Виртуализация серверов что это

Виртуализация серверов

Приветствуем на сайте ITsave, который посвящен современным технологиям в сфере ИТ, а также модным тенденциям, которыми нас не устают удивлять разработчики. Основной фокус статей и пошаговых инструкций направлен на темы виртуализации серверов и рабочих станций, включая терминальный доступ. Мы изначально не преследовали целью уследить за всеми новинками, для этого есть специализированные блоги с ежедневным обновлением ленты, а решили сосредоточиться на базовых технологиях и продуктах, без которых современные ИТ представить уже невозможно.

Виртуализация серверов – это основа, по большому счету, уже не важно какую платформу виртуализации вы выбрали и используете у себя в организации, скорее вопросы вызывает ситуация, когда у «специалиста» в инфраструктуре серверы не виртуализированы. За редким исключением, когда задача по обеспечению высокой доступности и распределению нагрузки решаются другими средствами.
VMware vSphere и Microsoft Hyper-V являются мировыми стандартами в виртуализации серверов, их функциональные возможности в базовой части можно назвать очень близкими, об этом же говорит объективный рейтинг от Gartner.

Как правило, одного праздного интереса к новым технологиям для покупки оборудования и лицензий бывает недостаточно. Руководству необходимо предоставить железные аргументы в пользу предлагаемого решения, приведу самые популярные из них.

• Виртуализация серверов обеспечивает непрерывность бизнес процессов компании, — это значит, что вероятность простоя, например, почты или 1С сведется к минимуму за счет изначально продуманной архитектуры системы и технологий виртуализации. А в классическом варианте, когда на сервере запущена одна операционная система, выходит из строя аппаратная часть, требуется значительное время для восстановления работы сервисов.
• С виртуализацией серверов повышается сохранность данных компании, — если раньше данные компании хранились разрозненно — на локальных дисках разных серверов, то теперь сама архитектура ИТ системы предполагает централизованное хранение, для чего специально покупается Система Хранения Данных, защищенность которой от аппаратных сбоев и поломок обеспечивается дублированием всех элементов.
• Дорогостоящее серверное оборудование используется более эффективно, за счет этого, покупать его нужно в меньшем количестве. Следовательно , капитальные затраты на ИТ будут уменьшены в долгосрочной перспективе. То, что раньше работало на 20-ти старых серверах, с виртуализацией можно запустить на 3-х современных.
• На новое оборудование дается трехлетняя гарантия (с расширением до 5 лет), в случае поломки к вам в офис приезжает инженер производителя и бесплатно заменяет комплектующие.

Для системного администратора причины для старта проекта виртуализации серверов могут быть свои, например, прокачка профессиональных навыков с заделом на будущее. Или нежелание задерживаться после рабочего дня для выполнения работ с оборудованием, которое невозможно обслуживать в рабочее время. Но надо отдавать себе отчет, что озвучивать директору нужно те реальные причины, которые помогут привести бизнес к процветанию и дальнейшему масштабированию, тогда вероятность получить зеленый свет на закупки будет наиболее большой.

Для защиты подобных проектов, требующих высоких первоначальных затрат, но позволяющих экономить в ходе дальнейшей эксплуатации составляются технико-экономические обоснования, которых описываются, а затем сравниваются два пути развития ИТ на период 5 лет: с виртуализацией и без нее.

Самое важное, без чего проект физически состояться, просто, не может — это оборудование. Его можно разделить на следующие категории:

• вычислительные мощности – это серверы, характеристиками которых являются процессоры CPU, объему оперативной памяти RAM, различные карты расширения и т.д. Локальные жесткие диски в серверах под виртуализацию используются только для установки гипервизора.
• дисковая подсистема – система хранения данных может быть одна или несколько. Все данные и файлы виртуальных машин в проектах виртуализации располагаются централизованно на СХД для того, чтобы к ним мог получить доступ любой из серверов кластера.
• коммутационное оборудование делится на оборудование для сети передачи данных и сети системы хранения. Через первую виртуальные машины коммуницируют друг с другом и пользователями, через вторую ходит трафик между серверами и системой хранения. Чтобы сети не могли оказать негативное воздействие друг на друга их рекомендуется разделять на физическом уровне.

