Что такое виртуализация?
Виртуализация – это технология, которую можно использовать для создания виртуальных представлений серверов, хранилища, сетей и других физических устройств. Виртуальное программное обеспечение подражает функциям физического оборудования для одновременной работы виртуальных машин на одной физической машине. Предприятия применяют виртуализацию, чтобы эффективно использовать аппаратные ресурсы и получать дополнительную прибыль от инвестиций в них. Также она обеспечивает работу облачных вычислительных сервисов, которые помогают организациям более эффективно управлять архитектурой.
Почему виртуализация – это важно?
Используя виртуализацию, вы можете взаимодействовать с любым аппаратным ресурсом с большей гибкостью. Физические серверы потребляют электроэнергию, занимают место для хранения и нуждаются в обслуживании. Доступ к ним часто ограничивается физической близостью и дизайном сети. Виртуализация позволяет устранить все эти ограничения путем абстрагирования функциональных возможностей физического оборудования в программное обеспечение. Вы можете контролировать, обслуживать и использовать свою аппаратную инфраструктуру в качестве веб-приложения.
Пример виртуализации
Рассмотрим компанию, которой нужны серверы для выполнения трех функций:
- безопасное хранение корпоративной электронной почты;
- запуск клиентских приложений;
- запуск внутренних бизнес-приложений.
У каждой из этих функций разные требования к конфигурации.
- Для приложений электронной почты требуется большой объем хранилища и операционная система Windows.
- Для клиентских приложений требуется операционная система Linux и высокая вычислительная мощность для обработки больших объемов трафика веб-сайта.
- Для внутренних бизнес-приложений требуется iOS и большой объем внутренней памяти (ОЗУ).
Чтобы соответствовать этим требованиям, компания устанавливает три разных выделенных физических сервера для каждого приложения. Компания должна делать большие первоначальные инвестиции и выполнять текущее обслуживание и модернизацию одной машины за раз. Кроме того, компания не может оптимизировать свои вычислительные мощности. Она оплачивает 100 % стоимости обслуживания серверов, но использует лишь часть их мощностей хранения и обработки.
Эффективное использование аппаратного обеспечения
С помощью виртуализации компания создает три цифровых сервера или виртуальные машины на одном физическом сервере. Она определяет требования к операционной системе для виртуальных машин и может использовать их как физические серверы. Однако теперь у компании меньше аппаратного обеспечения и меньше связанных с этим расходов.
Инфраструктура как услуга
Компания может пойти еще дальше и использовать облачные инстансы или виртуальные машины от таких поставщиков облачных вычислений, как AWS. AWS управляет всем базовым оборудованием, и компания может запрашивать серверные ресурсы с различными конфигурациями. Все приложения работают на этих виртуальных серверах, и пользователи не замечают никакой разницы. Управление сервером также становится проще для ИТ-команд компании.
Что такое виртуализация?
Чтобы правильно понять виртуальную машину на основе ядра (KVM), сначала необходимо понять некоторые базовые концепции виртуализации. Виртуализация – это процесс, который позволяет компьютеру совместно использовать свои аппаратные ресурсы с несколькими средами, разделенными цифровым способом. Каждая виртуализированная среда работает в пределах выделенных ресурсов, таких как память, вычислительная мощность и хранилище. Благодаря виртуализации организации могут переключаться между разными операционными системами на одном сервере без перезагрузки.
Виртуальные машины и гипервизоры – это две важные концепции виртуализации.
Виртуальная машина
Виртуальная машина – это программно-определяемый компьютер, работающий на физическом компьютере с отдельной операционной системой и вычислительными ресурсами. Физический компьютер называется хост-машиной, а виртуальные машины – гостевыми машинами. На одной физической машине может работать несколько виртуальных машин. Виртуальные машины абстрагируются от аппаратного обеспечения компьютера с помощью гипервизора.
Гипервизор
Гипервизор – это программный компонент, управляющий несколькими виртуальными машинами на компьютере. Это гарантирует, что каждая виртуальная машина получает выделенные ресурсы и не мешает работе других виртуальных машин. Существует два типа гипервизоров.
Гипервизоры первого типа
Гипервизоры первого типа, также известные как гипервизоры без операционной системы, – это программы-гипервизоры, установленные непосредственно на аппаратном обеспечении компьютера, а не на операционной системе. Поэтому гипервизоры первого типа обладают более высокой производительностью и обычно используются в корпоративных приложениях. KVM использует гипервизор первого типа для хостинга нескольких виртуальных машин в операционной системе Linux.
Гипервизоры второго типа
Гипервизоры второго типа, также известные как размещенные гипервизоры, устанавливаются в операционной системе. Гипервизоры второго типа подходят для вычислительных возможностей конечных пользователей.
Каковы преимущества виртуализации?
Виртуализация предоставляет ряд преимуществ для любой организации.
Эффективное использование ресурсов
Виртуализация повышает эффективность аппаратных ресурсов, используемых в центрах обработки данных. Например, вместо того чтобы запускать один сервер в одной компьютерной системе, можно создать пул виртуальных серверов в той же компьютерной системе, используя и возвращая серверы в пул по мере необходимости. Благодаря меньшему количеству базовых физических серверов можно освободить место в центре обработки данных и сэкономить деньги на электричестве, генераторах и охлаждающих устройствах.
Автоматизированное управление ИТ
Теперь, когда физические компьютеры стали виртуальными, появилась возможность управлять ими с помощью программных инструментов. Администраторы создают программы развертывания и настройки для определения шаблонов виртуальных машин. Вы можете постоянно и последовательно дублировать свою инфраструктуру и избегать настроек вручную, подверженных ошибкам.
Быстрое аварийное восстановление
Когда такие события, как стихийные бедствия или кибератаки, отрицательно сказываются на бизнес-операциях, восстановление доступа к ИТ-инфраструктуре, а также замена или ремонт физических серверов могут занять часы или даже дни. А в виртуализированной среде этот процесс занимает всего несколько минут. Оперативное реагирование значительно повышает отказоустойчивость и способствует непрерывности бизнес-процессов, чтобы операции могли продолжаться по расписанию.
Каков принцип работы виртуализации?
В виртуализации используется специализированное программное обеспечение, которое называется гипервизором, для создания нескольких облачных инстансов или виртуальных машин на одном физическом компьютере.
Сравнение облачных инстансов и виртуальных машин
После установки программного обеспечения для виртуализации на свой компьютер вы можете создать одну или несколько виртуальных машин. Вы можете получить доступ к виртуальным машинам так же, как и к другим приложениям на вашем компьютере. Ваш компьютер называется хостом, а виртуальная машина – гостем. На хосте может работать несколько гостей. У каждого гостя есть собственная операционная система, которая может быть такой же или отличной от операционной системы хоста.
С точки зрения пользователя, виртуальная машина работает как обычный сервер. Она имеет настройки, конфигурации и установленные приложения. Вычислительные ресурсы, такие как центральные процессоры (ЦП), оперативная память (ОЗУ) и хранилище, выглядят так же, как на физическом сервере. Вы также можете настраивать и обновлять гостевые операционные системы и их приложения по мере необходимости, не затрагивая операционную систему хоста.
Гипервизоры
Гипервизор – это программное обеспечение для виртуализации, которое устанавливается на физические компьютеры. Это программный уровень, который действует как посредник между виртуальными машинами и базовым оборудованием или операционной системой хоста. Гипервизоры координируют доступ к физической среде, чтобы несколько виртуальных машин имели доступ к собственной доле физических ресурсов.
Например, если виртуальной машине требуются вычислительные ресурсы, такие как вычислительная мощность компьютера, запрос сначала направляется гипервизору. Затем гипервизор передает запрос базовому оборудованию, которое выполняет задачу.
Ниже представлены два основных типа гипервизоров.
