Виртуализация

Виртуализация – это концепция, позволяющая разделять аппаратные ресурсы физического сервера на изолированные области, предоставляя их для функционирования виртуальных машин. Виртуальные машины при этом наследуют все основные характеристики физического сервера – его отказоустойчивость, катастрофоустойчивость, масштабируемость.

Выделяют как основные типы аппаратную и программную виртуализации. 

  • Аппаратная виртуализация использует некоторые особенности платформ, построенных на архитектурах RISC и IA64. За каждым виртуальным сервером, как правило, закрепляется собственный набор  аппаратных ресурсов. Аппаратная виртуализация позволяет выделить виртуальной машине (ВМ) нужные аппаратные ресурсы и обеспечить распределение аппаратных мощностей на уровне устройств.
  • Программная виртуализация предполагает функционирование виртуальных сред поверх программной прослойки, обеспечивающей доступ изолированных ВМ к общему пулу аппаратных ресурсов. Программная виртуализация получила самое широкое распространение на серверах стандартной архитектуры x86.

Использование программной виртуализации позволяет реализовать следующие преимущества:

  • Повышение нормы утилизации ресурсов с 5-15 % до 60-80 % приводит к сокращению числа необходимых серверов и размеров ЦОД. Результатом станет экономия на аренде площадей, снижении энергопотребления серверов и систем кондиционирования, снижение потребности в обслуживающем персонале;
  • Развертывание виртуальных серверов и приложений и их перенос на другое оборудование занимает гораздо меньше времени;
  • Открывается возможность динамически выделять ресурсы каждой ВМ в соответствии с реальными потребностями бизнес-приложения;
  • Консолидация выполняемых приложений, обеспечиваемая полной изоляцией каждой из ВМ. Крах какой-либо ВМ не влияет на работоспособность остальных машин, функционирующих на той же аппаратуре;
  • Миграция унаследованных приложений и версий ОС на виртуальные разделы без модификации;
  • Централизованное средство управления всеми виртуальными серверами предприятия через единый интерфейс;
  • Высокая оперативность восстановления доступности приложений после сбоев.

Перечисленные выше преимущества дают возможность эффективно сокращать издержки во всей ИТ-инфраструктуре предприятия.

Среди компаний, обладающих технологиями аппаратной виртуализации, можно назвать IBM, HP и SUN. Решения в области программной виртуализации наиболее полно представлены компаниями Citrix, Microsoft и VMware.

Физическая консолидация – объединение ресурсов в рамках выделенных подсистем с целью формирования ресурсных пулов с требуемыми эксплуатационными характеристиками, например, процессоров, памяти, дисков и т.д.

Консолидация предусматривает и интеграцию данных – перенос информации из разнотипных источников в единое хранилище с приведением к единому формату.

Для консолидации удобно использовать лезвийные серверы в роли вычислительных ресурсов и внешние дисковые массивы, как централизованные хранилища данных.

Переход от парка стандартных серверов, монтируемых в шкаф, на лезвийную технологию дает дополнительные преимущества, а именно:

  • Наивысшую плотность монтажа;
  • Высокую готовность за счет резервирования и горячей замены компонентов шасси, а также минимальное время простоя;
  • Минимальные затраты на подключение к инфраструктуре, так как шасси, объединяющее лезвийные серверы, укомплектовано коммутаторами Ethernet и FC;
  • Минимальное время простоя, поскольку минимально число компонентов, являющихся потенциальными точками отказов;
  • Снижение энергопотребления и тепловыделения оборудования за счет исключения избыточных компонентов, потребляющих значительную мощность при использовании серверов традиционной компоновки;
  • Высокую степень взаимозаменяемости оборудования, оптимальный резервный фонд, благодаря использованию единого шасси для всех серверов независимо от аппаратной платформы,
  • Простую коммутация оборудования.
Компания Ситроникс Информационные Технологии предлагает платформы на базе лезвийных серверов от ведущих производителей, включая IBM, HP, SUN.

Консолидация данных обеспечивает высокий уровень их безопасности и сохранности, недостижимый в условиях разрозненности. Задачи обеспечения отказоустойчивости, катастрофоустойчивости, масштабируемости и управляемости решаются однократно.

Частный случай консолидации – концепция серверных вычислений (SBC, Server Based Computing), предусматривающая развёртывание, выполнение и мониторинг приложений или виртуальных десктопов на физическом сервере, а не на клиентском ПК. Сервер исполняет приложения, а клиенту передаётся только информация для вывода на экран.

Ключевые преимущества при использования концепции SBC:

  • Добиться наивысшей плотности монтажа.
  • Простота администрирования, так как приложения размещаются централизовано на серверной ферме, а управляются из единой точки. Задача стандартизации приложений решается сразу в пределах всей организации;
  • Высокая доступность данных и приложений, благодаря надёжности серверного оборудования и возможности балансировки между узлами серверной фермы;
  • Быстрое развёртывание новых рабочих мест и быстрая реакция службы технической поддержки;
  • Безопасность корпоративных данных, обеспечиваемая их хранением в ЦОД, а не на рабочих местах пользователей. Кража данных вместе с ПК исключена. Проще решается задача резервного копирования данных пользователей;
  • Лучшая устойчивость к вирусам и угрозам безопасности благодаря высшему уровню безопасности серверных операционных систем;
  • Заметное снижение совокупной стоимости владения благодаря снижению затрат на покупку аппаратных средств, экономии электроэнергии, эффективной работе технической службы.

На сегодняшний день подобные решения доступны к реализации при использовании продуктов от Citrix, Microsoft, VMware.

В роли клиентских рабочих мест можно использовать как имеющиеся на каждом предприятии устаревшие ПК, так и тонкие клиенты.

Рассмотрим типовой пример использования технологий консолидации и виртуализации





Пример типовой архитектуры программно-аппаратного комплекса с использованием средств консолидации и программной виртуализации


Ключевые особенности этой архитектуры:

  • Для ресурсоёмких задач выделены отдельные лезвийные серверы;
  • Задачи, нетребовательные к аппаратным ресурсам, размещены в виртуальной среде:
    • Каждое приложение работает в изолированной гостевой операционной системе .
    • Средства динамической балансировки нагрузки, встроенные в виртуальной среде, эффективно утилизируют доступные аппаратные ресурсы 
    • Все данные хранятся на внешнем дисковом массиве необходимого уровня производительности и масштабируемости;
    • Компоненты комплекса имеют развитые локальные средства отказоустойчивости:
    • Дублированные блоки питания.
    • Дублированные коммутаторы Ethernet и FC в составе шасси для лезвийных серверов.
    • Дублированные интерфейсные коммутации;
    • Дублированные модули управления в составе шасси для лезвийных серверов.
    • Дублированные контроллеры RAID в составе дискового массива.
    • Обеспечение High Available для виртуальных машин средствами виртуализации.


    • Предусмотрев резервный лезвийный сервер, мы сможем заменить любой продуктивный сервер в случае отказа;
    • Целостность данных гарантируется использованием массивов RAID в централизованном дисковом хранилище и средствами резервного копирования данных. Дисковый массив можно расширить добавлением новых дисковых полок:
    • Централизованные средства управления комплексом позволяют:
      • Динамически выделять необходимые аппаратные ресурсы для виртуальных машин.
      • Гибко перераспределять и наращивать доступное дисковое пространство внешнего масси в соответствии с изменяющимися потребностями.
      • Сократить временные издержки персонала на обслуживание.
      • Получать уведомления в случае наступления аварийных событий.