В проектах виртуализации серверов на уровне архитектуры разносят вычислительную и дисковую части, объяснение этому очень простое, эта схема позволяет настраивать отказоустойчивые кластеры, когда выход из строя одного из серверов не ведет к длительным простоям в работе виртуальных машин и, как следствие приложений.

Вторая составляющая проекта – это всегда лицензии. Обычно, это лицензии на саму платформу виртуализации (VMware vSphere, Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V) и на гостевые операционные системы виртуальных машин, в основном Windows 2012 server. Здесь все зависит от возможностей бюджета и отношения к теме обязательности легализации всего ПО в компании. Не секрет, что лицензии на популярные платформы виртуализации сейчас легко найти на трекерах, причем заметьте, что правообладатель никак не препятствует такому способу распространения своих продуктов, хотя все рычаги давления у него имеются.

Третью часть временных и денежных расходов составляют работы по внедрению. Здесь можно выделить часть, связанную с первоначальным планированием архитектуры и действий, дальнейшим шагам по миграции инфраструктуры на платформу виртуализации и настройку самой системы в соответствии с задачами, поставленными перед ИТ. При наличии соответствующего опыта и уверенности специалисты заказчика могут справиться своими силами, в противном случае рекомендуется привлечение профессионалов.

Серверы

Серверы или, по-другому, вычислительные мощности. Их можно разделить по следующим типам:

• однопроцессорные серверы, самый недорогой вариант. Стоимость начинается от 1000$. Здесь вы не найдете мощных процессоров и большого количества слотов под оперативную память. Такие серверы обычно покупаются при недостатке финансирования или под задачи, которые не требуют значительных ресурсов. С точки зрения виртуализации серверов и рабочих станций, это не самый лучший вариант, т.к. мощности такого сервера скорее всего не хватит на большое число виртуальных машин
• двухпроцессорные серверы – это наиболее подходящее оборудование для проектов виртуализации. Стоимость начинается от 2000$ в базовой комплектации с одним процессором. Обычно ресурсов, этого типа серверов с лихвой хватает для запуска виртуальных машин под любые задачи современных ИТ. Лицензирование платформ виртуализации тоже основано на том, что будут покупаться двухпроцессорные модели серверов.
• четырехпроцессорные серверы – используются редко и только для ресурсоемких приложений, таких как базы данных. Ценник таких серверов стартует с отметки 17 000$. Еще раз уточню, что такие серверы имеет смыл покупать, если у вас в компании есть приложения, которым для работы не хватает мощности двух процессоров.
• блейд сервер – идеальное решение для виртуализации, в основном, из-за своей архитектуры. Если в проекте планируется использование четырех и более серверов, то имеет смысл рассмотреть замену рековых моделей на блейд сервер. Стоимость укомплектованного блейд шасси с тремя двухпроцессорными лезвиями составляет 36 727$ , причем, сюда уже входят коммутаторы для сети передачи данных и сети хранения данных.

Система Хранения Данных

СХД — система хранения данных, представляет собой отдельное самостоятельное устройство, обычно, выполненное в виде 2U шасси, которое соединяется с серверами через сеть передачи данных. В сервер устанавливается карта расширения, которая напрямую или через коммутатор соединяется с контроллерами СХД. На картинке ниже показана задняя часть системы хранения начального уровня Storwize v3700, можно увидеть два контроллера, которые работают в отказоустойчивом режиме актив-актив. Отказ одного контроллера не приводит к остановке работы.

Файлы виртуальных машин доступны запущенных на любом из серверов кластера находятся на СХД и доступны централизованно. Именно поэтому на каждом сервере (хосте) кластера можно запустить любую из имеющихся виртуальных машин или мигрировать ВМ с хоста на хост без остановки работы. Разделить Системы Хранения начального уровня можно по типу подключения к серверам (хостам).

