Виртуализация — одна из наиболее актуальных тенденций в области современных серверных платформ и программного обеспечения. Данный подход предполагает создание изолированных сред для выполнения приложений и распределения вычислительных ресурсов между ними. Хотя первые разработки в этой области начались более четырех десятилетий назад, данная технология долгие годы использовалась лишь в узком классе систем.

Сегодня виртуализация находит все более широкое применение в серверах для массового рынка и даже в настольных ПК. Между тем средства виртуализации на платформе x86 пока не достигли такой зрелости, как на мейнфреймах, считают аналитики Saugatuck Technology. Механизмы, которые на мейнфреймах (да и на серверах UNIX) работают автоматически и реализованы аппаратно, в стандартных серверах подчас отсутствуют или еще не достигли сопоставимой надежности. Часть системных инструкций использует страничную организацию памяти и средства защиты, разработанные для поддержки одной ОС, что заставляет прибегать к сложным программным или программно-аппаратным методам. Однако усовершенствования на уровне микропроцессоров (технологии Intel VT и AMD SVM) способ-ствуют повышению эффективности и упрощению виртуализации серверов стандартной архитектуры (см. врезку «Виртуализация x86: аппаратная поддержка»).

Как отмечает ведущий инженер компании «Тринити Солюшнс» Андрей Иванов, серверы стандартной архитектуры регулярно перенимают те или иные возможности мейнфреймов. В настояще время явно прослеживается тенденция к консолидации в ЦОД не только серверов, но и клиентских систем (в качестве примера можно привести программное решение VMware VDI, IBM BladeCenter HC10) — в этом также прослеживается параллель с мейнфреймами. По мнению Александра Тормасова, руководителя направления научных и перспективных разработок компании Parallels, хотя виртуализация на мейн-фреймах, в том числе и аппаратная, используется дольше, чем на платформах x86, благодаря массовости архитектуры x86 отставание постепенно сводится к минимуму. Технологии виртуализации серверов стандартной архитектуры эволюционируют намного быстрее, чем аналогичные технологии на мейнфреймах, прошедшие долгий путь развития. Хотя еще не все возможности аппаратной поддержки виртуализации доступны на рынке, имеющаяся комбинация оборудования и ПО в состоянии обеспечить эффективную работу ВМ.

Как показывают новые разработки, гипервизор может быстро стать стандартным компонентом серверов и настольных ПК, а сама технология виртуализации будет существенно проще и дешевле. В ближайшие месяцы должны появиться новые продукты виртуализации, которые подстегнут ее широкое распространение. Однако в России фактическое внедрение этих продуктов началось относительно недавно, поэтому к началу следующего года будут виртуализованы не более 30% серверов, считают в компании Parallels. Виртуализация приложений получает развитие в модели «ПО как услуга» (SaaS) и в перспективе способна существенно изменить модель вычислений.

Виртуализация развивается во всех направлениях, охватывая уровень процессоров, гипервизоров (см. Рисунок 1) и мониторов ВМ, ОС, распространяясь на разнообразные физические ресурсы — серверы, СХД, сетевую инфраструктуру, подсистему ввода/вывода и т.д. Совершенствуется ПО управления виртуальными ресурсами. Изначально нацеленная на поддержку унаследованных приложений, разработку ПО и консолидацию ресурсов в ЦОД, она все шире применяется для оптимизации инфраструктуры ИТ (см. врезку «Виртуализация как решение проблем ЦОД»).

Рисунок 1. Гипервизор создает ВМ и распределяет между ними ресурсы. Он позволяет пользователям запускать несколько ВМ на физическом сервере непосредственно на аппаратном уровне независимо от операционной системы сервера. Это обеспечивает наиболее быструю и надежную работу ВМ.

ВИРТУАЛИЗАЦИЯ X86/Х64: НАСТУПЛЕНИЕ MICROSOFT

ПО VMware фактически стало синонимом виртуализации серверов. Ей принадлежит около 80% рынка виртуализации серверов стандартной архитектуры. Существенный недостаток ее решений — высокая цена. По мнению аналитиков Gartner, в дальнейшем основная борьба на рынке виртуализации будет идти между Microsoft с ее новым гипервизором Hyper-V (Viridian) и VMware. Прочих вендоров можно рассматривать как нишевых игроков. Исключение составляет разве что гипервизор Xen с открытым исходным кодом — еще одна серьезная разработка, поддерживающая востребованные функции миграции ВМ (см. врезку «Миграция ВМ»). В прошлом году XenSource, занимающуюся разработкой и поддержкой Xen, приобрела Citrix Systems. По данным опроса Yankee Group, 55% заказчиков, планирующих виртуализацию серверов, намерены использовать продукты VMware, 29% склоняются к выбору Microsoft, 14% не пришли к решению, а остальные предпочитают других вендоров.

Некоторые эксперты считают, что в Microsoft слишком поздно поняли перспективы виртуализации и упустили рынок, фактически уступив его VMware. Продукт Microsoft Virtual Server 2005, нацеленный на создание и консолидацию виртуальных серверов, оказался не в состоянии исправить ситуацию, поскольку ПО VMware по многим параметрам превосходило платформу Microsoft. Однако в настоящее время виртуализовано лишь 10% серверов (см. Рисунок 2), поэтому на нем хватит места для множества игроков.

