| Název: | Virtualizace |
| Autor: | David Čečelský |
| Publikováno: | Connect 2/2006 |
Virtualizace je pojem v IT už známý více než jedno desetiletí. Tento pojem našel své místo zejména v oblasti počítačového hardware, konkrétně v prostředí serverů a zařízení pro ukládání dat. V dnešní době se tento pojem uplatňuje i v prostředí procesorů, kde významné společnosti jako Intel, nebo AMD představují virtualizační řešení již přímo na úrovni procesorů. Podívejme se nejprve ale více do minulosti a připomeňme si vývoj této technologie.
Server - storage, dva pojmy které spolu velmi úzce souvisí a zřejmě není potřeba je blíže představovat. I přes úzkou souvislost však vývoj serverů a zařízení pro ukládání dat probíhal dlouhá léta paralelně, ale přece jen odděleně. Až v současné době s nástupem datových center dochází ke konveregenci. Snahou je spravovat servery a storage jednotně pomocí stejných nástrojů, bez nutnosti mít zvlášť odborníky na servery a zvlášť na storage zařízení.
Začátky virtualizace
První virtualizace serverů přišla v době sálových počítačů, tzv. mainframes. Podstatou virtualizace bylo řízení rozložení zátěže a co možná nejlepší vytížení hardwarových prostředků. Koncem roku 1990 se objevila virtualizace i na poli operačních systému Windows a UNIX. Šlo o možnost provozování více systémů na jednom fyzickém počítači, systémy byly logicky oddělené - nezávislé a s konzistentními HW profily. Pozdější snaha k dosažení vyššího výkonu a využití HW prostředků u serverů vedla k vývoji technologií a nástrojů jako např. partition manager, virtual machine, virtual partition nebo logical partition.
Na poli diskových systémů můžeme hovořit o virtualizaci s nástupem systémů RAID, což bylo rovněž v roce 1990. S rozvojem těchto technologií rostly rovněž nároky na nástroje pro správu. Je řeč o SW nástrojích, pomocí kterých bylo možné definovat replikace, obrazy disků (snapshot), řízení pomocí politik apod. S nástupem velkých datových center a diskových polí přišla velká chvíle pro technologii, označovanou jako Volume Management (správa svazků).
"Opravdová" virtualizace - datová centra
Datová centra dnes integrují početnou množinu služeb, které jsou provozovány na výkonných serverech. Data jsou ukládána do úložišť, která jsou přístupná přes různé typy technologií (BAS, BAS, DAN, apod.). Vzhledem k tomu, že dnešní servery disponují opravdu vysokým výkonem a ne vždy jsou plně hardwarově vytíženy, nabízí se možnost sdílení jednotlivých komponent (CPU, RAM, Disky, síťové karty) mezi několika virtuálními servery. Několik virtuálních strojů nebo dokonce celá virtuální síť je tak provozována na jednom (nebo několika) fyzických serverech. Servery, diskový prostor a jiná zařízení pro ukládání dat jsou organizovány do jednoho logického prostoru, označovaného jako pobol.
Jakousi brzdou této koncepce jsou bezpečnostní aspekty, kdy panují obavy z nedostatečného výkonu pro danou aplikaci, nebo je obava že pád jedné aplikace by mohl přivodit zhroucení celého systému. Proto jsme často svědky situace, kdy doslova jednotlivé aplikace jsou provozovány na dedikovaných serverech. Mnohdy lze považovat toto bezpečnostní hledisko za opodstatněné, ale ve většině případů jde spíše o mrhání prostředky v důsledku naprostého nevyužití výpočetní techniky.
Trend budování datových center logicky vedl i ke zdokonalování softwarových nástrojů a utilit, které umožňují inteligentní správu a konfiguraci takového prostředí, aby se maximálně využil výkon těchto síťových zdrojů a automatizovalo jejich přidělování podle potřeby. Jedinou otázkou zůstává, jak se nástroje vypořádají s podporou široké palety produktů různých výrobců a samozřejmě s heterogenitou prostředí, která je u většiny zákazníků naprostou samozřejmostí.
Součástí moderní architektury datového centra jsou v současné době tzv. blade servery. Jedná se o moderní a vysoce modulární architekturu, která se skládá většinou z šasi, do kterého se jednoduchým způsobem zasouvají jednak severy ale i další storage komponenty, jednoduše se umísťuje kabeláž pro připojení apod. Zároveň se celý systém efektivně spravuje z jednoho místa, dá se pohodlně dále rozšiřovat a modifikovat.
Kdo určuje směr na trhu
Dnešní výrobci, kteří určují směr vývoje v této oblasti a mají rozhodující vliv na virtualizaci serverů a storage, ovlivňují následující trendy a oblasti vývoje :
- Data center service management - IT oddělení jsou nuceni ke změně modelu dosavadních procesů správy. Trend je posun na aplikační úroveň, který umožňuje lepší správu serverů a dalších zdrojů ale jako celku (skupiny) a ne po jednotlivých entitách.
- Data center automation tools - nástroje, které slouží k řízení poskytování zdrojů a k jejich monitorování, zajištění dostupnosti, maximálnímu využívání apod.
- Blade servery - o blade serverech jsme se zmínili výše, zde pouze zmiňme stále narůstající popularitu těchto zařízení. Tato zařízení najdeme v portfoliu všech významných výrobců HW (HP, IBM, Fujitsu, SUN atd.).
- Network storage - dnes se patrně každému vybaví model sítě SAN (Storage Area Network), což není jistě žádná novinka a není nutné se zde o tomto typu sítí zmiňovat.
- Grid computing and storage - zde možná narážíme na poněkud novější pojem, takže uveďme stručnou charakteristiku. Jedná se o model, kdy jsou servery pro jednotlivé aplikace "rozloženy" na několik fyzických serverů. Lze tak dosáhnout slušného výkonu a zejména stejných časů odezvy aplikací s HW, jehož výkon, a tudíž i pořizovací cena je mnohem nižší než v případě pořízení samostatných specializovaných serverů pro jednotlivé aplikace. Centralizovaná správa rovněž minimalizuje nároky na provoz takovéhoto GRIDU.
- ILM (Information Lifecycle Management) - Asi nejčerstvější pojem z oblasti nasazování storage řešení, který jak název napovídá směřuje do oblasti správy ukládaných dat. Velmi pěkně a stručně je tato problematika popsána na stránkách společnosti EMC, konkrétně na adrese.
Nyní se dostáváme ke společnostem, které jsou v této oblasti aktivní a určují směr na trhu. Tyto výrobce můžeme zařadit do dvou základních skupin.
- První skupina zahrnuje výrobce serverů a hardware a patří sem například společnosti Dell, EMC, HP, IBM, Network Appliance, nebo Sun. Prakticky každá z uvedených společností má k dispozici vlastní nástroje pro virtualizaci HW, které jsou však pro daný HW specifické. Tyto nástroje jsou vesměs velmi robustní a pokrývají většinu potřeb, kladených zákazníky na tuto technologii. Dobrým příkladem může být například společnost EMC, kterou jsme již výše zmínili. Uveďme nedávnou akvizici společnosti VMware. Právě zde bychom mohli očekávat jistou konvergenci ke konsolidaci platforem, integrující virtualizaci, volume management a další aspekty správy infrastruktury storage produktů, které společnost EMC vyvíjí.
- Druhá slupina zahrnuje výrobce software pro konfiguraci, správu a řízení datových center. Sem patří společnosti Veritas (dnes Symantec) a Computer Associates. Společnost Veritas ještě před akvizicí Symantecu sama pohltila některé výrobce, kteří se zaměřovali právě na vývoj SW nástrojů pro správu datacenter a tyto technologie úspěšně absorbovala do svého produktového portfolia. Jedná se zejména o technologie společností Ejasent, nebo Jareva. Blíže o produktech společnosti Veritas, které jsou cíleny do této oblasti, je možné najít na adrese. Co se týče společnosti CA, více informací o produktech tohoto typu lze nalézt na adrese.
Software pro virtualizaci
Pokud požadujeme vytvoření několika virtuálních serverů na jednom fyzickém počítači, je k tomu zapotřebí nainstalovat potřebnou technologii, která toto zajistí. Technologie musí ošetřit i výše uvedená bezpečnostní rizika, tj. zajistit aby při nekorektním chování aplikace (a např. jejím pádu, které by mělo za důsledek zatuhnutí celého serveru) byl zasažen pouze odpovídající virtuální server. Ostatní virtuální servery musí pracovat bez ovlivnění dál.