• iSCSI – протокол передачи информации по TCP/IP LAN сети, т.е. через обычный 1Gbe или 10Gbe коммутатор. У многих производителей есть варианты объединения портов (агрегация) для повышения их производительности. Например, из трех гигабитных портов можно программно сделать один трех-гигабитный. 10Gbe вариант применяется редка из-за непроходящей дороговизны коммутаторов.
• SAS – непосредственное подключение СХД и серверов через SAS кабель или через специальный SAS Switch. Скорость подключения 6Gbe.
• FC – соединение серверов (хостов) и системы хранения данных по оптическим каналам. Скорость 16 — 8 Gbe в зависимости от FC HBA карт в сервере.

Особое внимание в системах хранения уделяется отказоустойчивости, для ее повышения все аппаратные компоненты в СХД дублируются. Но, несмотря на это, существуют одно контроллерные варианты, стоимость их где-то на 1000$ меньше, чем двух контроллерных.

Коммутационное оборудование

Задача коммутации заключается в том, чтобы связать виртуальные машины с внутренней сетью LAN и соединить серверы и системы хранения данных. Если первая часть не вызывает у администраторов большой сложности, то вторая – это что-то новое, ее и разберем. Как было сказано выше, у СХД есть три вида подключения: iSCSI, SAS, FC. Нужно изначально планировать архитектуру подключения так, чтобы она была отказоустойчивой. У каждого сервера (хоста) должен быть доступ к файлам виртуальных машин как минимум по двум независимым путям, только в этом случае, исключается единая точка отказа.

Питание и Охлаждение

Мало купить все необходимое оборудование и правильно его скоммунтировать, еще нужно обеспечить оптимальные условия эксплуатации. В серверной комнате должна быть температура примерно 18 градусов Цельсия. Конденсат с кондиционера не должен капать на шкаф с серверами. Система должна выдерживать перепады напряжения и периодические отключения электропитания. В случае отключения электричества виртуальные машины по заранее отработанному плану должны штатно выключиться, чтобы избежать потери данных.

Согласитесь, что все работы должны проводить специалисты. Чем дороже оборудование и программное обеспечение вы собираетесь купить, тем значительнее становится вопрос по приглашению квалифицированных инженеров. В проекте виртуализации участвуют следующие специальности:

• Архитектор, человек, который поможет составить техническое задание проекта виртуализации, а затем на его основе, подберет подходящее оборудование и составит план работ.
• Монтажник, специалист который достает оборудование из коробок и устанавливает его в стойку.
• Инженер по виртуализации, коммутирует оборудование в стойке, обновляет прошивки устройств, настраивает ПО виртуализации, производит установку новых виртуальных машин и миграцию в виртуальную среду.
• Сетевой инженер привлекается, в случае, если требуются сложные сетевые настройки.
• Электротехник – его стезя электричество, источники бесперебойного питания.

Опыт участия в проектах виртуализации серверов показывает, что большинству заказчиков не нужны топовые возможности продуктов, ведь они рассчитаны на инфраструктуры в сотни серверов и на меньшем количестве их применение нецелесообразно. Если заниматься сравнением разных платформ виртуализации, то разницы в действительно используемых в повседневной жизни фичах практически нет. А выбор в пользу покупки, например, VMware vSphere в Enterprise Plus редакции делался под воздействием давления маркетологов и моды. Сейчас можно наблюдать, что многие уважаемые крупные компании, наоборот, отказываются от использования уже купленных лицензий VMware в пользу Hyper-V, с одной стороны в целях экономии на оплате ежегодной технической поддержки, с другой, потому что система виртуализации от Microsoft, которая идет в подарок с Windows server, не сильно уступает именитому конкуренту функционально.

Виртуализация — это процесс создания программного (или виртуального) представления чего-либо, например виртуальных приложений, серверов, хранилищ и сетей. Это единственный и самый эффективный способ сокращения расходов на ИТ-инфраструктуру при одновременном повышении эффективности и адаптивности для компаний любых размеров.

Основы виртуализации

Изучите принципы виртуализации.

