Известная уже не один десяток лет технология виртуализации лишь сейчас начинает широко применяться в серверах для массового рынка, однако в ближайшие три года этот подход может стать общепринятым.

Виртуализация — одно из наиболее значительных и быстро развивающихся направлений в корпоративных вычислениях. В Gartner ее определяют как создание пула ресурсов (серверов, систем хранения, сетевой инфраструктуры и ПО) для их автоматического распределения и совместного использования. Таким образом она может относиться к разным физическим ресурсам — серверам, когда несколько виртуальных машин (ВМ) работает на одной системе (см. Рисунок 1); системам хранения, обеспечивающим представление данных на логическом уровне, не связанное с их физическим размещением на конкретных устройствах; к сетевой инфраструктуре (виртуальные сети VLAN, где каждое приложение использует собственную логическую сеть); подсистеме ввода/вывода и т. д.

Виртуализация как концепция для отдельно взятых продуктов и элементов ИТ инфраструктуры известна достаточно давно. Сегодня она охватывает разные уровни — от платформ (включая микропроцессоры) до ПО, реализуется программными, аппаратными или программно-аппаратными средствами. Ее называют самой важной инновацией в сегменте стандартных серверов за последнее десятилетие ввиду таких преимуществ, как консолидация приложений, повышенная надежность и безопасность, сокращение расходов.

Эта технология рассматривается теперь как один из способов повышения эффективности использования ресурсов ИТ без значительного увеличения бюджета. Однако виртуальные машины имеют почти 35-летнюю историю (см., например, работу автора «Тенденции развития математического обеспечения виртуальных машин», препринт ВНИИСИ, 1988 г.).

Первым таким продуктом стала ОС IBM VM/370 (1972 г.), а разработки начались еще в 1964 г. Многие вспомнят мэйнфреймы IBM прошлого века под управлением ОС VM/SP или ЕС ЭВМ с СВМ (системой виртуальных машин). Позднее данный подход получил развитие в ОС для малых компьютерных систем, хотя ограниченность аппаратных ресурсов последних не позволила сделать эту технологию массовой. Сегодня с ростом процессорных мощностей, внедрением многоядерных процессоров (см. врезку «Многоядерность, параллелизм, виртуализация»), увеличением емкости, производительности, «интеллектуальности» систем хранения и скорости коммуникаций он получает «второе дыхание».

В последние полтора-два года заговорили и о новой волне виртуализации систем хранения.

Как считает Евгений Сербин, менеджер Fujitsu Siemens Computers по корпоративным продуктам, большинство идей, теперь реализуемых

в серверах UNIX, до сих пор черпается из мира мэйнфреймов. Системы среднего класса «подтягиваются» до уровня мэйнфреймов, а в младших серверах внедряется функциональность систем среднего класса. Технологию виртуализации предлагают как ведущие поставщики процессоров, серверов, систем хранения и ПО (см. врезку «Ресурсы Internet»), так и начинающие компании. В их числе — EMC, HP, IBM, Dell, Sun Microsystems, Fujitsu Siemens Computers, Intel, AMD, VMware, Microsoft, XenSource, SWsoft, Virtual Iron, Softricity и Altiris. Намечающееся широкое внедрение виртуализации дает основание говорить о ренессансе этой технологии в ближайшие два-три года.

С мэйнфреймов и мощных серверов UNIX архитектуры RISC технология перекочевывает на серверы x86 под управлением Linux и Windows, рабочие станции и даже домашние ПК. Да и сам рынок мэйнфреймов к концу десятилетия существенно изменится, уверен Джозеф Регер, вице-президент и главный технический директор Fujitsu Siemens Computers. Системы такого уровня теперь можно строить на другой архитектуре, широко используя принципы виртуализации, хотя, несмотря на натиск стандартных архитектур, в обозримом будущем «большое железо» не исчезнет.

Производители микропроцессоров, серверов, систем хранения и ПО проводят многочисленные форумы по данной технологии, приглашая потенциальных заказчиков. Так, например, в марте в Москве были проведены конференция «Технологии виртуализации серверных решений HP» и «Дни виртуализации» под эгидой Fujitsu Siemens, Intel и EMC. За рубежом состоялся целый ряд конференций, включая апрельский международный форум LinuxWorld, где тема виртуализации оказалась в центре внимания: в частности, IDC Virtualization Forum и форум Intel IDF в Сан-Франциско с несколькими новыми анонсами. Стоит упомянуть и о регулярных конференциях и семинарах вендоров (Intel, IBM, HP, Hitachi Data Systems, Sun Microsystems) и системных интеграторов («Тринити Солюшнс», «Микротест») последнего полугодия.

Технология виртуализации быстро развивается, становясь более зрелой. Ее развертывание на стандартных серверах и в неоднородных сетях хранения — подход, заметно отличающийся от прежних специфических решений. Ранее рассматриваемая как сложная для внедрения и дорогостоящая технология, виртуализация постепенно превращается в «массовый продукт», а реализация в недорогих массовых процессорах (Intel VT, AMD Pacifica) обещает донести ее до широкого круга пользователей.