Рисунок 2. В Microsoft утверждают, что в настоящее время виртуализуется менее 10% серверов, а к 2010 г. таких серверов будет не более 17%.

В Microsoft попытались преодолеть основные недостатки виртуализации (см. врезку «Сложности виртуализации»). Как утверждает Билл Лейнг, генеральный менеджер подразделения серверных продуктов Microsoft, в новой ОС Windows Server 2008 виртуализация стала чрезвычайно простой в установке и настройке. Правда, гипервизор Hyper-V будет коммерчески доступным лишь через 180 дней после начала поставок новой серверной ОС. В Windows Server 2008 планируется поддерживать и 32-, и 64-разрядные гостевые ОС, виртуальные машины SMP, динамическое добавление виртуальных ресурсов (памяти, процессоров, сетевых адаптеров), динамический перенос ОС и приложений (см. Рисунок 3). Число ВМ ограничивается лишь возможностями оборудования.

Рисунок 3. Виртуализация Windows Server 2008 поддерживает 64-разрядные серверы и гостевые ОС, SMP для гостевых систем, динамическое добавление виртуальных ресурсов и перенос ОС/приложений, предлагает новые пользовательский интерфейс и интеграцию с SCVMM.

В версии Datacenter отсутствуют какие-либо лицензионные ограничения на количество ВМ. В качестве гостевой ОС можно использовать Linux. Кроме того, в нем предусматривается встроенная поддержка кластеров, средства защиты данных (Volume Shadow Service), расширенные сетевые функции (виртуальные коммутаторы, поддержка VLAN и балансировки нагрузки на каналы), реализована быстрая миграция ВМ с сохранением состояния через общие ресурсы хранения (SAN), преобразование одной ВМ в другую (V2V), физической машины в виртуальную (P2V) и наоборот (V2P), подобно функциям VMware Converter и PlateSpin PowerConvert.

Виртуализация от Microsoft ориентирована на следующие основные сценарии применения: консолидация серверов (для снижения TCO), создание «динамических ЦОД» с гибким распределением ресурсов, тестирование и разработка ПО. Новый интерфейс пользователя, интегрированный с консолью управления System Center Virtual Machine Manager (SCVMM), упрощает управление виртуальной средой. В Microsoft утверждают о значительном улучшении в области управления ВМ, повышении их производительности (в том числе за счет использования Intel VT и AMD-SVM), отказоустойчивости и гибкости. Инфраструктурное решение Microsoft Virtualized Infrastructure охватывает не только гипервизор на базе микроядра и виртуализацию серверов, но и виртуализацию представления (Terminal Services), ПК (Virtual PC) и приложений (SoftGrid). Последнее означает потоковую доставку приложений: программное обеспечение предоставляется клиенту как централизованно управляемая услуга (SaaS). Подобный подход реализует и появившееся пару лет назад решение Altiris Software Virtualization Solution (SVS), приобретенное Symantec.

Важное место в стратегии Microsoft занимает партнерство с Citrix, предусматривающее взаимную поддержку продуктов. Microsoft System Center Virtual Machine Manager (VMM) может управлять Citrix XenServer и Citrix Presentation Server. Продукт Citrix для виртуализации настольных систем будет поддерживать Hyper-V. Как ожидается, разработчики обеспечат совместимость между виртуальными серверами, работающими в среде гипервизоров обеих компаний.

VMWARE: ХОД КОНЕМ

VMware предлагает, по мнению аналитиков, наиболее зрелый и стабильный продукт для виртуализации серверов стандартной архитектуры, превосходящий предложения конкурентов. Его используют уже более 100 тыс. заказчиков. Однако компании предстоит еще немало сделать. Важным событием стал выпуск продукта VMware Infrastructure 3.0 (VI3) с развитыми инструментами управления ВМ на основе гипервизора VMware ESX 2.5, а также появление ПО ESX Server 3.5 и VirtualCenter 2.5, упростившее реализацию виртуализации. В новых продуктах разработчики постарались снять наиболее острые проблемы, предложив функции управления обновлением ПО (Update Manager), переноса томов ВМ и консолидации (Guided Consolidation).

Инструмент Capacity Planner в VC2.5 позволяет оценить эффект от виртуализации физических серверов. Его удобно использовать в сочетании со средствами VMware P2V. Update Manager предлагает панель управления для применения обновлений к группе ВМ, позволяет создать «снимок» ВМ до применения обновления и сохранить его на случай возможной отмены изменений. VMware High Availability (HA) автоматически запускает ВМ на другом доступном ресурсе при отказе. Учитывая изменения в архитектуре VirtualCenter (применение подключаемых модулей — plug-in) и приобретение VMware компании Thinstall (производителя средств виртуализации приложений), следующая версия VI может быть дополнена средствами доставки приложений.