Использование возможностей виртуализации

Использование возможностей виртуализации

Сократите ИТ-расходы и обеспечьте непрерывность бизнеса.

Преимущества виртуализации

Виртуализация помогает повысить адаптивность, гибкость и масштабируемость ИТ-среды, а также значительно снизить расходы. Повышение мобильности рабочих нагрузок, производительности и доступности ресурсов, а также автоматизация процессов — все это преимущества виртуализации, благодаря которым ИТ-инфраструктура становится более управляемой и экономичной. В число дополнительных преимуществ входят следующие.

• Сокращение капитальных и эксплуатационных расходов
• Минимизация или исключение простоев
• Повышение скорости реагирования, адаптивности и общей эффективности работы ИТ-персонала
• Ускорение инициализации приложений и ресурсов
• Обеспечение непрерывности бизнеса и повышение эффективности аварийного восстановления
• Упрощенное управление ЦОД
• Реализация полноценного программного ЦОД

«Виртуализация нового поколения для "чайников"»

«Виртуализация нового поколения для "чайников"»

Узнайте, какие преимущества предоставляет технология виртуализации нового поколения для ЦОД.

ПРИНЦИПЫ ВИРТУАЛИЗАЦИИ

Основы виртуализации

Из-за ограничений серверов x86 многим ИТ-отделам приходится развертывать несколько серверов, каждый из которых работает не на полную мощность, чтобы соответствовать высоким требованиям к хранилищу и обработке данных. Это приводит к низкой эффективности и высоким эксплуатационным расходам.

Откройте для себя виртуализацию. При виртуализации программное обеспечение используется для имитации наличия оборудования и создания виртуальной компьютерной системы. Благодаря этому ИТ-отделы могут выполнять несколько виртуальных систем (и несколько операционных систем и приложений) на одном сервере. Такой подход обеспечивает экономию при масштабировании и повышение эффективности.

Виртуальные машины

Виртуальная компьютерная система, также называемая виртуальной машиной (ВМ), — это строго изолированный контейнер ПО, содержащий операционную систему и приложения. Каждая автономная ВМ полностью независима. Размещение нескольких ВМ на одном компьютере обеспечивает работу нескольких операционных систем и приложений на одном физическом сервере, так называемом «узле».

Тонкий слой ПО, называемый гипервизором, отделяет виртуальные машины от узла и по мере необходимости динамически выделяет вычислительные ресурсы каждой виртуальной машине.

Основные свойства виртуальных машин

Ниже приведены характеристики виртуальных машин, обеспечивающие ряд преимуществ.

• Выполнение нескольких операционных систем на одном физическом компьютере
• Распределение системных ресурсов между виртуальными машинами

• Изоляция неисправностей и нарушений системы безопасности на аппаратном уровне
• Сохранение уровня производительности с помощью расширенных средств управления ресурсами

• Сохранение состояния виртуальной машины полностью в виде файлов
• Перемещение и копирование виртуальных машин аналогичны операциям с файлами

Независимость от оборудования

• Инициализация на любом физическом сервере и перенос на любой сервер для всех виртуальных машин

Типы виртуализации

Виртуализация серверов обеспечивает работу нескольких операционных систем на одном физическом сервере в виде высокоэффективных виртуальных машин. К ее основным преимуществам относятся следующие.

• Повышение эффективности ИТ-инфраструктуры
• Снижение эксплуатационных расходов
• Ускоренное развертывание рабочих нагрузок
• Повышение производительности приложений
• Повышение доступности серверов
• Упрощение сред и сдерживание роста числа серверов

Виртуализация сети полностью воспроизводит физическую сеть и дает возможность выполнять приложения в виртуальной сети так же, как в физической. При этом повышается эксплуатационная эффективность и устраняется зависимость от оборудования. (Виртуализация сети обеспечивает подключение рабочих нагрузок к логическим сетевым устройствам и службам, таким как логические порты, коммутаторы, маршрутизаторы, брандмауэры, средства балансировки нагрузки, сети VPN и т. д.)

Виртуализация настольных компьютеров

Развертывание виртуальных компьютеров в качестве управляемой услуги помогает ИТ-отделам быстрее реагировать на изменяющиеся потребности сотрудников и новые возможности. Кроме того, виртуализированные компьютеры и приложения можно быстро и удобно предоставлять филиалам, а также внешним, зарубежным и мобильным сотрудникам, использующим планшеты iPad и Android.

Виртуализация и облачные вычисления

Виртуализация и облачные вычисления — это в равной степени инновационные технологии, однако они не являются взаимозаменяемыми. Средства виртуализации — это программное обеспечение, которое помогает сделать вычислительные среды независимыми от физической инфраструктуры, а облачные вычисления — это службы, которые предоставляют общие вычислительные ресурсы (ПО и/или данные) по требованию в Интернете. Эти технологии дополняют друг друга, поэтому организации могут начать виртуализацию серверов и затем перейти к облачным вычислениям, чтобы достичь еще большей адаптивности и расширить возможности самообслуживания.

Виртуализация — это процесс создания программного (виртуального) представления чего-либо. Когда этим чем-либо выступают серверы (физическое оборудование), мы говорим, что это «виртуализация серверов». Это действенный способ повысить эффективность работы и отказоустойчивость IT-инфраструктуры, а также сократить расходы на ее содержание и модернизацию.

Суть серверной виртуализации

Серверная виртуализация — это архитектура ПО, которое отвечает за то, чтобы несколько операционных систем работали на базе одного физического сервера. При этом ПО каждого сервера самодостаточно и отделено от любых физических устройств. Это же ПО воспринимает доступные ресурсы как ресурсы одного физического сервера, хотя по факту получает небольшой пул ресурсов. Виртуальные серверы работают как имитация физического вычислительного оборудования.

В виртуальном сервере эмулируется аппаратное обеспечение: процессоры, дисковые накопители, оперативная память. Операционные системы, установленные на каждый виртуальный сервер, не «видят» друг друга и при этом функционируют так, как если бы они были установлены на обычном компьютере. На одном «железе» можно запускать несколько ОС и в разных пропорциях распределять между ними физические ресурсы.

С виртуализацией неразрывно связан гипервизор — программное обеспечение, которое разворачивается на сервере и напрямую взаимодействует с его физическими ресурсами. Гипервизор отвечает за то, чтобы виртуальные машины «видели» эти ресурсы как собственные.

Зачем нужна виртуализация серверов

Виртуализация среды повышает гибкость и адаптивность ИТ-инфраструктуры организации, снижает расходы на ее содержание, делает рабочие нагрузки мобильными, а ресурсы — доступными. Последствиями виртуализации серверов будет рост автоматизации бизнес-процессов, улучшение управляемости и экономичности инфраструктуры, минимизация аварийных и предназначенных для технического обслуживания простоев.

В ситуации с серверами виртуализация решает сразу несколько важных задач.

• Позволяет оптимизировать потребление вычислительных ресурсов и ресурсов хранения. До появления технологии виртуализации в дата-центрах скапливалось много оборудования, которое использовалось неэффективно. Пока одни машины работали в половину (или меньше) своего потенциала, другие были перегружены задачами и часто останавливались. Виртуализация решила эту проблему, и теперь рабочие нагрузки равномерно распределяются между несколькими машинами.
• Сдерживает рост количества серверов. Теперь можно уменьшить количество серверов, необходимых в работе разным задачам и приложениям, установив вместо них одну машину и запустив на ней нужное число ОС (например, семейства Windows).
• Снижает эксплуатационные расходы на содержание физического оборудования. Так как серверов меньше, организация может сэкономить на энергопотреблении и кондиционировании помещений (снизится тепловыделение, потому можно будет использовать менее мощные установки).
• Упрощает миграцию данных. При переносе данных на другой сервер сокращается время выполнения организационных работ: IT-специалисту достаточно обновить драйверы на основной (хостовой) ОС, а гостевые продолжат работать в прежнем режиме, так как не привязаны к физическому оборудованию. Для пользователи, которые пользуются ресурсами виртуальных машин, такой «переезд» останется незамеченным.
• Повышает производительность прикладного ПО. Если раньше одни приложения на 100 % потребляли физические ресурсы одной машины, сейчас эта ситуация исключена. Работающие виртуальные машины могут автоматически перемещаться на менее нагруженные серверы, чтобы снизить нагрузку на более нагруженные.
• Делает серверы более доступными и сокращает простои оборудования. Меньше времени требуется на то, чтобы восстановить систему до исходного состояния в случае сбоя. Виртуальные серверы поддерживают технологию создания виртуальных снимков и умеют делать резервное копирование данных по заранее составленному расписанию.
• Упрощает работу с виртуальной средой. Требуется меньше технических специалистов, которые занимаются обслуживанием системы. Администраторы ценят виртуализацию за то, что она позволяет удаленно управлять виртуальными серверами независимо от их количества и территориального расположения. Простой пример: если физическая машина «зависла», больше не нужно идти в серверную и перезагружать ее вручную — это можно сделать из консоли со своего рабочего места.