В Intel намерены сделать 2006 г. годом прорыва в развитии технологии виртуализации в массовых компьютерных системах.

С 2001 г. на рынке ПО виртуализации серверов лидирует VMware (с 2004 г. — подразделение EMC), однако сейчас интересные альтернативы предлагают Microsoft, SWsoft, Virtual Iron и XenSource (см. врезку «ПО виртуализации серверов — от закрытых решений к отраслевым альянсам»). В стандартных серверных решениях начался переход от исключительно программной реализации к связке аппаратных и программных средств. В качестве конечной цели ставится задача создания «динамических ЦОД». Виртуализация эволюционирует в направлении аппаратной поддержки и, наряду с многоядерными процессорами для увеличения производительности процессоров при контроле над тепловыделением, становится одной из самых заметных тенденций в развитии серверных платформ.

ЭКОНОМИКА ВИРТУАЛИЗАЦИИ

Виртуализация нацелена на решение острейших проблем, стоящих перед администраторами ЦОД. По прогнозам IDC, количество используемых в США серверов к 2009 г. увеличится впятеро. Как отмечают в Gartner, стоимость электроэнергии, потребленной сервером за время его эксплуатации, сопоставима с ценой самого устройства, а на 1 доллар, затрачиваемый на покупку такого оборудования, приходится 7 долларов, которые платятся за поддержку. Растущим парком серверов все труднее управлять, а ресурсы серверов и систем хранения используются крайне неэффективно.

В среднем, как подсчитали аналитики Gartner и IDC, каждый сервер загружен примерно на 25%, причем для серверов младшего класса этот показатель еще ниже. По оценкам Gartner, большинство серверов x86 служат для выполнения одного приложения, а средний коэффициент их использования не превышает 10%. Теоретически виртуализация дает возможность консолидировать нагрузку и повысить указанный коэффициент до 70-80%, сокращает на 60% потребности в серверном оборудовании и на 80% - количество необходимых сетевых портов и портов для подключения систем хранения.

Аналогичная ситуация сложилась в сегменте систем хранения. По данным Hitachi Data Systems, в типичной компании две трети расходов на хранение данных приходится на аппаратное обеспечение. И по всему миру затраты такого рода продолжали расти: в 2004 г. — на 113%, а в 2005 г. — еще на 150%. Подчас организации владеют системами, общая емкость которых составляет сотни терабайт, из которых используется лишь 20%. В HDS считают, что наиболее острыми проблемами остаются приобретение избыточных ресурсов хранения, высокие издержки, низкая эффективность использования. По оценкам Enterprise Strategy Group (ESG), виртуализация крупных систем хранения ведет к сокращению расходов почти на 24% на оборудование и более чем на 16% на ПО, а администрирование обходится почти на 20% дешевле. Снижение совокупной стоимости владения (TCO) — ключевой аргумент в попытке производителей убедить заказчиков перейти на новые вычислительные архитектуры и побудить к обновлению инфраструктуры ЦОД.

По прогнозам Gartner, к 2008 г. виртуализация серверов позволит повысить средний коэффициент их использования с 25 до 40%, а рынок виртуализации ожидает устойчивый рост. Основные программные, аппаратные инструменты и приложения для виртуализации уже созданы. Она становится все более эффективным, гибким и надежным механизмом, реализация которого, по оценкам Gartner, позволяет сократить расходы на обслуживание оборудования на 50-70%. По данным компании VMware, посредством виртуализации и консолидации серверного парка можно на 28-53% сократить расходы на оборудование, на 72-79% снизить эксплуатационные расходы, на 20% уменьшить затраты на лицензирование ПО, а VMware ESX Server увеличивает коэффициент использования сервера x86 до 60-80%.

В IDC консолидацию и виртуализацию рассматривают как лучший способ преодоления неконтролируемого роста инфраструктуры ИТ и увеличения затрат на управление ею, достижения более высокой эффективности использования ресурсов и управления. По ее данным, более 75% компаний с численностью от 500 сотрудников применяет виртуальные серверы, причем свыше половины из них уже поддерживают бизнес-приложения. Как ожидается, 45% приобретаемых в этом году серверов будет оснащено средствами виртуализации. Итоги исследования Microsoft не столь впечатляющи: лишь у 16% заказчиков виртуальные серверы уже функционируют, и в основном в тестовой, а не в рабочей среде. По результатам опроса Forrester, 75% предприятий осведомлено о технологиях виртуализации серверов, 26% внедрило ее и 8% планирует реализацию пилотных проектов в ближайшее время.

Приводимые данные заметно различаются (см. Рисунок 2), поскольку существенно зависят от численности и профиля деятельности компаний, географического региона, выборки респондентов, спонсора исследования, класса решаемых задач, да и самого определения виртуализации. В числе основных препятствий перехода к данной технологии называют сложность и высокую стоимость модернизации. И это несмотря на то, что маркетологи позиционируют ее как способ упрощения управления и администрирования.

