BYTEmag.ru

Виртуализацией в ИТ называют процесс изоляции компьютерных ресурсов друг от друга, позволяющий уменьшить зависимости между ними. Это упрощает управление изменениями в системе за счет их локализации в том или ином слое изолированных с помощью виртуализации ресурсов. Технологии виртуализации обычно относят к главным инновациям последнего десятилетия в сегменте стандартных серверов. По мнению большинства аналитиков, в среднесрочной перспективе именно виртуализация будет в первую очередь влиять на изменения самой ИТ-инфраструктуре, характера ее эксплуатации и администрирования. Результаты исследования развертывания виртуализации серверов показали, что данная технология оказывает серьезное влияния на трансформацию сетевой инфраструктуры, серверов и системы хранения, а также на способы построения центров обработки данных (ЦОД) и управления ими.

В IDC полагают, что ускоренное внедрение виртуализации делает эту технологию важным фактором, меняющим поведение покупателей компьютерных систем. Корпоративный рынок быстро осваивает такие продвинутые функции как обеспечение высокой доступности и мобильность виртуальных машин, заказчики адаптируют инфраструктуру ИТ к задачам виртуализации. В то же время, в условиях ограниченного бюджета виртуализация может стать оптимальным инструментом управления затратами на инфраструктуру. Сегодня на рынке имеются бесплатные версии продуктов множества производителей, от средств управления виртуализацией до решений, направленных на повышение производительности и оптимизацию.

Виртуализация серверных платформ сводится к формированию пула аппаратных ресурсов, доступных для совместного использования и допускающих автоматическое перераспределение задач. При этом ключевым компонентом архитектуры становятся виртуальные машины, управление которыми возлагается на специальную служебную программу — гипервизор (менеджер виртуальных машин). Виртуальные машины вместе с гипервизором выполняются на физическом сервере, причем на одном таком сервере могут выполняться несколько виртуальных машин, работающих под управлением одинаковых или разных ОС и совместно использующих вычислительные ресурсы. Это открывает богатые возможности для консолидации сервисов и оптимального распределения нагрузки между физическими серверами. Механизм работы гипервизоров скрывает от системного и прикладного ПО реальную архитектуру вычислительной системы, благодаря чему заметно упрощаются замена оборудования и перемещение виртуальных машин с одного физического сервера на другой.

Преимущества серверной виртуализации

При сохранении аналогичной (или большей) функциональности и надежности инфраструктуры внедрение серверной виртуализации способствует снижению операционных затрат на поддержку парка серверов, в том числе на аренду помещений, охлаждение, электропитание и трудозатраты на администрирование. Одним из наиболее распространенных сценариев использования виртуализации является консолидация, с помощью которой предприятия могут быстро и просто снизить операционные затраты на ИТ: серверная виртуализация помогает уменьшить количество подлежащих техническому обслуживанию физических систем и таким образом упростить ИТ-инфраструктуру. Компания может извлечь значительную экономическую выгоду из консолидации как большого ЦОД, так и небольших серверных ферм, используемых, например, в филиалах.

Размещение в виртуальных машинах решений на базе устаревших ОС и/или серверного оборудования, не поддерживаемых соответствующим образом производителем, позволяют избежать затрат на поддержку парка старых машин.

Размещение нескольких серверных нагрузок на одном физическом сервере позволяет более эффективно использовать вычислительные ресурсы, которые часто в значительной степени недогружены.

Внедрение серверной виртуализации позволяет повысить доступность ИТ-сервисов за счет значительного уменьшения времени запланированных и незапланированных простоев систем и динамического перераспределения нагрузок между хост-серверами, а также динамического перераспределения нагрузки между хост-серверами. Виртуализация серверов является важным шагом в обеспечении адаптивности ИТ-инфраструктуры к меняющимся потребностям бизнеса. Благодаря возможности переноса виртуальных машин между хост-серверами, может осуществляться динамическая балансировка загруженности существующих в дата-центре вычислительных ресурсов. Инструменты для сквозного управления инфраструктурой позволяют контролировать состояние систем не только по простым параметрам загруженности физических серверов, таким как использованная оперативная память и процессорное время, но и по специфическим, важным для конкретных полезных нагрузок и бизнес-приложений характеристикам.

Особенности виртуализации модульных серверов

Для развертывания виртуализации можно использовать не только вертикальное, но и горизонтальное масштабирование серверной мощности. Модульные системы особенно выигрывают при их использовании совместно с технологиями виртуализации на базе гипервизоров. Это касается, в первую очередь, самих серверов, поскольку блейд-системы обладают лучшей плотностью вычислений. При использовании в качестве платформы для консолидации модульным серверам требуется значительно меньше места в стойке и в ЦОД по сравнению с традиционными серверами. Так, для развертывания системы потребуется уже не 10-20U в стойке, а, в зависимости от решения, не более 6-7U. В то время как глубина стандартных серверных шкафов составляет метр и более, для модульных шасси это значение, как правило, меньше. Если в работе обычного сервера, несмотря на имеющиеся средства обеспечения отказоустойчивости, все-таки произойдет сбой, то все запущенные на нем виртуальные машины не смогут работать, а если выйдет из строя одно «лезвие», то это не отразится на работоспособности виртуальных машин, установленных на остальных модулях. В случае необходимости виртуальную машину можно перенести с одного «лезвия» на другое. Например, если нагрузка, создаваемая приложением, обслуживаемым виртуальной машиной, резко возросла и мощности блейда, на котором работают и другие виртуальные машины, уже не хватает, то виртуальную машину можно без прерывания работы приложения перевести на более мощное «лезвие».

