Виртуализация серверов может показаться очень сложной задачей, но наши указания помогут вам приподнять над ней завесу тайны и сделать первые шаги на пути к ее решению. - Пол Венеция

Преимущества виртуализации серверов сейчас настолько существенны, что необходимость внедрения соответствующей технологии не вызывает никаких сомнений. Прежде всего виртуализация серверов позволяет гораздо более эффективно, чем физические серверы, использовать вычислительные ресурсы - ведь на одном физическом компьютере в этом случае запускается сразу несколько виртуальных серверов. Вы, наверное, удивитесь, узнав, сколько экземпляров виртуальных серверов общего назначения можно одновременно выполнять всего на одном современном компьютере.
Еще одно серьезное преимущество виртуализации состоит в возможности перемещать работающие виртуальные серверы между физическими хостами, чтобы сбалансировать нагрузку и организовать поддержку. Моментальные снимки виртуальных серверов можно использовать для сохранения текущих копий функционирующих серверов, прежде чем вносить какие-либо изменения в конфигурацию (например, перед обновлением программного обеспечения). Если что-то пошло не так, производится возврат к сохраненному моментальному снимку, после чего сервер продолжает работать, как будто никаких коррективов и не вносилось. Понятно, что подобный подход позволяет сэкономить массу времени и сил.

1. Начните с малого на настольном или портативном компьютере

Как правило, виртуализация охватывает целые серверные комнаты, но применять эту технологию в офисах можно и в гораздо меньших масштабах. Достаточно всего лишь одного настольного или портативного компьютера.
В общем случае современные настольные и портативные ПК располагают огромным количеством ресурсов, которые остаются незадействованными при выполнении простых повседневных задач (чтении электронной почты или просмотре веб-сайтов). Если время от времени у вас возникает потребность в использовании какой-то иной операционной системы (например, для поддержки приложений другой ОС), можно запустить на локальной системе виртуальный настольный компьютер, отказавшись от его физической установки.
Такой вариант оказывается особенно полезен в случае обнаружения несовместимости, возникающей при запуске старых программ в новой операционной среде. Бесплатным решением здесь может стать программное обеспечение VirtualBox для ПК.

2. Организуйте небольшую и, если возможно, бесплатную тестовую лабораторию

Если в вашем распоряжении имеются серверы, недавно выведенные из эксплуатации, их вполне можно использовать в качестве базы для создания тестовой лаборатории виртуализации. Главное, чтобы у них было несколько гигабитных сетевых интерфейсов и как можно больше оперативной памяти. Виртуализация предъявляет значительно более серьезные требования к объему оперативной памяти, чем к процессорным ресурсам, особенно если в применяемом методе виртуализации не используются технологии совместного обращения к ОЗУ в целях оптимизации пространства физической памяти.
Если свободных серверов нет, можно приобрести для тестирования новый дешевый сервер (опять-таки с большим объемом оперативной памяти). При наличии под рукой запчастей попробуйте собрать сервер из имеющихся комплектующих. В лаборатории возможностей этой машины будет вполне достаточно для подтверждения правильности выбранной концепции, но в производственных условиях использовать ее не стоит.
Что же касается выбора программного обеспечения виртуализации, опробуйте сначала возможные варианты на лабораторной системе. Вооружившись несколькими жесткими дисками, установите на каждый VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, CitrixXenServer или Red Hat RHEV и поочередно загружайтесь с них, выясняя, какая из систем в большей степени отвечает вашим потребностям. Все эти пакеты доступны в виде бесплатных или пробных версий с оценочным периодом в 30 и более дней.

3. Создайте собственную совместно используемую систему хранения

Чтобы осознать преимущества среды виртуализации, охватывающей множество физических серверов, вам понадобится совместно используемая система хранения. Если вы хотите, к примеру, иметь возможность переноса виртуальных серверов между физическими хостами, система хранения для этих виртуальных серверов должна располагаться на совместно применяемом устройстве, к которому есть доступ у обоих хостов.
Средства виртуализации поддерживают различные протоколы хранения: NFS, iSCSI, Fibre-Channel. Для проведения лабораторных исследований или тестирования достаточно добавить в систему Windows или Linux несколько жестких дисков, организовать их совместное использование с помощью NFS или iSCSI и привязать лабораторные серверы к этим ресурсам хранения. Если вас интересует более полное решение, которое можно держать под контролем, опробуйте систему хранения с открытым кодом (например, FreeNAS). Это программное обеспечение предлагает простой способ интеграции различных средств хранения, построенных на базе дешевого оборудования, в лабораторную или производственную сеть.

