Виртуализация серверов

Виртуализация серверов подразумевает запуск на одном физическом сервере нескольких виртуальных серверов. Виртуальные машины или сервера представляют собой приложения, запущенные на хостовой операционной системе, которые эмулируют физические устройства сервера.

При виртуализации серверов различают два независимых направления:

1) поддержка неоднородных операционных сред (в том числе, для работы унаследованных приложений). Этот случай наиболее часто встречается в рамках корпоративных информационных систем. Технически проблема решается путем одновременной работы на одном компьютере нескольких виртуальных машин, каждая из которых включает экземпляр операционной системы. Но реализация этого режима выполнялась с помощью двух принципиально разных подходов: полной виртуализации и паравиртуализации;

Полная виртуализация (Full, Native Virtualization). Используются не модифицированные экземпляры гостевых операционных систем, а для поддержки работы этих ОС служит общий слой эмуляции их исполнения поверх хостовой ОС, в роли которой выступает обычная операционная система. Достоинстваполной виртуализации: 1) относительная простота реализации 2) универсальность 3) надёжность решения; все функции управления берет на себя хост-ОС. Недостатки полной виртуализации: 1) высокие дополнительные накладные расходы на используемые аппаратные ресурсы 2) отсутствие учёта особенностей гостевых ОС 3) меньшая, чем нужно, гибкость в использовании аппаратных средств.

Рис. Полная виртуализация

Паравиртуализация(paravirtualization). Модификация ядра гостевой ОС выполняется таким образом, что в нее включается новый набор API, через который она может напрямую работать с аппаратурой, не конфликтуя с другими виртуальными машинами. При этом нет необходимости задействовать полноценную ОС в качестве хостового ПО, функции которого в данном случае исполняет специальная система, получившая название гипервизора (hypervisor). Достоинствопаравиртуализации: отсутствие потребности в хостовой ОС (ВМ, устанавливаются фактически на "голое железо", а аппаратные ресурсы используются эффективно). Недостатки паравиртуализации: сложность реализации подхода и необходимости создания специализированной ОС – гипервизора.

Рис. Паравиртуализация

2) поддержка однородных вычислительных сред подразумевает изоляцию служб в рамках одного экземпляра ядра операционной системы (виртуализация на уровне ядра ОС) (operating system-level virtualization). Этот вариант подразумевает использование одного ядра хостовой ОС для создания независимых параллельно работающих операционных сред. Для гостевого ПО создается только собственное сетевое и аппаратное окружение.

Достоинства виртуализации на уровне ядра ОС: 1) высокая эффективность использования аппаратных ресурсов 2) низкие накладные технические расходы 3) отличная управляемость 4) минимизация расходов на приобретение лицензий. Недостаток виртуализации на уровне ядра ОС: реализация только однородных вычислительных сред.

Рис. Виртуализация на уровне ОС

Виртуализация приложений подразумевает применение модели сильной изоляции прикладных программ с управляемым взаимодействием с ОС, при которой виртуализируется каждый экземпляр приложений, все его основные компоненты: файлы (включая системные), реестр, шрифты, INI-файлы, COM-объекты, службы. Приложение исполняется без процедуры инсталляции в традиционном ее понимании и может запускаться прямо с внешних носителей (например, с флэш-карт или из сетевых папок). Данная технология позволяет использовать на одном компьютере, а точнее в одной и той же операционной системе несколько несовместимых между собой приложений одновременно. Виртуализация приложений позволяет пользователям запускать одно и то же заранее сконфигурированное приложение или группу приложений с сервера. При этом приложения будут работать независимо друг от друга, не внося никаких изменений в операционную систему.

Рис. Виртуализация приложений

Виртуализация представлений (рабочих мест) подразумевает эмуляцию интерфейса пользователя. Т.е. пользователь видит приложение и работает с ним на своём терминале, хотя на самом деле приложение выполняется на удалённом сервере, а пользователю передаётся лишь картинка удалённого приложения. В зависимости от режима работы пользователь может видеть удалённый рабочий стол и запущенное на нём приложение, либо только само окно приложения.

Рис. Виртуализация представлений

В результате активное развитие получают "облачные" вычисления, когда пользователи имеют доступ к собственным данным, но не управляют и не задумываются об инфраструктуре, операционной системе и собственно программном обеспечении, с которым они работают.

Благодаря применению технологии виртуализации рабочих мест сотрудников на базе инфраструктуры виртуальных ПК – VDI (Virtual Desktop Infrastructure) возможно отделить пользовательское ПО от аппаратной части – персонального компьютера, а также осуществлять доступ к клиентским приложениям через терминальные устройства.

VDI - комбинация соединений с удаленным рабочим столом и виртуализации.

Пользователи дистанционно подключаются к виртуальной машине своей настольной среды, при этом VDI полностью изолирует виртуальную среду пользователей от других виртуальных сред.

Возможно использовать статическую инфраструктуру VDI (пользователь всегда подключается к той же виртуальной машине) или динамическую VDI (пользователи динамически подключаются к различным виртуальным машинам, а виртуальные машины создаются по мере необходимости).

При использовании любой модели важно хранить данные пользователей вне виртуальных машин и быстро предоставлять приложения.

VDI обеспечивает доступ к настольной среде из любого места, если пользователи могут дистанционно подключиться к серверу.

Как пример виртуализации представлений можно рассматривать и технологию тонких терминалов, которые фактически виртуализируют рабочие места пользователей настольных систем: пользователь не привязан к какому-то конкретному ПК, а может получить доступ к своим файлам и приложениям, которые располагаются на сервере, с любого удаленного терминала после выполнения процедуры авторизации. Все команды пользователя и изображение сеанса на мониторе эмулируются с помощью ПО управления тонкими клиентами. Применение этой технологии позволяет централизовать обслуживание клиентских рабочих мест и резко сократить расходы на их поддержку — например, для перехода на следующую версию клиентского приложения новое ПО нужно инсталлировать только один раз на сервере.