Файл: Основы_обл_техн_лекции.pdf

отсутствие учета особенностей гостевых ОС, меньшая, чем нужно, гибкость в использовании аппаратных средств.

Рисунок 2.4 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). Именно этот вариант является сегодня наиболее актуальным направлением развития серверных технологий виртуализации и применяется в VMware ESX Server, Xen (и решениях других поставщиков на базе этой технологии), Microsoft Hyper-V. Достоинства данной технологии заключаются в отсутствии потребности в хостовой ОС – ВМ, устанавливаются фактически на “голое железо”, а аппаратные ресурсы используются эффективно. Недостатки — в сложности реализации подхода и необходимости создания специализированной ОС-гипервизора.

Рисунок 2.5 Паравиртуализация

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. Такой вариант используется в

Virtuozzo (для Linux и Windows), OpenVZ (бесплатный вариант Virtuozzo) и Solaris Containers. Достоинства — высокая эффективность использования аппаратных ресурсов, низкие накладные технические расходы, отличная управляемость, минимизация расходов на приобретение лицензий. Недостатки — реализация только однородных вычислительных сред.

23

Рисунок 2.6 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). С точки зрения ИТ-отдела, такой подход имеет очевидные преимущества: ускорение развертывания настольных систем и возможность управления ими, сведение к минимуму не только конфликтов между приложениями, но и потребности в тестировании приложений на совместимость. 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 тоже заранее сконфигурированное приложение или группу приложений с сервера. При этом приложения будут работать независимо друг от друга, не внося никаких изменений в операционную систему. Фактически именно такой вариант виртуализации используется в Sun Java Virtual Machine, Microsoft Application Virtualization (ранее называлось Softgrid), Thinstall (в начале 2008 г. вошла в состав VMware), Symantec/Altiris.

Рисунок 2.7 Виртуализация приложений

Виртуализация представлений (рабочих мест) Виртуализация представлений 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.

24

Рисунок 2.8 Виртуализация представлений

Потребности бизнеса меняют наши представления об организации рабочего процесса. Персональный компьютер, ставший за последние десятилетия неотъемлемым атрибутом офиса и средством выполнения большинства офисных задач, перестает успевать за растущими потребностями бизнеса. Реальным инструментом пользователя оказывается программное обеспечение, которое лишь привязано к ПК, делая его промежуточным звеном корпоративной информационной системы. 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.

Вместе с тем, с ростом масштабов организаций, использование в ИТинфраструктуре пользовательских ПК вызывает ряд сложностей:

большие операционные издержки на поддержку компьютерного парка;

сложность, связанная с управлением настольными ПК;

обеспечение пользователям безопасного и надежного доступа к ПО и приложениям необходимым для работы;

техническое сопровождение пользователей;

установка и обновление лицензий на ПО и техническое обслуживание;

резервное копирование и т.д.

Уйти от этих сложностей и сократить издержки, связанные с их решением, возможно благодаря применению технологии виртуализации рабочих мест сотрудников на базе инфраструктуры виртуальных ПК – Virtual Desktop Infrastructure (VDI). VDI

позволяет отделить пользовательское ПО от аппаратной части – персонального компьютера, - и осуществлять доступ к клиентским приложениям через терминальные устройства.

VDI - комбинация соединений с удаленным рабочим столом и виртуализации. На обслуживающих серверах работает множество виртуальных машин, с такими клиентскими операционными системами, как Windows 7, Windows Vista и Windows XP или Linux операционными системами. Пользователи дистанционно подключаются к виртуальной машине своей настольной среды. На локальных компьютерах пользователей

вкачестве удаленного настольного клиента могут применяться терминальные клиенты,

старое оборудование с Microsoft Windows Fundamentals или дистрибутив Linux.