4. Уделите лабораторным исследованиям достаточное количество времени

При наличии совместно используемых ресурсов хранения и, по крайней мере, двух физических серверов вы можете считать, что у вас есть все необходимое для создания полноценной платформы виртуализации. В процессе оценки возможностей разных программных пакетов уделяйте экспериментам с каждым из них не меньше недели. Не забудьте протестировать все важные для вас функции: оперативный перенос виртуальных серверов, моментальные снимки, развертывание и клонирование виртуальных серверов, обеспечение высокого уровня их готовности. Ищите бронирование отелей Москвы расположенных возле садового кольца или Красной площади? Хотите быстро найти гостиницы Москвы по метро на карте? Не знаете какая стоимость гостиниц 4 звезды? Посетите сайт ex-hotel.ru и вы получите исчерпывающую информацию по отелям Москвы.
Возможно, у вас появится шанс оценить в лабораторных условиях производственные режимы, чтобы получить представление о том, как будет работать система в реальном мире. Можно, к примеру, развернуть сервер баз данных (БД) и задействовать резервную копию реального набора данных, чтобы получить какие-либо отчеты, или использовать инструмент эталонного тестирования, чтобы оценить производительность сервера веб-приложений. Это не только познакомит вас с повседневными функциями платформы виртуализации, но и поможет понять, какие ресурсы понадобятся виртуальным серверам при их переводе в производственный режим работы.

5. Поддерживайте лабораторию в рабочем состоянии и после запуска производственной системы

После всего этого необходимо определить параметры производственной среды. Вы получили представление об инструментах управления и о том, как следует вести себя в реальных условиях. Однако демонтировать лабораторию еще рано.
Приступив к закупкам нового оборудования для производственной инфраструктуры, не забывайте обращаться к результатам лабораторных испытаний. Виртуальные серверы, которые вы планируете развернуть, должны справляться со стоящими перед ними задачами.
После создания производственной системы лабораторию можно использовать для тестирования новой функциональности, обновлений и прочих вещей, которые должны гарантировать стабильность и устойчивость работы производственной платформы.

Сегодня расскажу, что такое виртуализация, для чего она нужно и что она вам даст при ее внедрении. Рассмотрим понятия гипервизор. Разберем как это организованно у компании VMware на примере ее продукта ESXI 5.5. Основная задача любого бизнеса представленного в интернете это доступность ее сервисов. Сервесы как следует работают на железных серверах, представим ситуацию, что на одном мощном физическом сервере живет 5 разных сервисов. Все они имеют доступ к одной файловой систем, к ресурсам, они работают все хорошо. Проходит время и они начинают мешать друг другу, по разным причинам обновления по или самой ос. В итоге вы получаете что у вас из за одной службы перестаю работать нормально или вообще остальные 4. Виртуализация как раз помогает бизнесу консолидировать ресурсы и сделать каждый сервис не зависимым в рамках одного физического сервера.

Запомните золотое правило один сервер, один сервис

Физическая инфраструктура

Рассмотрим как работает приложение на физическом уровне. В современном мире если рассматривать железо на серверах, в 90 процентов случаем, оно не до загружено, в среднем процентов на 50-60, а это означает низкую утилизацию ресурсов. Примеров не рационального использования может служит служба DHCP , которая по определению легкая и может обслуживать хоть 1000 клиентов, будь она на Windows или Linux. В итоге запустив его на мощном сервере вы плохо его используете, недогружая, тратите лишнюю электро энергию, чем больше у вас таких серверов, тем мощнее нужна система охлаждения, мощнее система резервного электро питания, больше физического пространства в Unit. Короче как вы поняли всего больше, но когда пришла технология виртуализации, все поменялось, но об этом позже. Ниже представлена схема как работает приложение на физическом сервере.

Есть physical host, на котором стоит ОС и уже в ней крутится приложение. К physical host можно подключать ISCSI, NFS, FC системы хранения.

Такое шапито не могло долго продолжаться, и бизнесу задолбалось терять деньги на новом оборудовании. И вот тут в их жизнь вошла виртуализация. Такое магическое, не понятное слово, что из будущего. Технология виртуализации, помогла консолидировать ресурсы серверов, позволив запускать в рамках одного физического сервера, множество изолированных операционных систем, искренне считающих себя не зависимыми. на отдельном сервере, имея виртуальное оборудование. Клиенту как потребителю, вообще не интересует вообще до лампочки на чем реализован его сервис, будь то почта будь то база данных, ему главное продукт, но для бизнеса выгоднее когда в рамках одного сервера они могли бы запихнуть на него больше сервисов и продать их клиенту. Бала решена еще одна задача это поддержка старых приложений, которые написаны под какой нибудь Windows 95, а обновиться то хочется, в итоге создаете с ним отдельную виртуальную машину и живете спокойно. Проще стал переход от одного железа к другому, перенос осуществляется на лету без выключения, в большинстве случаев. Так что при поломке физического сервера, у вас будет возможность запустить виртуальную машину на другом, без проблем.