Другой важный анонс — выпуск VMware набора интерфейсов API для разработчиков средств безопасности. Около 20 разработчиков, включая McAfee, Symantec и Check Point, планируют использовать эти возможности в своих продуктах. VMsafe позволяет реализовать защитные функции, которые были невозможны на физических серверах под управлением Windows, за счет того, что инфраструктура безопасности выводится на уровень гипервизора. VMsafe — лишь один из первых шагов в этом направлении: можно ожидать появление инструментов, упрощающих управление безопасностью в виртуальной среде.

Летом прошлого года VMware и XenSource выпустили так называемые встраиваемые (Embedded) версии гипервизоров ESX Server и Xen. Производители серверов намерены интегрировать их непосредственно в системы и хранить в памяти подобно BIOS. Для этой цели удобно использовать флэш-накопители, тем более что встраиваемая версия VMware ESX Server 3i (без консоли управления ESX Server) занимает всего 32 Мбайта. Впрочем, идея не нова. Например, встроенная микропрограмма виртуализации Virtage применяется на серверной платформе Hitachi BladeSymphony с процессорами Intel Itanium. По мнению Александра Тормасова, поставка ПО виртуализации от VMware во флэш-памяти серверов — удобный механизм для клиентов, однако подход не является революционным с точки зрения самого гипервизора.

В феврале VMware объявила о соглашении с ведущими производителями серверов — HP, Dell, IBM и Fujitsu Siemens Computers — по поставке серверов со встроенным гипервизором. VMware имеет также соглашение с Sun Microsystems, которая будет поставлять ПО VMware Infrastructure на своем оборудовании и со своей поддержкой.

HP представила в конце марта 10 моделей серверов ProLiant со встроенным гипервизором VMware ESX Server 3i. В результате виртуализация становится для пользователей ProLiant стандартным средством. Такой подход значительно ускоряет и упрощает процесс консолидации приложений на одном сервере. Первая ВМ оказывается готова к работе уже через считанные минуты после загрузки сервера, причем с заранее подготовленной конфигурацией и оптимизированным под эти задачи оборудованием. Кроме того, в HP интегрировали гипервизор с ПО Systems Insight Manager и ProLiant Essentials Virtualization Pack для управления физическими и виртуальными серверами. Инструментарий Smart Update Manager может также обновлять гипервизор. Кроме версии ESX Server 3i, компания будет поставлять расширенную версию с VMware Infrastructure 3 на жестком диске сервера. VI3 предусматривает средства автоматической балансировки нагрузки в ЦОД, обеспечения непрерывности бизнес-процессов, управления электропитанием и миграции ВМ. HP и VMware работают также над созданием пакета, дополняющего VI3 средствами автоматизации HP Insight Control Environment.

Fujitsu Siemens также начала в марте поставки серверов среднего класса PRIMERGY RX330 S1 и RX300 S4 со встроенным гипервизором VMware, IBM интегрировала его в серверы System X3850 M2 и Blade Center HS21XM, а сертифицированные для VMware ESX 3i серверы Dell PowerEdge будут продаваться с апреля.

ВТОРОЙ ЭШЕЛОН

Наряду с VMware и Microsoft среди признанных вендоров средств виртуализации — Citrix, Sun, Oracle, Virtual Iron, Novell, Red Hat. Других игроков рынка виртуализации — Cassatt, Egenera и Parallels — аналитики считают нишевыми. Однако, учитывая стадию становления рынка, они вполне могут рассчитывать на успех. После покупки XenSource компания Citrix фактически заняла вторую позицию в данном сегменте, и в дальнейшем многое будет определяться ее партнерством с Microsoft, с которой она вряд ли сможет конкурировать. ПО Citrix XenDesktop продвигается как лучший способ виртуализации настольных систем Windows.

В области средств управления виртуализацией сильные позиции может занять Sun Microsystems, разработавшая набор технологий Sun xVM на базе гипервизора Xen для виртуализации серверов x86 и настольных систем. Кроме того, у Sun имеется гипервизор для ее собственной серверной платформы SPARC. Недавнее приобретение компании Innotek позволит Sun дополнить свой набор средств инструментами виртуализации для ПК, однако основой стратегии виртуализации Sun остаются контейнеры ОС Solaris, позволяющие создавать изолированные среды внутри этой системы.

Гипервизор Xen используют практически все конкуренты VMware, включая Oracle, Novell, Red Hat, Virtual Iron и Citrix, хотя их решения различаются средствами управления. В числе интересных продуктов — Oracle VM со средствами миграции ВМ. Его выпуск в Oracle относят к важнейшим достижениям прошлого года. Для управления виртуальной средой используются компоненты Oracle VM Manager и Oracle VM Agent.

Разработчики ядра ОС Linux планируют встроить в него средства виртуализации (Kernel-based Virtual Machine), превратив в некое подобие гипервизора с поддержкой Intel VT и AMD-SMV. Эти усовершенствования микропроцессоров использует и Virtual Iron, также опирающаяся в своих разработках на Linux. Однако теперь Virtual Iron может работать и с Windows. Ее инструменты управления обеспечивают миграцию ВМ без остановки работы последней. Тем не менее, данному вендору вряд ли удастся сохранить независимость в условиях консолидации рынка. Пока что разработчики Virtual Iron стремятся привлечь заказчиков, предлагая им функции, близкие к продуктам VMware, по гораздо более низкой цене.

