Что такое виртуализация? – Виртуализация облачных вычислений – AWS

Что такое виртуализация?

Виртуализация – это технология, которую можно использовать для создания виртуальных представлений серверов, хранилища, сетей и других физических устройств. Виртуальное программное обеспечение подражает функциям физического оборудования для одновременной работы виртуальных машин на одной физической машине. Предприятия применяют виртуализацию, чтобы эффективно использовать аппаратные ресурсы и получать дополнительную прибыль от инвестиций в них. Также она обеспечивает работу облачных вычислительных сервисов, которые помогают организациям более эффективно управлять архитектурой.

Почему виртуализация – это важно?

Используя виртуализацию, вы можете взаимодействовать с любым аппаратным ресурсом с большей гибкостью. Физические серверы потребляют электроэнергию, занимают место для хранения и нуждаются в обслуживании. Доступ к ним часто ограничивается физической близостью и дизайном сети. Виртуализация позволяет устранить все эти ограничения путем абстрагирования функциональных возможностей физического оборудования в программное обеспечение. Вы можете контролировать, обслуживать и использовать свою аппаратную инфраструктуру в качестве веб-приложения.

Пример виртуализации

Рассмотрим компанию, которой нужны серверы для выполнения трех функций:

1. безопасное хранение корпоративной электронной почты;
2. запуск клиентских приложений;
3. запуск внутренних бизнес-приложений.

У каждой из этих функций разные требования к конфигурации. 

• Для приложений электронной почты требуется большой объем хранилища и операционная система Windows.
• Для клиентских приложений требуется операционная система Linux и высокая вычислительная мощность для обработки больших объемов трафика веб-сайта.
• Для внутренних бизнес-приложений требуется iOS и большой объем внутренней памяти (ОЗУ).

Чтобы соответствовать этим требованиям, компания устанавливает три разных выделенных физических сервера для каждого приложения. Компания должна делать большие первоначальные инвестиции и выполнять текущее обслуживание и модернизацию одной машины за раз. Кроме того, компания не может оптимизировать свои вычислительные мощности. Она оплачивает 100 % стоимости обслуживания серверов, но использует лишь часть их мощностей хранения и обработки.

Эффективное использование аппаратного обеспечения

С помощью виртуализации компания создает три цифровых сервера или виртуальные машины на одном физическом сервере. Она определяет требования к операционной системе для виртуальных машин и может использовать их как физические серверы. Однако теперь у компании меньше аппаратного обеспечения и меньше связанных с этим расходов. 

Инфраструктура как услуга

Компания может пойти еще дальше и использовать облачные инстансы или виртуальные машины от таких поставщиков облачных вычислений, как AWS. AWS управляет всем базовым оборудованием, и компания может запрашивать серверные ресурсы с различными конфигурациями. Все приложения работают на этих виртуальных серверах, и пользователи не замечают никакой разницы. Управление сервером также становится проще для ИТ-команд компании.

Каковы преимущества виртуализации?

Виртуализация предоставляет ряд преимуществ для любой организации.

Эффективное использование ресурсов

Виртуализация повышает эффективность аппаратных ресурсов, используемых в центрах обработки данных. Например, вместо того чтобы запускать один сервер в одной компьютерной системе, можно создать пул виртуальных серверов в той же компьютерной системе, используя и возвращая серверы в пул по мере необходимости. Благодаря меньшему количеству базовых физических серверов можно освободить место в центре обработки данных и сэкономить деньги на электричестве, генераторах и охлаждающих устройствах. 

Автоматизированное управление ИТ

Теперь, когда физические компьютеры стали виртуальными, появилась возможность управлять ими с помощью программных инструментов. Администраторы создают программы развертывания и настройки для определения шаблонов виртуальных машин. Вы можете постоянно и последовательно дублировать свою инфраструктуру и избегать настроек вручную, подверженных ошибкам.

Быстрое аварийное восстановление

Когда такие события, как стихийные бедствия или кибератаки, отрицательно сказываются на бизнес-операциях, восстановление доступа к ИТ-инфраструктуре, а также замена или ремонт физических серверов могут занять часы или даже дни. А в виртуализированной среде этот процесс занимает всего несколько минут. Оперативное реагирование значительно повышает отказоустойчивость и способствует непрерывности бизнес-процессов, чтобы операции могли продолжаться по расписанию.  

Каков принцип работы виртуализации?

В виртуализации используется специализированное программное обеспечение, которое называется гипервизором, для создания нескольких облачных инстансов или виртуальных машин на одном физическом компьютере.

Сравнение облачных инстансов и виртуальных машин

После установки программного обеспечения для виртуализации на свой компьютер вы можете создать одну или несколько виртуальных машин. Вы можете получить доступ к виртуальным машинам так же, как и к другим приложениям на вашем компьютере. Ваш компьютер называется хостом, а виртуальная машина – гостем. На хосте может работать несколько гостей. У каждого гостя есть собственная операционная система, которая может быть такой же или отличной от операционной системы хоста. 

С точки зрения пользователя, виртуальная машина работает как обычный сервер. Она имеет настройки, конфигурации и установленные приложения. Вычислительные ресурсы, такие как центральные процессоры (ЦП), оперативная память (ОЗУ) и хранилище, выглядят так же, как на физическом сервере. Вы также можете настраивать и обновлять гостевые операционные системы и их приложения по мере необходимости, не затрагивая операционную систему хоста.

Гипервизоры

Гипервизор – это программное обеспечение для виртуализации, которое устанавливается на физические компьютеры. Это программный уровень, который действует как посредник между виртуальными машинами и базовым оборудованием или операционной системой хоста. Гипервизоры координируют доступ к физической среде, чтобы несколько виртуальных машин имели доступ к собственной доле физических ресурсов. 

Например, если виртуальной машине требуются вычислительные ресурсы, такие как вычислительная мощность компьютера, запрос сначала направляется гипервизору. Затем гипервизор передает запрос базовому оборудованию, которое выполняет задачу. 

Ниже представлены два основных типа гипервизоров.

Гипервизоры первого типа

Гипервизоры первого типа, которые также называют гипервизорами без операционной системы, работают непосредственно на аппаратном обеспечении компьютера. Они обладают некоторыми возможностями операционной системы и очень эффективны, поскольку напрямую взаимодействуют с физическими ресурсами. 

