіпервізорів. Гіпервізор встановлюється безпосередньо на апаратну платформу та представляє всі доступні ресурси – мегагерці процесора, мегабайти оперативної пам'яті, гігабайти місця зберігання та пропускну смугу мережі для великої кількості віртуальних машин. Гіпервізор не тільки створює ці ресурси для кожної віртуальної машини, а й перерозподіляє ресурси між великою кількістю споживачів та забезпечує повний життєвий цикл віртуального сервера.

Основні рішення для віртуалізації обчислювальних ресурсів на сьогоднішній день:

• VMware vSphere
• Microsoft Windows Server
• Virtuozzo
• Citrix XenServer
• Oracle VM
• Red Hat Enterprise Virtualization
• Linux KVM
• Huawei FusionSphere

Віртуалізація систем зберігання даних

Сучасні ІТ-архітектури обов'язково містять підсистему зберігання даних. Вона може бути реалізована декількома способами - від зберігання на обчислювальному вузлі до пристроїв, виділених виключно для зберігання. Крім того, зберігання може відбуватися на різних носіях: від шпиндельних дисків та стрічок до твердотільних накопичувачів.

Для віртуальної інфраструктури система зберігання є також невід'ємною частиною. Щоб оптимізувати роботу гіпервізора із системою зберігання, виробники апаратних СГД оснащують свої рішення спеціалізованими драйверами, що дозволяє перенести виконання деяких операцій на СГД, що заощаджує обчислювальні ресурси. Але є ще один шлях – використання віртуалізованого сховища, яке застосовується в гіперконвергентних інфраструктурах. Таке сховище створюється на базі тих же обчислювальних вузлів і використовує серверні диски як частину єдиного сховища. Це дозволяє радикально скоротити витрати на побудову та обслуговування, виділити оптимізовані ресурси зберігання кожної ВМ. На додаток, система віртуалізації СГД сама будує стійку до відмови схему зберігання з балансуванням навантаження і відповідно до політики обслуговування для кожної ВМ. Системи віртуалізації СГД можуть застосовуватися як у масштабах ЦОД, і у виконанні невеликих локальних завдань.

Самі рішення можуть бути доповненнями до гіпервізора або включатися до його складу за умовчанням. Усі основні виробники мають у своєму арсеналі подібні рішення:

• VMware Virtual SAN
• Microsoft Storage Spaces, що входить до Microsoft Windows Server
• Virtuozzo Storage
• Red Hat Ceph
• StarWind Virtual SAN
• Huawei FusionStorage
• EMC ScaleIODataCore
• Virtual SAN

Віртуалізація мережі

Щоб побудувати повністю програмно-визначуваний ЦОД, необхідно мати можливість не лише віртуалізувати стандартні пристрої для сервера, але й гнучко керувати конфігурацією мережевої топології та правил міжмережевих екранів. І тому існує окремий клас продуктів серед віртуалізації – рішення для віртуалізації мережі.

На даний момент на ринку представлена ​​обмежена кількість рішень, що дозволяють віртуалізувати відразу всі аспекти мережі:

• VMware NSX
• Microsoft Windows Server 2016 Datacenter разом із System Center
• Cisco
• Huawei

Віртуалізація робочих місць

Найважливіша сфера застосування технологій віртуалізації – створення робочих місць користувачів, коли основне робоче навантаження посідає загальний сервер, а користувач бачить на екрані пристрою доступу лише зображення що у віртуальному ПК. Ця технологія отримала назву VDI (Virtual Desktop Infrastructure).

Віртуальні робочі місця дозволяють виділяти для кожного користувача потрібні саме йому робочі інструменти, раціонально розподіляти ліцензії на програмне забезпечення, мати доступ до робочого простору зі стаціонарних та мобільних пристроїв, забезпечуючи зручне адміністрування та відповідність політикам безпеки.

Якщо в компанії потрібно використовувати стаціонарні ПК або ноутбуки для віддаленої роботи, технології VDI дозволяють доставляти на пристрої співробітників тільки робочі програми, що знаходяться на загальному сервері, і не створювати повнофункціональні віддалені робочі столи.

Рішення для VDI, представлені на ринку:

• VMware Horizon
• Citrix XenApp та XenDesktop
• Parallels VDI та RAS
• Huawei FusionAccess

Управління та автоматизація віртуалізації

Подальший розвиток технологій віртуалізації та хмарних сервісів призвів до створення нових ІТ-інфраструктур, гібридних та гіперконвергентних. Ці інфраструктури є повністю програмно-визначеними і мають глибоку інтеграцію з приватними або публічними хмарами.

Для управління такими інфраструктурами необхідні потужні інструменти, які з одного боку враховуватимуть специфіку встановленого фізичного обладнання, з іншого, мати можливість швидко надавати ресурси для потреб бізнесу, і з третього боку, бути прозорими та захищеними. Для цього і служать системи управління та автоматизації віртуалізацією.

Серед основних продуктів можна виділити:

• VMware vCenter та vRealize
• Microsoft System Center
• Red Hat Enterprise Virtualization Manager
• Citrix Systems XenCenter
• SolarWinds Virtualization Manager
• DELL Foglight

Пакет vRealize Suite є платформою для управління гібридною хмарою на рішеннях VMware.

Під брендом vRealize компанія VMware об'єднує всі рішення, призначені для керування гібридною інфраструктурою, у тому числі засоби керування ресурсами на стороні хмарних провайдерів (не тільки VMware), а також засоби керування інфраструктурами на базі різних гіпервізорів.

Стек VMware vRealize Suite відповідає вимогам компанії Gartner, що висуваються до засобів управління хмарами – Evaluation Criteria for Cloud Management Platforms, а саме:

• доставка додатків чи ресурсів інфраструктури на вимогу через портал самообслуговування чи каталог сервісів;
• облік вартості ресурсів хмари та прозоре планування фінансових показників його ефективності.

Технології

• Parallels
• VMware
• Microsoft
• Citrix
• Red Hat
• OpenStack

В наш час в організаціях будь-якого розміру перед генеральними директорами та керівниками ІТ-відділів стоять завдання ефективного використання існуючих ресурсів організації, а також скорочення витрат матеріальних активів на апаратне забезпечення, електроенергію та оренду площ центру обробки даних. Всі ці завдання можна вирішити за допомогою серверної віртуалізації. Віртуалізацією називається представлення набору обчислювальних ресурсів або їхнього логічного об'єднання, призначеного для ізоляції окремих ресурсів, додатків або комп'ютерів один від одного, що дозволяє зменшити залежності між ними. Засоби віртуалізації включають безліч методів одночасного спільного використання різноманітних ресурсів однією безпечної фізичної системі. Для забезпечення різних способів віртуалізації компанія Microsoft надає рішення, що відображаються на наступній ілюстрації:

Мал. 1 Принципова схема рішень віртуалізації компанії Microsoft

Перед докладним описом та практичним застосуванням кожного з рішень віртуалізації компанії Microsoft, хотілося б сказати кілька слів про саму технологію віртуалізації. Поняття віртуалізація з'явилося ще до створення х86 операційних систем, а саме в середині 60-х років компанією IBM шляхом створення двох операційних систем – Virtual Machine (VM) та Conversational Monitor System (CMS). У 90-х роках з'явилися 32- та 64-розрядні операційні системи. У 2006 році компаніями Intel та AMD були розроблені нові інструкції для процесорів, що дозволяють їм підтримувати апаратну віртуалізацію. Не заглиблюючись у деталі інструкцій, технології називаються AMD Virtualization (AMD-V) та Intel Virtualization Technology (Intel-VT). З їх допомогою можна розгортати апаратну схему, що забезпечує або дозволяє одночасне паралельне виконання декількох або навіть багатьох операційних систем на тому самому хост-комп'ютері, який називається гіпервізором.