Пример из жизни: Есть сервер HP ему 4 года, ку него закончилась гарантия. В один из прекрасных дней на нем стали крошится диски, замена одного из таких стоила 800 баксов. За эти деньги были куплены 3 SSD Samsung evo 850, чувствуете разницу. В итоге на сервере были установлены все ssd и он был превращен в хост виртуализации, где на него переехали все те же виртуалки с теме же сервисами. А если бы был просто физический сервер, то все накрылось бы медным тазом. Виртуализация спасла нас от большого геморроя.

История виртуализации

История данной задумки и технологии началась еще в далеких 90 годах, первым ее реализовала компания VMware. Она предложила вариант, что ресурсы одного большого монстра, можно поделить на всех и жить по братски, так появилась концепция гипервизора. Гипервизор - это прослойка между ос и железом, которая помогает реализовать виртуализацию. В VMware это VMkernel процесс.

Виртуальная инфраструктура выглядит следующим образом, есть ESXi host , на нем лежит прослойка hepervisor VMware vSphere по верх которого уже лежат виртуальные машины. И все подключения FC, NFS, ISCSI идут только к ESXi host, который отдает все это дело гипервизору, где он уже дальше перераспределяет все ресурсу страждущим.

Ниже представлена картинка как выглядит Physical архитектура и виртуализация vmware. В физической архитектуре, ос функцианирует по верх железного оборудования. Рассматривая виртуализацию vmware, тут уже все немного иначе. Отличие в прослойке гипервизора ESXI (VMware vSphare). VMware vSphare Позволяет запускать экземпляры виртуальных машин, эмулируя для них оборудование. В такой реализации будет другая схема общения с ресурсами. Об этом мы поговорим в будущем.

В мире виртуализации есть одна вещь, которая никогда не виртуализовывается, это друзья процессор CPU. Виртуализация vmware или MS этого делать не умеют. Стартуя виртуальная машина, в зависимости от настроек получает одно или более ядер, виртуалка осознает какой тип CPU, версия и частотность на нем, все команды она на прямую отправляет на него. По этому очень важно, правильное распределение по ядрам CPU, чтобы виртуальные машины не мешали друг другу.

Что касается виртуализации сети, тут дело выглядит следующим образом. Если рассматривать физический сервер, то имея у себя сетевой адаптер, он использует его монопольно, со всей полосой пропускания. Рассматривая virtual архитектуру, то есть виртуальный коммутатор , в который подключенный виртуализованные сетевые адаптеры, а виртуальный коммутатор, общается уже с физическим сетевым адаптером или адаптерами. Вся пропускная способность делится на все виртуальные машины, но можно настроить приоритеты.

Осталось рассмотреть еще дисковую подсистему. Слева классическая ситуация с железным хостом, не важно как ос, использоваться все будет в монопольном режиме. Рассматривая виртуальные жесткие диски, тут иначе. Каждая ос думает, что у нее настоящий жесткий диск, но по факту это файл лежащий на общем хранилище, как и файлы других виртуальных машин. И не важно по какому протоколу соединено с хостом хранилище.

Наша фирма является партнером компании VMware, уровня Professional solution provider

Вы когда-нибудь задумывались над тем, что ваш парк серверов или рабочих станций в офисе или производстве, на которые возложены средней и высокой критичности задачи, вырос до огромных размеров?! Данный комплекс постоянно требует ремонта и модернизации, а также повышает затраты на обслуживающий персонал; чем больше физических серверов, тем сложнее обслуживать парк в целом.

Стоит ли говорить о том, что остановка из-за неисправности хотя бы части оборудования на производстве или офисе неминуемо влечет за собой потерю прибыли и срыв обязательств перед клиентами и партнерами по бизнесу.
Также, возможно, Вам приходила мысль о том, что будет, если после 4-5 лет наработки серверное «железо» откажет и накопленная база данных, представляющая критичную ценность для бизнеса, пусть и не будет утеряна, но будет недоступна в течение долгого времени? «Железо» быстро, морально устаревает, а найти адекватную замену зачастую можно только на заказ, и на это требуется время. Люди, которые строили эту систему, увольняются, болеют! Те, кто приходят им на замену, тратят время на изучение производственных процессов по обслуживанию системы и недокументированных тонкостей в работе имеющегося оборудования.

Длительное время простоя или полная потеря данных весьма вероятна!

Чем дольше работает система, тем больше вероятность ее сбоя или отказа, а вместе с тем потеря прибыли. При этом сбои инфраструктуры могут носить непредсказуемый характер и являться миной замедленного действия.

Есть ли возможность спланировать вычислительную инфраструктуру, потратив денежные средства один раз, не задумываться об этом достаточно продолжительное время?

Ответ есть – система виртуализации!

Система виртуализации способна полностью решить большую долю возникающих проблем и минимизировать возможные потери, так как:

• Система виртуализации не привязана к какому-либо типу «железа».
• В случае использования одного сервера виртуализации без кластера, при необходимости легко способна переносить все виртуальные машины на другой, такой же, с минимальным временем простоя.