Теоретически виртуализация должна упростить управление и администрирование систем, сделать их более гибкими, однако результат в значительной степени зависит от характера инфраструктуры ИТ и решаемых задач. Не все приложения хорошо «виртуализируются». Ожидаемый эффект возможен лишь при выборе подходящих серверов и правильной нагрузки, считают в Gartner, отмечая, что наибольший эффект достигается в случае небольших приложений общего назначения. Существуют и ограничения в производительности — многие серверы не обладают достаточным быстродействием. Если программная виртуализация (логические разделы) на мощных серверах UNIX позволяет добиться высокой производительности, в том числе и за счет аппаратной поддержки, то на массовых серверах х86 под управлением Linux и Windows при заметном выигрыше в цене в ряде задач непроизводительные потери будут намного больше.

Действительно, управлять придется меньшим числом физических серверов, однако экономия на администрировании, как предупреждают в Gartner, может оказаться минимальной, ведь виртуализация добавляет еще одну среду для управления. Именно поэтому HP, IBM и другие производители серверов сосредотачивают свои усилия на развитии инструментов управления и администрирования, причем стараются унифицировать в рамках своих решений механизмы управления ресурсами — серверами и системами хранения. Совершенствование средств управления должно упростить работу администраторов. Однако, по оценкам экспертов, главные задачи внедрения виртуализации в масштабе предприятия будут решены лишь через три года. Неочевидно и сокращение затрат на ПО. VMware ESX Server, например, отнюдь не дешев. Серьезной проблемой (особенно за рубежом) остается нехватка специалистов и грамотных администраторов, налицо непонимание сути технологии и консерватизм заказчиков.

Между тем в последнее время началось быстрое развертывание данной технологии. В IDC полагают, что переход к виртуализации серверов x86 уже идет полным ходом, и в ближайшие два года она получит широкое распространение. Обычно подобные изменения занимают 5-10 лет. В Gartner также называют 2008 г. переломным — именно к этому времени программные средства виртуализации станут еще более эффективными, гибкими и надежными, а «аппаратная прослойка» в несколько раз упростит ее программную реализацию, что повлечет за собой создание более простых и эффективных мониторов виртуальных машин (VMM) и гипервизоров.

По словам Филиппа Доусона, вице-президента Gartner, за счет виртуализации можно достичь трех важных целей: добиться снижения стоимости ресурсов ИТ, повысить их производительность и обеспечить адаптацию к меняющимся запросам. Наряду со снижением расходов на оборудование, виртуализация серверов заметно сокращает время на развертывание в ЦОД новых систем. Так, на инсталляцию и запуск ОС и приложений на новом сервере уходит всего 10-15 мин. Более того, продукты виртуализации от VMware и SWsoft позволяют переносить (так называемая миграция ВМ) виртуальный сервер и его содержимое на новый физический сервер без прерывания в обслуживании (см. Рисунок 3). Это превосходно вписывается в давно продвигаемые ведущими производителями концепции быстрой адаптации инфраструктуры ИТ к меняющимся требованиям, включая «адаптивное предприятие» HP, «бизнес по требованию» IBM, «динамические ЦОД» Fujitsu Siemens (см. статью автора «Сервер на самообслуживании» в августовском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за 2003 г.), а также «ресурсные вычисления» Symantec/Veritas. Кроме того, в результате появляется возможность создания гибких схем резервирования и балансирования нагрузки.

По мнению Сергея Бугрина, директора по продажам аппаратного обеспечения IBM EE/A, в стратегии построения современной корпоративной инфраструктуры ИТ виртуализация стала обязательным пунктом во многом благодаря распространению концепции предоставления необходимых ресурсов и информации по требованию. Сделать это в рамках традиционной схемы (отдельные физические ресурсы для конкретного приложения) достаточно сложно. Если прежде проблема решалась путем приобретения дополнительного оборудования, то сегодня архитекторы корпоративных систем делают акцент на более рациональном использовании ресурсов. Экономические преимущества виртуализации — снижение ТСО, быстрый возврат инвестиций, меньшее время на внедрение.

Рисунок 4. В системе BladeFrame от FSC и Egenera механизмы виртуализации располагаются на разных уровнях.

Евгений Сербин считает основной проблемой ИТ сложность, из-за чего стоимость инфраструктуры повышается, а внесение изменений затрудняется. Виртуализация позволяет уменьшить количество соединений, а консолидация — количество компонентов. В своем решении PRIMERGY BladeFrame компания FSC попыталась существенно упростить инфраструктуру. BladeFrame — готовая платформа для динамических ЦОД, реализующая пул выделяемых приложениям ресурсов (см. Рисунок 4). Она нацелена на решение задач ускоренной подготовки сервера для ввода приложения в эксплуатацию, быстрой реакции инфраструктуры на изменение требований, обеспечения высокой готовности, сокращения капитальных и операционных расходов. В FSC утверждают, что ее решение отличается почти вдвое более низкой TCO по сравнению с «обычными» модульными серверами. Современная архитектура BladeFrame содержит бездисковые серверные модули (pBlade) с двумя-четырьмя процессорами Intel Xeon или AMD Opteron (до 192 ядер на стойку) и высокопроизводительный коммутатор, обеспечивающий взаимодействие pBlade в сети PAN (Processing Area Network) под управлением выделенных модулей cBlade и ПО PAN Manager.