Virtualizační technologie vytvoří virtuální hardwarové prostředí, ve kterém pak může běžet další operační systémy zcela nezávisle na hostujícím systému. Nejedná se tedy o žádný emulátor jiného systému, ale o virtualizaci hardware jako celku. Do takto připraveného virtuálního hardware pak lze instalovat běžným způsobem operační systém, stejně jako na hardware fyzický. Instalace OS pak vytvoří jeden soubor, který představuje celý virtuální disk s nainstalovaným systémem. Takto instalované operační systémy jsou snadno přenositelné a zálohovatelné, což je obrovská výhoda tohoto způsobu virtualizace. Obnova systému je dokonce nezávislá na fyzickém hardware, tj. počítač na kterém obnovu provádíme, nemusí být identický s tím, na kterém jsme instalaci provedli.
Zbývá zmínit zástupce technologií pro tento způsob virtualizace, kterými jsou bezesporu VMware a společnost Microsoft s produktem Microsoft Virtual Server.
- VMware - jak jsme již zmínili výše, v důsledku akvizice je nyní tento produkt v rukou (a doufejme že ve správných) společnosti EMC. Tuto technologii lze provozovat na platformách Windows dostupný i ve verzi pro Linux (řeč je o hostujícím systému, tedy o tom, na kterém běží fyzický hardware) a obsahuje celé portfolio různých virtualizačních prostředků podle vašich potřeb od desktopu po server.
- Microsoft Virtual Server - je dalším zástupcem této kategorie virtualizační technologie.
- Xen - Mimo tyto komerční systémy je možné zařadit také jeden produkt z kategorie open source společnosti Xensource. Jedná se o produkt Xen, momentálně ve verzi 3.0.
Praktické využití
Hovořili jsme zde o datových centrech a efektivním využívání hardware. Jistě bychom nalezli i spoustu dalších výhod, které virtualizace poskytuje. Představme si například vývojářskou společnost, kde je mnohdy potřeba testovat vyvíjenou aplikaci na mnoha platformách. Na hostujícím systému můžeme nejen vyvíjet, ale současně v rámci jiného běžícího virtuálního stroje provádět testování na jiném OS. Pokud máme dostatečně "našlapaný" server, tak těchto současně běžících systémů můžeme mít víc. Jen mít výkonný procesor a dostatek paměti RAM. Toto virtuální prostředí je vhodné i na testování síťových aplikací, i když ve skutečnosti žádná síť není potřeba. Postačí pouze virtuální síť na jednom fyzickém počítači. Jinými slovy, pro vývojáře je virtuální prostředí k nezaplacení.
Podobná situace nastává u IT firem, které testují různá řešení pro zákazníky. Obdobně jako vývojové firmy se i tady uplatní virtualizační technologie, pomocí které nasimulujeme prostředí zákazníka a vytvoříme si skutečné prostředí na minimu hardwarových prostředků.
Pokud bychom měli zmínit reference na uplatnění této technologie v naší republice, musíme zmínit hlavně instalace v Českém Telecomu a GDX Automotive. Implementaci těchto řešení prováděla společnost AutoCont.
Závěrem
Možnosti virtualizace firemní IT infrastruktury jsou tedy značné jedná se bezesporu o perspektivní obor. Jak jsme zmínili již v úvodu, moderní metody virtualizace můžeme nyní očekávat již na vlastních procesorech. Virtualizace zde spočívá v možnosti paralelního spuštění více operačních systémů na jednom počítači s možností přepíná mezi jednotlivými běžícími systémy. První vlaštovky vypustila společnosti Intel a jedná se o modely procesorů Pentium 4 a modely 662 a 672. 662 pracující na frekvenci 3,6 GHz a dále model 672 na frekvenci 3,8 GHz. Virtualizace by měla umožnit uživatelům specificky oddělit a nastavit počítač pro různé úkoly. Třeba mít zároveň spuštěný OS Linux na práci a k tomu Windows XP se spuštěnou aplikací pro zábavu (hry, video, hudba pod.).