Починаючи з 2007 року, компанія Microsoft разом із Citrix, створили свій гіпервізор 1 типу, який називається Microsoft Hyper-V Server 2008. У понятті віртуалізації величезну роль грає монітор віртуальних машин (VMM – Virtual Machine Monitor). Це програмний рівень абстракції, який розділяє апаратну платформу на кілька віртуальних машин. VMM відповідає за створення, ізоляцію та збереження віртуальних машин, а також за реалізацію доступу до ресурсів хостової системи. Цей механізм прив'язується до архітектури процесора, призначеної для запуску віртуальних машин у системах, що працюють безпосередньо на апаратному рівні. На наступній ілюстрації ви можете побачити три основні типи архітектур, призначених для здійснення VMM:

Мал. 2 Основні типи віртуалізації

Існує три основні типи, що використовуються для створення інтерфейсів між віртуальними машинами та системами віртуалізації ресурсів: повна віртуалізація (емуляція), апаратна (рідна) віртуалізація, а також паравіртуалізація:

• Повна віртуалізація. Це технологія, яка використовується для надання певного віртуального середовища, яке забезпечує повне симулювання базового обладнання. Повна віртуалізація була можлива не повною мірою до додавання технологій AMD-V та Intel-VT. Компанія Microsoft використовує цю технологію у програмі Virtual Server 2005 R2 та Virtual PC. Для технології повної віртуалізації компанія Microsoft є монополістом. Також доступні рішення за допомогою таких продуктів: ADEOS, Mac на Linux, Parallels Desktop для Mac, Parallels Workstation, VMware Workstation, VMware Server (колишній GSX Server), VirtualBox, Win4BSD і Win4Lin Pro;
• Апаратна віртуалізація. Ця технологія дозволяє запускати на одному фізичному комп'ютері (хості) кілька екземплярів операційних систем (гостових ОС) з метою забезпечення їх незалежності від апаратної платформи та емуляції кількох (віртуальних) машин на одній фізичній. Апаратна віртуалізація здобула своє визнання з появою інструкцій Intel-VT та AMD-V. Рішеннями цієї технології є Windows Hyper-V Server 2008/2008 R2 від компанії Microsoft, а також VMware ESX та Xen від компанії Citrix;
• Паравіртуалізація. Паравіртуалізація - це техніка віртуалізації, коли гостьові операційні системи готуються до виконання у віртуалізованому середовищі, навіщо їх ядро ​​трохи модифікується. Операційна система взаємодіє з програмою Гіпервізора, який надає їй гостьовий API, замість використання таких ресурсів, як таблиця сторінок пам'яті. Довгий час термін паравіртуалізації асоціювався з компанією Citrix, зокрема з технологією XenSource. У липні 2006 року компанія Microsoft уклала договір із Citrix для реалізації впровадження API в інфраструктуру Hyper-V для можливості використання Linux-based операційних систем.

Розглянемо кожне рішення віртуалізації Microsoft докладніше.

Віртуалізація профілів

До першого рішення віртуалізації від компанії Microsoft можна віднести віртуалізацію профілів. Віртуалізація профілів передбачає розділення профілів користувачів, їх даних та налаштувань додатків на комп'ютері користувача. Віртуалізація профілів ґрунтується на кількох технологіях: перенаправлення папок, автономні файли, а також технології Active Directory спільно з використанням групових політик. Перенаправлення папок - це технологія, що виконується на стороні клієнта, що дозволяє прозоро змінювати цільове розташування призначення папок, які розташовані у профілі користувача. Автономні файли забезпечують користувачам доступ до файлів, розміщених на мережному ресурсі та продовження роботи з файлами в тому випадку, коли комп'ютер не підключений до мережі.

Технологія Active Directory дозволяє зберігати дані інфраструктурних одиниць підприємства, а саме інформацію про користувачів, комп'ютери та служби, об'єднуючи їх у ліси, домени та підрозділи, та дозволяє керувати всіма налаштуваннями робочих станцій підприємства. Крім цього, це рішення дозволяє відслідковувати зміни та дії, що виконуються в інфраструктурі ідентифікації та доступу підприємства, використовуючи механізми управління аудитом.

Структура Active Directory включає п'ять таких компонентів:

Доменні служби Active Directory (AD DS). Доменні служби AD DS забезпечують централізований репозиторій, призначений для керування ідентифікацією організації або віртуалізацією профілів. Основне його завдання – перевірка справжності та авторизації інфраструктурної одиниці в мережі, а також управління об'єктами за допомогою групових політик;

Служби полегшеного доступу до каталогів (AD LDS). Ця серверна роль забезпечує підтримку додатків каталогів і є піднабір AD DS, оскільки вони засновані на одному ядрі. AD LDS дозволяє розгортати схему, що настроюється, для підтримки програми без модифікації всієї схеми AD DS;

Служби сертифікації Active Directory (AD CS). Ця серверна роль використовується для видачі цифрових сертифікатів, які прив'язують об'єкт ідентифікації або підтримки автентифікації користувача, комп'ютера або служби до відповідного приватного ключа;

Служби керування правами Active Directory (AD RDS). Дана серверна роль забезпечує захист інформації, за допомогою якої можна задавати дозволене та неавторизоване застосування в мережі, а також усередині та поза сферою застосування брандмауерів. Це гарантує цілісність даних, що генеруються, і захищає інтелектуальну власність організації;

Служби федерації Active Directory (AD FS). Ця серверна роль підтримує партнерські відносини, позбавляючи необхідності створювати безліч окремих об'єктів ідентифікації для одного принципу безпеки.

Насправді це виглядає так. Припустимо, у вашій організації працюють 500 осіб у 15 різних відділах у трьох офісах. Зрозуміло, у кожному офісі є певна кількість відділів, і кожен відділ всіх ваших офісів має своїх керівників. Вам, як адміністратору цього підприємства, необхідно централізовано керувати всіма офісами, а також обліковими записами користувачів, їх комп'ютерів та груп, де вони складаються. Вам потрібно налаштовувати їх робочі місця, забороняючи користувачам змінювати деякі налаштування безпеки. Наприклад, заборонити користувачам відділу продажів у всіх офісах відкривати командний рядок та редактор реєстру. А також на комп'ютерах, призначених для показу конференцій, відображати на робочому столі шпалери з корпоративним логотипом. Крім того, потрібно моментально реагувати на переміщення користувачів по організації, змінюючи їх налаштування, зміну прізвищ у зв'язку з одруженнями/розлученнями та інше.

Налаштувавши в центральному офісі контролер домену, а у філіях контролери домену тільки для читання, ви вирішите безліч проблем, пов'язаних з безпекою, цілісністю служби каталогів і адмініструванням інфраструктури вашого підприємства.

У вашій організації може використовуватися поштовий сервер Microsoft Exchange Server, під час встановлення якого розширюється схема Active Directory. Згодом схема AD може розрости щонайменше вдвічі. Можливо, крім поштового сервера, при установці програм сторонніх виробників вам також знадобиться інтеграція в схему AD DS. Щоб уникнути багатьох проблем, вам також знадобиться встановити служби полегшеного доступу до каталогів (AD LDS).

Розширюючи вплив організації за межами вашої мережі, крім доменних служб вам доведеться також розгорнути служби сертифікації. Найпростішим прикладом є публікація служб Outlook Web Access, щоб надати можливість використання сервера електронної пошти поза мережею організації.

Приклад реалізації такої інфраструктури можна побачити на наступній ілюстрації:

Мал. 3 Топологія доменної інфраструктури підприємства

Віртуалізація уявлень

Віртуалізація уявлень дозволяє відокремити процес обробки інформації від графічного інтерфейсу програми та системи введення з клавіатури та миші. Іншими словами, віртуалізація уявлень відокремлює користувальницький інтерфейс програми від фізичного комп'ютера, на якому виконується програма. Таким чином, уявлення дозволяють запускати додатки в одному ресурсі (користувальному комп'ютері або мобільному пристрої), яке насправді встановлено в іншому розташуванні (наприклад, в центрі обробки даних). Тим самим, віртуалізація уявлень вписується у загальну концепцію віртуалізації як технологія, що ізолює одні верстви комп'ютерних ресурсів з інших.

Служби віддалених робочих столів Windows Server 2008/2008 R2 (або служби терміналів) дозволяють користувачам працювати з програмами Windows, встановленими на сервері, або з усім робочим столом Windows. Реалізація рішення віртуалізації уявлень є досить простою. Після закінчення планування адміністратор налаштовує Windows Server 2008/2008 R2 як термінальний сервер шляхом встановлення однієї або декількох служб терміналів на окремому сервері. Після цього адміністратору потрібно встановити на термінальному сервері відповідні програми, які необхідні користувачам для роботи.