Кроме того, благодаря виртуализации ввода-вывода администрирование инфраструктуры существенно упрощается. Администратор может в любое время заменить аппаратное обеспечение, поскольку данное действие не оказывает прямого влияния на администрирование соединений локальной сети/сети хранения, на распределение памяти или на лицензии. Значительной избыточности и экономии можно добиться и в таких жизненно важных компонентах, как вентиляторы и блоки питания. К примеру, шасси модульных серверов вместе со всеми содержащимися там системами снабжают электроэнергией всего два блока питания. Даже при двойной избыточности, когда в модульном шасси используются четыре блока вместо двух, удается сэкономить на их количестве по сравнению с полностью оснащенной традиционной серверной стойкой.

Но у модульных систем есть, разумеется, и недостатки. Не секрет, что управлять виртуальными машинами значительно проще, когда они установлены на одном большом сервере, а не на нескольких «лезвиях». Вместе с тем уменьшенные размеры серверных модулей накладывают значительные ограничения на тепловыделение процессоров. Заметим, что энергопотребление и тепловыделение модульных систем на единицу площади, как правило, превышают показатели традиционных серверов, что приводит к необходимости переоснащения пользователями установок для энергоснабжения и охлаждения. Из-за повышения тарифов на электроэнергию этот вопрос приобретает особую значимость, ведь часто более половины всех эксплуатационных расходов, связанных с ЦОД, приходится не на осуществление вычислений, а на энергоснабжение.

Кроме того, из-за компактности блейд-системы существенно ограничены по сравнению со стоечными серверами возможности по расширению их оперативной памяти и подсистем ввода-вывода, что особенно сказывается при работе виртуальных машин, на которых развернуты такие типичные приложения с интенсивным чтением и записью данных, как СУБД, ERP-системы и системы бизнес-аналитики. По этим причинам во многих случаях более экономически эффективным оказывается развертывание виртуальных машин на платформе с вертикальной масштабируемостью.

Платформы виртуализации

Виртуализация серверных ресурсов помогает преодолеть наиболее острые проблемы дата-центров: повысить эффективность загрузки оборудования, оптимизировать управление, снизить энергопотребление, упростить и ускорить развертывание новых сервисов, разработку и тестирование продуктов, сократить затраты на администрирование, повысить уровень доступности систем. Технология виртуализации стала наиболее важной инновацией в сегменте серверов стандартной архитектуры за последнее десятилетие. Ее развитие представляет собой эволюционный процесс, предусматривающий разные варианты реализации программными, аппаратными или программно-аппаратными средствами. По прогнозам Gartner, в следующем году использование серверной виртуализации вырастет на 28%, а к 2012 г. половина серверной нагрузки будет обрабатываться виртуализированными серверами.

С развитием рынка появилось большое число решений для виртуализации. Появление большого числа продуктов стало возможным благодаря тому, что все больше процессов виртуализации стало реализовываться на аппаратном уровне — в частности, в центральных процессорах. Гипервизоры стали чаще обращаться к аппаратным функциям. Те или иные гипервизоры (или их функции) стали зависеть от возможностей, которые реализованы в том или ином аппаратном обеспечении и в определенных процессорах. Это потребовало более тесной координации между разработчиками гипервизоров разработчиками процессоров и аппаратного обеспечения. Поэтому наличие определенных функций и производительность стали напрямую зависеть от того, с каким аппаратным обеспечением используется ПО для виртуализации. Миграция базовых алгоритмов гипервизоров в аппаратное обеспечение позволило поставщикам решений виртуализации увеличить производительность своих продуктов. Это происходит в центральных процессорах, чипсетах и платах ввода-вывода информации (в аппаратных ускорителях).

По оценке Gartner, до 89% рынка гипервизоров принадлежит компании VMware. Она позиционирует три платформы для виртуализации в дата-центрах: VMware vSpere 4, VMware Server и VMWare ESXi с VMware Go (бесплатно). В число ближайших конкурентов VMware входят Microsoft, Citrix и Red Hat. Большим шагом в развитии виртуализационной платформы Microsoft стал выпуск версии серверной ОС Windows Server 2008 R2, в состав которой включен модифицированный вариант гипервизора Hyper-V R2 (бесплатно). Аналитики Gartner ожидают роста внедрения виртуализации в малом и среднем бизнесе, где хорошие шансы получает именно Microsoft. По их прогнозам, к 2012 г. доля VMware сократится до 64%, Microsoft увеличится до 27%, Citrix Systems займет 6%, а Red Hat — 2%, причем доля прочих вендоров не превысит 1%. Для решения задач виртуализации серверов Citrix Systems предлагает продукт XenServer (бесплатно), реализованный на базе технологии Xen. В решение Enterprise Virtualization for Servers компании Red Hat, виртуализационный комплекс которой строится на принципах Open Source, входит Enterprise Virtualization Hypervisor. Ключевым продуктом компании Parallels является Virtuozzo Containers, который представляет собой решение виртуализации на уровне ОС, что позволяет запускать на одном Windows- или Linux-сервере множество изолированных «контейнеров» (виртуальных серверов). Oracle VM (на базе Xen) — это ПО для виртуализации серверов, которое полностью поддерживает как приложения Oracle, так и других разработчиков.

Перейти на главную страницу обзора