VDI полностью изолирует виртуальную среду пользователей от других виртуальных сред, так как каждый пользователь подключается к отдельной виртуальной машине. Иногда используется статическая инфраструктура VDI, в которой пользователь всегда подключается к той же виртуальной машине, в других случаях динамическая VDI,

вкоторой пользователи динамически подключаются к различным виртуальным машинам,

25

и виртуальные машины создаются по мере необходимости. При использовании любой модели важно хранить данные пользователей вне виртуальных машин и быстро предоставлять приложения.

Наряду с централизованным управлением и простым предоставлением компьютеров, VDI обеспечивает доступ к настольной среде из любого места, если пользователи могут дистанционно подключиться к серверу.

Представим, что на клиентском компьютере возникла неполадка. Придется выполнить диагностику и, возможно, переустановить операционную систему. Благодаря VDI в случае неполадок можно просто удалить виртуальную машину и за несколько секунд создать новую среду, с помощью созданного заранее шаблона виртуальной машины. VDI обеспечивает дополнительную безопасность, так как данные не хранятся локально на настольном компьютере или ноутбуке.

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.

Рисунок 2.9 Пример тонкого клиента. Терминал Sun Ray.

Одним из наиболее известных тонких клиентов является терминал Sun Ray, для организации работы которого используется программное обеспечение Sun Ray Server Software. Для начала сеанса Sun Ray достаточно лишь вставить в это устройство идентификационную смарт-карту. Применение смарт-карты существенно повышает мобильность пользователя — он может переходить с одного Sun Ray на другой, переставляя между ними свою карточку и сразу продолжать работу со своими приложениями с того места, где он остановился на предыдущем терминале. А отказ от жесткого диска не только обеспечивает мобильность пользователей и повышает безопасность данных, но и существенно снижает энергопотребление по сравнению с обычными ПК, поэтому терминал Sun не имеет вентилятора и работает практически бесшумно. Кроме того, сокращение числа компонентов тонкого терминала уменьшает и риск выхода его из строя, а следовательно, экономит расходы на его обслуживание. Еще одно преимущество Sun Ray — это существенно расширенный по сравнению с обычными

26

ПК жизненный цикл продукта, поскольку в нём нет компонентов, которые могут морально устареть.

Краткий обзор платформ виртуализации

VMware

Компания VMware – один из первых игроков на рынке платформ виртуализации. В 1998 году VMware запатентовала свои программные техники виртуализации и с тех пор выпустила немало эффективных и профессиональных продуктов для виртуализации различного уровня: от VMware Workstation, предназначенного для настольных ПК, до VMware ESX Server, позволяющего консолидировать физические серверы предприятия в виртуальной инфраструктуре.

Вотличие от ЭВМ (мэйнфрейм) устройства на базе x86 не поддерживают виртуализацию в полной мере. Поэтому компании VMware пришлось преодолеть немало проблем в процессе создания виртуальных машин для компьютеров на базе x86. Основные функции большинства ЦП (в ЭВМ и ПК) заключаются в выполнении последовательности сохраненных инструкций (т.е. программ). В процессорах на базе x86 содержатся 17 особых инструкций, создающих проблемы при виртуализации, из-за которых операционная система отображает предупреждающее сообщение, прерывает работу приложения или просто выдает общий сбой. Итак, эти 17 инструкций оказались значительным препятствием на начальном этапе внедрения виртуализации для компьютеров на базе x86.

Для преодоления этого препятствия компания VMware разработала адаптивную технологию виртуализации, которая "перехватывает" данные инструкции на этапе создания и преобразует их в безопасные инструкции, пригодные для виртуализации, не затрагивая при этом процессы выполнения всех остальных инструкций. В результате мы получаем высокопроизводительную виртуальную машину, соответствующую аппаратному обеспечению узла и поддерживающую полную программную совместимость. Компания VMware первой разработала и внедрила данную инновационную технологию, поэтому на сегодняшний день она является неоспоримым лидером технологий виртуализации.