Служби терміналів також можуть використовуватися для надання користувачам віддаленого доступу до робочих станцій, а також безпечного доступу до додатків та робочого столу за допомогою веб-доступу, реалізованого до віддалених робочих столів та можливості локального друку з віддалених програм. Вузол віртуалізації віддалених робочих столів можна налаштувати таким чином, щоб кожному користувачеві в організації призначався індивідуальний робочий стіл або щоб перенаправлялися користувачі в загальний пул з динамічним призначенням віртуальних робочих столів.

Віртуалізація серверів

Серверна віртуалізація передбачає створення віртуальних машин на хост-серверах розміщення серверних навантажень. Спеціально для цих цілей компанія Microsoft розробила засіб для віртуалізації на апаратному рівні, який називається Hyper-V і впроваджений у всі редакції Windows Server 2008/2008 R2 x64, крім Windows Web Server 2008/2008 R2. Hyper-V – це платформа віртуалізації, заснована на гіпервізорі, яка дозволяє розгортати серверні операційні системи. Віртуалізація серверів зазвичай відповідає таким вимогам:

• Інтерфейси керування. Для віртуалізації серверів існують інтерфейси керування, завдяки яким адміністратори можуть створювати, налаштовувати та спостерігати за віртуальними машинами, що працюють на комп'ютері. До того ж усіма віртуальними машинами ви можете керувати дистанційно.
• Управління пам'яттю. Для віртуалізації серверів також використовується менеджер пам'яті, який розподіляє ресурси оперативної пам'яті хостової машини між усіма ізольованими віртуальними гостьовими машинами.
• Планування управління. Для віртуалізації серверів також використовується планування керування доступом до фізичних ресурсів для різних віртуальних машин. Планувальник налаштовується адміністратором так, що різні віртуальні машини можуть розподіляти апаратні ресурси за потребою.
• Управління жорсткими дисками та мережею. Для віртуалізації серверів використовуються абстрактні системи зберігання та керування мережними ресурсами, щоб у кожної віртуальної машини можна було створювати власні жорсткі диски, а також налаштовувати мережеві інтерфейси.
• Віртуалізація пристроїв. Забезпечує використання наявних пристроїв у віртуальних машинах.

Для віртуалізації серверних операційних систем компанія Microsoft розробила технологію повної та апаратної віртуалізації.

До засобу апаратної віртуалізації належить Microsoft Hyper-V Server 2008/2008 R2, випущений 1 жовтня 2008 року і є абсолютно безкоштовним рішенням від компанії Microsoft. Безкоштовна 64-розрядна Core-версія Hyper-V обмежена інтерфейсом командного рядка (CLI), де конфігурація поточної операційної системи, фізичного апаратного та програмного обладнання виконується за допомогою команд оболонки. Адміністрування та конфігурування сервера здійснюється за допомогою RSAT, встановленого на комп'ютери під керуванням Windows Vista або Windows Server 2008/2008 R2 із встановленим додатком для адміністрування Hyper-V з MMC.

До повних засобів віртуалізації компанії Microsoft належить Microsoft Virtual Server, а також роль Hyper-V у Windows Server 2008/2008 R2. Роль Hyper-V дозволяє створити віртуалізоване обчислювальне серверне середовище та керувати нею з використанням вбудованої технології Windows Server 2008 R2. Ця роль доступна у 64-розрядних редакціях Windows Server 2008 Standard, Enterprise та Datacanter як у повному, так і в режимі ядра.

Насправді це виглядає так. Перед вами є завдання розгорнути контролер домену, поштовий сервер Microsoft Exchange Server, сервер служб сертифікації, а також служби віддалених робочих столів. Купивши чотири окремі сервери, ви витрачатимете чимало коштів на систему охолодження та оренду приміщення для їх розташування. Встановлювати всі ці ролі однією фізичну машину недоцільно. Вирішити це завдання допоможе роль Hyper-V серверної операційної системи Windows Server 2008/2008 R2.

Після встановлення хостової серверної 64-розрядної операційної системи будь-якої редакції, крім Windows Web Server 2008/2008 R2, встановіть роль контролера домену, DNS та Hyper-V. У гіпервізорі створіть стільки віртуальних машин, скільки потрібно для реалізації всіх ваших ролей. Наприклад, створивши першу віртуальну машину, можна встановити на неї Microsoft Exchange Server з ролями сервера поштових скриньок, транспортного сервера і сервера клієнтського доступу. Для цієї машини вам потрібно буде виділити достатньо ресурсів, оскільки цей поштовий сервер використовуватимуть усі користувачі вашої організації. На другій віртуальній машині ви можете розгорнути ролі служб сертифікації та віддалених робочих столів, тим самим створивши три окремі сервери на одній фізичній машині.

Віртуалізація ПК

Також існує рішення щодо створення ізольованих віртуальних операційних систем для комп'ютерів, які оснащені клієнтськими операційними системами. На відміну від попередніх технологій, технологія віртуалізації ПК поширюється як на серверні, так і клієнтські операційні системи Microsoft Windows. Технології віртуалізації ПК все ще розвиваються, є лише дві технології віртуалізації ПК: Microsoft Enterprise Desktop Virtualization (MED-V) і Microsoft Virtual Desktop Infrastructure (Microsoft VDI).

Доповнюючи один одного, ці дві технології віртуалізації ПК, розміщені як на клієнтських, так і на серверних операційних системах, разом забезпечують комплексне рішення. Майкрософт надає рішення MED-V, призначене для віртуалізації настільних ПК, а також Microsoft VDI, призначене для серверної віртуалізації настільних ПК.

MED-V – це технологія віртуалізації робочих станцій, яка спирається на популярний серед користувачів та простий у використанні Microsoft Virtual PC. MED-V збільшує можливості розгортання та керування Virtual PC на клієнтських системах Windows, забезпечуючи плавний перехід користувачів до віртуального середовища за допомогою нововведення Windows XP Mode. Тим самим сумісність програм операційних систем зводиться до мінімальних дій і прискорюється міграція операційних систем. MED-V надає адміністративні інструменти для запуску програми у віртуальному середовищі. Технологію MED-V можна впроваджувати лише у 32-розрядних операційних системах.

Microsoft Virtual Desktop Infrastructure є новою архітектурною моделлю для віртуалізації настільних комп'ютерів, що дозволяє на клієнтських операційних системах використовувати віртуальні машини серверних систем. Microsoft VDI призначений для вирішення віртуалізації ПК, які можуть надавати багаті індивідуальні засоби, що забезпечують централізоване зберігання даних, та керування всіма комп'ютерами в центрах обробки даних.

Насправді це виглядає так. У вашій організації може виникнути потреба використовувати одночасно кілька операційних систем на клієнтських комп'ютерах. Наприклад, тестувальники програмного забезпечення повинні перевіряти працездатність програмних продуктів різних операційних системах. Встановивши операційну систему Windows 7, їм потрібно тестувати програми також під попередніми операційними системами, наприклад Windows Vista і Windows XP. Після інсталяції Windows Virtual PC, вони можуть створити ізольовані гостьові віртуальні системи та тестувати програмний продукт безпосередньо під даними ОС.

Віртуалізація програм

Віртуалізація програми дозволяє створити ізольоване середовище для роботи програми, що включає специфічні для програми бібліотеки, реєстр та інші системні елементи. За допомогою Microsoft Application Virtualization (App-V) програми можна зробити доступними для комп'ютерів користувача без необхідності встановлювати їх безпосередньо на ці комп'ютери. Це стало можливим завдяки процесу, званому віртуалізацією додатків, який дозволяє кожному додатку працювати у власному автономному віртуальному середовищі на клієнтському комп'ютері. Віртуалізовані програми ізольовані один від одного. Це дозволяє уникнути конфліктів між додатками, але вони, як і раніше, можуть взаємодіяти з клієнтським комп'ютером.

Клієнт App-V Client - це компонент, який дозволяє користувачеві взаємодіяти з програмами після того, як вони будуть опубліковані на комп'ютері. Клієнт управляє віртуальним середовищем, у якому працюють віртуалізовані програми кожному комп'ютері. Встановивши клієнта на комп'ютер, програми необхідно зробити доступними для цього комп'ютера за допомогою процесу, званого публікацією, який дозволяє користувачеві запускати віртуальні програми.

Висновок

З цієї статті ви дізналися про рішення віртуалізації, які надає компанія Microsoft. Способи віртуалізації поділяються на такі групи: віртуалізація профілів, віртуалізація уявлення, віртуалізація серверів, віртуалізація ПК та віртуалізація програм. Також у цій статті наведено деякі приклади впровадження технологій віртуалізації у виробниче середовище.