Еще одно важное достоинство виртуализации — упрощенный перенос унаследованных приложений на новые платформы, где можно эмулировать среду, необходимую для выполнения старого ПО. Однако и здесь имеются существенные ограничения. Например, ПО виртуализации VMware пока не поддерживает ни одной ОС, отличной от расчитанных на архитектуру x86.

Как утверждает Дмитрий Пенязь, руководитель подразделения бизнес-критичных серверных решений HP, сегодня виртуализация особенно востребована в области критических для бизнеса вычислений, и интерес к ней продолжает расти. С одной стороны, HP продвигает технологии виртуализации в сегменте наиболее мощных и дорогостоящих систем (hi-end) на базе процессоров Intel Itanium 2 и PA-RISC, с другой — пытается активно внедрять ее в сегменте среднего и малого бизнеса, предлагая не только «инфраструктурный фундамент» в виде модульных серверов в шасси HP BladeSystem, но и целый спектр программных средств и услуг, нацеленных на то, чтобы ускорить и упростить их внедрение в любой организации.

Рисунок 5. Технология Rainfinity упрощает доступ, перенос данных и оптимизацию ресурсов NAS.

«Портфель виртуализации» от HP включает в себя программные и аппаратные средства, основные и гостевые ОС, обслуживание, поддержку, финансирование и семейство решений администрирования. Увесистые «портфели виртуализации» наработаны на сегодня IBM, ветераном и признанным лидером в данной области, и EMC, ведущей свою историю технологии виртуализации с 1990 г. и за последние годы сделавшей ряд ценных приобретений, среди которых — VMware (серверы), Maranti (SAN) и Rainfinity (см. Рисунок 5). Три ключевые области для EMC — безопасность, управление ресурсами и виртуализация. Последней отводится особо значимая роль в ЦОД будущего. У IBM технологии виртуализации охватывают широкий класс платформ — от мэйнфреймов System z9 до серверов младшего класса (cм. Рисунок 6). Например, сервер System p5-505 Express использует технологию логических разделов (LPAR), реализованную средствами IBM Virtualization Engine и ОС. LPAR позволяет распределять рабочую нагрузку между процессорами. Богатый выбор предлагают FSC и Sun Microsystems.

Все эти производители поддерживают виртуализацию и в целом ряде систем хранения. В Dell важными преимуществами виртуализации серверов считают повышение эффективности их работы и упрощение адаптации задач к меняющимся требованиям, однако отмечают, что виртуализация оборудования ввода/вывода нуждается в стандартизации.

В продуктах семейства серверов IBM System p, System i и System z, а также IBM System z9 интегрированы различные компоненты технологии Virtualization Engine, включая средства динамического разбиения на разделы, управления рабочей нагрузкой, виртуализации сетевых ресурсов и ресурсов ввода/вывода. Ключевой продукт виртуализации ресурсов хранения — SAN Volume Controller из семейства TotalStorage Open Software. Этот комплекс аппаратных и программных средств способствует повышению эффективности использования ресурсов и степени готовности приложений.

Как полагает Сергей Бугрин, наличие инструментов виртуализации — уже не просто «приятная опция». Это необходимое условие успеха бизнеса и построения эффективной современной инфраструктуры, а для поставщиков решений оно означает и конкурентные преимущества. В IBM, предлагающей свои решения с поддержкой виртуализации на всех уровнях инфраструктуры, считают, что возможность предоставить «из одних рук» все, что требуется для виртуализации различных компонентов среды ИТ, становится весомым преимуществом для интеграторов.

КОНСОЛИДАЦИЯ И ВИРТУАЛИЗАЦИЯ

Предпосылкой внедрения виртуализации является физическая и логическая консолидация ресурсов и систем хранения для организации того самого пула ресурсов, который должен динамически распределяться между приложениями и ОС. По данным Gartner, консолидация серверов позволяет сократить затраты на 15-20%, однако это зависит от размера компании и масштаба проекта. Другой побудительный мотив состоит в том, чтобы сделать инфраструктуру максимально управляемой. Экономия достигается за счет более эффективного использования оборудования, и в меньшей степени — благодаря сокращению персонала, занимаемых площадей и оптимизации работы ПО. С консолидацией связывают стандартизацию инфраструктуры и унификацию средств управления. Вслед за физической консолидацией компании приступают к виртуализации имеющихся систем для повышения эффективности их использования. Со своей стороны, технология виртуализации способствует консолидации, поскольку работавшие на разных серверах приложения и системы функционируют на одной платформе, что помогает сократить затраты на содержание серверов, считают в Intel.

По оценкам Macartur Stroud International, 65% ЦОД, где выполняются ответственные приложения, уже консолидировали свои серверы и системы хранения. В настоящее время виртуализация в среде хранения реализуется разными способами: с помощью ПО промежуточного слоя (на специализированном устройстве), на уровне сервера (управление томами в серверных ОС), с применением коммутаторов SAN (Cisco Systems, Brocade, McData и др.) или встроенных функций дисковых массивов (как в Hitachi TagmaStore). По данным ESG, виртуализация на уровне коммутатора SAN позволяет снизить расходы на оборудование примерно на 24%, на ПО на 16%, а затраты на администрирование уменьшить на 20%.