Ввесьма обширном списке продуктов VMware можно найти немало инструментов для повышения эффективности и оптимизации ИТ-инфраструктуры, управления виртуальными серверами, а также средства миграции с физических платформ на виртуальные. По результатам различных тестов производительности средства виртуализации VMware почти всегда по большинству параметров выигрывают у конкурентов. VMware имеет более 100 000 клиентов по всему миру, в списке ее клиентов 100% организаций из Fortune 100. Сеть партнерств охватывает более 350 производителей оборудования и ПО и более 6000 реселлеров. На данный момент объем рынка, принадлежащий VMware, оценивается на 80%. Между тем, среди платформ виртуализации у VMware есть из чего выбирать:

VMware Workstation – платформа, ориентированная на desktop-пользователей и предназначенная для использования разработчиками ПО, а также профессионалами в сфере ИТ. Новая версия популярного продукта VMware Workstation 7 стала доступна в 2009 г, в качестве хостовых операционных систем поддерживаются Windows и Linux. VMware Workstation 7 может использоваться совместно со средой разработки, что делает ее особенно популярной в среде разработчиков, преподавателей и специалистов технической поддержки. Выход VMware Workstation 7 означает официальную поддержку Windows 7 как в качестве гостевой, так и хостовой операционной системы. Продукт включает поддержку Aero Peek и Flip 3D, что делает возможным наблюдать за работой виртуальной машины, подводя курсор к панели задач VMware или к соответствующей вкладке на рабочем столе хоста. Новая версия может работать на любой версии Windows

27

7, также как и любые версии Windows могут быть запущены в виртуальных машинах. Кроме того, виртуальные машины в VMware Workstation 7, полностью поддерживают

Windows Display Driver Model (WDDM), что позволяет использовать интерфейс Windows Aero в гостевых машинах.

VMware Player – бесплатный «проигрыватель» виртуальных машин на основе виртуальной машины VMware Workstation, предназначенный для запуска уже готовых образов виртуальных машин, созданных в других продуктах VMware, а также в Microsoft VirtualPC и Symantec LiveState Recovery. Начиная с версии 3.0 VMware Player позволяет также создавать образы виртуальных машин. Ограничение функциональности теперь касается в основном функций, предназначенных для IT-специалистов и разработчиков ПО.

VMware Fusion – настольный продукт для виртуализации на платформе Mac от компании Apple.

VMware Server, Бесплатный продукт VMware Server является довольно мощной платформой виртуализации, которая может быть запущена на серверах под управлением хостовых операционных систем Windows и Linux. Основное предназначение VMware Server – поддержка малых и средних виртуальных инфраструктур небольших предприятий. В связи с небольшой сложностью его освоения и установки, VMware Server может быть развернут в кратчайшие сроки, как на серверах организаций, так и на компьютерах домашних пользователей.

VMware Ace – продукт для создания защищенных политиками безопасности виртуальных машин, которые затем можно распространять по модели SaaS (Software-as-a- Service).

VMware vSphere – комплекс продуктов, представляющий надежную платформу для виртуализации ЦОД. Компания позиционирует данный комплекс также как мощную платформу виртуализации для создания и развертывания частного «облака». VMware vSphere поставляется в нескольких выпусках с возможностями, предназначенными специально для малых компаний и средних компаний и корпораций.

VMware vSphere включает ряд компонентов, преобразующих стандартное оборудование в общую устойчивую среду, напоминающую мейнфрейм и включающую встроенные элементы управления уровнями обслуживания для всех приложений:

Службы инфраструктуры — это компоненты, обеспечивающие всестороннюю виртуализацию ресурсов серверов, хранилищ и сетей, их объединение и точное выделение приложениям по требованию и в соответствии с приоритетами бизнеса.

Службы приложений — это компоненты, предоставляющие встроенные элементы управления уровнями обслуживания для всех приложений на платформе платформы vSphere независимо от их типа или ОС.

VMware vCenter Server предоставляет центральную консоль для управления виртуализацией, обеспечивающую администрирования служб инфраструктуры и приложений. Эта консоль поддерживает всестороннюю визуализацию всех аспектов виртуальной инфраструктуры, автоматизацию повседневной эксплуатации и масштабируемость для управления крупными средами ЦОД.

28