Останнім часом безліч різних компаній, що працюють не тільки в IT-секторі, а й в інших областях, стали серйозно придивлятися до технологій віртуалізації. Домашні користувачі також відчули надійність та зручність платформ віртуалізації, що дозволяють запускати кілька операційних систем у віртуальних машинах одночасно. На даний момент технології віртуалізації є одними із найперспективніших за оцінками різних дослідників ринку інформаційних технологій. Ринок платформ віртуалізації та засобів управління в даний момент сильно зростає, і на ньому періодично з'являються нові гравці, а також у розпалі процес поглинання великими гравцями дрібних компаній, що займаються розробкою програмного забезпечення для платформ віртуалізації та засобів для підвищення ефективності використання віртуальних інфраструктур.

Тим часом багато компаній поки що не готові інвестувати серйозні кошти у віртуалізацію, оскільки не можуть точно оцінити економічний ефект від впровадження цієї технології і не мають персоналу достатньої кваліфікації. Якщо в багатьох західних країнах вже є професійні консультанти, здатні проаналізувати ІТ-інфраструктуру, підготувати план віртуалізації фізичних серверів компанії та оцінити прибутковість проекту, то в Росії таких людей дуже мало. Безумовно, в найближчі роки ситуація зміниться, і в момент, коли різні компанії оцінять переваги віртуалізації, знайдуться фахівці, які мають достатні знання та досвід для впровадження технологій віртуалізації в різних масштабах. На даний момент безліч компаній лише проводять локальні експерименти щодо використання засобів віртуалізації, застосовуючи, в основному, безкоштовні платформи.

На щастя, багато вендори, крім комерційних систем віртуалізації, пропонують також і безкоштовні платформи з обмеженою функціональністю, щоб компанії могли частково використовувати віртуальні машини у виробничому середовищі підприємства і, разом з тим, оцінювати можливість переходу на серйозні платформи. У секторі настільних комп'ютерів користувачі також починають застосовувати віртуальні машини в повсякденній діяльності і не висувають великих вимог до платформ віртуалізації. Тому безкоштовні кошти розглядаються насамперед.

Лідери у виробництві платформ віртуалізації

Розвиток засобів віртуалізації на різних рівнях абстракції систем триває вже понад тридцять років. Однак лише порівняно недавно апаратні потужності серверів і настільних ПК дозволили всерйоз сприймати цю технологію щодо віртуалізації операційних систем. Так уже склалося, що багато років як різні компанії, так і ентузіасти розробляли різні засоби для віртуалізації операційних систем, але не всі вони в даний момент активно підтримуються і знаходяться в прийнятному для ефективного використання стані. На сьогоднішній день, лідерами у сфері виробництва засобів віртуалізації є компанії VMware, Microsoft, SWSoft (разом з компанією Parallels, що належить їй), XenSource, Virtual Iron та InnoTek. Крім продуктів цих вендорів присутні також такі розробки як QEMU, Bosch та інші, а також засоби віртуалізації розробників операційних систем (наприклад, Solaris Containers), які не набули широкого поширення та використовуються вузьким колом фахівців.

Компанії, які досягли певного успіху на ринку серверних платформ віртуалізації, розповсюджують деякі свої продукти безкоштовно, роблячи при цьому ставку не на самі платформи, а на засоби управління, без яких складно використовувати віртуальні машини у великих масштабах. Крім того, комерційні настільні платформи віртуалізації, призначені для використання IT-професіоналами та компаніями-розробниками ПЗ, мають істотно більші можливості, ніж їх безкоштовні аналоги.

Тим не менш, якщо застосовувати віртуалізацію серверів у невеликих масштабах, у секторі SMB (Small and Medium Business) безкоштовні платформи цілком можуть заповнити нішу у виробничому середовищі компанії та забезпечити суттєву економію коштів.

Коли використовувати безкоштовні платформи

Якщо вам не потрібне масове розгортання віртуальних серверів в організації, постійний контроль продуктивності фізичних серверів при змінному навантаженні і високий рівень їх доступності, ви можете використовувати віртуальні машини на основі безкоштовних платформ для підтримки внутрішніх серверів організації. При збільшенні числа віртуальних серверів та високого ступеня їхньої консолідації на фізичних платформах потрібне застосування потужних засобів управління та обслуговування віртуальної інфраструктури. Залежно від того, чи потрібно використовувати різні системи та мережі зберігання даних, наприклад, Storage Area Network (SAN), засоби резервного копіювання та відновлення після збоїв та «гарячу» міграцію запущених віртуальних машин на інше обладнання, вам може не вистачити можливостей безкоштовних платформ віртуалізації, однак, слід зазначити, що і безкоштовні платформи постійно оновлюються і набувають нових функцій, що розширює сферу їх використання.

Ще один важливий момент – технічна підтримка. Безкоштовні платформи віртуалізації існують або в рамках спільноти Open Source, де безліч ентузіастів займаються доробкою продукту та його підтримкою, або підтримуються вендором платформи. Перший варіант передбачає активну участь користувачів у розвитку продукту, складання ними звітів про помилки і не гарантує вирішення ваших проблем при використанні платформи, у другому випадку найчастіше технічна підтримка взагалі не надається. Тому кваліфікація персоналу, який розгортає безкоштовні платформи, має бути на високому рівні.

Безкоштовні настільні платформи віртуалізації найбільш доцільно застосовувати з метою ізоляції середовищ користувача, відв'язування їх від конкретного обладнання, освітніх цілях для вивчення операційних систем та безпечних випробувань різного програмного забезпечення. Навряд чи варто застосовувати безкоштовні настільні платформи у великих масштабах для розробки або тестування програмного забезпечення в софтверних компаніях, оскільки вони не мають достатніх для цього функціональних можливостей. Проте для домашнього використання безкоштовні продукти віртуалізації цілком підходять і можна навіть приклади, коли віртуальні машини з урахуванням безкоштовних настільних систем віртуалізації використовують у виробничому середовищі.

Безкоштовні серверні платформи віртуалізації

Практично в будь-якій організації, що використовують інфраструктуру серверів, часто виникає необхідність застосування як стандартних мережевих сервісів (DNS, DHCP, Active Directory), так і кількох внутрішніх серверів (додатків, баз даних, корпоративних порталів), які не мають великих навантажень і рознесені по різних фізичних серверів. Ці сервери можуть бути консолідовані у кількості кількох штук у віртуальних машинах на одному фізичному хості. При цьому спрощується процес міграції серверів з однієї апаратної платформи на іншу, зменшуються витрати на обладнання, спрощується процедура резервного копіювання та підвищується їхня керованість. Залежно від видів операційних систем, під керуванням яких працюють мережеві послуги, та вимог до системи віртуалізації можна вибрати відповідний безкоштовний продукт для корпоративного середовища. При виборі серверної платформи віртуалізації необхідно враховувати характеристики швидкодії (вони залежать як від техніки віртуалізації, що застосовується, так і від якості реалізації різних компонентів платформи виробників), простоти розгортання, можливості масштабування віртуальної інфраструктури та наявність додаткових засобів управління, обслуговування та моніторингу.

Проект є платформою віртуалізації з відкритим вихідним кодом, розвиток якого здійснює співтовариство незалежних розробників, підтримуване компанією SWSoft. Розповсюджується продукт під ліцензією GNU GPL. Ядро платформи OpenVZ входить до складу продукту Virtuozzo, комерційного продукту SWSoft, що володіє більшими, ніж OpenVZ, можливостями. Обидва продукти використовують оригінальну техніку віртуалізації: віртуалізацію на рівні екземплярів операційної системи. Такий спосіб віртуалізації має меншу гнучкість порівняно з повною віртуалізацією (можна запускати тільки ОС сімейства Linux, оскільки використовується одне ядро ​​для всіх віртуальних оточень), проте дозволяє досягти мінімальних втрат продуктивності (близько 1-3 відсотків). Системи під керуванням OpenVZ не можна назвати повноцінними віртуальними машинами, це скоріше віртуальні середовища (Virtual Environments, VE), в яких немає емуляції компонентів апаратури. Такий підхід дозволяє лише встановлювати різні дистрибутиви Linux як віртуальне середовище на одному фізичному сервері. При цьому кожне з віртуальних оточень має власні дерева процесів, системні бібліотеки та користувачів і може по-своєму використовувати мережеві інтерфейси.