Если вы имеете сервисы и приложения, базирующиеся на разрозненных физических серверах и персональных компьютерах, то они могут быть перенесены вместе с операционными системами на виртуальную платформу. Большинство различных операционных систем без проблем переносятся на виртуальную платформу.

В случае особой критичности вычислительных данных виртуализация позволяет делать отказоустойчивые кластеры с большим количеством серверов внутри кластера, что поднимает надежность системы в целом. Кластеризация позволяет масштабировать систему под любые задачи в короткие сроки; как наращивание мощностей, так и сворачивание делается с минимальным временем простоя.

Пример : Вам понадобилось запустить под уже работающий проект еще 50 виртуальных машин. В зависимости от загруженности этих виртуальных машин в кластер добавляется нужное количество серверов виртуализации. Виртуальные машины разворачиваются и проект запускается. Стоимость проекта снижается на 50%, потому что нет необходимости под каждый сервис закупать свой сервер.

Данная система позволяет собирать кластеры с почти неограниченным количеством серверов виртуализации с полным резервированием каждого сервера. При выходе из строя одного из серверов его роль берет следующий (виртуальные машины автоматически перемещаются с вышедшего из строя сервера, не прекращая работы). Конечным пользователям эти действия системы будут прозрачны, они не увидят никаких изменений в работе. При этом стоит отметить, что резервные серверы не простаивают при полностью исправной системе, нагрузка распределяется по ним равномерно. Данная возможность также позволяет увеличить скорость работы системы виртуализации в целом и обеспечить пользователям комфортную и быструю работу в приложениях.

Стоит отметить легкость в управлении виртуализацией. Для управления парком серверов требуется меньшее количество людей, а, следовательно, уменьшаются расходы на персонал.

Процесс конфигурации и обслуживания осуществляется с рабочего места с установленной консолью удаленного управления. Консоль включает в себя разграничение прав доступа к настройкам, а также к виртуальным машинам в отдельности.

VMware

Американская компания VMware, специализирующаяся на производстве решений виртуализации и облачных инфраструктур, является одним из ведущих лидеров в своем сегменте.

Компания была основана в 1998 году пятью разработчиками, среди которых основную роль играла супружеская пара Мендель Розенблюм и Диана Грин. Название VMware произошло от словосочетания «Virtual Machine (VM)» (виртуальная машина) и вторая часть была взята от слова «software» (программное обеспечение).

Первый продукт VMware (VMware Worstation) был продемонстрирован в 1999 году, а в 2001 году серверные приложения. И благодаря данным решениям, к 2003 году компания вышла на первые позиции в данной сфере. В 2004 году VMware была куплена компанией EMC и по настоящее время находится под ее руководством. За 2010 год доход VMware составил 2,9$ миллиардов. На данный момент компания VMware занимает 5 место в рейтинге софтверных ИТ-компаний.

За годы существования клиентами VMware стали свыше 250 000 заказчиков, многие из которых входят в список Fortune 100, а в партнерскую сеть вошли порядка 25 000 компаний, в том числе и технологических партнеров. На российском рынке клиентами VMware являются в основном крупные компании, банки, телекоммуникационные компании.

VMware предлагает решения, позволяющие снизить расходы на ИТ, путем перехода на облачные вычисления. Благодаря продуктам VMware компании могут повысить эффективность ИТ-инфраструктуры за счет более гибкой, адаптивной и надежной модели предоставления услуг, позволяющей решать необходимые бизнес-задачи.

Компания VMware, продукты

Количество продуктов от VMware, которые продаются на российском рынке не ограничивается набором продуктов для первоначальной виртуализации vSphere 5. Большая компания поглощает маленькие, покупает open source разработки (Zimbra) и все это продается под брендом VMware, объединяется в единую инфраструктуру сервисов. Ниже вы сможете найти таблицу продуктов (или семейств продуктов) с кратким описанием.

Весь пакет продуктов компании, так или иначе, связан с технологиями виртуализации и возможностями их применения. Надо отметить, что среди трех основных игроков на рынке коммерческих продуктов для виртуализации (Citrix, Microsoft,VMware) только VMware является узко специализированной компанией на продуктах виртуализации, что позволяет ей идти впереди всех конкурентов по функциональным возможностям продуктов.

Флагманскими продуктами VMware являются VMware ESX/ESXi - гипервизоры, устанавливающиеся на "голое" железо (bare metal). На текущий момент последней версией продукта является 4я версия, выпущенная в середине 2009 года. Гипервизор является основой для виртуализации серверов, он позволяет разделять ресурсы таким образом, чтобы создавать отдельные, независимые среды для множества операционных систем н/pа одном физическом сервере. Однако сам по себе гипервизор имеет весьма ограниченный круг возможностей, для реализации же всех преимуществ требуется решение, которое включает средства не только виртуализации, но и управления инфраструктурой (vCenter) - это комплексное решение называется vSphere.

