Что такое виртуализация серверов?

Содержание

Виртуализация — это технология, которая позволяет разделить ресурсы одного физического устройства на несколько виртуальных, которые функционируют как независимые. Это достигается через использование программного обеспечения, называемого гипервизором. Виртуализация применяется в разных сферах IT-инфраструктуры, от серверов и рабочих мест до хранилищ данных и сетевых ресурсов.

Гипервизор (или виртуализатор) контролирует виртуальные машины, позволяя им работать на одной физической платформе, но изолированно друг от друга. Виртуализация позволяет абстрагировать физические устройства от программного обеспечения, повышая гибкость и расширяемость систем.

Основные цели и задачи виртуализации

Основные цели виртуализации – повышение эффективности использования ресурсов, снижение затрат и увеличение гибкости ИТ-инфраструктуры. К ключевым задачам относятся:

Оптимизация ресурсов. Создание нескольких виртуальных машин на одном физическом сервере позволяет максимально эффективно использовать доступные ресурсы.
Масштабируемость. Виртуальные ресурсы можно быстро увеличивать или уменьшать в зависимости от потребностей.
Гибкость и изоляция. Каждая виртуальная машина функционирует независимо, что позволяет использовать различные операционные системы и приложения на одном сервере.
Управляемость. Виртуализация упрощает управление ИТ-ресурсами, позволяя централизованно контролировать и мониторить виртуальные машины.
Быстрое развертывание. Виртуальные машины можно быстро создавать и удалять, что сокращает время на развертывание новых сервисов.

Преимущества виртуализации

Виртуализация предоставляет многочисленные преимущества как для бизнеса, так и для разработчиков и администраторов. Среди них:

Экономия затрат. За счет уменьшения потребности в физических серверах виртуализация позволяет снизить затраты на оборудование, электроэнергию и пространство в дата-центре.
Повышенная надежность и отказоустойчивость. Виртуальные машины можно быстро восстановить после сбоев, перемещать на другие серверы, минимизируя время простоя.
Гибкость и масштабируемость. Легко добавлять новые виртуальные машины и ресурсы в зависимости от требований бизнеса.
Лучшее использование серверных мощностей. Виртуализация позволяет эффективно использовать вычислительные ресурсы без перегрузки.
Виртуализация упрощает управление ИТ-инфраструктурой с помощью инструментов централизованного мониторинга и администрирования.

Типы виртуализации

Виртуализация бывает разных типов в зависимости от того, какие ресурсы или объекты она затрагивает. Рассмотрим основные:

Серверная

Технология, которая позволяет разделить физический сервер на несколько виртуальных серверов, каждый из которых работает как самостоятельная единица. Каждый имеет собственную операционную систему, приложения и настройки. Это дает возможность значительно повысить эффективность использования серверных ресурсов, уменьшить затраты на оборудование и упростить управление инфраструктурой.

Пример серверной виртуализации: использование гипервизора VMware или Hyper-V для создания и управления виртуальными машинами на одном физическом сервере.

Виртуализация рабочих мест (VDI и RDS)

Этот вид позволяет централизованно управлять рабочими окружениями пользователей. Существует два основных подхода:

VDI (Virtual Desktop Infrastructure) — виртуализация настольных операционных систем, где пользователи работают с виртуальными рабочими столами, которые расположены на сервере в дата-центре.
RDS (Remote Desktop Services) — удаленный доступ к рабочим столам и приложениям, размещенным на сервере, что позволяет использовать ресурсы централизованно и снижать требования к локальному оборудованию.

Эти подходы позволяют уменьшить нагрузку на конечные устройства, повысить безопасность и упростить обновления.

Сетевая виртуализация

Позволяет абстрагировать физическую сеть и создавать виртуальные, которые можно конфигурировать и изолировать независимо от физической инфраструктуры. Это дает возможность эффективно управлять сетевыми ресурсами, оптимизировать трафик и увеличивать безопасность.

Пример: виртуальные локальные сети (VLAN), которые позволяют разделить физическую сеть на несколько логических.