Гипервизоры второго типа

Гипервизоры второго типа работают как приложение на компьютерном оборудовании с существующей операционной системой. Используйте этот тип гипервизора при запуске нескольких операционных систем на одном компьютере.  

Какие существуют типы виртуализации?

Технологию виртуализации можно использовать, чтобы получить функции множества различных типов физической инфраструктуры и все преимущества виртуализированной среды. Можно выйти за пределы виртуальных машин и создать коллекцию виртуальных ресурсов в своей виртуальной среде. 

Виртуализация серверов

Виртуализация серверов – это процесс разделения физического сервера на несколько виртуальных. Это эффективный и экономичный способ использования серверных ресурсов и развертывания ИТ‑сервисов в организации. Без виртуализации серверов физические серверы используют лишь небольшую часть своих вычислительных мощностей, в результате чего устройства простаивают.

Виртуализация хранилища

Виртуализация хранилища сочетает в себе функции таких физических устройств хранения данных, как сетевые устройства хранения данных (NAS) и сети хранения данных (SAN). Вы можете объединить оборудование для хранения данных в своем центре обработки данных, даже если оно от разных производителей или разных типов. Виртуализация хранилища использует все ваши физические носители данных и создает крупное виртуальное хранилище, которое можно назначать и контролировать с помощью ПО для управления. ИТ-администраторы могут оптимизировать операции хранения, такие как архивирование, резервное копирование и восстановление, благодаря возможности виртуального объединения нескольких сетевых устройств хранения в одно.

Виртуализация сети

Любая компьютерная сеть состоит из таких аппаратных элементов, как коммутаторы, маршрутизаторы и брандмауэры. Организация, имеющая отделения в разных географических регионах, может использовать несколько различных сетевых технологий, которые вместе образуют корпоративную сеть. Виртуализация сети – это процесс объединения всех этих сетевых ресурсов для обеспечения централизованного выполнения административных задач. Администраторы могут настраивать и контролировать эти элементы виртуально, не прикасаясь к физическим компонентам, что позволяет существенно упростить управление сетью.

Далее представлены два подхода к виртуализации сети.

Программно-определяемые сети

Программно-определяемые сети (SDN) управляют маршрутизацией трафика, перенимая управление маршрутизацией из маршрутизации данных в физической среде. Например, для обеспечения стабильного качества звонков на всех онлайн-совещаниях вы можете запрограммировать свою систему таким образом, чтобы трафик видеозвонков имел приоритет над трафиком приложений.

Виртуализация сетевых функций 

Технология виртуализации сетевых функций сочетает в себе функции таких сетевых устройств, как брандмауэры, балансировщики нагрузки и анализаторы трафика, работающие вместе для повышения производительности сети.

Виртуализация данных

Современные организации собирают данные из нескольких источников и хранят их в различных форматах. Они также могут хранить данные в разных местах, например в облачной инфраструктуре и локальном центре обработки данных. Виртуализация данных создает программный уровень между этими данными и приложениями, которые в них нуждаются. Инструменты виртуализации данных обрабатывают запросы данных приложений и возвращают результаты в подходящем формате. Таким образом, организации используют решения виртуализации данных для повышения гибкости интеграции данных и обеспечения поддержки межфункционального анализа данных.

Виртуализация приложений

Виртуализация приложений позволяет им работать в операционных системах, отличных от тех, для которых они были разработаны. Например, пользователи могут запускать приложение Microsoft Windows на машине Linux, не изменяя ее конфигурацию. Для достижения виртуализации приложений следуйте приведенным ниже рекомендациям.

• Потоковая передача приложений. Пользователи выполняют потоковую передачу приложения с удаленного сервера, поэтому оно запускается только на устройстве конечного пользователя, когда это необходимо.
• Виртуализация серверных приложений. Пользователи могут получить доступ к удаленному приложению из своего браузера или клиентского интерфейса, не устанавливая его.
• Виртуализация локальных приложений. Код приложения поставляется с собственной средой для обеспечения запуска во всех операционных системах без изменений.

Виртуализация рабочих столов

В большинстве организаций есть нетехнический персонал, который использует настольные операционные системы для запуска обычных бизнес-приложений. В частности, это могут быть такие сотрудники, как:

• служба поддержки клиентов, которой требуются настольные компьютеры с Windows 10 и ПО для управления взаимоотношениями с клиентами;
• маркетинговая команда, которой требуется Windows Vista для приложений для продаж.

Вы можете использовать виртуализацию рабочих столов для запуска различных настольных операционных систем на виртуальных машинах, к которым ваши команды могут получить удаленный доступ. Этот тип виртуализации обеспечивает эффективность и безопасность управления рабочими столами, что позволяет сэкономить деньги на настольном оборудовании.

Ниже приведены типы виртуализации рабочих столов.

Инфраструктура виртуальных рабочих столов 

Инфраструктура виртуальных рабочих столов запускает виртуальные рабочие столы на удаленных серверах. Пользователи могут получить к ним доступ с помощью клиентских устройств.

Виртуализация локальных рабочих столов

Виртуализация локальных рабочих столов подразумевает запуск гипервизоров на локальных компьютерах и создание виртуальных компьютеров с другой операционной системой. Между локальной и виртуальной средой можно переключаться так же, как и между приложениями. 

Чем виртуализация отличается от облачных вычислений?

Под облачными вычислениями понимается доставка вычислительных ресурсов по требованию через Интернет с оплатой по факту использования. Вместо покупки, обслуживания физических центров обработки данных и владения ими вы можете получать доступ к технологическим сервисам, таким как вычислительные мощности, хранилища и базы данных, через поставщиков облачных сервисов по мере необходимости.

Технология виртуализации способствует реализации облачных вычислений. Поставщики облачных услуг создают и обслуживают собственные центры обработки данных. Они создают различные виртуальные среды, использующие базовые аппаратные ресурсы. Затем вы можете запрограммировать свою систему для получения доступа к этим облачным ресурсам с помощью API. Ваши потребности в инфраструктуре могут быть удовлетворены в виде полностью управляемого сервиса.

Чем виртуализация серверов отличается от контейнеризации?

Контейнеризация – это способ развертывания кода приложения для запуска в любой физической или виртуальной среде без изменений. Разработчики связывают код приложения с соответствующими библиотеками, файлами конфигурации и другими зависимостями, которые необходимы коду для запуска. Этот единый пакет программного обеспечения, который называется контейнером, может работать независимо на любой платформе. Контейнеризация – это тип виртуализации приложений.

