для чего нужна виртуальная машина на сервере
10 плюсов серверной виртуализации
Сегодня, наверное, уже каждый админ, задумывался, что такое виртуальные машины и как их можно использовать у себя на предприятие. Кстати, многие уже, наверное, используют виртуальные машины в качестве основных серверов, и сегодня мы разберемся, в чем выгода в серверной виртуализации, а она на самом деле очень и очень большая.
Для начала разберемся, что такое виртуальные машины или в серверной виртуализации их называют гипервизором (средой виртуализации), а это – некое программное обеспечение, которое эмулирует Ваше оборудование, и тем самым дает возможность создавать отдельное платформу, можно сказать отдельный компьютер, внутри Вашего компьютера, в который, соответственно также можно установить любую (практически любую) другую операционную систему.
А теперь давайте перейдем ко всем плюсам использования виртуальных машин у себя в организации в качестве серверов.
Плюсы виртуальных машин
1. Место в серверной
Первым плюсом нужно отметить тот факт, что у Вас в серверной или кабинете с серверами просто на всего освобождается место. Так как при использовании виртуальных серверов место не нужно, необходим только один или два мощных сервера.
2. Уменьшение шума и энергопотребления
Если у нас уменьшилось количество физических серверов, соответственно у нас уменьшилось энергопотребление, тепловыделение и, конечно же, происходит снижение шума. Это, кстати, может служить веской причиной для внедрения виртуальных машин.
3. Снижение расходов
Еще одним весомым поводом, организовать у себя на предприятии виртуализацию, может служить тот факт, что это Вам обойдется гораздо дешевле, чем, если бы Вы покупали физические сервера. Это весомый аргумент для начальства!
4. Возможность выделения серверов для «старых» ОС и ПО
Отпадает необходимость выделять отдельный сервер для специфического ПО или операционных систем. Другими словами, если Вы используете старое программное обеспечение или старые операционные системы, на которых работает это самое старое ПО, а отказаться от него нельзя, так как это нужно для производственных процессов. Здесь Вам на помощь придет как раз гипервизор, где Вы просто создаете одни экземпляр виртуалки, в которую Вы и установите необходимую Вам ОС и нужные Вам проги, без использования отдельного сервера.
5. Снижение трудозатрат на резервирование данных
Еще одним весомым, на мой взгляд, плюсом является то, что Вам при использовании виртуальных машин нужно бэкапить только один физический сервер, или только файлы жестких дисков, на которых и установлены все гостевые операционки. Мне кажется забэкапить одни сервак намного легче чем, например 10 серваков! Если будете рассматривать подробней какой-нибудь гипервизор (VMware или Hyper-V), то у них есть много всевозможных функций, в том числе и по резервированию, репликации виртуалок и много чего еще.
6. Гибкость управления всей инфраструктурой
Также плюсом является централизованное управление этими виртуалками, т.е. Вы подключились к консоли управления или открыли оснастку на сервере-хосте и можете легко, например, перезагрузить любой виртуальный сервер. При всем этом вспомните, сколько у Вас при этом занимает, по времени, перезагрузка физического сервера? Так вот, перезагрузка гостевой операционной системы происходит намного быстрей.
7. Возрастает отказоустойчивость
Другими словами, если у Вас что-то случилось внутри виртуальной машины, Вы просто и главное быстро восстановите жесткий диск виртуалки из архива. А на физическом сервере, сколько у Вас для этого потребовалось времени? Я думаю что больше. Если кто-то скажет «а если у нас сам хост выйдет из строя?» У нас же есть архив всех виртуалок, нам нужно только установить операционную систему (или сразу серверный гипервизор) на новый сервер добавить роль гипервизора в случае с Hyper-V и восстановить все диски виртуальных машин, даже настраивать ничего не нужно! А теперь представьте, если у Вас вышел из строя физический сервер, сколько манипуляций с ним нужно совершить чтобы он работал также как и раньше.
8. Снижение износа оборудования
Плюсом является и то, что если у Вашего физического сервера вышла из строя какая-нибудь деталь, например, сгорел блок питания или жесткий накрылся, Вам нужно будет покупать или если есть в запасе что-то, то менять, а в случае с виртуальными машинами это просто ненужно.
9. Масштабируемость оборудования
Теперь необходимо отметить и то, что если Вы вдруг решили, например, добавить оперативной памяти на все сервера (так сказать про апгрейдить серваки), Вам нужно все их открывать и вставлять железки, а если они в стойке, то все это дело откручивать и так далее, согласитесь напряжно. В случае с виртуалками, Вам необходимо у ОДНОГО сервера добавить физическую память, а на виртуалках это делается не просто, а очень просто! буквально несколько кликов и все. Это кстати относится и к другим параметрам, таким как объем жесткого диска, количество сетевых адаптеров и других.
10. Динамическая инфраструктура
Можно было бы отметить этот пункт первым, ну да ладно, он заключается в том, что при серверной виртуализации, у нас появляется возможность оперативного расширения нашего парка серверов, так сказать у Вас будет динамическая инфраструктура. Захотели, добавили в эксплуатацию пару новых серверов, а захотели, убрали их. В случае с физическими серверами это не прокатит, при добавлении Вам нужно будет: искать место, куда их поставить, планировать средства, непосредственная покупка, доставка и так далее.