Анализ эффективности использования серверного оборудования показывает, что большую часть рабочего времени загрузка составляет около 5-8% от максимальной, в нерабочее же время серверы просто простаивают, нагревая воздух. При использовании VMware vSphere мы консолидируем на одном физическом сервере нагрузку с нескольких серверов (переносим на один сервер не только приложения, но и операционные системы). Производительность современных серверов делает крайне неэффективной популярную ранее концепцию "одна задача - один сервер", но благодаря виртуализации теперь можно использовать новую: "одна задача - одна виртуальная машина". Таким образом, решается проблема совместимости различного ПО - далеко не все приложения можно запустить в одном экземпляре операционной системы. Кроме того, часто в инфраструктуре используются старые приложения, которые уже не совместимы с текущими версиями ОС, а установка старых версий не поддерживается на новом оборудовании. Виртуализация решает и эту задачу - в виртуальной машине ESX можно запустить даже Windows NT 4.0 или MS-DOS.

Конечно, технология виртуализации требует дополнительных затрат ресурсов от серверного оборудования, но на текущий момент они составляют 1-3% от доступной мощности, что совсем немного для тех выгод, которые дает эта технология.

Для централизованного управления и мониторинга служит специальный продукт - VMware vCenter. Помимо мониторинга и создания виртуальных серверов, vCenter обеспечивает реализацию таких возможностей как перемещение виртуальных машин между физическими серверами, миграцию дисковых ресурсов, создание мгновенных снимков, развертывание виртуальных машин из шаблонов и прочих дополнительных функций VMware vSphere.

Оба варианта гипервизоров (ESX и ESXi) имеют одинаковый с точки зрения виртуальных машин функционал, однако реализации их различна. В состав ESX входит сервисная консоль для управления гипервизором, а ESXi такой консоли не имеет (за счет этого размер его гораздо меньше, а управление возможно только через vCenter, vSphere Client или скрипты на управляющей машине). Если ESX выглядит для пользователя как операционная система, то ESXi скорее напоминает BIOS материнской платы. Установка и первичная настройка ESXi очень проста, а использование Embedded версии (поставляемой вместе с сервером) позволяет развернуть систему виртуализации за считанные минуты. Для пользователей доступна также бесплатная версия ESXi, которая имеет ряд ограничений - например, нет поддержки централизованного управления, а также "enterprise" возможностей vSphere - vMotion, HA, DRS и др.

Область применения

Продукты виртуализации серверов находят свое применение в самых разных инфраструктурах: от небольших компаний до крупных предприятий.

В небольших компаниях продукт позволяет минимизировать количество серверного оборудования, при необходимости сохраняя возможность использовать различные операционные системы. С помощью технологий виртуализации, мы можем разместить все сервисы на одном-двух полноценных серверах (вместо нескольких обычных ПК, как это нередко бывает) и решить как вопросы качества оборудования, так и его количества.

В средних и крупных предприятиях виртуализация серверов позволяет повысить доступность сервисов с помощью технологий отказоустойчивости и миграции виртуальных серверов между физическими серверами. Возможность переместить виртуальные сервера с одного физического сервера на другой без остановки, позволяет существенно повысить доступность сервиса и облегчить обслуживание всей системы. Значительно сокращается время развертывания новых сервисов - уже не требуется ждать поставки нового сервера, достаточно за несколько минут развернуть новую виртуальную машину и установить необходимое ПО. За счет того, что для виртуальных машин не требуется установка специфических драйверов, обновление прошивок и т.д. задачи администрирования также существенно упрощаются.

VMware vSphere имеет универсальную систему мониторинга состояния элементов всей системы, как на уровне физических серверов, так и на уровне виртуальных серверов предприятия. Если стандартных средств мониторинга по каким-то причинам недостаточно, то существует целый ряд дополнительных приложений третьих фирм (например, Veeam Monitor), обладающих дополнительными возможностями.

Также немаловажно, что система позволяет распределять полномочия межу администраторами использующими систему. Это полезный инструмент для крупных компаний с большими техническими службами.

Существует и технология "прозрачного" перехода от физического сервера к виртуальному, позволяющая без лишних усилий мигрировать существующийсервер в виртуальную среду, при этом пользователь не заметит каких либо изменений и сможет продолжать работать без дополнительных модификаций (миграция Physical to virtual).

Основные функциональные возможности

В состав VMware vSphere входит целый ряд возможностей, позволяющих принципиально повысить надежность и управляемость виртуальной инфраструктуры предприятия. Поддержка этого функионала зависит от используемой редакции VMware vSphere.

Thin Provisioning - предоставление виртуальным серверам дискового пространства в большем объеме, чем есть на самом деле.

VC agent - управление серверами ESX/ESXi через VMware vCenter.

Update Manager - менеджер управления пакетами обновлений для серверов с установленными гипервизорами ESX/ESXi.