Виртуализация хранилищ

Позволяет объединить несколько физических устройств хранения в одно виртуальное хранилище, которое управляется централизованно. Это позволяет упростить управление данными, улучшить их доступность и отказоустойчивость, а также повысить эффективность использования дисковых ресурсов.

Пример: технологии SAN (Storage Area Network) и NAS (Network Attached Storage), которые могут использовать виртуализацию для создания масштабируемых и эффективных хранилищ данных.

Технологии виртуализации и их принципы

Разные технологии виртуализации используют различные подходы к созданию виртуальных ресурсов. Рассмотрим основные.

Программная виртуализация

Используется для создания виртуальных машин с помощью программного обеспечения, которое абстрагирует физические ресурсы от операционных систем и приложений. Это позволяет запускать несколько операционных систем на одном физическом сервере, как если бы каждая из них работала на отдельной машине.

Аппаратная виртуализация

Использует специальное оборудование: процессоры с поддержкой виртуализации (например, Intel VT-x или AMD-V) для создания виртуальных машин. Это повышает производительность, позволяет управлять ими и делает виртуализацию более эффективной.

Гибридные решения

Сочетают преимущества программной и аппаратной виртуализации. Они предлагают более гибкие и масштабируемые возможности, сочетая лучшие качества обеих технологий.

Сервер виртуализации: что это такое и как работает?

Устройство позволяет разделить физический сервер на несколько виртуальных, каждый из которых функционирует как самостоятельная единица. Это достигается с помощью гипервизора, который управляет виртуальными машинами и абстрагирует их от физического оборудования.

Гипервизор: отделение ПО от оборудования

Гипервизор — это ключевой элемент серверной виртуализации, который контролирует виртуальные машины и управляет их взаимодействием с физическим оборудованием. Гипервизоры бывают двух типов:

Тип 1 — работают непосредственно на физическом оборудовании (bare metal).
Тип 2 — работают как приложение в операционной системе хоста.

VPS и VDS

VPS (Virtual Private Server) — это виртуальный сервер, который делит ресурсы с другими VPS на одном физическом сервере. Каждый VPS имеет свою операционную систему и может работать независимо.

VDS (Virtual Dedicated Server) — это более мощная версия VPS, где ресурсы сервера выделяются только одной виртуальной машине.

Как работает виртуальный сервер?

Виртуальный сервер функционирует на основе гипервизора, который управляет его ресурсами и взаимодействием с хост-системой. Он использует виртуализированные процессоры, память и дисковое пространство, что позволяет ему работать, как независимый физический сервер.

Как выбрать сервер для виртуализации?

Выбор сервера для виртуализации — это важный шаг, который напрямую влияет на производительность и эффективность всей виртуализированной инфраструктуры. Для того чтобы он мог поддерживать высокую нагрузку и соответствовать требованиям бизнеса, важно учитывать несколько ключевых факторов. Рассмотрим, какие параметры играют решающую роль при выборе подходящего сервера.

Железо для виртуализации (bare metal)

Для виртуализации необходимо выбирать серверы с высокой производительностью и надежностью. В большинстве случаев используется так называемое железо “bare metal” — это серверы, которые работают без операционной системы на базе гипервизора (например, VMware, Hyper-V или KVM), который контролирует виртуальные машины.

Для выбора подходящего сервера для виртуализации важно учитывать количество и тип виртуальных машин, которые планируется развернуть. Для этого необходимо:

Оценить требования к каждому приложению. Каждая виртуальная машина будет выполнять определенные задачи. Для работы с тяжелыми приложениями, например, для базы данных или обработки больших объемов информации, потребуется больше ресурсов, чем для менее требовательных приложений.
Выбрать подходящий баланс между вычислительными мощностями и хранилищем. Некоторые ресурсоемкие приложения могут потребовать больших объемов дискового пространства, и тогда SSD или NVMe накопители будут лучшим выбором.
Оценить масштабируемость системы. Это касается не только увеличения оперативной памяти и процессорных мощностей, но и возможности подключения дополнительных дисков или серверов для расширения инфраструктуры.