Заключение
Из всего этого мы с Вами узнали, зачем необходимо использовать виртуализацию у себя на предприятии и почему это так выгодно и удобно, ну я думаю, что Вы все сами, наверное, поняли. Лично я думаю, скоро абсолютно все отдадут предпочтения виртуальным серверам, как малые организации, так и крупные, кстати, серверная виртуализация уже сегодня активно используются крупными предприятиями. Поэтому я думаю, что все скоро в той или иной мере будут использовать виртуальные машины.
Серверные гипервизоры
Теперь давайте поговорим о реализации всего этого, т.е. о тех продуктах, с помощью которых можно реализовать серверную виртуализацию. Здесь на ум приходит два очень популярных гипервизора это, конечно же: VMware ESX (или ESXi) и также, конечно же, Microsoft Hyper-V. Эти продукты реализованы как отдельные системы, например, Microsoft Hyper-V Server 2008, и как компоненты входящие в комплект операционной системы, в нашем случае Microsoft Server 2008 (у VMware также и как серверная система и как просто ПО для установки на существующею ОС).
В случае с серверной системой Вы просто подключаетесь к ней через консоль, а в случае установки виртуалки на ОС, Вы открываете необходимую оснастку или запускаете какую-нибудь консоль в случае VMware.
Эти виртуальные машины поддерживают очень много разновидностей гостевых операционных систем, особенно это касается VMware, но и Hyper-V не отстает, просто юридически поддерживается меньше ОС, а соответственно и поддержка для остальных операционных систем будет отсутствовать, хотя установить можно практически все.
Если говорить о минусах, как ни странно они тоже есть, чтобы эффективно внедрить виртуализацию у себя в организации, необходимо приобрести мощный сервер или несколько мощных серверов, в случае если у Вас крупное предприятие.
Но если у Вас небольшая организация, то подойдет и не очень мощный сервер, но как Вы понимаете, Вы в него установите меньшее количество гостевых операционных систем. Кстати, при выборе сервера для виртуальных машин, уделите внимание объему оперативной памяти, она должна быть – чем больше, тем лучше! Другими словами, от объема оперативной памяти зависит, сколько гостевых ОС Вы сможете установить. Для малого предприятия, если, например, Вам нужно всего два или три виртуального сервера, то подойдет хост с объемом оперативной памяти 8 гигабайт. Для каждого виртуального сервера Вы сами выбираете, сколько оперативки должно быть, в нашем случае, например, мы 2 гига отдадим под хост, и создадим три виртуальных сервера по 2 гигабайта, и в итоге у нас получится все наши 8 гигов. Или, можно создать два виртуальных сервера, например, первый с объемом 4 гигабайта, а второй 2. Ну, в общем, Вы сами решите как Вам нужно.
Вот в принципе и все, что я хотел рассказать про виртуализацию, если Вы соберетесь внедрять виртуальные сервера, то обязательно все спланируйте и изучите лицензионное соглашение того продукта, которому Вы отдадите предпочтения.
Зачем же нужна виртуализация?
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
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.
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.
Если же вам нужно освободить место в стойке, снизить энергопотребление систем, избавиться от «серверного зоопарка» — то ваше решение – виртуализация серверов.
Недостатки – в принципе, те же, что и у терминальных решений:
Надеюсь, моя статья окажется для кого-то полезной. Благодарность и конструктивную критику, как всегда, можно высказать в комментариях.
Что такое виртуализация серверов
Зачем нужна виртуализация
Виртуализацию используют для таких целей:
Какими бывают типы виртуализации
Все VPS/VDS-серверы работают на основе технологии виртуализации. С точки зрения реализации технологии, виртуализацию можно разделить на:
На виртуальной машине находится своя собственная операционная система, называемая гостевой. Операционная система, работающая на физическом сервере, называется хост-системой.
Гипервизор применяется и при программной, и при аппаратной виртуализации.
Программная виртуализация
Разделение ресурсов сервера осуществляется средствами операционной системы, и все виртуальные машины используют общее программное ядро.
Требование программной виртуализации: гостевая ОС должна быть одинакова с хост-системой.
Схема работы программной виртуализации
Аппаратная виртуализация
При аппаратной виртуализации на сервере-хосте устанавливается обычная операционная система и создаются полностью изолированные друг от друга виртуальные машины, каждая из которых имеет свою собственную полноценную ОС и использует в работе ее ядро.
При аппаратной виртуализации гостевая операционная система не обязательно должна совпадать с ОС-гипервизором.
Для ускорения работы аппаратной виртуализации используется паравиртуализация, принцип действия которой основан на том, что гостевая операционная система “знает”, что работает внутри виртуальной машины и может пользоваться некоторыми функциями, предоставляемыми гипервизором. Это ускоряет работу системы за счет того, что ей не приходится эмулировать работу всей виртуальной машины.