Гипервизоры первого типа
Гипервизоры первого типа, которые также называют гипервизорами без операционной системы, работают непосредственно на аппаратном обеспечении компьютера. Они обладают некоторыми возможностями операционной системы и очень эффективны, поскольку напрямую взаимодействуют с физическими ресурсами.
Гипервизоры второго типа
Гипервизоры второго типа работают как приложение на компьютерном оборудовании с существующей операционной системой. Используйте этот тип гипервизора при запуске нескольких операционных систем на одном компьютере.
Какие существуют типы виртуализации?
Технологию виртуализации можно использовать, чтобы получить функции множества различных типов физической инфраструктуры и все преимущества виртуализированной среды. Можно выйти за пределы виртуальных машин и создать коллекцию виртуальных ресурсов в своей виртуальной среде.
Виртуализация серверов
Виртуализация серверов – это процесс разделения физического сервера на несколько виртуальных. Это эффективный и экономичный способ использования серверных ресурсов и развертывания ИТ‑сервисов в организации. Без виртуализации серверов физические серверы используют лишь небольшую часть своих вычислительных мощностей, в результате чего устройства простаивают.
Виртуализация хранилища
Виртуализация хранилища сочетает в себе функции таких физических устройств хранения данных, как сетевые устройства хранения данных (NAS) и сети хранения данных (SAN). Вы можете объединить оборудование для хранения данных в своем центре обработки данных, даже если оно от разных производителей или разных типов. Виртуализация хранилища использует все ваши физические носители данных и создает крупное виртуальное хранилище, которое можно назначать и контролировать с помощью ПО для управления. ИТ-администраторы могут оптимизировать операции хранения, такие как архивирование, резервное копирование и восстановление, благодаря возможности виртуального объединения нескольких сетевых устройств хранения в одно.
Виртуализация сети
Любая компьютерная сеть состоит из таких аппаратных элементов, как коммутаторы, маршрутизаторы и брандмауэры. Организация, имеющая отделения в разных географических регионах, может использовать несколько различных сетевых технологий, которые вместе образуют корпоративную сеть. Виртуализация сети – это процесс объединения всех этих сетевых ресурсов для обеспечения централизованного выполнения административных задач. Администраторы могут настраивать и контролировать эти элементы виртуально, не прикасаясь к физическим компонентам, что позволяет существенно упростить управление сетью.
Далее представлены два подхода к виртуализации сети.
Программно-определяемые сети
Программно-определяемые сети (SDN) управляют маршрутизацией трафика, перенимая управление маршрутизацией из маршрутизации данных в физической среде. Например, для обеспечения стабильного качества звонков на всех онлайн-совещаниях вы можете запрограммировать свою систему таким образом, чтобы трафик видеозвонков имел приоритет над трафиком приложений.
Виртуализация сетевых функций
Технология виртуализации сетевых функций сочетает в себе функции таких сетевых устройств, как брандмауэры, балансировщики нагрузки и анализаторы трафика, работающие вместе для повышения производительности сети.
Виртуализация данных
Современные организации собирают данные из нескольких источников и хранят их в различных форматах. Они также могут хранить данные в разных местах, например в облачной инфраструктуре и локальном центре обработки данных. Виртуализация данных создает программный уровень между этими данными и приложениями, которые в них нуждаются. Инструменты виртуализации данных обрабатывают запросы данных приложений и возвращают результаты в подходящем формате. Таким образом, организации используют решения виртуализации данных для повышения гибкости интеграции данных и обеспечения поддержки межфункционального анализа данных.
Виртуализация приложений
Виртуализация приложений позволяет им работать в операционных системах, отличных от тех, для которых они были разработаны. Например, пользователи могут запускать приложение Microsoft Windows на машине Linux, не изменяя ее конфигурацию. Для достижения виртуализации приложений следуйте приведенным ниже рекомендациям.
- Потоковая передача приложений. Пользователи выполняют потоковую передачу приложения с удаленного сервера, поэтому оно запускается только на устройстве конечного пользователя, когда это необходимо.