В качестве серверной платформы консолидации служат мэйнфреймы, высокопроизводительные серверы UNIX, многопроцессорные системы (SMP), системы на базе Intel Itanium 2, а также модульные серверы стандартной архитектуры. В серверах UNIX для виртуализации широко используются аппаратные и программные разделы, применение которых дает возможность разбить ресурсы на более управляемые блоки. Подобно ВМ, они предусматривают разделение ресурсов путем изолирования операционных сред для независимого исполнения приложений на сервере. Например, в разных моделях серверов HP поддерживается несколько видов разделов, включая аппаратные (nPar), программные (vPar) и ресурсные (Secure Resource Partition). Как и ВМ, они обеспечивают гибкое распределение ресурсов и повышают надежность работы системы за счет изоляции отказов.

В частности, на серверах HP Integrity запускаются экземпляры HP-UX и Linux в разных разделах. Ключевой элемент пакета HP Virtual Server Environment (VSE) — Global WorkLoad Manager (gWLM) — предназначен для управления распределением нагрузки между серверами или разделами. vPar или Integrity Virtual Machines (VM) обращаются к общим ресурсам ввода/вывода. Кроме того, для них реализован схожий с контейнерами Solaris 10 механизм безопасных ресурсных разделов, позволяющий выделять для приложений области оперативной памяти. Внутри физических разделов можно организовать виртуальные; ресурсы могут перераспределяться между разделами.

Если говорить о массовом рынке двух- и четырехпроцессорных серверов x86, то удобной платформой для создания консолидированной инфраструктуры ИТ становятся модульные серверы. Они пользуются общей сетевой инфраструктурой, источниками питания, средствами охлаждения, позволяя объединить ресурсы ЦОД в единой компактной структуре. Как полагают в HP, виртуализация в такой среде позволяет контролировать рост числа серверов, увеличивать при необходимости мощности, выполнять миграцию (перенос приложений и ресурсов), динамически распределять нагрузку, повышать надежность платформы за счет резервных модульных серверов и ВМ.

По словам Сергея Члека, менеджера направления HP BladeSystem «HP Россия», внедрению модульных серверов препятствуют высокая начальная цена на инфраструктуру и сложность инсталляции. Однако в HP убеждены, что эта стандартная архитектура позволяет решать до 95% современных задач. Реализуемая HP программа BladeBooster предлагает готовые модульные серверы для Windows, Linux и UNIX («коробочное решение») и сервис по инсталляции. Хотя развертывание модульных серверов отнюдь не является обязательным условием виртуализации на платформе x86, такая архитектура способствует консолидации ресурсов и упрощает управление ими.

Для некоторых задач оказываются предпочтительными бездисковые модульные серверы с улучшенными показателями взаимозаменяемости «лезвий» и загрузкой ОС с внешней системы хранения, для других — эффективнее вариант с оснащением серверных модулей встроенными дисками (носителями ОС). В настоящее время на рынке модульных серверов (x86, EPIC и RISC) доминируют IBM и HP. По данным IDC, в IV квартале 2005 г. у IBM было 42,7% рынка, а у HP — 35,1%, у Dell — 11,2%, причем тройка лидеров неуклонно увеличивает свою долю. IBM и Intel выпустили единую спецификацию BladeCenter в сентябре 2004 г. В созданное IBM отраслевое сообщество Blade.org входят Brocade, Cisco Systems, Citrix Systems, Intel, Network Appliance, Nortel, Novell и VMware. Fujitsu Siemens объединила усилия с Egenera, являющейся, наряду с RLX Technologies, одним из первых разработчиков модульных серверов. Как партнер Egenera, FSC получила в 2005 г. право эксклюзивной продажи BladeFrame в регионе EMEA, включая Россию.

К числу достоинств модульных серверов IBM BladeCenter Сергей Бугрин относит гибкость инфраструктуры, возможность динамического перераспределения нагрузки между серверами, увеличение эффективности использования ресурсов системы, сокращение затрат на ее поддержку и эксплуатацию, быстрое развертывание новых услуг. В феврале IBM представила новую модель шасси BladeCenter H с увеличенной пропускной способностью подсистемы ввода/вывода. В шасси можно устанавливать до 14 модульных серверов на базе процессоров Intel Xeon и Xeon MP, AMD Opteron, IBM Power PC (включая двухъядерные). В BladeCenter IBM поддерживает программную виртуализацию VMware и Microsoft Virtual Server.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По прогнозам IDC, к 2009 г. затраты на виртуализацию серверов превысят 15 млрд долларов. Между тем в 2005 г. общий объем мирового рынка виртуализации, включая серверы, системы хранения и ПО управления, составил 19 млрд долларов. Наиболее высокие темпы роста рынка виртуализации ожидаются в сегменте серверов стандартной архитектуры под управлением Windows и Linux, хотя пока основной оборот на рынке виртуализации приходится на серверы UNIX, S390 и OS400.

По мнению Сергея Бугрина, инструменты виртуализации осваиваются бизнесом очень активно, они действительно востребованы и существенно облегчают жизнь, что подтверждают те, кто занимается проектами модернизации корпоративных систем. Дальнейшее развитие технологий виртуализации он связывает с реализацией концепции предоставления ресурсов по запросу в корпоративных информационных системах.