Полноценная поддержка паравиртуализации со стороны гостевых ОС есть в системах с открытым исходным кодом, таких, как Linux.
Схема работы паравиртуализации
Решения для виртуализации и их особенности
Рынок решений виртуализации предлагает различные варианты.
Они могут быть платными и бесплатными, различаться:
Рассмотрим популярные системы виртуализации, их преимущества и недостатки.
OpenVZ
Популярна у хостинг-провайдеров для дешевых тарифов виртуальных серверов.
VPS/VDS-серверы на OpenVZ нестабильны в работе из-за неравномерного распределения ресурсов между отдельными виртуальными машинами.
Провайдеры часто практикуют на этой платформе оверселлинг, то есть запускают на одном физическом сервере слишком большое количество виртуальных серверов, что приводит к недостатку ресурсов и медленной работе.
Virtuozzo
Система стоит дорого, но все недостатки, описанные выше для бесплатной версии OpenVZ, сохраняются.
Аппаратная система виртуализации обеспечивает полноценное выделение ресурсов для виртуальной машины, что гарантирует большую стабильность работы и затрудняет оверселлинг.
Для работы KVM требует на сервере центральный процессор с поддержкой виртуализации.
XEN обеспечивает стабильное и гарантированное выделение ресурсов для виртуальных машин, как и KVM. Их достоинства идентичны. Для ядра хост-системы Linux XEN поставляется в виде отдельного модуля, соответственно, требуется перекомпиляция ядра.
Hyper-V
Как коммерческая система требует оплату за лицензию на использование.
VMWare
Бесплатная версия VMWare рекомендуется для владельцев выделенных серверов, которые хотят самостоятельно создавать VPS/VDS на своем физическом сервере.
В бесплатной версии отсутствуют некоторые возможности, например, создание кластеров, миграции сетевых хранилищ и т.п. Для индивидуального использования это неплохое решение.
Лицензия на использование платной версии VMWare достаточно дорогая, поэтому, как правило, провайдеры хостинга не применяют ее для услуги “виртуальный сервер”.
Какую технологию виртуализации выбрать
Если вы выбираете VPS/VDS
Мы советуем выбирать провайдеров, которые применяют системы виртуализации KVM и XEN, обеспечивающих максимальную стабильность и бесперебойную работу виртуальных серверов.
Провайдеры строят свою инфраструктуру на основе какого-то одного из этих решений и выбора пользователю не предоставляют.
Что касается OpenVZ, то ее используют на самых дешевых тарифах VDS. Для задачи хостинга сайтов их можно заменить дорогим тарифом обычного виртуального хостинга, который будет работать более стабильно.
OpenVZ подходит только для тех пользователей, которым обязательно нужен свой отдельный виртуальный сервер за минимальную цену и не слишком важна гарантия доступности ресурсов.
Этот вариант категорически не подходит тем пользователям, которым необходим полноценный сервер и определенные компоненты ядра Linux, например, драйвер аудио или модули криптографии.
Большинство хостеров сейчас уже не предлагают решения на базе OpenVZ.
Чтобы выбрать провайдера с нужной технологией виртуализации для своего выделенного сервера, воспользуйтесь рейтингами хостеров, применяющих OpenVZ, KVM и XEN.
Если вы создаете VPS/VDS на выделенном сервере
Для выделенного сервера стоит использовать одну из технологий аппаратной виртуализации.
Выбор между KVM и XEN для платформы Linux будет зависеть от того, с какой из этих систем лучше знаком заказчик или системные администраторы его организации.
Также для выделенного сервера можно рассмотреть применение коммерческой системы VMWare, которая предлагает высокую надежность и поддержку со стороны производителя.
Для серверов, ориентированных на платформу Windows, самым логичным решением будет использование гипервизора Hyper-V.
Комментарий эксперта
Григорий Бабич, менеджер по развитию продукта в Timeweb
Мы в Timeweb прошли долгий путь к подходящей для нас системе виртуализации. В идеале хотели прийти к полной автономности клиентов VDS от соседей по их серверу. Забегая вперёд, скажу, что у нас это получилось. Но давайте по порядку:
1. OpenVz – использовали такую виртуализацию на ранних этапах и быстро пришли к выводу, что оверселлинг не про нас. Хотели сделать виртуальные машины клиентов автономными друг от друга, а такой формат виртуализации нас технически в этом ограничивал. Поэтому было решено переезжать на Xen.
2. XEN – классная система, с которой мы добились заветной автономности, а, значит, и стабильной производительности для наших клиентов. Мы как будто были на верном пути, но хотелось лучше, поэтому наши специалисты приступили к тестам доступных на тот момент систем.
3. KVM – система, установленная сейчас на всех серверах VDS (пока писали этот комментарий, переводились последние серверы). На первый взгляд, эта система не отличается от XEN, но результаты тестов показали повышение производительности.
Это, кстати, не единственный способ, которым мы пытаемся прокачать услугу VDS. За последние годы вместе с виртуализацией прокачали наши серверы высокоскоростными SSD-дисками, сделали линейку тарифов с упором на мощный процессор и начали размещать серверы в Европе.