VMSafe - возможность установки расширенных настроек безопасности и изоляции используемых ресурсов для виртуальных машин.

vStorage APIs for Data Protection - программный интерфейс, позволяющий сторонним системам резервного копирования работать без оказания существенной нагрузки на сервер (замена системе VCB в VMware VI3). Для реализации используется технология создания мгновенных снимков виртуальных машин.

High Availability - обепечение повышенной доступности виртуальных серверов, путем перезапуска на резервном физическом сервере в случае отказа основного. Также есть возможность вести мониторинг конкретных сервисов, работающих внутри виртуального сервера, и производить перезапуск не только в случае сбоя оборудования, но и в случае остановки этого сервиса.

Data Recovery - встроенная система резервного копирования. Позволяет управлять процессом создания и восстановления резервных копий. Целостность данных и приложений обеспечивается интеграцией с Microsoft VSS. Для гостевых систем под управлением Windows можно восстанавливать даже отдельные файлы, а не только виртуальные диски целиком.

Hot Add - поддержка добавления ресурсов (сетевых интерфейсов, памяти и т.д.) виртуальным серверам "на ходу", без остановки. Данная опция требует поддержки со стороны операционной системы на виртуальном сервере.

FaultTolerance - обеспечение высокой доступности виртуального сервера за счет параллельного выполнения на втором физическом сервере. В случае поломки одного из них, виртуальный сервер без перерыва в обслуживании продолжит работать на втором.

vShield Zones - обеспечивает тонкую настройку безопасности виртуальных Ethernet сетей на 2/3 уровне OSI.

vMotion - позволяет мигрировать виртуальные сервера между физическими серверами без остановки работы.

Storage vMotion - позволяет перемещать диски виртуальных серверов между разными хранилищами, без остановки работы виртуальных серверов.

DRS DPM - две функции которые позволяют распределять виртуальные машины между физическими серверами в целях обеспечения максимальной эффективности использования ресурсов. При возникновении чрезмерной нагрузки на физический сервер, виртуальные машины будут перераспределены (при помощи vMotion) между серверами, имеющими свободные ресурсы. DPM позволяет выключать неиспользуемые физические сервера, а затем включать их тогда, когда в них появляется необходимость, таким образом потребление электроэнергии может быть существенно сокращено во время низкой нагрузки на серверы.

vNetwork Distributed Switch - возможность создания виртуальных коммутаторов распределенных между разными серверами ESX. Также можно приобрести виртуальный коммутатор Cisco Nexus 1000 - он является полнофункциональным программным решением от компании Cisco. Данный продукт управляется привычными для администраторов Cisco инструментами и полностью интегрируется в среду построенную на сетевом оборудовании Cisco.

Hosted Profiles - возможность создания типовых настроек для серверов виртуализации. Позволяет централизованно управлять настройками серверов с ESX.

Third Party Multipathing - использование продуктов для балансировки и отказоустойчивости путей подключения серверов к системам хранения. Примером такого продукта является EMC Power-path.

В последнее время пользователи все чаще слышат о таком понятии, как «виртуализация». Считается, что ее применение - это круто и современно. Но вот далеко не каждый юзер четко понимает, что представляет собой виртуализация в целом и в частности. Попробуем пролить свет на этот вопрос и затронем системы виртуализации серверов. Сегодня именно эти технологии являются передовыми, поскольку имеют множество преимуществ и в плане безопасности, и в плане администрирования.

Что такое виртуализация?

Начнем с самого простого - определения термина, описывающего виртуализацию как таковую. Отметим сразу, что в Интернете можно найти и скачать какое-нибудь пособие по этому вопросу вроде справочника «Виртуализация сервера для чайников» PDF-формата. Но при изучении материала неподготовленный юзер может столкнуться с большим количеством непонятных определений. Поэтому попытаемся разъяснить суть вопроса, так сказать, на пальцах.

Прежде всего, при рассмотрении технологии виртуализации серверов остановимся на начальном понятии. Что же такое виртуализация? Следуя простой логике, нетрудно догадаться, что этот термин описывает создание некоего эмулятора (подобия) какого-то физического или программного компонента. Иными словами, это - интерактивная (виртуальная) модель, не существующая в реальности. Однако здесь свои нюансы.

Основные типы виртуализации и используемые технологии

Дело в том, что в понятии виртуализации различают три основных направления:

• представления;
• приложения;
• серверы.

Для понимания самым простым примером может быть использование так называемых которые предоставляют пользователям собственные вычислительные ресурсы. Пользовательская программа выполняется именно на а юзер видит только результат. Такой подход позволяет снизить системные требования к пользовательскому терминалу, конфигурация которого устарела и не может справиться с заданными вычислениями.

Для приложений такие технологии применяются также достаточно широко. Например, это может быть виртуализация 1С-сервера. Суть процесса состоит в том, что программа запускается на одном изолированном сервере, а доступ к ней получает большое количество удаленных пользователей. Обновление программного пакета производится из единого источника, не говоря уже о наивысшем уровне безопасности всей системы.

Наконец, подразумевается создание интерактивной компьютерной среды, виртуализация сервера в которой полностью повторяет реальную конфигурацию «железных» собратьев. Что это означает? Да то, что, по большому счету, на одном компьютере можно создать один или несколько дополнительных, которые будут работать в режиме реального времени, как если бы они существовали в действительности (системы виртуализации серверов будут рассмотрены более подробно чуть позже).

При этом совершенно не важно, какая именно операционная система будет установлена на каждом таком терминале. По большому счету на основную (хостовую) ОС и виртуальную машину это не оказывает никакого влияния. Это похоже на взаимодействие компьютеров с разными ОС в локальной сети, но в данном случае виртуальные терминалы могут быть и не связаны между собой.

Выбор оборудования

Одним из явных и неоспоримых преимуществ виртуальных серверов является снижение материальных затрат на создание полнофункциональной программно-аппаратной структуры. Например, имеется две программы, которые для нормальной работы требуют наличия 128 Мб оперативной памяти, но их нельзя устанавливать на один физический сервер. Как поступить в этом случае? Можно приобрести два раздельных сервера по 128 Мб и установить их раздельно, а можно купить один с 128 Мб «оперативки», создать на нем два виртуальных сервера и установить два приложения именно на них.

Если кто еще не понял, во втором случае использование оперативной памяти будет более рациональным, а материальные расходы существенно ниже, чем при покупке двух независимых устройств. Но только этим дело не ограничивается.

Преимущества в системе безопасности

Как правило, сама серверная структура подразумевает наличие нескольких аппаратов для выполнения тех или иных задач. В плане обеспечения безопасности системные администраторы устанавливают контроллеры домена Active Directory и интернет-шлюзы не на одном, а на разных серверах.

В случае попытки внешнего вмешательства первым атаке всегда подвергается шлюз. Если на сервере установлен еще и контроллер домена, то очень высока вероятность повреждения баз AD. В ситуации с целенаправленными действиями всем этим могут завладеть злоумышленники. Да и восстановление данных из резервной копии - это дело достаточно хлопотное, хоть и занимает оно относительно немного времени.

Если подойти к этому вопросу с другой стороны, можно отметить, что виртуализация сервера позволяет обойти ограничения по установке, а также быстро восстановить искомую конфигурацию, ведь бэкап хранится в самой виртуальной машине. Правда, как считается, виртуализация серверов с Windows Server (Hyper-V) в таком представлении выглядит ненадежной.

Кроме того, достаточно спорным остается вопрос лицензирования. Так, например, для Windows Server 2008 Standard предусмотрен запуск всего одной виртуальной машины, на Enterprise - четыре, а на Datacenter - вообще неограниченное число (причем даже копий).

Вопросы администрирования

Преимущества такого подхода, не говоря о системе безопасности и снижении затрат, даже когда производится виртуализация серверов с Windows Server, в первую очередь должны оценить системные администраторы, которые занимаются обслуживанием этих машин или локальных сетей.

Очень часто становится создание резервных копий системы. Обычно при создании бэкапа требуется стороннее ПО, а считывание с оптического носителя или даже из Сети занимает большее время, по сравнению со скоростью работы дисковой подсистемы. Клонирование самого сервера и можно произвести всего за пару кликов, а затем быстро развернуть работоспособную систему даже на «чистом» железе, после чего она будет работать без сбоев.

В VMware vSphere виртуализация серверов позволяет создавать и сохранять так называемые снимки самой виртуальной машины (snapshots), которые представляют собой специальные образы ее состояния в определенный момент времени. Они могут быть представлены в древовидной структуре в самой машине. Таким образом, восстановить работоспособность виртуальной машины намного проще. При этом можно произвольно выбирать точки восстановления, откатывая состояние назад, а потом вперед (Windows-системам такое может только сниться).

Программы виртуализации серверов

Если говорить о программном обеспечении, здесь для создания виртуальных машин можно использовать огромное количество приложений. В самом простом случае используются собственные средства Windows-систем, с помощью которых может производиться виртуализация серверов (Hyper-V - встроенный компонент).

Однако и эта технология обладает некоторыми недостатками, поэтому многие предпочитают программные пакеты вроде WMware, VirtualBox, QUEMI или даже MS Virtual PC. Хотя названиями такие приложения и разнятся, принципы работы с ними особо не отличаются (разве что в деталях и некоторых нюансах). С некоторыми версиями приложений может производиться и виртуализация серверов Linux, но эти системы подробно рассматриваться не будут, поскольку у нас большинство пользователей использует все-таки Windows.

Виртуализация сервера на Windows: простейшее решение

Со времени выхода седьмой версии Windows в ней появился встроенный компонент, называемый Hyper-V, что дало возможность создавать виртуальные машины собственными средствами системы без использования стороннего ПО.

Как и в любом другом приложении такого уровня, в этом пакете можно смоделировать будущий указав размер жесткого диска, объем оперативной памяти, наличие оптических приводов, желаемые характеристики графического или звукового чипа - в общем, всего того, что имеется в «железе» обычного серверного терминала.

Но тут нужно обратить внимание на включение самого модуля. Виртуализация серверов Hyper-V не может производиться без предварительного включения этого компонента в самой системе Windows.

В некоторых случаях может потребоваться и задействование активации поддержки соответствующей технологии в BIOS.

Использование сторонних программных продуктов

Тем не менее даже несмотря на средства, которыми может производиться виртуализация серверов Windows-систем, многие специалисты считают эту технологию несколько неэффективной и даже чрезмерно усложненной. Гораздо проще использовать уже готовый продукт, в котором аналогичные действия производятся на основе автоматического подбора параметров, а виртуальная машина обладает большими возможностями и гибкостью в управлении, настройке и использовании.

Речь идет об использовании таких программных продуктов, как Oracle VirtualBox, VMware Workstation (VMware vSphere) и других. Например, сервер виртуализации VMware может создаваться таким образом, чтобы сделанные внутри виртуальной машины аналоги компьютеров работали раздельно (независимо друг от друга). Такие системы можно использовать в процессах обучения, тестировании какого-либо программного обеспечения и т.д.

Кстати сказать, отдельно можно отметить, что при тестировании ПО в среде виртуальной машины можно использовать даже программы, зараженные вирусами, которые покажут свое действие только в гостевой системе. На основной (хостовой) ОС это не скажется ни коим образом.

Что же касается процесса создания компьютера внутри машины, в VMware vSphere виртуализация серверов, равно как и в Hyper-V, производится на основе «Мастера», однако, если сравнивать эту технологию с Windows-системами, сам процесс выглядит несколько проще, поскольку программа сама может предложить некое подобие шаблонов или автоматически вычислить нужные параметры будущего компьютера.

Основные недостатки виртуальных серверов

Но, несмотря на то, сколько преимуществ дает тому же сисадмину или конечному пользователю виртуализация сервера, у таких программ есть и некоторые существенные недостатки.

Во-первых, выше головы не прыгнешь. То есть виртуальная машина будет использовать ресурсы физического сервера (компьютера), причем не в полном, а в строго ограниченном объеме. Таким образом, чтобы виртуальный аппарат работал надлежащим образом, начальная конфигурация «железа» должна быть достаточно мощной. С другой стороны, покупка одного мощного сервера все равно выйдет намного дешевле, чем приобретение нескольких с более низкой конфигурацией.

Во-вторых, хотя и считается, что несколько серверов могут быть объединены в кластер, а при отказе одного из них можно «переехать» на другой, в том же Hyper-V этого добиться невозможно. И это выглядит как явный минус в вопросе отказоустойчивости.

В-третьих, явно спорным будет вопрос переноса в виртуальное пространство ресурсоемких СУБД или систем вроде Mailbox Server, Exchange Server и т.д. В этом случае будет наблюдаться явное торможение.

В-четвертых, для корректной работы такой инфраструктуры нельзя использовать исключительно виртуальные компоненты. В частности, это касается контроллеров доменов - хотя бы один из них в обязательном порядке должен быть «железным» и изначально доступным в Сети.

Наконец, в-пятых, виртуализация сервера таит в себе еще одну опасность: отказ физического хоста и хостовой операционной системы повлечет за собой автоматическое отключение всех сопутствующих компонентов. Это - так называемая единая точка отказа.

Резюме

Тем не менее, несмотря на некоторые недостатки, преимуществ у таких технологий явно больше. Если посмотреть на вопрос того, зачем нужна виртуализация серверов, здесь можно выделить несколько основных аспектов:

• сокращение количества «железного» оборудования;
• снижение тепловыделения и потребления энергии;
• уменьшение материальных затрат, в том числе на приобретение оборудования, оплату электроэнергии, приобретение лицензий;
• упрощение обслуживания и администрирования;
• возможность «миграции» ОС и самих серверов.

Собственно, преимуществ применения таких технологии гораздо больше. Хотя и может показаться, что есть некоторые серьезные недостатки, при правильной организации всей инфраструктуры и задействовании необходимых средств управления для бесперебойной работы в большинстве случаев появления таких ситуаций можно избежать.

Наконец, для многих открытым остается вопрос выбора программного обеспечения и практического внедрения виртуализации. Но тут лучше обратиться за помощью к специалистам, поскольку перед нами в данном случае стоял исключительно вопрос общего ознакомления с виртуализацией серверов и целесообразностью внедрения системы как таковой.

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 , включая . 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.

Причины для виртуализации серверов

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.

Составные части проекта виртуализации серверов

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.

Оборудование для проектов виртуализации серверов

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 , 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.

Внедрение

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.

Сравнение платформ виртуализации

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.