Как утверждает Евгений Сербин, российский рынок вполне созрел для виртуализации, многие решения уже поставляются в Россию, а заказчики оценивают возможности ее применения для разнообразных задач. Как концепция виртуализация используется большим числом отечественных компаний. Тем более что многие организации знакомы с этой технологией еще по EC ЭВМ. Все технологии, внедренные в серверах старшего класса, представлены и в России, в том числе и виртуализация серверных ресурсов. Однако инфраструктурные факторы, включая стоимость площадей в ЦОД и энергопотребление, приобретают весомое значение для заказчиков, как это имеет место за рубежом, только сейчас.

В будущем именно они приведут к увеличению спроса на новые платформы и станут определяющими при выборе решения, полагает Игорь Сысоев, директор по развитию корпоративных проектов Intel.

Сегодня существует проблема выбора наиболее подходящих решений виртуализации, а выгоды их применения не очевидны. Иногда нужны специальные исследования, для чего производители разрабатывают специальные программы. Например, Fujitsu Siemens предлагает методологию перехода на модульные серверы и ВМ с анализом потенциального снижения затрат (Value Study).

В числе проблем технологии — сложности мониторов ВМ и программной эмуляции, большие потери производительности. В случае программной виртуализации необходимы трансляция кода и эмуляция всех устройств, а виртуальный монитор получается достаточно сложным и сам потребляет много ресурсов, что влечет высокие непроизводительные потери.

В прошлом году началось внедрение новых серверных технологий — двухъядерных и многоядерных процессоров, которые в ближайшем будущем станут массовыми. То же относится к виртуализации серверов x86. В ближайшие пять лет виртуальные машины станут неотъемлемым элементом каждого ПК и сервера, предсказывают в Gartner. Однако намечающийся прогресс в развитии перспективной технологии может заставить большинство потенциальных заказчиков (до 60%) отложить покупку новых серверов, полагают в Merrill Lynch.

Сергей Орлов — обозреватель «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: sorlov@lanmag.ru.


ПО виртуализации серверов — от закрытых решений к отраслевым альянсам

Для успешного завоевания рынка виртуализация серверов должна превратиться в более открытую технологию. Ожидается, что мировой рынок ПО виртуализации серверов будет расти на 16—20% в год. В нынешнем он должен составить порядка 450 млн долларов. Среди программных средств виртуализации можно отметить VMware Server, ESX Server, VirtualCenter и Workstation от EMC, Microsoft Virtual Server 2005, Xen от XenSource, Virtuozzo от SWsoft, продукты ряда начинающих компаний.

VMware ESX Server и VirtualCenter называют лучшими современными продуктами виртуализации серверов. VMware, ПО виртуализации которой стало стандартом де-факто на серверах x86, старается укрепить позиции, привлекая к своей технологии другие компании. В соответствии с программой VMware Community Source компания предоставляет доступ

к своему исходному коду и интерфейсам Virtual Machine Hypervisor Interfaces (VMHI), имеет соглашения с AMD, BEA Systems, BMC Software, Broadcom, Cisco Systems, CA, Dell, Emulex, HP, IBM, Intel, Mellanox, Novell, QLogic и Red Hat. VMware открыла также формат своих ВМ, что позволяет, в частности, создавать ПО для переноса физических машин на виртуальные.

Конкуренты, включая начинающие компании, сообщества разработчиков ПО с открытым исходным кодом и Microsoft, хотят получить свой «кусок пирога». XenSource, разрабатывающая гипервизор Xen с открытым исходным кодом, и Microsoft, дополняющая средствами виртуализации ОС Windows, — наиболее сильные соперники VMware. Крупнейшие производители, включая IBM и HP, сотрудничают и с XenSource, и с VMware. Гипервизор Xen способен использовать аппаратную поддержку виртуализации — Intel VT.

Microsoft приобрела технологии ВМ в 2003 г. вместе с компанией Connectix. Плоды этой сделки будут видны лишь в 2007-2008 гг. с выпуском Windows Vista, где виртуализация станет частью ОС, хотя средства виртуализации уже доступны в ПО Microsoft Virtual PC 2004 (соперник VMware Workstation) и Virtual Server, предназначенном для создания виртуальных серверов в системе под управлением ОС Windows Server.

В бесплатном ПО Virtual Server 2005 R2 в качестве гостевой ОС поддерживается Linux, причем разрабатываемые средства должны упростить установку дистрибутивов Linux от Red Hat и Novell SuSE на Windows с Virtual Server 2005 R2. Кроме того, Microsoft намерена более тесно сотрудничать с разработчиками гипервизора Xen. Формат Microsoft Virtual Hard Disk (VHD) поддерживают многие независимые разработчики, включая XenSource, Brocade, BMC Software, Diskeeper, Fujitsu Siemens, Network Appliance, Softricity и Virtual Iron.

SWsoft в выпущенной в прошлом году версии Virtuozzo упростила миграцию физических серверов на виртуальные. Подобно VMotion от VMware, ее Virtuozzo for Linux 3.0 и Virtuozzo for Windows 3.5.1, представленные недавно, позволяют переносить виртуальный сервер и его содержимое на новый физический сервер без прерывания в обслуживании.

В новых версиях предлагаются также шаблоны для развертывания виртуальных серверов, повышена эффективность управления ресурсами.

Novell и Red Hat интегрируют технологии виртуализации в свои ОС с открытым исходным кодом. Ее поддержка в Novell Linux позволит объединять серверы Linux в пул распределяемых между приложениями ресурсов. ПО SuSE Linux Enterprise Server (SLES) 9 Service Pack 3 имеет ядро с поддержкой ПО виртуализации Virtual Iron. Novell тесно работает с VMware — в прошлом году компании заключили соглашения по поддержке решений виртуализации для ЦОД. В мае планируется добавить в SLES 10 (и NetWare 6.5) технологию виртуализации Xen. Средства виртуализации Xen будут встроены и в новую версию Red Hat Enterprise Linux.

В прошлом году Virtual Iron Software представила ПО автоматизации управления в ЦОД, позволяющее создавать ВМ и переносить на них приложения. Это ПО предлагает инструменты для создания виртуальных сред и распределения нагрузки между физическими ресурсами. В одной из следующих версий намечается использовать гипервизор Xen и средства управления на основе определяемых правил. В планах значится также поддержка Intel VT и AMD Pacifica. Бета-версия Virtual Iron 3 for Xen Enterprise Edition должна появиться в июле для Linux и в сентябре для Windows.

Гипервизоры — программная прослойка виртуализации между оборудованием и ОС — наиболее эффективное программное средство виртуализации: «накладные расходы» на виртуализацию составляют всего 5% вместо 10-30%, как у распространенных ВМ (хотя в разных тестах последняя величина колеблется от 3 до 87%).

Гипервизоры применяются в Microsoft Virtual Server, XenSource Xen, VMware. Они могут стать частью ядра ОС и использовать аппаратные средства виртуализации — Intel VT и AMD Pacifica. Такой симбиоз программных и аппаратных средств должен подстегнуть рынок виртуализации, однако гипервизор Viridian, оптимизированный для 64-разрядной архитектуры и работы с Longhorn Server, появится лишь к 2008 г. В числе новых продуктов HP — программное обеспечение HP VM (Integrity Virtual Machines), аналог гипервизора под HP-UX, который в ближайшее время должен поддерживать гостевые ОС Linux и Windows, а позднее — OpenVMS.

Появившаяся в прошлом году в процессорах Intel Xeon технология Intel VT (Virtualization Technology) и продемонстрированная недавно AMD Pacifica переносят часть функций виртуализации на уровень аппаратного обеспечения. Intel расширяет «экосистему» вокруг своей технологии VT (Intel VTx для IA-32 и VT-i для Itanium), поскольку ей отводится важнейшая роль в стратегии разработки платформ как способа улучшения их управляемости, надежности и производительности. Эта аппаратно-программная технология помогает оптимально использовать возможности многоядерных процессоров. VMware, Microsoft и Xen присоединились к усилиям Intel, направленным на реализацию технологии Intel VT (см. Рисунок 7) в ПК и серверах. На недавнем форуме Intel IDF объявлено о расширении сотрудничества для продвижения виртуализации на новых сегментах рынка. В феврале Intel анонсировала программу для Intel VT, позволяющую включать VT через BIOS для оценки ее взаимодействия с соответствующим ПО. Программа предназначена для систем, построенных на базе двухъядерных Xeon MP 7000 (Paxville MP) с поддержкой VT. Dell, HP, IBM и подразделение Intel Enterprise Platforms and Services представят соответствующие версии BIOS, а Novell, Red Hat и VMware разработают ПО виртуализации с поддержкой VT.

В марте опубликована спецификация технологии Intel VT for Directed I/O (Intel VT-d) c аппаратной поддержкой назначения устройств ввода/вывода для ВМ или разделов. Поскольку каждая модель виртуализации ввода/вывода имеет свои достоинства и недостатки, VT-d поддерживает три варианта организации ввода/вывода: «традиционный», с трансляцией запросов ввода/вывода гипервизором (что упрощает миграцию ВМ), с трансляцией запросов через сервисные ВМ и прямым назначением устройств для них, а также модель с прямым назначением ВМ устройств ввода/вывода через гипервизор. Последний вариант обеспечивает более высокую производительность и упрощает гипервизор, но затрудняет миграцию ВМ. В этом году VMware планирует реализовать поддержку технологии Intel VT во всех своих корпоративных продуктах, включая ESX Server, а в следующем — приступить к реализации поддержки Intel VT-d.

AMD еще год назад обнародовала спецификации своей технологии Pacifica, разрабатывавшейся в сотрудничестве с Microsoft, VMware, XenSource и позволяющей нескольким ОС сосуществовать на одном сервере х86. Недавно (на выставках Linux World и Novell Brainshare 2006) Pacifica была продемонстрирована на системах Opteron. Подобно Intel VT-d, разрабатываемая AMD спецификация I/O Memory Management Unit (IOMMU) позволяет определять прямое соответствие между периферийными устройствами и драйверами, уникальное для каждой гостевой системы и контролируемое процессором. Ожидается, что первый Service Pack для Microsoft Virtual Server 2005 R2, который появится в следующем году, будет поддерживать технологию виртуализацию Intel и AMD. Бесплатный Virtual Server 2005 R2 призван познакомить пользователей с этой технологией перед выходом Longhorn Server.

Sun Microsystems, открыв технические спецификации новых процессоров T1, также предоставила разработчикам возможность создавать приложения, используя API-интерфейсы гипервизора. Это означает, в частности, развитые возможности виртуализации. Совершенствует компания и функции виртуализации на уровне ОС — контейнеры Solaris. Год назад IBM опубликовала исходный код проекта Research Hypervisor (rHype). Несмотря на солидную историю, ПО виртуализации рассматривается как относительно новая технология, и конкуренция в этом сегменте еще не сложилась. Лишь в ближайшие годы рынок выйдет за рамки «ранних стадий использования» технологии.


Многоядерность, параллелизм, виртуализация

Параллелизм и многоядерность — наиболее эффективный способ повышения вычислительной мощности процессоров без увеличения энергопотребления. Объединение на одном кристалле нескольких ядер позволяет выполнять большее число операций за единицу времени при меньшем тепловыделении, а многопоточность каждого ядра дает возможность одновременно обрабатывать несколько команд.

IBM разработала двухъядерный процессор еще в 2001 г. Sun и HP представили серверы UNIX с двухъядерными процессорами в 2004 г., а в прошлом году Intel и AMD начали перевод серверов x86 платформы с двухъядерными процессорами Xeon и Opteron. Четверть проданных в III квартале прошлого года в США серверов x86 были оснащены двухъядерными процессорами, а в IV квартале поставки этих серверов на базе процессоров AMD и Intel увеличились более чем вдвое. В начале 2007 г. Intel и AMD планируют выпустить четырехъядерные процессоры, а 64-разрядные многоядерные процессоры с распределением нагрузки между ядрами будут повсеместно использоваться в серверах и рабочих станциях. Уже к концу текущего года Intel намерена довести в объеме своих поставок долю многоядерных процессоров для серверов до 85%.

В I квартале 2007 г. Intel собирается выпустить четырехъядерный серверный процессор Clovertown на базе микроархитектуры Core, а позднее за двухъядерным Montecito (новым Itanium 2) последует многоядерный Tukwila. IBM уже сейчас объединяет два двухпроцессорных модуля POWER5+ в одном конструктиве QCM (Quad Core Module).

В выпущенном в феврале POWER5+ снижено энергопотребление, усовершенствован внутренний коммутатор, предусмотрена аппаратная поддержка микроразделов. Эти многопоточные процессоры реализуют обработку восьми потоков команд на сокет. Sun Microsystems в конце прошлого года начала поставки энергоэффективного восьмиядерного процессора UltraSPARC T1. Такие процессоры хорошо подходят, в частности, для выполнения виртуальных машин Java.

В начале апреля Rapport Incorporated (член организации Power.org) и IBM представили процессор нового поколения Kilocore1025, где применяется технология Rapport Kilocore и IBM Power Architecture. Процессор модели Rapport KC256 состоит из 256 процессорных элементов и при производительности более 25 млрд операций в секунду потребляет менее 1 Вт. Эта архитектура поддерживает динамическое изменение конфигурации при выполнении ресурсоемких задач. Кроме того, в III квартале 2006 г. планируется начать поставки продемонстрированных недавно серверов на базе девятиядерных процессоров IBM Cell.

Переход к многоядерным процессорам может дать заметный толчок развитию индустрии виртуализации. Виртуализация ресурсов процессоров позволит осуществлять параллельную обработку разных приложений и потоков данных. VMware еще в прошлом году выпустила версию 2.52 сервера ESX с поддержкой двухъядерных процессоров AMD. Разделение ресурсов (ядра и потоки) и их динамическое перераспределение для разных задач и ВМ с помощью микропрограммных средств делают виртуализацию гораздо более надежной и эффективной. Многоядерность, многопоточность, виртуализация и энергосбережение становятся ключевыми направлениями развития процессорной индустрии.


Ресурсы Internet

Технология виртуализации Intel — http://www.intel.com/technology/computing/vptech/.

Решения виртуализации AMD — http://enterprise.amd.com/Solutions/ Consolidation/virtualization.aspx.

Средства виртуализации IBM — http://www-03.ibm.com/servers/eserver/about/virtualization/.

Решения виртуализации HP для SMB — http://h41154.www4.hp.com/enewsletter/ articles/article.aspx?aid=5241&c=ru&l=ru.

Microsoft Virtual Server 2005 R2 — http://www.microsoft.com/ windowsserversystem/virtualserver/default.mspx.

Контейнеры Sun Solaris 10 — http://www.sun.com/software/solaris/ utilization.jsp.

Монитор виртуальных машин Xen — http://www.cl.cam.ac.uk/Research/SRG/netos/xen/.

Из истории ВМ — http://www.s390.ru/OS/vm.htm.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями