Гипервизоры, виртуализация и облако

О гипервизорах, виртуализации систем и о том, как это работает в облачной среде

Comments

Серия контента:

Этот контент является частью # из серии # статей: Гипервизоры, виртуализация и облако

Следите за выходом новых статей этой серии.

Этот контент является частью серии:Гипервизоры, виртуализация и облако

Следите за выходом новых статей этой серии.

Виртуализация оптимизирует использование ИТ-ресурсов, рассматривая физические ресурсы компании в качестве резервуаров, из которых можно динамически черпать виртуальные ресурсы.

Виртуализация означает сдвиг в мышлении от физического подхода к логическому, рассматривая ИТ-ресурсы в качестве логических, а не отдельных физических ресурсов. Используя виртуализацию, можно консолидировать ресурсы, такие как процессоры, дисковое пространство и сети, в своей среде, что дает следующие преимущества:

  • консолидация с целью уменьшения стоимости оборудования;
  • оптимизация рабочей нагрузки;
  • гибкость и оперативность ИТ-услуг.

Виртуализация ― это создание гибкой замены реальных ресурсов – с теми же функциями и внешними интерфейсами, что и у физических прототипов, но с разными атрибутами, такими как размер, производительность и стоимость. Такая замена называется виртуальными ресурсами, и пользователи, как правило, не знают об этой замене.

Виртуализация обычно применяется к физическим аппаратным ресурсам путем объединения нескольких физических ресурсов в общие пулы, из которых пользователи получают виртуальные ресурсы. С помощью виртуализации из одного физического ресурса можно сделать несколько виртуальных.

Более того, виртуальные ресурсы могут иметь функции или особенности, отсутствующие у исходных физических ресурсов.

При виртуализации в рамках одной физической системы создается несколько виртуальных систем. Виртуальные системы ― это независимо функционирующие среды, которые используют виртуальные ресурсы. Виртуальные системы, работающие на системах IBM®, часто называют логическими разделами или виртуальными машинами. Виртуализация системы чаще всего осуществляется с помощью технологии гипервизора.

Гипервизор ― это программное или микропрограммное обеспечение, позволяющее виртуализировать системные ресурсы.

Рисунок 1. Виртуализация, переход от физического подхода к логическому
Виртуализация, переход от физического подхода к логическому
Виртуализация, переход от физического подхода к логическому

Теперь рассмотрим типы гипервизоров.

Общие сведения о гипервизорах

Существует два типа гипервизоров:

  • гипервизоры типа 1 и
  • гипервизоры типа 2.

Гипервизоры типа 1 работают непосредственно на оборудовании системы. Гипервизоры типа 2 работают поверх базовой операционной системы, которая обеспечивает службы виртуализации, такие как поддержка устройства ввода/вывода и управление памятью. На рисунке 2 показано, чем различаются гипервизоры типа 1 и типа 2.

Рисунок 2. Различия между гипервизорами типа 1 и типа 2
Различия между гипервизорами типа 1 и типа 2
Различия между гипервизорами типа 1 и типа 2

Гипервизоры, описанные в этом цикле статей, поддерживают различные аппаратные платформы в различных облачных средах.

  • PowerVM: принадлежность серверов на базе IBM POWER5, POWER6 и POWER7, этот гипервизор поддерживается операционными системами IBM i, AIX® и Linux®; PowerVM поддерживается в среде IBM SmartCloud Enterprise.
  • VMware ESX Server: встроенный гипервизор VMware ESX работает непосредственно на аппаратуре серверов, не требуя дополнительной операционной системы. Он поддерживается в среде IBM SmartCloud Enterprise.
  • Xen: монитор виртуальных машин для процессорных архитектур IA-32, x86-64, Itanium и ARM, Xen позволяет выполнять несколько гостевых операционных систем на одном и том же оборудовании одновременно. Xen-системы имеют структуру, в которой гипервизор Xen занимает самый низкий и привилегированный уровень.
  • KVM: инфраструктура виртуализации для ядра Linux, KVM поддерживает платформенно-зависимую виртуализацию на процессорах с аппаратными расширениями для виртуализации. Первоначально он поддерживал процессоры x86, но в настоящее время к ним добавился широкий спектр процессоров и гостевых операционных систем, в том числе множество вариаций Linux, BSD, Solaris, Windows®, Haiku, ReactOS и AROS Research Operating System (есть даже модифицированная версия QEMU, способная использовать KVM для работы с Mac OS X).
  • z/VM: текущая версия операционной системы виртуальных машин IBM, z/VM работает на серверах IBM zSeries и может использоваться для поддержки большого числа (тысяч) виртуальных машин Linux.

Все эти гипервизоры поддерживаются оборудованием IBM.

В отдельных статях подробно описаны возможности соответствующих гипервизоров, их функциональность, а также методы развертывания и управления виртуальными системами с помощью этих гипервизоров.

Правильный выбор гипервизора

Один из лучших способов определить, какой гипервизор отвечает вашим потребностям, ― сравнение их показателей производительности. В число этих показателей входят нагрузка на процессор, размер максимальной хозяйской и гостевой памяти и поддержка виртуальных процессоров.

Но выбор нельзя основывать на одних лишь показателях производительности. Кроме возможностей гипервизора, необходимо проверить, какие гостевые операционные системы он поддерживает.

Если в сервисной сети используются разнородные системы, нужно выбирать гипервизор, поддерживающий те операционные системы, с которыми вы работаете в настоящее время. Если же сеть однородна и основана на ОС Windows или Linux, то будет достаточно поддержки меньшего числа гостевых операционных систем.

Гипервизоры разные, но все они имеют схожие черты. Знание их особенностей и поддерживаемых гостевых операционных систем ― важный аспект любого процесса выбора гипервизора для виртуализации оборудования. Решение будет основываться на соответствии этих данных требованиям вашей организации. (Начните этот процесс с детального изучения каждого гипервизора.)

Прежде чем выбрать подходящий гипервизор, необходимо рассмотреть следующие факторы.

Производительность виртуальной машины

Виртуальные системы должны соответствовать или превосходить по производительности свои физические аналоги, по крайней мере, в отношении приложений, работающих на каждом сервере. Все, что сверх этой производительности, пойдет на пользу.

В идеале нужно, чтобы каждый гипервизор динамически оптимизировал ресурсы, добиваясь максимальной производительности для каждой виртуальной машины. Вопрос в том, сколько вы готовы заплатить за эту оптимизацию. Как правило, степень оптимизации определяется размером или критичностью проекта.

Управление памятью

Ищите виртуализацию памяти с аппаратной поддержкой. Предпочтительными являются возможность выделения избыточного количества памяти и поддержка больших таблиц страниц в гостевой ВМ и в гипервизоре; дополнительно следует рассмотреть возможность обобщения страниц памяти (memory page sharing).

Высокая готовность

Каждый крупный производитель использует свое собственное решение для достижения высокой готовности, и эти решения могут быть очень разными, от очень сложного подхода до минималистского. Решающее значение имеет понимание как профилактических мер, так и способов аварийного восстановления каждой системы. Никогда не следует запускать никакие виртуальные машины без полного знания механизмов защиты и восстановления.

Динамическая миграция

Динамическая миграция крайне важна для пользователей; наряду с поддержкой динамической миграции на различные платформы и возможностью одновременного переноса двух или более виртуальных машин необходимо внимательно рассмотреть, что предлагает каждый гипервизор в этой области.

Сети, системы хранения данных и безопасность

В сфере сетей гипервизоры должны поддерживать выравнивание нагрузки и групповую работу (teaming) сетевых карт (NIC), Unicast-изоляцию, а также поддержку объединения каналов (trunking) стандартных (802.1Q) виртуальных локальных сетей (VLAN).

Каждый гипервизор должен поддерживать также системы хранения данных на основе сетей iSCSI (и Fibre Channel) и корпоративное ПО защиты данных, причем некоторое предпочтение отдается инструментами и API, Fibre Channel over Ethernet (FCoE) и совместимости с мультигипервизором виртуальных дисков.

Функции управления

Обратите внимание на такие функции управления, как ловушки Simple Network Management Protocol (SNMP), интеграцию с другим программным обеспечением управления и отказоустойчивость сервера управления - эти функции имеют неоценимое значение для гипервизора.

Несколько советов...

Я не хочу сейчас влиять на ваш выбор гипервизора (в конце концов, требования каждого заказчика уникальны), но дам несколько общих советов, основанных на моем опыте внедрения гипервизоров для работы с облачными нагрузками.

  • Гипервизор PowerVM способен справляться с UNIX®-нагрузками, содержащими критические бизнес-приложения, которые выполняют тяжелые транзакции, когда важнейшим требованием является производительность.
  • VMware ESX достаточно хорошо работает с критически важными бизнес-приложениями на System X (серверы x86 для Windows и Linux).
  • Если приложение не особенно критично для бизнеса, можно попробовать KVM или Xen (первоначальные расходы на них тоже относительно невелики).

Можно даже попробовать некоторые бесплатные виртуальные машины, такие как Xen и KVM.

Заключение

ИТ-менеджеры все чаще смотрят в сторону технологии виртуализации, чтобы снизить затраты на ИТ за счет повышения эффективности, гибкости и оперативности. Виртуализация становится все более распространенным подходом, и важно, чтобы инфраструктура виртуализации могла наиболее эффективным образом решать проблемы и задачи, с которыми сталкивается центр обработки данных предприятия.

Любая инфраструктура виртуализации, которую предполагается широко развернуть в центрах обработки данных, должна обеспечивать лучшее в своем классе сочетание нескольких важных характеристик:

  • зрелость,
  • простота развертывания,
  • управляемость и автоматизация,
  • поддержка и сопровождение,
  • производительность,
  • масштабируемость,
  • надежность, высокая готовность и работоспособность,
  • безопасность.

В этой статье представлена концепция виртуализации системы и гипервизора, продемонстрирована роль гипервизора в виртуализации системы и приведены некоторые соображения, которые следует учитывать при выборе гипервизора для поддержки виртуализации в облачной среде.


Ресурсы для скачивания


Похожие темы


Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь для того чтобы оставлять комментарии или подписаться на них.

static.content.url=http://www.ibm.com/developerworks/js/artrating/
SITE_ID=40
Zone=Облачные вычисления, Open source
ArticleID=826976
ArticleTitle=Гипервизоры, виртуализация и облако: О гипервизорах, виртуализации систем и о том, как это работает в облачной среде
publish-date=07232012