Процессор (CPU)

Чтобы гарантировать высокую производительность и возможность работы с несколькими виртуальными машинами одновременно, необходимо выбирать серверы с многопроцессорной архитектурой, которая позволяет разделять нагрузку и повысить общую производительность.

Чем выше частота процессора и количество ядер, тем лучше сервер будет справляться с большим количеством виртуальных машин, поддерживать параллельные задачи и высокую нагрузку.
Важно, чтобы процессоры поддерживали виртуализацию на уровне аппаратного обеспечения (Intel VT-x или AMD-V). Это позволяет гипервизору эффективно работать и снижать нагрузку на хост-систему.

Оперативная память (RAM)

Оперативная память — это еще один важный параметр при выборе сервера для виртуализации. Виртуальные машины используют оперативную память для работы, и каждая будет потреблять определенное количество RAM. Поэтому важно оценить, сколько виртуальных машин и какие приложения будут работать на сервере.

Для базовых приложений и небольших виртуальных машин достаточно 8-16 ГБ оперативной памяти на хост-сервере. Однако для более крупных и ресурсоемких приложений потребуется значительно больше RAM.
Важно иметь резерв памяти для каждого виртуального сервера, чтобы избежать проблем с производительностью в случае неожиданного увеличения нагрузки.

Дисковая подсистема (накопители)

Дисковая подсистема – важная составляющая виртуализации, поскольку скорость чтения и записи данных напрямую влияет на производительность виртуальных машин. Для обеспечения высокой скорости доступа к данным рекомендуется использовать SSD или NVMe накопители.

SSD-диски — это наилучший выбор для серверов виртуализации, так как они обеспечивают более высокую скорость работы по сравнению с традиционными HDD-дисками. Для высокоскоростных операций и хранения больших объемов данных идеально подходят накопители NVMe, которые предлагают еще более высокую скорость.
Для обеспечения отказоустойчивости и повышения производительности можно использовать RAID-массивы. RAID 1 (зеркалирование) или RAID 5 (с паритетом) обеспечивают резервное копирование и защиту данных.

Сетевой адаптер

Сетевой адаптер играет ключевую роль в производительности виртуализированных серверов. Виртуальные машины активно обмениваются данными через сеть, и высокая скорость передачи данных необходима для обеспечения стабильной работы.

Для серверов виртуализации желательно использовать сетевые адаптеры с поддержкой скорости 10 Гбит/с и выше. Это поможет минимизировать задержки и улучшить обмен данными между виртуальными машинами и внешними системами.
Важно использовать технологии виртуализации сети VLAN (виртуальные локальные сети) и NIC teaming (объединение нескольких сетевых карт в одну виртуальную сеть).

Применение виртуализации

Виртуализация имеет широкий спектр применения в различных областях бизнеса и IT-инфраструктуры.

Веб-хостинг и создание облачных ресурсов

Виртуализация активно используется в области веб-хостинга, где она позволяет легко создавать виртуальные сервера для размещения веб-сайтов, баз данных и приложений. В облачных платформах это основа, которая позволяет динамически распределять ресурсы и масштабировать инфраструктуру.

Тестирование и разработка программного обеспечения

Для разработки программного обеспечения виртуализация позволяет создавать различные тестовые среды, которые могут быть изолированы друг от друга. Это значительно упрощает тестирование новых версий ПО на разных операционных системах.

Обеспечение безопасности и резервное копирование

Виртуализация позволяет создавать безопасные и изолированные среды для хранения данных и приложений, что положительно влияет на уровень информационной безопасности компании. Виртуальные машины также легко резервируются, что помогает защитить данные от потери.

Какую технологию виртуализации выбрать?

Выбор технологии виртуализации зависит от ряда факторов: требования к производительности, бюджет и специфические нужды бизнеса.

Программная виртуализация подходит для более легких задач и менее ресурсоемких систем. Она реализуется с помощью программного обеспечения, которое управляет виртуальными машинами и виртуализирует ресурсы на уровне операционной системы.
Аппаратная виртуализация предполагает использование физических ресурсов для создания виртуальных машин. Это решение идеально подходит для крупных корпоративных систем, где важны высокая производительность и безопасность.