Есть ли недостатки у виртуализации?

Минус виртуализации в том, что для перехода на эту технологию организации с высокой вероятностью придется покупать новое оборудование — с более быстрыми процессорами, увеличенным объемом дискового пространства и оперативной памяти. Однако эти расходы окупаются в течение ближайших нескольких лет при условии, что компания развивается, а объемы данных, которыми она оперирует, непрерывно растут. Плюс один мощный сервер стоит дешевле, чем несколько менее мощных машин.

Процессоры в новых серверах должны поддерживать технологии виртуализации, если используются системы вроде MS Hyper-V. С этой задачей справляются микрочипы Intel VT или AMD-V, а вот процессоры линейки x86 32bit (одни из самых популярных в течение длительного времени) уже не подходят.

Плюсы и минусы технологии виртуализации необходимо рассматривать в контексте конкретной организации и тех задач, которые она решает. Возможны ситуации, когда недостатки технологии перевесят ее сильные стороны, но в мире быстро растущих данных это будет исключением из правил.

Где используется виртуализация серверов

• Объединение большого количества физических машин в один пул ресурсов, который консолидирует вычислительные возможности процессора, объем оперативной памяти и дискового пространства. Это позволяет оптимизировать распределение нагрузок между запущенными приложениями.
• Организация тестовых лабораторий и обучения. Виртуальные машины с Windows Server легко разворачивать и запускать. Это делает их удобными инструментами в работе с тестовыми средами для проверки работы нового программного обеспечения, а также организации обучения.
• Распространение ПО. Некоторые разработчики предлагают свои продукты в виде готовых образов виртуальных машин. Виртуализация машин VMWare в VMTN работает именно по такому принципу.
• Организация работы дата-центров. В центрах обработки данных виртуализация обеспечивает высокую гибкость ИТ-инфраструктуры и позволяет ей лучше соответствовать потребностям клиентов и их бизнеса.
• Повышение отказоустойчивости IT-инфраструктуры. Сбой физического сервера приводят к критичным для бизнеса последствиям. В случае с виртуализацией виртуальные машины можно переносить на другое железо и так сократить время простоя.
• Виртуализация кластеров. Если у организации нет возможности развернуть высокодоступный кластер, она может обойтись построением кластера виртуализированного. Популярные платформы для решения этой задачи — Microsoft Hyper-V и Red Hat Cluster Suite.

Решения для виртуализации серверов

Microsoft Hyper–V. Подходит для серверов, которые работают под управлением операционных систем Windows Server 2012, а Windows Server 2012 R2 и старше. Возможности Microsoft Hyper-V: виртуализация оборудования, работа на процессорах с x64 архитектурой, продуманная процедура кластеризации, функции реплицирования, удаленный мониторинг, гибкое управление коммутаторами и другие.

VMware. Компания-лидер в области разработки решений для виртуализации разработала собственный гипервизор и сегодня предлагает большой выбор инструментов для управления ИТ-инфраструктурой компании. Продукты VMware в том числе можно устанавливать поверх ОС Microsoft Windows.