Гипервизор Xen стал бесплатным дополнением Novell SuSE Linux Enterprise Server 10. С помощью ПО Novell ZENworks Virtual Machine Management заказчики могут управлять любой виртуальной средой, будь то Xen, Microsoft или VMware. Novell накопила значительный опыт в управлении системами, а недавняя покупка PlateSpin еще более расширит возможности управления виртуализацией серверов на уровне ЦОД. Продукт PlateSpin PowerConvert реализует функции P2V, поддерживает ВМ Windows и XenSource XenEnterprise. В состав дистрибутива Red Hat Enterprise Linux также входит бесплатный гипервизор Xen, а версия Advanced Platform включает дополнительные функции виртуализации среды хранения, избыточности и создания кластеров HA.

Укрепиться на рынке виртуализации намерена и Parallels (до этого года зарегистрированная в Швейцарии компания, 700 из 900 сотрудников которой работают в России, называлась SWsoft). ПО Virtuozzo для Linux и FreeBSD от SWsoft появилось в 1999 г. и предназначалось для запуска одного типа ОС на одном физическом сервере, разделяемом на множество виртуальных (Virtual Private Server, VPS). В новой версии Virtuozzo 4.0 (Parallels Virtuozzo Containers) расширены возможности управления, реализована поддержка кластеров Windows и Red Hat Linux, предусмотрена интеграция с Microsoft Active Directory. Продукт, использующий стандарт APS, позволяет заказчикам реализовать модель SaaS и организовать доставку приложений клиентам. Разработчики Virtuozzo адаптируют продукт для работы в крупных ЦОД. Отсюда — расширенные функции мониторинга, а также разделение работы с физическими и виртуальными ресурсами в панели управления.

Кроме ПО Virtuozzo, виртуализирующим ОС, Parallels развивает теперь и технологию на основе гипервизора. Ее Parallels Server реализует уже два варианта поддержки ВМ — с использованием базовой ОС (хост) или в режиме гипервизора, работает на серверах под управлением Windows или Linux, на платформе Mac с процессорами Intel и OS X (Tiger или Leopard), поддерживает архитектуру SMP (четыре ядра) и оперативную память до 64 Гбайт. Гипервизор дополнен средствами управления Parallels Tools, утилитой Parallels Transporter (P2V) и функцией резервного копирования. Поддержка Intel VT и AMD-SMV позволяет добиваться большей стабильности, независимости и мощности ВМ, считают в Parallels. Поддержка Intel VT-d пока носит эксперементальный характер: пользователи могут выделять аппаратные ресурсы (например, сетевые карты) конкретным ВМ для прямого доступа. Как утверждается, Parallels Server поддерживает одновременную работу более 50 различных 32- и 64-разрядных гостевых ОС, включая Windows Server 2008, Linux, Sun Solaris на разных ВМ. Коммерческие поставки продукта начнутся в ближайшие месяцы.

Как утверждает Александр Тормасов, Parallels занимает второе место в сегменте виртуализации на уровне ОС и — первое в виртуализации настольных систем (Parallels Desktop for Mac) и SaaS для поставщиков услуг хостинга. Он считает основным конкурентным преимуществом компании комплексность решений виртуализации и линейку продуктов, где реализованы все возможные технологические подходы (виртуализация ПК и серверов, подход на базе гипервизора/ОС, поддержка Windows/Linux/Mac, x86/x64/IA-64, панели управления и автоматизации).

В компании убеждены, что по объему продаж она уже сейчас является вторым крупнейшим игроком рынка виртуализации. Стратегия Parallеls заключается в поддержке разных ОС, прежде всего, компании Microsoft. Hyper-V можно будет управлять из инструмента Parallels Infrastructure Manager, а при использовании совместно с Parallels Virtuozzo Containers функциональность Hyper-V расширяется за счет технологии виртуализации ОС, возможность которой в текущей реализации Hyper-V отсутствует.

Разработчики Fujitsu Siemens Computers решили обобщить опыт создания и эксплуатации продвигаемой уже пять лет серверной платформы PRIMERGY BladeFrame на основе технологий Egenera. В отличие от конкурирующих модульных платформ, в BladeFrame серверы представлены обезличенными бездисковыми узлами, содержащими память и процессор (Intel или AMD), а функции виртуализации обеспечивают динамическое распределение ресурсов для приложений, включая ресурсы хранения на внешней дисковой системе (EMC Symmetrix).