Віртуальні оточення представляються для користувачів та додатків, що працюють у них, практично повністю ізольованими середовищами, які можуть керуватися незалежно від інших оточень. Завдяки цим факторам та високій продуктивності, продукти OpenVZ та SWSoft Virtuozzo набули найбільшого поширення за підтримки віртуальних приватних серверів (Virtual Private Servers, VPS) у системах хостингу. На основі OpenVZ можна надавати клієнтам кілька виділених віртуальних серверів на основі однієї апаратної платформи, на кожному з яких можуть бути встановлені різні програми та які можуть бути перезавантажені окремо від інших віртуальних оточень. Архітектура OpenVZ представлена ​​нижче:

Деякі незалежні експерти проводили порівняльний аналіз продуктивності віртуальних серверів на основі комерційних платформ SWSoft Virtuozzo та VMware ESX Server для цілей хостингу та виносили висновок, що Virtuozzo краще справляється з цим завданням. Безумовно, платформа OpenVZ, на якій побудований Virtuozzo, має таку ж високу продуктивність, проте їй не вистачає розширених засобів управління, які є у Virtuozzo.

Середовище OpenVZ відмінно підходить також для навчання, де кожен може експериментувати зі своїм ізольованим оточенням без небезпеки для інших середовищ цього хоста. Тим часом застосування платформи OpenVZ для інших цілей не є в даний момент доцільним з огляду на очевидну негнучкість рішення віртуалізації на рівні операційної системи.

Компанія порівняно недавно вийшла на ринок платформ віртуалізації, проте швидко включилася у конкурентну боротьбу з такими серйозними вендорами серверних платформ, як VMware, XenSource та SWSoft. Продукти компанії Virtual Iron базуються на безкоштовному гіпервізорі Xen, який підтримує Open Source спільнота Xen-community. Virtual Iron є платформою віртуалізації, що не вимагає хостової операційної системи (так звана bare-metal платформа), і спрямована на використання в корпоративному середовищі великих підприємств. Продукти Virtual Iron мають усі необхідні засоби для створення віртуальних машин, управління ними та їх інтеграції у виробниче інформаційне середовище компанії. Virtual Iron підтримує 32- та 64-бітові гостьові та хостові операційні системи, а також віртуальний SMP (Symmetric Multi Processing), що надає можливість використання кількох процесорів віртуальними машинами.

Спочатку Virtual Iron використовувала техніки паравіртуалізації для запуску гостьових систем у віртуальних машинах, як і продукти компанії XenSource на основі гіпервізора Xen. Використання паравіртуалізації передбачає використання у віртуальних машинах спеціальних версій гостьових систем, вихідний код яких модифікований запуску їх платформами віртуалізації. При цьому потрібне внесення змін до ядра операційної системи, що для ОС з відкритим вихідним кодом не є великою проблемою, тоді як для закритих пропрієтарних систем, таких як Windows, це неприйнятно. Великого ж приросту продуктивності у системах паравіртуалізації не спостерігається. Як показала практика, виробники операційних систем неохоче йдуть на включення підтримки паравіртуалізації у свої продукти, тому ця технологія не здобула великої популярності. Внаслідок цього компанія Virtual Iron однією з перших стала використовувати техніки апаратної віртуалізації, що дозволяють запускати немодифіковані версії гостьових систем. В даний момент, остання версія платформи Virtual Iron 3.7 дозволяє використовувати віртуальні машини на серверних платформах лише за допомогою апаратної віртуалізації. Офіційно підтримуються такі процесори:

• Intel® Xeon® 3000, 5000, 5100, 5300, 7000, 7100 Series
• Intel® Core™ 2 Duo E6000 Series
• Intel® Pentium® D-930, 940, 950, 960
• AMD Opteron™ 2200 або 8200 Series Processors
• AMD Athlon™ 64 x2 Dual-Core Processor
• AMD Turion™ 64 x2 Dual-Core Processor

До того ж на сайті Virtual Iron можна знайти списки сертифікованого компанією обладнання для своєї платформи віртуалізації.

Продукти Virtual Iron існують у трьох виданнях:

• Single Server Virtualization and Management
• Multiple Server Virtualization and Management
• Virtual Desktop Infrastructure (VDI) Solution

На даний момент безкоштовним рішенням є рішення Single Server, яке дає змогу встановити Virtual Iron на одному фізичному хості в інфраструктурі організації. Підтримується протокол iSCSI, мережі SAN та локальні системи зберігання.

Безкоштовне видання Single Server має такі мінімальні вимоги до встановлення:

• 2 ГБ RAM
• Привід CD-ROM
• 36 ГБ місця на диску
• Мережевий інтерфейс Ethernet
• Мережевий інтерфейс Fibre channel (не обов'язково)
• Підтримка апаратної віртуалізації у процесорі

Virtual Iron дозволяє гідно оцінити всі можливості апаратної віртуалізації та засоби управління віртуальними машинами. Безкоштовне видання насамперед призначене для того, щоб оцінити ефективність та зручність платформи віртуалізації та засобів управління. Однак і воно може використовуватися у виробничому середовищі підприємства для підтримки внутрішніх серверів компанії. Відсутність окремої хостової платформи дозволить, по-перше, не витрачається на придбання ліцензії на хостову ОС, а по-друге, знижує втрати продуктивності на підтримку гостьових систем. Типові застосування безкоштовного видання Virtual Iron – розгортання кількох віртуальних серверів в інфраструктурі невеликої організації сектору SMB з метою відокремлення від апаратури життєво важливих серверів та підвищення їх керованості. Надалі, при покупці комерційної версії платформи інфраструктура віртуальних серверів може бути розширена, а також можуть бути використані такі можливості, як ефективні засоби резервного копіювання та «гарячої» міграції віртуальних серверів між хостами.

З точки зору зручності та простоти використання VMware Server є безумовним лідером, а за продуктивністю не відстає від комерційних платформ (особливо у хостових системах Linux). До недоліків можна віднести відсутність підтримки гарячої міграції та відсутність засобів резервного копіювання, які, проте, надаються найчастіше лише комерційними платформами. Безумовно, VMware Server найкращий вибір для швидкого розгортання внутрішніх серверів організації, включаючи встановлені шаблони віртуальних серверів, яких надміру можна знайти на різних ресурсах (наприклад, ).

Підсумки

Підсумовуючи огляд безкоштовних серверних платформ віртуалізації, можна сказати, що кожна з них на даний момент займає свою нішу в секторі SMB, де за рахунок використання віртуальних машин можна істотно підвищити ефективність ІТ-інфраструктури, зробити її більш гнучкою і зменшити витрати на придбання обладнання. Безкоштовні платформи насамперед дозволяють оцінити можливості віртуалізації не на папері та відчути всі переваги цієї технології. Насамкінець, наведемо зведену таблицю характеристик безкоштовних платформ віртуалізації, яка допоможе вам вибрати відповідну серверну платформу для своїх цілей. Адже саме через безкоштовну віртуалізацію лежить шлях до подальшого вкладення грошей у проекти з віртуалізації на основі комерційних систем.

Про віртуалізацію сьогодні не чув хіба що лінивий. Можна без перебільшення сказати, що сьогодні це один із основних трендів розвитку IT. Однак багато адміністраторів досі мають досить уривчасті та розрізнені знання про предмет, помилково вважаючи, що віртуалізація доступна лише великим компаніям. Враховуючи актуальність теми, ми вирішили створити новий розділ та розпочати цикл статей про віртуалізацію.

Що таке віртуалізація?

Віртуалізація сьогодні - поняття вельми широке і різнопланове, проте ми сьогодні не розглядатимемо всі його аспекти, це далеко за межі цієї статті. Тим, хто тільки знайомиться з даною технологією буде досить спрощеною моделі, тому ми постаралися максимально спростити і узагальнити даний матеріал, не вдаючись у подробиці реалізації на тій чи іншій платформі.

То що таке віртуалізація? Це можливість запустити на одному фізичному комп'ютері кілька ізольованих один від одного віртуальних машин, кожна з яких "думатиме", що працює на окремому фізичному ПК. Розглянемо таку схему:

Поверх реального апаратного забезпечення запущено спеціальне ПЗ - гіпервізор(або монітор віртуальних машин), який забезпечує емуляцію віртуального заліза та взаємодію віртуальних машин із реальним залізом. Він також відповідає за комунікації віртуальних ПК із реальним оточенням за допомогою мережі, спільних папок, загального буфера обміну тощо.

Гіпервізор може працювати як безпосередньо поверх заліза, так і на рівні операційної системи, існують також гібридні реалізації, які працюють поверх спеціально сконфігурованої ОС мінімальної конфігурації.

За допомогою гіпервізора створюються віртуальні машини, для яких емулюється мінімально необхідний набір віртуального заліза і надається доступ до ресурсів основного ПК, що називається " хостомКожна віртуальна машина, як і звичайний ПК, містить свій екземпляр ОС та прикладного ПЗ і подальша взаємодія з ними нічим не відрізняється від роботи зі звичайним ПК або сервером.

Як влаштовано віртуальну машину?

Незважаючи на складність віртуальна машина (ВМ) є лише папкою з файлами, залежно від конкретної реалізації їх набір і кількість може змінюватися, але в основі будь-якого ВМ лежить один і той же мінімальний набір файлів, наявність інших не є критично важливим .

Найбільшу важливість представляє файл віртуального жорсткого диска, його втрата дорівнює відмову жорсткого диска звичайного ПК. Другим за важливістю є файл з конфігурацією ВМ, який містить опис апаратної частини віртуальної машини і виділених ресурсів хоста, що їй поділяються. До таких ресурсів належить, наприклад, віртуальна пам'ять, яка є виділеною областю пам'яті хоста.

В принципі втрата файлу конфігурації не є критичним, маючи в наявності один файл віртуального HDD можна запустити віртуальну машину створивши її конфігурацію заново. Так само, як маючи лише один жорсткий диск, можна підключити його до іншого ПК аналогічної конфігурації та отримати повністю працездатну машину.

Крім того, у папці у віртуальній машині можуть міститися й інші файли, але вони не є критично важливими, хоча їхня втрата може бути також небажана (наприклад знімки стану, що дозволяють відкотити стан віртуального ПК назад).

Переваги віртуалізації

Залежно від призначення поділяють настільну та серверну віртуалізацію. Перша використовується переважно у навчальних та тестових цілях. Тепер, щоб вивчити якусь технологію або протестувати впровадження будь-якого сервісу в корпоративну мережу, досить достатньо потужного ПК і засоби настільної віртуалізації. Кількість віртуальних машин, які ви можете мати у своїй віртуальній лабораторії, обмежена лише розмірами диска, кількість одночасно запущених машин обмежується в основному кількістю доступної оперативної пам'яті.

На малюнку нижче вікно засобу настільної віртуалізації з нашої тестової лабораторії, у вікні якого запущена ОС Windows 8.

Серверна візуалізація широко використовується в IT інфраструктурах будь-якого рівня та дозволяє використовувати один фізичний сервер для запуску кількох віртуальних серверів. Переваги даної технології очевидні:

Оптимальне використання обчислювальних ресурсів

Не секрет, що обчислювальні потужності навіть серверів початкового рівня та просто середніх ПК для багатьох завдань та серверних ролей надмірні та не використовуються повністю. Зазвичай це вирішується додаванням додаткових серверних ролей, однак такий підхід значно ускладнює адміністрування сервера та підвищує ймовірність відмов. Віртуалізація дозволяє безпечно використовувати вільні обчислювальні ресурси, виділивши під кожну критичну роль сервер. Тепер, щоб зробити обслуговування, скажімо, веб-сервера, вам не доведеться зупиняти сервер баз даних

Економія фізичних ресурсів

Використання одного фізичного сервера замість кількох дозволяє ефективно економити електроенергію, місце у серверній, витрати на супутню інфраструктуру. Особливо це важливо невеликим компаніям, які можуть значно скоротити витрати на оренду через зменшення фізичних розмірів обладнання, наприклад, відпадає необхідність мати вентильовану серверну з кондиціонером.

Підвищення масштабованості та розширюваності інфраструктури

У міру зростання фірми все більшого значення набуває можливість швидко і без істотних витрат збільшити обчислювальні потужності підприємства. Зазвичай ця ситуація передбачає заміну серверів більш потужні з наступною міграцією ролей і сервісів зі старих серверів на нові. Провести подібний перехід без збоїв, простоїв (в т.ч. і запланованих) та різного роду "перехідних періодів" практично неможливо, що робить кожне таке розширення маленьким авралом для фірми та адміністраторів, які найчастіше змушені працювати ночами та у вихідні.

Віртуалізація дозволяє вирішити це питання набагато ефективніше. За наявності вільних обчислювальних ресурсів хоста можна легко додати потрібної віртуальної машині, наприклад збільшити обсяг доступної пам'яті чи додати процесорні ядра. При необхідності підняти продуктивність більш істотно створюється новий хост на більш потужному сервері, куди переноситься віртуальна машина, що потребує ресурсів.

Час простою у цій ситуації крані мало і зводиться до часу необхідного копіювання файлів ВМ з одного сервера в інший. Крім того, багато сучасних гіпервізорів містять функцію "живої міграції", яка дозволяє переміщати віртуальні машини між хостами без їх зупинки.

Підвищення відмовостійкості

Мабуть, фізичний вихід сервера з ладу, один із найнеприємніших моментів у роботі системного адміністратора. Ускладнює ситуацію той факт, що фізичний екземпляр ОС практично завжди є апаратно залежним, що не дозволяє швидко запустити систему на іншому залозі. Віртуальні машини позбавлені такого недоліку, при відмові сервера-хоста всі віртуальні машини швидко і без проблем переносяться на інший, справний сервер.

При цьому відмінності в апаратній частині серверів не відіграють жодної ролі, ви можете взяти віртуальні машини з сервера на платформі Intel і успішно запустити їх через кілька хвилин на новому хості, що працює на платформі AMD.

Ця ж обставина дозволяє тимчасово виводити сервери на обслуговування або змінювати їхню апаратну частину без зупинки віртуальних машин, що працюють на них, досить тимчасово перемістити їх на інший хост.

Можливість підтримувати застарілі ОС

Незважаючи на постійний прогрес та вихід нових версій ПЗ корпоративний сектор часто продовжує використовувати застарілі версії ПЗ, хорошим прикладом може бути 1С:Підприємство 7.7. Віртуалізація дозволяє без зайвих витрат вписати таке ПЗ в сучасну інфраструктуру, також вона може бути корисною, коли старий ПК, який працював під управлінням застарілої ОС вийшов з ладу, а на сучасному залозі запустити її неможливо. Гіпервізор дозволяє емулювати набір застарілого заліза для забезпечення сумісності зі старими ОС, а перенести фізичну систему у віртуальне середовище без втрати даних дозволяють спеціальні утиліти.

Віртуальні мережі

Важко уявити сучасний ПК без підключення до будь-якої мережі. Тому сучасні технології віртуалізації дозволяють віртуалізувати як комп'ютери а й мережі. Як і звичайний комп'ютер, віртуальна машина може мати один або кілька мережевих адаптерів, які можуть бути підключені до зовнішньої мережі, через один з фізичних мережевих інтерфейсів хоста, або до однієї з віртуальних мереж. Віртуальна мережа є віртуальним мережевим комутатором до якого підключаються мережеві адаптери віртуальних машин. За потреби, у такій мережі, засобами гіпервізора, можуть бути реалізовані сервіси DHCP та NAT, для доступу до інтернету через інтернет-підключення хоста.

Можливості віртуальних мереж дозволяють створювати досить складні мережеві конфігурації навіть у межах одного хоста, наприклад звернімося до наступної схеми:

Хост підключено до зовнішньої мережі за допомогою фізичного мережевого адаптера LAN 0, за допомогою цього ж фізичного інтерфейсу до зовнішньої мережі підключена віртуальна машина VM5 через мережевий адаптер VM LAN 0. Для інших машин зовнішньої мережі хост і VM5 два різні ПК, кожен з них має свою мережеву адресу, свою мережеву карту зі своєю MAC-адресою. Друга мережна карта VM5 підключена до віртуального комутатора віртуальної мережі VM NET 1, до нього підключені мережеві адаптери віртуальних машин VM1-VM4. Таким чином, ми в межах одного фізичного хоста організували безпечну внутрішню мережу, яка має доступ до зовнішньої мережі лише через роутер VM5.

На практиці віртуальні мережі дозволяють легко організувати в межах одного фізичного сервера кілька мереж з різним рівнем безпеки, наприклад, винести потенційно небезпечні хости в DMZ без додаткових витрат на мережеве обладнання.

Миттєві знімки

Ще одна функція віртуалізації корисність якої важко переоцінити. Суть її зводиться до того, що будь-якої миті часу, не зупиняючи роботи віртуальної машини, можна зберегти знімок її поточного стану, та ще й не один. Для нерозбещеного адміна це просто свято якесь, мати можливість легко та швидко повернутися до початкового стану, якщо щось раптом пішло не так. На відміну від створення образу жорсткого диска з подальшим відновленням системи з його допомогою, що може зайняти значний час, перемикання між знімками відбувається протягом лічені хвилини.

Інше застосування моментальні знімки знаходять у навчальних та тестових цілях, за їх допомогою можна створити ціле дерево станів віртуальної машини, маючи можливість швидко перемикатися між різними варіантами конфігурації. На малюнку нижче наведено дерево знімків роутера з нашої тестової лабораторії, з яким ви чудово знайомі за нашими матеріалами:

Висновок

Незважаючи на те, що ми намагалися дати лише стислий огляд, стаття вийшла досить об'ємною. У той же час ми сподіваємося, що завдяки даному матеріалу ви зможете реально оцінити всі можливості, які надає технологія віртуалізації та осмислено, представляючи ті переваги, які здатна отримати саме ваша IT-інфраструктура, розпочати вивчення наших нових матеріалів та практичного впровадження віртуалізації у повсякденну практику. .

Анотація: Інформаційні технології принесли у життя сучасного суспільства безліч корисних та цікавих речей. Щодня винахідливі та талановиті люди вигадують нові і нові застосування комп'ютерам як ефективним інструментам виробництва, розваги та співробітництва. Безліч різноманітних програмних та апаратних засобів, технологій та сервісів дозволяють нам щодня підвищувати зручність та швидкість роботи з інформацією. Все складніше і складніше виділити з потоку технологій, що обрушується на нас, дійсно корисні і навчитися застосовувати їх з максимальною користю. У цій лекції йтиметься про ще одну неймовірно перспективну і по-справжньому ефективну технологію, що стрімко вривається у світ комп'ютерів – технологію віртуалізації, яка займає ключове місце в концепції "хмарних" обчислень.

Мета даної лекції – отримати відомості про технології віртуалізації, термінології, різновиди та основні переваги віртуалізації. Ознайомитись з основними рішеннями провідних ІТ-вендорів. Розглянути особливості платформи віртуалізації Microsoft.

Технології віртуалізації

Згідно зі статистикою середній рівень завантаження процесорних потужностей у серверів під керуванням Windows не перевищує 10%, у Unix-систем цей показник кращий, проте в середньому не перевищує 20%. Низька ефективність використання серверів пояснюється широко застосовуваним початку 90-х підходом " одне додаток - один сервер " , т. е. щоразу для розгортання нового докладання компанія набуває новий сервер . Очевидно, що на практиці це означає швидке збільшення серверного парку і як наслідок зростання витрат на його адміністрування, енергоспоживаннята охолодження, а також потреба в додаткових приміщеннях для встановлення нових серверів і придбання ліцензій на серверну ОС.

Віртуалізація ресурсів фізичного сервера дозволяє гнучко розподіляти їх між додатками, кожна з яких при цьому "бачить" тільки призначені йому ресурси і "вважає", що йому виділено окремий сервер, тобто в даному випадку реалізується підхід "один сервер - кілька додатків" , але без зниження продуктивності, доступності та безпеки серверних програм. Крім того, рішення віртуалізації дають можливість запускати в розділах різні ОС за допомогою емуляції системних викликів до апаратних ресурсів сервера.

Мал. 2.1.

В основі віртуалізації лежить можливість одного комп'ютера виконувати роботу кількох комп'ютерів завдяки розподілу його ресурсів за кількома середовищами. За допомогою віртуальних серверів та віртуальних настільних комп'ютерів можна розмістити кілька ОС та кілька програм у єдиному місцезнаходження. Таким чином, фізичні та географічні обмеження перестають мати якесь значення. Крім енергозбереження та скорочення витрат завдяки більш ефективному використанню апаратних ресурсів, віртуальна інфраструктура забезпечує високий рівень доступності ресурсів, більш ефективну систему управління, підвищену безпеку та вдосконалену систему відновлення у критичних ситуаціях.

У широкому значенні поняття віртуалізації є приховуванням справжньої реалізації будь-якого процесу чи об'єкта від істинного його уявлення у тому, хто ним користується. Продуктом віртуалізації є щось зручне для використання, насправді має більш складну або зовсім іншу структуру, відмінну від тієї, яка сприймається при роботі з об'єктом. Іншими словами, відбувається відокремлення уявлення від реалізації чогось. Віртуалізація покликана абстрагувати програмне забезпеченнявід апаратної частини

У комп'ютерних технологіях під терміном "віртуалізація" зазвичай розуміється абстракція обчислювальних ресурсів та надання користувачеві системи, яка "інкапсулює" (приховує у собі) власну реалізацію. Простіше кажучи, користувач працює зі зручним для себе поданням об'єкта, і для нього не має значення, як об'єкт влаштований насправді.

Зараз можливість запуску кількох віртуальних машин на одній фізичній викликає великий інтерес серед комп'ютерних фахівців, не тільки тому, що це підвищує гнучкість ІТ-інфраструктури, а й тому, що віртуалізація насправді дозволяє економити гроші.

Історія розвитку технологій віртуалізації налічує понад сорок років. Компанія IBM була першою, хто задумався про створення віртуальних середовищ для різних завдань користувача, тоді ще в мейнфреймах. У 60-х роках минулого століття віртуалізація представляла суто науковий інтерес та була оригінальним рішенням для ізоляції комп'ютерних систем у рамках одного фізичного комп'ютера. Після появи персональних комп'ютерів інтерес до віртуалізації дещо ослабнув через бурхливий розвиток операційних систем, які пред'являли адекватні вимоги до апаратного забезпечення на той час. Проте бурхливе зростання апаратних потужностей комп'ютерів наприкінці дев'яностих років минулого століття змусило ІТ-спільноту знову згадати технології віртуалізації програмних платформ.

У 1999 р. компанія VMware представила технологію віртуалізації систем на базі x86 як ефективний засіб, здатний перетворити системи на базі x86 в єдину апаратну інфраструктуру загального користування та призначення, що забезпечує повну ізоляцію, мобільність та широкий вибір ОС для прикладних середовищ. Компанія VMware була однією з перших, хто зробив серйозну ставку виключно на віртуалізацію. Як показав час, це виявилося абсолютно виправданим. Сьогодні WMware пропонує комплексну віртуалізаційну платформу четвертого покоління VMware vSphere 4, яка включає засоби як окремого ПК, так центру обробки даних. Ключовим компонентом цього програмного комплексу є гіпервізор VMware ESX Server. Пізніше до "битви" за місце в цьому модному напрямі розвитку інформаційних технологій включилися такі компанії як Parallels (раніше SWsoft), Oracle (Sun Microsystems), Citrix Systems (XenSourse).

Корпорація Microsoft вийшла на ринок засобів віртуалізації у 2003 р. із придбанням компанії Connectiх, випустивши свій перший продукт Virtual PC для настільних ПК. З того часу вона послідовно нарощувала спектр пропозицій у цій галузі і на сьогодні майже завершила формування віртуалізаційної платформи, до складу якої входять такі рішення як Windows 2008 Server R2 із компонентом Hyper-V, Microsoft Application Virtualization (App-v), Microsoft Virtual Desktop Infrastructure (VDI), Remote Desktop Services, System Center Virtual Machine Manager.

На сьогоднішній день постачальники технологій віртуалізації пропонують надійні та легкокеровані платформи, а ринок цих технологій переживає справжній бум. За оцінками провідних експертів, зараз віртуалізація входить до трійки найперспективніших комп'ютерних технологій. Багато експертів передбачають, що до 2015 року близько половини всіх комп'ютерних систем будуть віртуальними.