- Виртуализация серверных приложений. Пользователи могут получить доступ к удаленному приложению из своего браузера или клиентского интерфейса, не устанавливая его.
- Виртуализация локальных приложений. Код приложения поставляется с собственной средой для обеспечения запуска во всех операционных системах без изменений.
Виртуализация рабочих столов
В большинстве организаций есть нетехнический персонал, который использует настольные операционные системы для запуска обычных бизнес-приложений. В частности, это могут быть такие сотрудники, как:
- служба поддержки клиентов, которой требуются настольные компьютеры с Windows 10 и ПО для управления взаимоотношениями с клиентами;
- маркетинговая команда, которой требуется Windows Vista для приложений для продаж.
Вы можете использовать виртуализацию рабочих столов для запуска различных настольных операционных систем на виртуальных машинах, к которым ваши команды могут получить удаленный доступ. Этот тип виртуализации обеспечивает эффективность и безопасность управления рабочими столами, что позволяет сэкономить деньги на настольном оборудовании. Ниже приведены типы виртуализации рабочих столов.
Инфраструктура виртуальных рабочих столов
Инфраструктура виртуальных рабочих столов запускает виртуальные рабочие столы на удаленных серверах. Пользователи могут получить к ним доступ с помощью клиентских устройств.
Виртуализация локальных рабочих столов
Виртуализация локальных рабочих столов подразумевает запуск гипервизоров на локальных компьютерах и создание виртуальных компьютеров с другой операционной системой. Между локальной и виртуальной средой можно переключаться так же, как и между приложениями.
Чем виртуализация отличается от облачных вычислений?
Под облачными вычислениями понимается доставка вычислительных ресурсов по требованию через Интернет с оплатой по факту использования. Вместо покупки, обслуживания физических центров обработки данных и владения ими вы можете получать доступ к технологическим сервисам, таким как вычислительные мощности, хранилища и базы данных, через поставщиков облачных сервисов по мере необходимости.
Технология виртуализации способствует реализации облачных вычислений. Поставщики облачных услуг создают и обслуживают собственные центры обработки данных. Они создают различные виртуальные среды, использующие базовые аппаратные ресурсы. Затем вы можете запрограммировать свою систему для получения доступа к этим облачным ресурсам с помощью API. Ваши потребности в инфраструктуре могут быть удовлетворены в виде полностью управляемого сервиса.
Чем виртуализация серверов отличается от контейнеризации?
Контейнеризация – это способ развертывания кода приложения для запуска в любой физической или виртуальной среде без изменений. Разработчики связывают код приложения с соответствующими библиотеками, файлами конфигурации и другими зависимостями, которые необходимы коду для запуска. Этот единый пакет программного обеспечения, который называется контейнером, может работать независимо на любой платформе. Контейнеризация – это тип виртуализации приложений.
Виртуализация серверов напоминает строительство дороги для соединения двух мест. Необходимо воссоздать всю виртуальную среду, а затем запустить в ней свое приложение. Для сравнения, контейнеризация напоминает создание вертолета, который может прилететь в любое из этих мест. Ваше приложение находится внутри контейнера и может работать в физической или виртуальной среде любого типа.
Как AWS может помочь с виртуализацией и облачными вычислениями?
AWS предоставляет множество способов быстрого создания, развертывания и вывода на рынок новейших технологий. Например, вы можете воспользоваться любым из нижеперечисленных сервисов.
- Используйте Эластичное вычислительное облако Amazon (Amazon EC2) для детального управления инфраструктурой. Выберите нужные процессоры, хранилище и сеть.
- Используйте AWS Lambda для бессерверных вычислений, чтобы запускать программный код, не беспокоясь о серверах.
- Используйте Amazon Lightsail для внедрения виртуальных серверов, хранилищ, баз данных и сетей по низкой и предсказуемой цене.
Начните работу с виртуализацией и облачными вычислениями, создав аккаунт AWS уже сегодня.
Следующие шаги на AWS
Получите мгновенный доступ к уровню бесплатного пользования AWS.