До сих пор она применялась для поддержки SAP и Oracle. Теперь в Fujitsu Siemens решили найти BladeFrame более широкое применение и создать универсальную платформу для разнообразных приложений с технологиями виртуализации — «динамический ЦОД» в одной стойке. Так появилась концепция FlexFrame Infrastructure — платформа для приложений на базе сервис-ориентированных архитектур. Ее основу составляет PAN Manager — менеджер ресурсов, который в компании считают одним из самых совершенных на рынке. В серверной платформе BladeFrame (базовом элементе FlexFrame Infrastructure) приложения могут загружаться на любой набор ресурсов, а наличие одного резервного узла позволяет обеспечить отказоустойчивость по схеме N+1. FlexFrame Infrastructure должна упростить сложную задачу управления серверными ресурсами. Многие операции предполагается свести к нажатию кнопки. Выпуск продуктов FlexFrame Infrastructure будет осуществляться в течение этого года в несколько этапов. В частности, предполагается создание специального модуля ввода/вывода с возможностями виртуализации и перенос ВМ между узлами (в том числе с разной конфигурацией) без прерывания работы.

У потребителей с внедрением виртуализации появляется стимул для покупки более мощного оборудования, поддерживающего большее число ВМ/контейнеров и позволяющего получить большую надежность и эффективность в использовании ресурсов, однако здесь есть предел экономической целесообразности, считает Александр Тормасов. Цена мейнфреймов быстро растет с увеличением вычислительной мощности, поэтому, хотя использование виртуализации повлечет увеличение средней производительности оборудования, она вряд ли вырастет до уровня традиционных мощных мейнфреймов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на все сложности, популярность виртуализации серверов стремительно растет. В Gartner полагают, что в период до 2010 г. она будет самым мощным фактором, влияющим на инфраструктуру ИТ и инвестиции в нее. По прогнозам HP, в этом году она получит мощный импульс не только как средство консолидации, но и как новый подход к администрированию приложений в ЦОД. Ее дальнейшее развитие идет в направлении поддержки «динамических ЦОД» и адаптации ресурсов ИТ в соответствии с изменениями в бизнесе. Использование предлагаемых решений для построения и управления виртуальной инфраструктурой открывает такие возможности уже сегодня.

По мнению Кирилла Конягина, появление встроенных аппаратных средств виртуализации уже само по себе стало большим достижением для серверов стандартной архитектуры, поскольку до недавнего времени аппаратная поддержка виртуализации ресурсов считалась уделом мощных и дорогостоящих серверных систем. Теперь это становится принадлежностью даже недорогих серверов. Дело за малым — поддержкой технологии отраслью в целом, в первую очередь, разработчиками ПО. Впрочем, ведущие производители системного ПО работают в данном направлении, и некоторые массовые продукты уже позволяют задействовать новые возможности в полном объеме. Активная поддержка технологии виртуализации ведущими разработчиками, прежде всего, Intel и Microsoft, подтянет за собой всю отрасль.

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


Виртуализация как решение проблем ЦОД

Виртуализация становится новой областью конкуренции в ИТ: производители предлагают ее в качестве способа сокращения издержек, уменьшения серверного парка и снижения энергопотребления. Переломить тенденцию роста энергопотребления в ЦОД (см. Рисунок 4) может только широкое внедрение виртуализации серверов и консолидации приложений для более эффективного использования вычислительных ресурсов, а также обращение к возможностям динамического переноса ВМ между серверами. Андрей Иванов считает средства контроля за потребляемой энергией наиболее важным усовершенствованием в системах виртуализации. Динамическое перераспределение нагрузки между серверами (с отключением простаивающих мощностей) позволяет значительно экономить электроэнергию и сокращать тепловыделение.

Рисунок 4. По данным IDC, в США затраты на охлаждение и электропитание серверов уже сейчас превышают затраты на приобретение новых серверов.

В хорошо управляемой виртуализированной серверной среде уровень загрузки ресурсов повышается до 80-90%. По данным VMware, виртуализация позволяет сократить количество серверов в ЦОД до 30 раз. Консолидация приложений помогает снизить требования к системам кондиционирования и добиться большей производительности на единицу площади ЦОД. По оценкам Microsoft, до 30% нагрузки в ЦОД можно виртуализовать; в Intel считают, что свыше 50% приложений для систем х86 могут использоваться более эффективно в случае применения технологий виртуализации. Как отмечает Сергей Орлов, эксперт департамента системного ПО компании «АйТи», консолидация приложений позволяет централизовать управление критическими для бизнеса системами и приложениями. Преимущества очевидны: высвобождающиеся аппаратные ресурсы можно использовать для других задач или повышения общей отказоустойчивости системы, а более простая и логичная структура управления инфраструктурой ИТ делает ее более гибкой и приспособленной для будущих изменений.

По мнению Риса Остина, менеджера по продуктам отдела серверов стандартной архитектуры (Industry Standard Servers, ISS) департамента технологических решений HP EMEA, виртуализация — главный архитектурный сдвиг и важнейший элемент ЦОД нового поколения. Она хорошо вписывается в продвигаемую HP концепцию адаптивной архитектуры и рассматривается как решение проблемы недостаточной загрузки серверов, дороговизны оборудования ИТ, нехватки персонала для его обслуживания, повышения энергоэффективности ЦОД, обеспечения требуемого уровня сервиса.