Підвищений інтерес до технологій віртуалізації нині невипадковий. Обчислювальна міць нинішніх процесорів швидко зростає, і питання навіть не в тому, на що цю міць витрачати, а в тому, що сучасна "мода" на двоядерні та багатоядерні системи, що проникла вже і в персональні комп'ютери (ноутбуки та десктопи), якнайкраще дозволяє реалізувати найбагатший потенціал ідей віртуалізації операційних систем та програм, виводячи зручність користування комп'ютером на новий якісний рівень. Технології віртуалізації стають одним із ключових компонентів (у тому числі, і маркетингових) у найновіших і майбутніх процесорах Intel та AMD, в операційних системах від Microsoft та ряду інших компаній.

Переваги віртуалізації

Наведемо основні переваги технологій віртуалізації:

1. Ефективне використання обчислювальних ресурсів. Замість 3х, а то 10 серверів, завантажених на 5-20%, можна використовувати один, який використовується на 50-70%. Окрім іншого, це ще й економія електроенергії, а також значне скорочення фінансових вкладень: купується один високотехнологічний сервер, який виконує функції 5-10 серверів. За допомогою віртуалізації можна досягти значно більш ефективного використання ресурсів, оскільки вона забезпечує об'єднання стандартних ресурсів інфраструктури в єдиний пул і долає обмеження застарілої моделі "одна програма на сервер".
2. Скорочення витрат на інфраструктуру: Віртуалізація дозволяє скоротити кількість серверів та пов'язаного з ними ІТ-обладнання в інформаційному центрі. Внаслідок цього потреби в обслуговуванні, електроживленні та охолодженні матеріальних ресурсів скорочуються, і на ІТ витрачається набагато менше коштів.
3. Зниження витрат на програмне забезпечення. Деякі виробники програмного забезпечення запровадили окремі схеми ліцензування спеціально для віртуальних середовищ. Так, наприклад, купуючи одну ліцензію на Microsoft Windows Server 2008 Enterprise, ви отримуєте право одночасно її використовувати на 1 фізичному сервері та 4 віртуальних (в межах одного сервера), а Windows Server 2008 Datacenter ліцензується лише на кількість процесорів і може використовуватися одночасно на необмеженому кількість віртуальних серверів.
4. Підвищення гнучкості та швидкості реагування системи: Віртуалізація пропонує новий метод управління ІТ-інфраструктурою та допомагає ІТ-адміністраторам витрачати менше часу на виконання повторюваних завдань - наприклад, на ініціацію, налаштування, відстеження та технічне обслуговування. Багато системних адміністраторів зазнавали неприємностей, коли "руйнується" сервер. І не можна, витягнувши жорсткий диск, переставивши його в інший сервер, запустити все, як раніше... А установка? пошук драйверів, налаштування, запуск ... і на всі потрібні час та ресурси. При використанні віртуального сервера - можливий моментальний запуск на будь-якому "залізі", а якщо немає подібного сервера, то можна завантажити готову віртуальну машину зі встановленим та налаштованим сервером з бібліотек, що підтримуються компаніями розробниками гіпервізорів (програм для віртуалізації).
5. Несумісні програми можуть працювати на одному комп'ютері. При використанні віртуалізації на одному сервері можливе встановлення linux і windows серверів, шлюзів, баз даних та інших абсолютно несумісних в рамках однієї не віртуалізованої системи додатків.
6. Підвищення доступності додатків та забезпечення безперервності роботи підприємства: Завдяки надійній системі резервного копіювання та міграції віртуальних середовищ цілком без перерв в обслуговуванні ви зможете скоротити періоди планового простою та забезпечити швидке відновлення системи у критичних ситуаціях. "Падіння" одного віртуального сервера не веде до втрати інших віртуальних серверів. Крім того, у разі відмови одного фізичного сервера можна зробити автоматичну заміну на резервний сервер. Причому це відбувається непомітно для користувачів без перезавантаження. Тим самим забезпечується безперервність бізнесу.
7. Можливості легкої архівації. Оскільки жорсткий диск віртуальної машини зазвичай представляється у вигляді файлу певного формату, розташований на якомусь фізичному носії, віртуалізація дає можливість простого копіювання цього файлу на резервний носій як засіб архівування та резервного копіювання всієї віртуальної машини повністю. Можливість підняти з архіву сервер ще одна чудова особливість. А можна підняти сервер із архіву, не знищуючи поточний сервер та подивитися стан справ за минулий період.
8. Підвищення керованості інфраструктури: використання централізованого управління віртуальною інфраструктурою дозволяє скоротити час на адміністрування серверів, забезпечує балансування навантаження та "живу" міграцію віртуальних машин.

Віртуальною машиною будемо називати програмне чи апаратне середовище, яке приховує справжню реалізацію будь-якого процесу чи об'єкта від його видимого уявлення.

- це повністю ізольований програмний контейнер, який працює з власною ОС та додатками, подібно до фізичного комп'ютера. Віртуальна машина діє так само, як фізичний комп'ютер, і містить власні віртуальні (тобто програмні) ОЗП, жорсткий диск та мережевий адаптер.

ОС не може розрізнити віртуальну та фізичну машини. Те ж саме можна сказати про програми та інші комп'ютери в мережі. Навіть сама віртуальна машинавважає себе "справжнім" комп'ютером. Але незважаючи на це, віртуальні машини складаються виключно з програмних компонентів і не включають обладнання. Це дає їм низку унікальних переваг над фізичним обладнанням.

Розглянемо основні особливості віртуальних машин детальніше:

1. Сумісність. Віртуальні машини зазвичай сумісні з усіма стандартними комп'ютерами. Як і фізичний комп'ютер, віртуальна машина працює під управлінням власної гостьової операційної системи та виконує власні програми. Вона також містить усі компоненти, стандартні для фізичного комп'ютера (материнську плату, відеокарту, мережевий контролер тощо). Тому віртуальні машини повністю сумісні з усіма стандартними операційними системами, додатками та драйверами пристроїв. Віртуальну машину можна використовувати для виконання будь-якого програмного забезпечення, придатного для відповідного комп'ютера.
2. Ізольованість. Віртуальні машини повністю ізольовані одна від одної, якби вони були фізичними комп'ютерами Віртуальні машини можуть використовувати загальні фізичні ресурси одного комп'ютера і при цьому залишатися повністю ізольованими один від одного, якби вони були окремими фізичними машинами. Наприклад, якщо на одному фізичному сервері запущено чотири віртуальні машини, і одна з них дає збій, це не впливає на доступність трьох машин, що залишилися. Ізольованість - важлива причина набагато більш високої доступності та безпеки додатків, що виконуються у віртуальному середовищі, порівняно з додатками, що виконуються у стандартній, невіртуалізованій системі.
3. Інкапсуляція. Віртуальні машини повністю інкапсулюють обчислювальне середовище. Віртуальна машина є програмним контейнером, що зв'язує, або "інкапсулюючий" повний комплект віртуальних апаратних ресурсів, а також ОС і всі її додатки в програмному пакеті. Завдяки інкапсуляції віртуальні машини стають неймовірно мобільними та зручними в управлінні. Наприклад, віртуальну машину можна перемістити або скопіювати з одного місця в інше так само, як будь-який інший програмний файл. Крім того, віртуальну машину можна зберегти на будь-якому стандартному носії даних: від компактної картки Flash-пам'яті USB до корпоративних мереж зберігання даних.
4. Незалежність від обладнання. Віртуальні машини повністю незалежні від базового фізичного устаткування, у якому вони працюють. Наприклад, для віртуальної машини з віртуальними компонентами (ЦП, мережевою картою, контролером SCSI) можна встановити установки, абсолютно не збігаються з фізичними характеристиками базового апаратного забезпечення. Віртуальні машини можуть навіть виконувати різні операційні системи (Windows, Linux та ін.) на тому самому фізичному сервері. У поєднанні з властивостями інкапсуляції та сумісності апаратна незалежність забезпечує можливість вільно переміщати віртуальні машини з одного комп'ютера на базі x86 на інший, не змінюючи драйвери пристроїв, ОС або програми. Незалежність від обладнання також дає можливість запускати в поєднанні абсолютно різні ОС та програми на одному фізичному комп'ютері.

Розглянемо основні різновиди віртуалізації, такі як:

• віртуалізація серверів (повна віртуалізація та паравіртуалізація)
• віртуалізація на рівні операційних систем,
• віртуалізація додатків,
• віртуалізація уявлень.