Виртуализация серверов напоминает строительство дороги для соединения двух мест. Необходимо воссоздать всю виртуальную среду, а затем запустить в ней свое приложение. Для сравнения, контейнеризация напоминает создание вертолета, который может прилететь в любое из этих мест. Ваше приложение находится внутри контейнера и может работать в физической или виртуальной среде любого типа.

Как AWS может помочь с виртуализацией и облачными вычислениями?

AWS предоставляет множество способов быстрого создания, развертывания и вывода на рынок новейших технологий. Например, вы можете воспользоваться любым из нижеперечисленных сервисов.

• Используйте Эластичное вычислительное облако Amazon (Amazon EC2) для детального управления инфраструктурой. Выберите нужные процессоры, хранилище и сеть. 
• Используйте AWS Lambda для бессерверных вычислений, чтобы запускать программный код, не беспокоясь о серверах.
• Используйте Amazon Lightsail для внедрения виртуальных серверов, хранилищ, баз данных и сетей по низкой и предсказуемой цене.

Начните работу с виртуализацией и облачными вычислениями, создав аккаунт AWS уже сегодня.

Зачем же нужна виртуализация? / Хабр

Слово «виртуализация» в последнее время стало какой-то «модой» в ИТ-среде. Все вендоры железа и ПО, все ИТ-компании в один голос кричат, что виртуализация – это круто, современно, и нужно всем. Но, давайте, вместо того, чтобы идти на поводу у маркетинговых лозунгов (а иногда бывают такими, что сам Геббельс умер бы от зависти), попытаемся посмотреть на это модное слово с точки зрения простых «технарей» и решить, нужно нам это или нет.

Типы виртуализации

Итак, начнем с того, что виртуализация делится на три типа:

• Виртуализация представлений
• Виртуализация приложений
• Виртуализация серверов

С виртуализацией представлений знакомы многие из вас: самый яркий пример – это терминальные службы Windows Server. Терминальный сервер предоставляет свои вычислительные ресурсы клиентам, и клиентское приложение выполняется на сервере, клиент же получает только «картинку», то бишь представление. Такая модель доступа позволяет, во-первых – снизить требования к программно-аппаратному обеспечению на стороне клиента, во-вторых – снижает требования к пропускной способности сети, в-третьих – позволяет повысить безопасность. Что касается оборудования – то в качестве терминальных клиентов могут использоваться даже смартфоны или старые компьютеры вплоть до Pentium 166, не говоря уже о специализированных тонких клиентах. Существуют, к примеру, тонкие клиенты в форм-факторе розетки Legrand, монтируемые в короб. На клиентских рабочих местах достаточно установить только монитор, клавиатуру и мышь – и можно работать. Для работы с терминальным сервером не обязательно иметь высокоскоростное подключение к локальной сети, вполне достаточно даже низкоскоростного подключения с пропускной способностью 15-20 кбит/с, поэтому терминальные решения очень подходят фирмам, имеющим сильно распределенную структуру (к примеру – сети небольших магазинов). Кроме того, при использовании тонких клиентов значительно повышается безопасность, потому что пользователям можно разрешить запускать только ограниченный набор приложений, и запретить устанавливать свои собственные приложения. В принципе, то же самое можно сделать и с полноценными клиентскими рабочими станциями, но с использованием терминальных служб это будет сделать гораздо проще, особенно – не предоставляя доступ целиком к рабочему столу, а лишь публикуя отдельные приложения (возможно в Citrix Metaframe/PS, а так же в Windows Server 2008 и выше). Более того, никакую информацию нельзя будет скопировать на и с внешнего носителя, если это явно не разрешено в настройках терминальных служб. То есть проблема «вирусов на флэшках» отпадает автоматически. Еще одно неоспоримое достоинство – снижение сложности администрирования: упрощается обновление приложений (достаточно обновить их на сервере), и упрощается работа служб поддержки: к терминальной сессии любого пользователя можно подключиться удаленно без установки дополнительного ПО.
Недостатков у таких систем два: во-первых – необходимость покупки более мощных серверов (хотя это может быть дешевле, чем множество клиентских рабочих станций с ТТХ, достаточными для запуска приложений локально), во-вторых – появление единой точки отказа в виде терминального сервера. Эта проблема решается за счет использования кластеров, или ферм серверов, но это приводит к еще большему удорожанию системы.

Виртуализация приложений

– достаточно интересное, и относительно новое направление. Рассказывать здесь подробно о нем я не буду, поскольку это тема для целой отдельной статьи. Коротко говоря, виртуализация приложений позволяет запускать отдельное приложение в своей собственной изолированной среде (иногда называется «песочница», sandbox). Такой способ помогает решить множество проблем. Во-первых – опять же безопасность: приложение, запущенное в изолированной среде – не способно нанести вред ОС и другим приложениям. Во-вторых – все виртуализированные приложения можно обновлять централизованно из одного источника. В-третьих – виртуализация приложений позволяет запускать на одном физическом ПК несколько разных приложений, конфликтующих друг с другом, или даже несколько разных версий одного и того же приложения. Более подробно о виртуализации приложений можно посмотреть, к примеру, в этом вебкасте: www. techdays.ru/videos/1325.html Возможно, однажды я даже напишу статью на эту тему.

И, наконец, перейдем к виртуализации серверов и остановимся на ней подробно.
Виртуализация серверов – это программная имитация с помощью специального ПО аппаратного обеспечения компьютера: процессор, память, жесткий диск, и т.д. Далее, на такой виртуальный компьютер можно установить операционную систему, и она будет на нем работать точно так же, как и на простом, «железном» компьютере. Самое интересное достоинство этой технологии – это возможность запуска нескольких виртуальных компьютеров внутри одного «железного», при этом все виртуальные компьютеры могут работать независимо друг от друга. Для чего это можно применять?
Первое, что приходит в голову – виртуализацию серверов можно использовать в целях обучения и в тестовых целях. К примеру, новые приложения или ОС можно протестировать перед запуском в промышленную эксплуатацию в виртуальной среде, не покупая специально для этого «железо» и не рискуя парализовать работу ИТ-инфраструктуры, если что-то пойдет не так.

Но кроме этого, виртуализация серверов может использоваться и в продакшн-среде. Причин тому много.
Виртуализация позволяет сократить количество серверов благодаря консолидации, то есть там, где раньше требовалось несколько серверов – теперь можно поставить один сервер, и запустить нужное число гостевых ОС в виртуальной среде. Это позволит сэкономить на стоимости приобретения оборудования, а так же снизить энергопотребление, а значит и тепловыделение системы – и, следовательно, можно использовать менее мощные, и, соответственно – более дешевые системы охлаждения. Но у этой медали есть и обратная сторона, и не одна. Дело в том, что при внедрении решений на базе виртуализации, скорее всего придется покупать новые сервера. Дело в том, что виртуальные сервера используют аппаратные ресурсы физического сервера, и, соответственно – понадобятся более мощные процессоры, большие объемы оперативной памяти, а так же более скоростная дисковая подсистема, и, скорее всего – большего объема.

Кроме того, некоторые системы виртуализации (в частности – MS Hyper-V) требуют поддержки процессором аппаратных технологий виртуализации (Intel VT или AMD-V) и некоторых других функций процессора. Многие процессоры, которые выпускались до недавнего времени, в частности – все x86_32bit – этим требованиям не удовлетворяют, и поэтому от старых, хотя и вполне рабочих серверов придется отказаться. Однако же, один более мощный сервер скорее всего будет стоить намного дешевле нескольких менее мощных, да и старые сервера, скорее всего давно пора менять из-за морального устаревания.

Есть еще один очень важный момент: виртуализация северов позволяет до предела упростить администрирование инфраструктуры. Главное преимущество, которое оценят все сисадмины – это возможность удаленного доступа к консоли виртуальных серверов на «аппаратном», точнее – «вирутально-аппаратном» уровне, независимо от установленной гостевой ОС и ее состояния. Так, чтобы перезагрузить «зависший» сервер, теперь не нужно бежать в серверную, или покупать дорогостоящее оборудование типа IP-KVM-переключателей, достаточно просто зайти в консоль виртуального сервера и нажать кнопку «Reset».

Помимо этого, виртуальные сервера поддерживают технологию моментальных снимков (о ней см. мою предыдущую статью), а так же бэкап и восстановление виртуальных систем намного легче.

Еще одно неоспоримое преимущество – ОС, запущенная внутри виртуальной машины (гостевая ОС) понятия не имеет, какое оборудование установлено на физическом сервере, внутри которого она работает (хост). Поэтому, при замене железа, при апгрейде или даже переезде на новый сервер необходимо обновить драйверы только на ОС самого хоста (хостовой ОС). Гостевые ОС по будут работать как и раньше, поскольку «видят» только виртуальные устройства.

Так же, хочется напомнить, что в виртуальной среде могут действовать особые правила лицензирования ПО (в частности, покупка лицензии на Microsoft Windows Server 2008 Enterprise позволяет использовать бесплатно четыре копии ОС в качестве гостевой, а Microsoft Windows Server 2008 Datacenter вообще разрешает использовать неограниченное число гостевых ОС при условии полного лицензирования по процессорам).

Еще нельзя не упомянуть о технологиях отказоустойчивости. Физические сервера, на которых запускаются виртуальные машины, могут быть объединены в кластер, и в случае отказа одного из серверов – автоматически «переезжать» на другой. Полной отказоустойчивости добиться не всегда возможно (в частности, в MS Hyper-V такой «внезапный переезд» будет выглядеть так же, и иметь такие же возможные последствия, как внезапное обесточивание сервера), но возможные простои сильно сократятся: «переезд» занимает несколько минут, тогда как ремонт или замена самого сервера может занять часы, а то и дни. Если же «переезд» виртуальных машин происходит в штатном режиме, то он может пройти совершенно незаметно для пользователей. Такие технологии у разных вендоров называются по-разному, к примеру у MS она называется «Live Migration», у VMware – Vmotion. Использование таких технологий позволит проводить работы, связанные с выключением сервера (к примеру – замену некоторых аппаратных компонент, или перезагрузку ОС после установки критических обновлений) в рабочее время и не выгоняя пользователей из их любимых приложений. Кроме этого, если инфраструктура построена соответствующим образом – запущенные виртуальные машины могут автоматически перемещаться на менее нагруженные сервера, или же наоборот «разгружать» наиболее загруженные. В инфраструктуре на базе технологий Microsoft для этого используются System Center Virtual Machine Manager и Operations Manager.

В заключение темы по виртуализации серверов — отмечу, что виртуализация не всегда одинаково полезна. В частности, не всегда будет хорошей идеей переносить в виртуальную среду высоконагруженные сервера, а особенно — высоконагруженные по дисковой подсистеме — это «тяжелые» СУБД, Exchange Server, особенно — роль Mailbox Server, и прочие высоконагруженные приложения. А вот сервера с меньшей нагрузкой (контроллеры доменов AD, WSUS, всевозможные System Center * Manager, веб-сервера) виртуализировать можно и даже нужно. Замечу, кстати, что именно с контроллерами доменов — очень желательно, чтобы хотя бы один из контроллеров был «железным», то есть не виртуальным. Нужно это потому, что для корректной работы всей инфраструктуры желательно, чтобы при запуске всех остальных серверов хотя бы один КД уже был доступен в сети.

Резюме

Итак, давайте подведем итоги: какая именно виртуализация когда может пригодиться, и какие у нее есть плюсы и минусы.
Если у вас есть много пользователей, работающих с одинаковым набором ПО, и система сильно распределена территориально – то стоит подумать об использовании виртуализации представлений, сиречь – терминальных службах.

Достоинства такой системы:

• Снижение требований к «железу» на стороне клиентов
• Снижение требований к пропускной способности сети
• Повышение безопасности
• Значительное упрощение администрирования и поддержки

Недостатки:

• Повышения требований к серверам, как по производительности, так и по надежности
• Возможная единая точка отказа

Если у вас существует множество приложений, которые некорректно работают в новой ОС, либо же конфликтуют между собой, или необходимо запускать на одном компьютере несколько версий одной и той же программы – то нужна виртуализация на уровне приложений.

Достоинства:

• Безопасность
• Простота администрирования — централизованное обновление и разграничение прав на доступ к приложениям

Недостатки:

• Некоторая сложность в понимании технологий и в практическом внедрении.

Если же вам нужно освободить место в стойке, снизить энергопотребление систем, избавиться от «серверного зоопарка» — то ваше решение – виртуализация серверов.

Достоинства такого решения:

• Экономия места в стойках
• Снижение энергопотребления и тепловыделения
• Упрощение администрирования
• Широкие возможности по автоматизации развертывания и управления серверами
• Снижение вынужденных и запланированных простоев системы за счет failover-кластеров и live migration
• Позволяет (при использовании ОС Microsoft Windows Server) сэкономить на лицензиях на гостевые ОС

Недостатки – в принципе, те же, что и у терминальных решений:

• Повышение требований к аппаратному обеспечению серверов
• Возможная единая точка отказа – физический хост и хостовая ОС

Надеюсь, моя статья окажется для кого-то полезной. Благодарность и конструктивную критику, как всегда, можно высказать в комментариях.

Что такое виртуализация? | IBM

До сих пор мы обсуждали виртуализацию серверов, но многие другие элементы ИТ-инфраструктуры могут быть виртуализированы, чтобы предоставить значительные преимущества ИТ-менеджерам (в частности) и предприятию в целом. В этом разделе мы рассмотрим следующие типы виртуализации:

• Виртуализация рабочего стола
• Виртуализация сети
• Виртуализация хранилища
• Виртуализация данных
• Виртуализация приложений
• Виртуализация центра обработки данных
• Виртуализация процессора
• Виртуализация графического процессора
• Виртуализация Linux
• Облачная виртуализация

Виртуализация рабочего стола

Виртуализация рабочего стола позволяет запускать несколько операционных систем рабочего стола, каждая из которых находится на отдельной виртуальной машине на одном компьютере.

Существует два типа виртуализации рабочих столов:

• Инфраструктура виртуальных рабочих столов (VDI) запускает несколько рабочих столов на виртуальных машинах на центральном сервере и передает их пользователям, которые входят в систему на устройствах тонких клиентов. Таким образом, VDI позволяет организации предоставлять своим пользователям доступ к различным ОС с любого устройства без установки ОС на какое-либо устройство. См. «Что такое инфраструктура виртуальных рабочих столов (VDI)?» для более подробного объяснения.
• Локальная виртуализация рабочего стола запускает гипервизор на локальном компьютере, позволяя пользователю запускать на этом компьютере одну или несколько дополнительных ОС и переключаться с одной ОС на другую по мере необходимости, ничего не меняя в основной ОС.

Дополнительные сведения о виртуальных рабочих столах см. в разделе «Рабочий стол как услуга (DaaS)».

Виртуализация сети

Виртуализация сети использует программное обеспечение для создания «представления» сети, которое администратор может использовать для управления сетью с единой консоли. Он абстрагирует аппаратные элементы и функции (например, соединения, коммутаторы, маршрутизаторы и т. д.) и абстрагирует их в программное обеспечение, работающее на гипервизоре. Сетевой администратор может изменять эти элементы и управлять ими, не касаясь лежащих в их основе физических компонентов, что значительно упрощает управление сетью.

Типы сетевой виртуализации включают программно-определяемые сети (SDN) , которые виртуализируют аппаратное обеспечение, управляющее маршрутизацией сетевого трафика (так называемая «плоскость управления»), и виртуализацию сетевых функций (NFV) , которая виртуализирует одно или несколько аппаратных средств. устройства, обеспечивающие определенные сетевые функции (например, брандмауэр, балансировщик нагрузки или анализатор трафика), упрощающие настройку, предоставление и управление этими устройствами.

Виртуализация хранилища

Виртуализация хранилища позволяет получить доступ ко всем устройствам хранения в сети — независимо от того, установлены ли они на отдельных серверах или автономных устройствах хранения — как к одному устройству хранения. В частности, виртуализация хранилища объединяет все блоки хранилища в единый общий пул, из которого они могут быть назначены любой виртуальной машине в сети по мере необходимости. Виртуализация хранилища упрощает выделение хранилища для виртуальных машин и позволяет максимально использовать все доступное хранилище в сети.

Более подробно о виртуализации хранилища см. в разделе «Что такое облачное хранилище?»

Виртуализация данных

Современные предприятия хранят данные из нескольких приложений, используя файлы разных форматов, в разных местах, от облачных до локальных аппаратных и программных систем. Виртуализация данных позволяет любому приложению получить доступ ко всем этим данным независимо от источника, формата или местоположения.

Средства виртуализации данных создают программный слой между приложениями, получающими доступ к данным, и системами, в которых они хранятся. Уровень преобразует запрос или запрос данных приложения по мере необходимости и возвращает результаты, которые могут охватывать несколько систем. Виртуализация данных может помочь разрушить хранилища данных, когда другие типы интеграции нецелесообразны, желательны или доступны по цене.

Виртуализация приложений

Виртуализация приложений запускает прикладное программное обеспечение без его установки непосредственно в ОС пользователя. Это отличается от полной виртуализации рабочего стола (упомянутой выше), поскольку в виртуальной среде работает только приложение — ОС на устройстве конечного пользователя работает как обычно. Существует три типа виртуализации приложений: 

• Локальная виртуализация приложений: Все приложение работает на конечном устройстве, но в среде выполнения, а не на собственном оборудовании.
• Потоковая передача приложений: Приложение находится на сервере, который при необходимости отправляет небольшие компоненты программного обеспечения для запуска на устройстве конечного пользователя.
• Виртуализация приложений на базе сервера Приложение полностью выполняется на сервере, который отправляет на клиентское устройство только свой пользовательский интерфейс.

Виртуализация центра обработки данных

Виртуализация центра обработки данных абстрагирует большую часть аппаратного обеспечения центра обработки данных в программное обеспечение, эффективно позволяя администратору разделить один физический центр обработки данных на несколько виртуальных центров обработки данных для разных клиентов.

Каждый клиент может получить доступ к своей собственной инфраструктуре как услуге (IaaS), которая будет работать на том же базовом физическом оборудовании. Виртуальные центры обработки данных предлагают простой переход к облачным вычислениям, позволяя компании быстро настроить полноценную среду центра обработки данных без приобретения инфраструктурного оборудования.

Виртуализация ЦП

Виртуализация ЦП (центрального процессора) — это фундаментальная технология, которая делает возможными гипервизоры, виртуальные машины и операционные системы. Это позволяет разделить один ЦП на несколько виртуальных ЦП для использования несколькими виртуальными машинами.

Сначала виртуализация ЦП была полностью программно-определяемой, но многие современные процессоры включают расширенные наборы инструкций, поддерживающие виртуализацию ЦП, что повышает производительность ВМ.

Виртуализация графического процессора

Графический процессор (графический процессор) — это специальный многоядерный процессор, повышающий общую вычислительную производительность за счет выполнения тяжелых графических или математических операций. Виртуализация графического процессора позволяет нескольким виртуальным машинам использовать всю или часть вычислительной мощности одного графического процессора для более быстрого видео, искусственного интеллекта (ИИ) и других графических или математических приложений.

• Сквозные графические процессоры делают весь графический процессор доступным для одной гостевой ОС.
• Общие vGPU разделяют физические ядра GPU между несколькими виртуальными GPU (vGPU) для использования серверными виртуальными машинами.

Виртуализация Linux

Linux включает собственный гипервизор, называемый виртуальной машиной на основе ядра (KVM), который поддерживает расширения процессоров виртуализации Intel и AMD, поэтому вы можете создавать виртуальные машины на базе x86 из хост-ОС Linux.

Будучи ОС с открытым исходным кодом, Linux обладает широкими возможностями настройки. Вы можете создавать виртуальные машины с версиями Linux, предназначенными для определенных рабочих нагрузок, или версиями с повышенной безопасностью для более важных приложений.

Виртуализация в облаке

Как отмечалось выше, модель облачных вычислений зависит от виртуализации. Виртуализируя серверы, хранилища и другие ресурсы физических центров обработки данных, поставщики облачных вычислений могут предлагать клиентам ряд услуг, в том числе следующие: 

• Инфраструктура как услуга (IaaS): Виртуализированные серверы, хранилища и сетевые ресурсы, которые можно настроить в соответствии с их требованиями.
• Платформа как услуга (PaaS): Виртуализированные инструменты разработки, базы данных и другие облачные службы, которые можно использовать для создания собственных облачных приложений и решений.
• Программное обеспечение как услуга (SaaS) : Программные приложения, которые вы используете в облаке. SaaS — это облачный сервис, наиболее абстрагированный от аппаратного обеспечения.

Если вы хотите узнать больше об этих моделях облачных услуг, см. наше руководство: «IaaS, PaaS и SaaS».

Что такое виртуализация? Определение из SearchServerVirtualization

ITОперации

От

• Кейт Браш
• Брайан Кирш, Технический колледж Милуоки

Что такое виртуализация?

Виртуализация — это создание виртуальной, а не реальной версии чего-либо, например операционной системы (ОС), сервера, устройства хранения или сетевых ресурсов.

Виртуализация использует программное обеспечение, которое имитирует функциональность оборудования для создания виртуальной системы. Эта практика позволяет ИТ-организациям работать с несколькими операционными системами, несколькими виртуальными системами и различными приложениями на одном сервере. К преимуществам виртуализации относятся более высокая эффективность и экономия за счет масштаба.

Виртуализация ОС — это использование программного обеспечения, позволяющего аппаратному обеспечению одновременно запускать несколько образов операционных систем. Эта технология впервые появилась на мейнфреймах несколько десятилетий назад, что позволяет администраторам не тратить впустую дорогостоящую вычислительную мощность.

Как работает виртуализация

Виртуализация описывает технологию, в которой приложение, гостевая ОС или хранилище данных абстрагируются от основного аппаратного или программного обеспечения.

Ключевым применением технологии виртуализации является виртуализация серверов, в которой используется программный уровень, называемый гипервизором Это часто включает в себя память ЦП, ввод/вывод (I/O) и сетевой трафик.

Гипервизоры берут физические ресурсы и разделяют их, чтобы их можно было использовать в виртуальной среде. Они могут располагаться поверх ОС или могут быть установлены непосредственно на оборудование. Последнее — то, как большинство предприятий виртуализируют свои системы.

Гипервизор Xen — это программа с открытым исходным кодом, которая отвечает за управление низкоуровневыми взаимодействиями между виртуальными машинами (ВМ) и физическим оборудованием. Другими словами, гипервизор Xen позволяет одновременно создавать, запускать и управлять различными виртуальными машинами в одной физической среде.

С помощью гипервизора гостевая ОС, обычно взаимодействующая с реальным оборудованием, теперь делает это с помощью программной эмуляции этого оборудования; часто гостевая ОС не знает, что находится на виртуализированном оборудовании.

Хотя производительность этой виртуальной системы не равна производительности операционной системы, работающей на реальном оборудовании, концепция виртуализации работает, поскольку большинству гостевых операционных систем и приложений не требуется полное использование базового оборудования.

Это обеспечивает большую гибкость, контроль и изоляцию за счет устранения зависимости от данной аппаратной платформы. Первоначально предназначенная для виртуализации серверов, концепция виртуализации распространилась на приложения, сети, данные и рабочие столы.

Параллельное представление традиционной и виртуальной архитектуры

Процесс виртуализации следует шагам, перечисленным ниже:

1. Гипервизоры отключают физические ресурсы от своих физических сред.
2. Ресурсы берутся и распределяются по мере необходимости из физической среды в различные виртуальные среды.
3. Пользователи системы работают и выполняют вычисления в виртуальной среде.
4. Когда виртуальная среда запущена, пользователь или программа может отправить инструкцию, которая требует дополнительных ресурсов из физической среды. В ответ гипервизор передает сообщение физической системе и сохраняет изменения. Этот процесс будет происходить почти с родной скоростью.

Виртуальную среду часто называют гостевой машиной или виртуальной машиной. ВМ действует как единый файл данных, который можно перенести с одного компьютера на другой и открыть на обоих; ожидается, что он будет работать одинаково на каждом компьютере.

Типы виртуализации

Вероятно, вы немного разбираетесь в виртуализации, если когда-либо делили свой жесткий диск на разные разделы. Раздел — это логическое разделение жесткого диска для создания двух отдельных жестких дисков.

Есть шесть областей ИТ, в которых виртуализация продвигается вперед:

1. Виртуализация сети — это метод объединения доступных ресурсов в сети путем разделения доступной полосы пропускания на каналы, каждый из которых независим от других и может быть назначен или переназначен конкретному серверу или устройству. в настоящее время. Идея состоит в том, что виртуализация маскирует истинную сложность сети, разделяя ее на управляемые части, подобно тому, как ваш жесткий диск, разделенный на разделы, упрощает управление вашими файлами.
2. Виртуализация хранилища — это объединение физического хранилища из нескольких сетевых устройств хранения в одно устройство хранения, управляемое с центральной консоли. Виртуализация хранения обычно используется в сетях хранения данных.
3. Виртуализация серверов — это маскировка ресурсов сервера, включая количество и идентификационные данные отдельных физических серверов, процессоров и операционных систем, от пользователей сервера. Намерение состоит в том, чтобы избавить пользователя от необходимости понимать и управлять сложными деталями ресурсов сервера, увеличивая при этом совместное использование ресурсов и их использование, а также сохраняя возможности для последующего расширения.

   Уровень программного обеспечения, обеспечивающий эту абстракцию, часто называют гипервизором. Самый распространенный гипервизор — тип 1 — предназначен для размещения непосредственно на «голом железе» и обеспечивает возможность виртуализации аппаратной платформы для использования виртуальными машинами. Виртуализация KVM — это гипервизор виртуализации на основе ядра Linux, который предоставляет преимущества виртуализации типа 1, как и другие гипервизоры. KVM распространяется под лицензией с открытым исходным кодом. Для гипервизора типа 2 требуется хост-операционная система, и он чаще используется для тестирования и лабораторий.

4. Виртуализация данных абстрагируется от традиционных технических деталей управления данными и данными, таких как расположение, производительность или формат, в пользу более широкого доступа и большей отказоустойчивости, привязанной к потребностям бизнеса.
5. Виртуализация рабочего стола виртуализирует рабочую станцию, а не сервер. Это позволяет пользователю получать удаленный доступ к рабочему столу, как правило, с помощью тонкого клиента на рабочем столе. Поскольку рабочая станция, по сути, работает на сервере центра обработки данных, доступ к ней может быть более безопасным и переносимым. Лицензию на операционную систему по-прежнему необходимо учитывать, а также инфраструктуру.
6. Виртуализация приложений абстрагирует прикладной уровень от операционной системы. Таким образом, приложение может работать в инкапсулированной форме, не завися от операционной системы. Это может позволить приложению Windows работать в Linux и наоборот, в дополнение к добавлению уровня изоляции.

Виртуализацию можно рассматривать как часть общей тенденции в корпоративных ИТ, которая включает в себя автономные вычисления, сценарий, в котором ИТ-среда сможет управлять собой на основе воспринимаемой активности, и служебные вычисления, в которых вычислительная мощность компьютера рассматривается как полезность, за которую клиенты могут платить только по мере необходимости. Обычная цель виртуализации — централизовать административные задачи при одновременном повышении масштабируемости и рабочих нагрузок.

Преимущества виртуализации

Преимущества использования виртуализированной среды включают следующее:

• Снижение затрат. Виртуализация уменьшает количество аппаратных серверов, необходимых в компании и центре обработки данных. Это снижает общую стоимость покупки и обслуживания большого количества оборудования.
• Более простое аварийное восстановление. Аварийное восстановление очень просто в виртуализированной среде. Регулярные моментальные снимки содержат актуальные данные, что позволяет создавать резервные копии и восстанавливать виртуальные машины. Даже в экстренной ситуации виртуальную машину можно перенести на новое место за считанные минуты.
• Более простое тестирование. Тестирование в виртуальной среде проще. Даже если допущена крупная ошибка, тест не нужно останавливать и возвращаться к началу. Он может просто вернуться к предыдущему снимку и продолжить тест.
• Более быстрое резервное копирование. Можно создавать резервные копии как виртуального сервера, так и виртуальной машины. Автоматические моментальные снимки делаются в течение дня, чтобы гарантировать актуальность всех данных. Кроме того, виртуальные машины можно легко мигрировать между собой и эффективно повторно развертывать.
• Повышенная производительность. Чем меньше физических ресурсов, тем меньше времени тратится на управление серверами и их обслуживание. Задачи, выполнение которых в физической среде может занять дни или недели, можно выполнить за считанные минуты. Это позволяет сотрудникам тратить большую часть своего времени на более продуктивные задачи, такие как повышение доходов и поощрение бизнес-инициатив.

Преимущества виртуализации

Виртуализация позволяет компаниям максимизировать свою производительность. Дополнительные преимущества как для предприятий, так и для центров обработки данных включают следующее:

• Целеустремленные серверы. Виртуализация представляет собой экономически эффективный способ разделения электронной почты, базы данных и веб-серверов, создавая более комплексную и надежную систему.
• Ускоренное развертывание и повторное развертывание. При сбое физического сервера резервный сервер может быть не всегда готов или обновлен. Также может отсутствовать образ или клон сервера. Если это так, то процесс повторного развертывания может быть трудоемким и утомительным. Однако, если центр обработки данных виртуализирован, то процесс выполняется быстро и достаточно просто. Инструменты виртуального резервного копирования могут ускорить процесс до нескольких минут.
• Уменьшение нагрева и улучшение энергосбережения. Компании, использующие большое количество аппаратных серверов, рискуют перегреть свои физические ресурсы. Лучший способ предотвратить это — уменьшить количество серверов, используемых для управления данными, и лучший способ сделать это — использовать виртуализацию.
• Лучше для окружающей среды. Компании и центры обработки данных, которые используют большое количество оборудования, оставляют большой углеродный след; они должны взять на себя ответственность за загрязнение, которое они производят. Виртуализация может помочь уменьшить эти эффекты, значительно уменьшив необходимое количество охлаждения и мощности, тем самым способствуя очистке воздуха и атмосферы. В результате компании и центры обработки данных, использующие виртуализацию, улучшат свою репутацию, а также повысят качество своих отношений с клиентами и планетой.
• Упрощенный переход в облако. Виртуализация приближает компании к использованию полностью облачной среды. Виртуальные машины могут быть даже развернуты из центра обработки данных для создания облачной инфраструктуры. Возможность использовать облачное мышление с виртуализацией делает миграцию в облако еще проще.
• Отсутствие зависимости от поставщика. Виртуальные машины не зависят от конфигурации оборудования. В результате виртуализация аппаратного и программного обеспечения означает, что компании не нужно зависеть от поставщика этих физических ресурсов.

Ограничения виртуализации

Перед преобразованием в виртуализированную среду важно учитывать различные первоначальные затраты. Необходимые инвестиции в программное обеспечение для виртуализации, а также в оборудование, которое может потребоваться для обеспечения возможности виртуализации, могут быть дорогостоящими. Если существующей инфраструктуре более пяти лет, необходимо будет рассмотреть первоначальный бюджет обновления.

К счастью, многие предприятия имеют возможность внедрить виртуализацию, не тратя при этом больших денежных средств. Кроме того, затраты можно компенсировать за счет сотрудничества с поставщиком управляемых услуг, который ежемесячно предлагает варианты аренды или покупки.

Существуют также соображения по лицензированию программного обеспечения, которые необходимо учитывать при создании виртуализированной среды. Компании должны убедиться, что у них есть четкое представление о том, как их поставщики рассматривают использование программного обеспечения в виртуализированной среде. Это становится меньшим ограничением по мере того, как все больше поставщиков программного обеспечения приспосабливаются к более широкому использованию виртуализации.

Переход на виртуализацию требует времени и может потребовать обучения. Внедрение и управление виртуализированной средой требует, чтобы каждый ИТ-специалист был обучен и обладал опытом в области виртуализации. Кроме того, некоторые приложения плохо адаптируются при переносе в виртуальную среду. ИТ-персонал должен быть готов столкнуться с этими проблемами и решить их до преобразования.

Существуют также риски безопасности, связанные с виртуализацией. Данные имеют решающее значение для успеха бизнеса и, следовательно, являются общей целью для атак. Вероятность утечки данных значительно возрастает при использовании виртуализации.

Наконец, в виртуальной среде пользователи теряют контроль над тем, что они могут делать, потому что существует несколько связей, которые должны взаимодействовать для выполнения одной и той же задачи. Если какая-то часть не работает, то вся операция завершится неудачно.

Последнее обновление: октябрь 2021 г.

Продолжить чтение О виртуализации

• 4 типа виртуализации, которые должны знать ИТ-администраторы

• 7 Передовой опыт виртуализации рабочих нагрузок HPC

• Виртуализация серверов в DevOps продолжает предлагать преимущества

• Как соотносятся виртуализация сети и абстракция сети?

Углубитесь в управление и мониторинг ИТ-систем

• архитектура виртуализации

  Автор: Рахул Авати

• хост-виртуальная машина (host VM)

  Автор: Рахул Авати

• физическое в виртуальное (P2V)

  Автор: Бен Луткевич

• аппаратная виртуализация

  Автор: Стивен Бигелоу

Качество ПО

• Обновления GitHub Actions повышают эффективность и риск возникновения трений

  GitHub Actions необходимые рабочие процессы и переменные конфигурации могут уменьшить дублирование кода конфигурации и укрепить политику . ..

• Что такое низкий код? Руководство по разработке корпоративных приложений с низким кодом

  Узнайте, как код с низким кодом может помочь корпоративным разработчикам стать более эффективными и создавать ценные приложения подробнее …

• ИИ рискует затмить тенденцию безопасности разработки программного обеспечения

  Развитие рабочих процессов с помощью ИИ повысит безопасность разработки программного обеспечения на фоне растущего числа уязвимостей с открытым исходным кодом, но …

Архитектура приложения

• Каковы типы API и их различия?

  Предприятия все больше полагаются на API для взаимодействия с клиентами и партнерами. Все начинается со знания того, какой тип API…

• Как архитекторы могут использовать математику салфеток для прогнозирования производительности

  Несмотря на то, что современные программные системы могут быть чрезвычайно сложными, архитекторы все еще могут использовать простую математику на салфетке, чтобы быстро подобрать. ..

• Учебник по основным концепциям структуры команды разработчиков

  Чтобы определить правильный размер команды разработчиков, менеджеры должны учитывать обязанности каждого члена и пути коммуникации, как …

Облачные вычисления

• Расходы на публичное облако и конкуренция возрастут в 2023 году

  В 2023 году компании рассчитывают увеличить расходы на общедоступные облачные приложения и инфраструктуру, а также гиперскейлеры, у которых есть …

• 3 рекомендации по оптимальному размеру инстансов EC2 Инстансы

  EC2 неправильного размера истощают деньги и ограничивают требования к производительности при рабочих нагрузках. Узнайте, как правильно подобрать размер EC2 …

• Как выполнять и автоматизировать ротацию ключей в Azure Key Vault

  Чтобы добавить еще один уровень безопасности, узнайте, как автоматически менять ключи в хранилище ключей Azure с помощью пошаговых инструкций. ..

ПоискAWS

• AWS Control Tower стремится упростить управление несколькими учетными записями

  Многие организации изо всех сил пытаются управлять своей огромной коллекцией учетных записей AWS, но Control Tower может помочь. Услуга автоматизирует…

• Разбираем модель ценообразования Amazon EKS

  В модели ценообразования Amazon EKS есть несколько важных переменных. Покопайтесь в цифрах, чтобы убедиться, что вы развернули службу…

• Сравните EKS и самоуправляемый Kubernetes на AWS Пользователи

  AWS сталкиваются с выбором при развертывании Kubernetes: запустить его самостоятельно на EC2 или позволить Amazon выполнить тяжелую работу с помощью EKS. См…

TheServerSide.com

• Советы и рекомендации по программированию на TypeScript

  Для тех, кто плохо знаком с TypeScript или для разработчиков Java, переходящих на JavaScript, эти три современных совета и рекомендации по TypeScript. ..

• 11 уроков, извлеченных из написания моей первой Java-программы

  Вы будете поражены тем, как легко выучить Java и написать мощные кросс-платформенные приложения при написании своей первой программы на Java…

• Как разработчики могут сохранять мотивацию при удаленной работе

  Чувствуете, что потеряли преимущество в удаленной работе? Следуйте этим советам, чтобы оставаться энергичным, оттачивать свои навыки и напрягать …

Дата-центр

• Экологический контроль центра обработки данных имеет высокий приоритет для администраторов

  Грядет рост данных и ужесточение финансовых условий. Защитите активы центра обработки данных в 2023 году с помощью защиты окружающей среды …

• Квантовые центры обработки данных могут быть способом будущего

  Квантовые вычисления имеют большой потенциал для приложений с высокими вычислительными возможностями.