Благодаря средствам автоматизации многие сложные задачи выполняются за считанные минуты. «Образ» ВМ можно тиражировать и восстанавливать на другом сервере, что помогает обеспечивать непрерывность бизнес-процессов. Кроме того, упрощаются многие задачи разработки и тестирования ПО: изолированные от остальной системы ВМ хорошо подходят для этой цели (см. Рисунок 5). Однако расширенные функции управления и настройки для виртуальных сред требуют дополнительных инвестиций.

Рисунок 5. Виртуализация предоставляет возможности изоляции, консолидации и миграции рабочей нагрузки. В Intel виртуализацию называют одной из важнейших тенденций текущего года и считают, что она имеет решающее значение для обеспечения безопасности, экономии электроэнергии, предотвращения последствий сбоев в работе серверного оборудования, освобождения пространства в ЦОД.

Владимир Ливинский, руководитель направления систем обработки и хранения данных «АйТи», называет в числе наиболее востребованных функций ПО виртуализации динамическое перераспределение нагрузки между аппаратными платформами (и, как следствие, повышение коэффициента использования серверов), упрощенные процедуры формирования резервных копий (образов) виртуальных серверов, быстрое восстановление виртуального сервера из резервной копии, возможность выполнения на одной аппаратной платформе разных ОС.

По словам Андрея Иванова, для многих заказчиков критично, что имеющиеся серверы занимают много места, потребляют все больше электроэнергии, а главное, требуют увеличения штата администраторов. В такой ситуации выделять бюджет на покупку новых серверов неэффективно. Часто виртуализация позволяет им консолидировать широкий спектр приложений, выполнявшихся на устаревшем оборудовании, и решить вопросы быстрого развертывания приложений и снижения энергопотребления. Если устаревшее системное ПО несовместимо с современным оборудованием, то его можно перенести в виртуальное окружение, работающее на современной платформе. Это решает сразу несколько задач: обновление парка серверов, предотвращение сбоев в работе оборудования за счет внедрения новых, более надежных платформ, повышение уровня доступности сервисов благодаря возможности переноса приложений между серверами, рассказывает Кирилл Конягин.

Как поясняет Александр Тормасов, выбор того или иного решения виртуализации зависит от задач, поскольку и гипервизор, и виртуализация ОС имеют свои преимущества. Например, ВМ можно использовать для запуска практически любой ОС с любым приложением, а контейнеры — когда необходимо получить большое количество виртуальных серверов на одной машине. Потери при виртуализации у контейнеров меньше, чем у ВМ, которые требуют больше памяти и занимают больше места на диске, а отсутствие накладных расходов на обслуживание периферийных устройств позволяет применять контейнеры для приложений, предполагающих интенсивный обмен с устройствами (диск, память и т.д.).Впрочем, с выходом Intel VT/AMD SVM появилась возможность уменьшить накладные расходы на обслуживание ВМ.

Для каждого заказчика необходимо индивидуально прорабатывать варианты использования технологий виртуализации. В зависимости от особенностей инфраструктуры ИТ и информационных систем, он сможет существенно сэкономить на программных лицензиях, повысить производительность, доступность прикладных и системных сервисов, считают в «АйТи».


Виртуализация x86: аппаратная поддержка

Технологии Intel Virtualization Technology (Intel VT) и AMD Secured Virtual Machine (SVM) обеспечивают аппаратную поддержку среды виртуализации. Например, по данным Intel, в процессорах Xeon 5400 усовершенствования Intel VT в сочетании с производственной технологией 45 нм сокращают время перехода между ВМ (вход/выход) на 25-75%. Благодаря Intel VT ОС и монитор ВМ (или гипервизор) становятся независимыми друг от друга, что позволяет поддерживать комбинацию 32- и 64-разрядных приложений и 64-разрядные гостевые ОС. Intel VT увеличивает степень изолированности отдельных ВМ и снижает возможности для атак; защищает область памяти, где хранится информация о состоянии процессора и ОС; уменьшает потребность в программных трансляциях между гостевой и базовой ОС.

Расширения Intel VT FlexMigration и VT FlexPriority предназначены для поддержки ми-грации ВМ и увеличения эффективности работы ПО виртуализации за счет улучшения обработки прерываний. Эффективность сетевых вычислений повышают очереди запросов к ВМ (Virtual Machine Device Queues, VMDq) с сортировкой данных на аппаратном уровне. Совершенствуя Intel VT, компания сотрудничает с VMware, Citrix/XenSource, с разработчиками ОС, прежде всего с Microsoft. AMD также объединила усилия с Microsoft. Ожидается, что сочетания технологий AMD-SVM и Hyper-V позволит сделать виртуализацию более эффективной, обслуживать больше операций и пользователей на каждом сервере.

В Parallels считают, что появление аппаратной поддержки виртуализации и средств запуска безопасных виртуальных машин (Trusted Execution Technology) относятся к числу наиболее важных усовершенствований в архитектуре стандартных серверов. В результате появляется новое качество — аппаратный уровень безопасности, которого до сих пор не было на этой платформе.


Сложности виртуализации

Использование виртуализации в ближайшие пять лет будет ограничиваться несколькими ключевыми факторами, среди которых устоявшиеся процессы в ИТ, недостаток опыта и доступных заказчикам инструментов управления. Кроме того, в случае виртуализации платформы x86 заказчики имеют дело с большим разнообразием поставщиков оборудования и ПО. В числе основных проблем виртуализации в Microsoft выделяют высокую стоимость, сложность самой технологии и лицензирования ПО, трудности управления, снижение производительности, проблемы информационной безопасности. В общем случае виртуализация — инфраструктурный проект, требующий по-новому организовать систему безопасности и защиты данных.

Консолидация приложений на одной платформе увеличивает риски для бизнеса, поскольку отказ оборудования может иметь еще более серьезные последствия. Использование нескольких серверов среднего уровня вместо одной модели старшего класса с этой точки зрения может быть более оправдано, считает Кирилл Конягин. Тем самым можно повысить уровень доступности и при отказе одного из серверов запустить виртуальный сервис на другом. В общем случае добиться требуемого уровня надежности можно с помощью различных технологий. Это может быть, например, дублирование вычислительных узлов и систем хранения с возможностью миграции информационных систем между несколькими узлами единого комплекса. Принцип «консолидация ресурсов, виртуализация сервисов» требует поиска оптимального варианта для конкретной ситуации.

По мнению Андрея Иванова, решения виртуализации хорошо апробированы и высоконадежны. Случающиеся проблемы, как правило, вызваны аппаратной частью серверов, но и в этом случае система виртуализации способна помочь, позволяя быстро перезапустить ОС и приложения на другом физическом сервере, что значительно сокращает время простоя (как, например, в VMware HA).

Сергей Орлов выделяет несколько основных факторов, сдерживающих массовое распространение средств виртуализации. Во-первых, стоимость ПО виртуализации часто сопоставима с уровнем затрат на более традиционные варианты решения с установкой множества серверов, а выгоды от использования таких технологий очевидны далеко не для каждого потенциального заказчика. Во-вторых, тестирование средств виртуализации на совместимость с приложениями без достаточного опыта может привести к неудачам и, как следствие, к отказу от идеи использования виртуализации. В-третьих, перечни совместимости продуктов виртуализации с аппаратными средствами отстают от анонсов новых аппаратных решений и платформ. И, наконец, как и в случае любой новой технологии, мешает инертность и консервативность лиц, принимающих решение, которых трудно убедить в возможности экономии средств и снижения TCO.

Внедрение виртуализации сдерживают, главным образом, чрезмерная приверженность традиционному подходу («одна задача — один сервер») и опасение подменить программным продуктом то, что до этого делалось аппаратными средствами, полагает Андрей Иванов. Кроме того, зачастую совершенно неверно оценивается текущая эффективность использования серверов. Однако эти предубеждения постепенно исчезают, и возможности виртуализации изучаются более внимательно. Владимир Ливинский считает, что внедрение виртуализации тормозит также ценовая политика производителей ПО виртуализации: эта технология требует обоснованности вложений, квалифицированного персонала, совместимости с аппаратными средствами и прикладными системами.

По мнению Александра Тормасова, в России одна из основных про-блем — сложность понимания и инерция внедрения в ИТ, а за рубе-
жом — требование соблюдения уровня обслуживания (SLA). С одной стороны, виртуализация помогает лучше использовать ресурсы, с другой — крайне сложно гарантировать производительность виртуального сервера, поскольку она зависит от активности "соседних" ВМ. Стоит отметить и ограниченную масштабируемость ВМ и опасения по поводу надежности. Однако виртуализация стимулирует приобретение более мощных и надежных серверов, вероятность отказа у которого ниже. Кроме того, за счет самих средств виртуализации, таких, как перенос ВМ и контейнеров на соседние машины, создание контрольных точек, тиражирвоание и использование SAN для доступа к данным, удается выйти на качественно новый уровень надежности.

Распространение технологии виртуализации требует совершенствования средств управления. По мнению аналитиков Gartner, без хороших инструментов управления внедрение виртуализации еще более пагубно для организаций, чем игнорирование этой технологии. Виртуальными серверами во многих отношениях управлять сложнее, чем традиционной средой, где каждому серверу соответствует одно приложение. Труднее становится выявлять источник аппаратных проблем. Подчас не просто бывает установить, какие именно виртуальные приложения выполняются, где они в данный момент находятся, когда были созданы, какие физические ресурсы используют. Следующим шагом, который может помочь организациям справиться с проблемами виртуализации, станет автоматизация. Уже сегодня ПО виртуализации и средства управления виртуальными машинами увеличивают эффективность системных администраторов, уверены в «АйТи».

По мнению Кирилла Конягина, с точки зрения обслуживания аппаратных ресурсов консолидация и виртуализация систем упрощает задачу благодаря инструментам управления. Если несколько сервисов функционируют на едином аппаратном комплексе, то соотношение стоимости обслуживания аппаратной составляющей к количеству предоставляемых сервисов будет в пользу виртуальных систем. Внедрение систем виртуализации позволяет сократить расходы на администрирование и упростить развертывание новых приложений за счет использования шаблонов, считает Андрей Иванов. Единая консоль управления обеспечивает удобный мониторинг работающих серверов. Автоматизированная балансировка нагрузки также упрощает работу администраторов. Все это позволяет снизить трудозатраты в расчете на сервер. Однако в любом случае администраторам приходится приобретать новые навыки, осваивая виртуальную среду. Например, если для повышения производительности физического сервера часто достаточно увеличить емкость оперативной памяти, то при увеличении виртуальной памяти в виртуальном образе быстродействие может снизиться.

При внедрении виртуализации эксперты рекомендуют заказчикам придерживаться основных правил: создать план виртуализации с четко сформулированными целями, исследовать существующие инструменты виртуализации и выбрать наиболее подходящую технологию. Технология виртуализации предусматривает целостное управление инфраструктурой ИТ, а большинство проектов виртуализации осуществляется в крупных компаниях. Ведущие производители серверов разрабатывают продукты, инструменты и услуги, которые должны помочь заказчикам, особенно из сегмента малого и среднего бизнеса, внедрить виртуализацию.

Усовершенствованный IBM инструментарий Consolidation Discovery and Analysis Tool (CDAT) выявляет неиспользуемые и скрытые серверы в сети клиента и предлагает рекомендации по консолидации и виртуализации ресурсов с архитектурой x86. По данным IBM, это позволяет клиентам сократить расходы на 60% и в четыре раза повысить коэффициент использования ресурсов ИТ. В обновленном CDAT появился инструментарий Server Consolidation Made Simple, упрощающий анализ возможностей консолидации в небольших компаниях (менее 50 серверов). HP предложила для сегмента SMB специальную программу Virtualization Assessment Service, с помощью которой заказчик может оценить выгоды от внедрения технологии виртуализации. Она предусматривает анализ инфраструктуры ИТ у клиента и составление отчета по результатам с предложениями по улучшениям. Аналогичные услуги Virtualization Readiness Assessment Services предлагает Dell.


Миграция ВМ

дной из важных функций виртуализации, реализованной на платформе x86 несколько лет назад, стал перенос (миграция) ВМ с одного физического сервера на другой без прекращения ее работы, что открывает возможности для динамического перераспределения ресурсов, балансировки нагрузки, реализации сценариев обработки отказов, защиты от запланированных простоев. В сочетании с технологией Dynamic Power Management (DPM) она позволяет оптимизировать нагрузку и отключать не полностью используемое оборудование. Перевод приложений из тестовой среды в рабочую в результате упрощается, а для установки нового физического сервера достаточно перенести на него ВМ и запустить в эксплуатацию.

В VMware считают, что пока полного аналога ее технологии миграции VMotion не предложил ни один производитель, хотя функции переноса динамического ВМ реализует целый ряд вендоров — и на серверах x86, и на платформах RISC/EPIC под управлением UNIX. VMotion требует, чтобы серверы использовали общие ресурсы хранения одного типа (iSCSI, NFS, Fibre Channel). При переносе ВМ «перебрасывается» лишь ее образ в оперативную память и переключаются сетевые соединения, а занимаемая ею область на диске остается неизменной. В дополнение к VMotion компания недавно предложила ее расширение для систем хранения — VMware Storage VMotion. Этот инструмент позволяет перенести всю ВМ с одного сервера на другой, включая ресурсы на диске. Такая функция будет очень полезной при переходе на новые СХД независимо от их типа и интерфейса.

Динамически перемещать ВМ позволяют также продукты Citrix/XenSource Xenmotion и другие подобные решения. Все виды миграции ВМ реализует Parallels Virtuozzo Containers. Эти функции поддерживаются и на серверах UNIX. В перспективе виртуальные машины в ЦОД смогут «переезжать» с сервера на сервер без потери сеансов и запускаться на других ресурсах при выходе сервера из строя. Миграцию ВМ упрощают и разработки в области виртуализации ввода/вывода и сетевых соединений в модульных серверах (HP VirtualConnect, IBM BladeCenter Open Fabric Manager, Dell FlexIO). В Fujitsu Siemens считают, что ее средства изоляции приложений от физических адресов оборудования (перемещение адресов локальной сети и сети хранения с помощью ServerView I/O Manager) можно с успехом использовать для консолидации сетевых подключений и перемещения приложений между серверами без реконфигурации систем.

Возможности миграции ВМ поддерживаются и на уровне микропроцессоров. Например, благодаря новой функции Intel VT FlexMigration можно создавать и перемещать работающие ВМ между серверами на базе процессоров с микроархитектурой Intel Core, добавлять в пул ресурсов новые серверы на базе процессоров Intel Xeon 5400/5200 и будущих версий Xeon. Новая технология AMD-SVM Extended Migration должна обеспечить возможность миграции ВМ между серверами, работающими на процессорах AMD разных поколений (одно-, двух- и четырехъядерных процессорах Barcelona). Virtual Iron уже объявила о ее поддержке. При разработке данной технологии AMD сотрудничает также с VMware.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF