Виртуализация сегодня и завтра.

Комментарии для журнала CIO, апрель 2007 г.

1) Что можно виртуализировать? Каковы основные части ИТ-инфраструктуры, поддающиеся виртуализации?

Если коротко - практически все: процессоры, подсистему ввода/вывода, сетевые интерфейсы, дисковое пространство, но это более-менее очевидно.

Кроме этого, мы обычно говорим еще и о виртуализации операционных систем (технология Solaris Containers), которая позволяет избежать эмуляции оборудования, но тем не менее дает приложениям и пользователям полное ощущение работы в выделенном окружении. Этот метод позволяет значительно сократить накладные расходы на виртуализацию (до 1-4%).

Еще одним интересным направлением является виртуализация рабочих мест - это позволяет пользователю иметь мгновенный доступ к своему рабочему окружению из любой точки корпоративной и внешней сети. Для этого достаточно всего лишь иметь смарт-карту (для технологии Sun Ray) или любой браузер (технология Secure Global Desktop).

Важно отметить, что любая виртуализация, какой бы она ни была, это всего лишь технология, направленная на решение бизнес-задачи - повышение эффективности использования ИТ-инфраструктуры. Обычно это означает увеличение загрузки аппаратных ресурсов и снижение нагрузки на человеческие ресурсы. Излишнее увлечение виртуализацией всего и вся может привести к увеличению сложности всей системы и зависимости ее от человеческого фактора. Анализируя технологии, нельзя забывать о бизнес-задачах.

2) Каковы основные направления, методы и инструменты виртуализации? Какие современные технологии (blade-серверы, виртуализация на уровне ОС и т.д.) могут наиболее эффективно использоваться совместно с методами виртуализации?

Попробуем пойти от задачи - повышение эффективности ИТ-инфраструктуры, а именно:

1) повышение отдачи от ИТ-системы (в плане решенных задач, обработанных транзакций и т.п.) на вложенный доллар капитальных затрат (CapEx)

2) повышение отдачи от ИТ-системы на вложенный доллар эксплуатационных затрат (OpEx).

Существует несколько степеней виртуализации, использующих различные технологии, и нельзя сказать, что какая-то одна технология является оптимальной для любых задач. Попытаемся проанализировать, что дает каждая из технологий и рассмотрим их с точки зрения решения бизнес-задач.

Для решения первой задачи попытаемся уйти от модели "одно приложение - один сервер" и запустить несколько задач на одном сервере. В результате задачи начнут конкуренцию за ресурсы: процессорное время, память, система ввода/вывода. Потребуется система управления ресурсами. Это первая ступень виртуализации, наиболее гибкая, но с наименьшей изоляцией между приложениями. Пример: Solaris Resource Manager.

Приложения будут конкурировать и за ресурсы операционной системы: сетевые порты, системные файлы и т.п. Для их большей изоляции друг от друга мы виртуализируем операционную систему. На сервере по-прежнему работает одна копия ОС, но для приложений создается видимость отдельной ОС, со своей файловой системой, сетевыми интерфейсами, своими пользователями (включая системного администратора). Это вторая ступень виртуализации, где мы несколько снижаем гибкость ради большей изолированности приложений. Пример: Solaris Containers.

Если же разным приложениям требуются разные ОС или разные версии одной и той же ОС, то потребуется виртуализация аппаратной платформы, разделение физической машины на несколько виртуальных машин. Это третья ступень виртуализации, дающая больше изолированности, но требующая больше ресурсов в качестве накладных расходов. Примеры: VMware, Xen, Solaris Logical Domains.

Четвертая ступень виртуализации требуется, когда необходимо изолировать серверы не только с точки зрения вычислительных ресурсов и операционных систем, но и с точки зрения аппаратных сбоев. Такую степень изолированности дают динамические домены (Sun Dynamic System Domains), когда система электрически разделяется на независимые части, и даже аппаратный сбой в одной из них не приводит к остановкам других.

Анализируя эти технологии с точки зрения повышения эффективности, можно сказать, что две последних повышают степень загрузки аппаратных ресурсов, тем самым повышая отдачу на капитальные затраты (доллары, потраченные на приобретение этих серверов). С точки зрения эксплуатационных расходов есть выигрыш в отдаче на затраченный киловатт/час и квадратный метр, но нет выигрыша в расходах на поддержку и сопровождение систем. Количество экземпляров операционных систем не изменилось, следовательно, требуются такие же расходы на персонал, занимающийся их эксплуатацией (патчи, конфигурирование и т.п.). На сегодняшний день эти расходы составляют все большую долю в ИТ бюджете. Кроме того, больше сложность - больше риски и больше зависимость от человеческого фактора.

Две первые ступени виртуализации, где используется одна копия операционной системы, сокращают сложность системы в целом, и, как следствие, сокращают эксплуатационные расходы и риски. С нашей точки зрения, следует по возможности начинать виртуализацию с этих шагов, стремясь сократить накладные расходы вычислительных ресурсов и эксплуатационные расходы.

3) Какова реальная отдача от применения методов и инструментов виртуалиции? Можно ли отдачу выразить в конкретных цифрах (деньги, киловатт-час и т.п.)?

Как уже было сказано, отдача от виртуализации выражается в сокращении как капитальных затрат (иначе говоря, более эффективном использовании того, что уже приобретено), так и эксплуатационных затрат (электричество, площади, расходы на персонал и сопровождение). Первое достигается повышением степени загруженности систем - от типичных сегодня 10-20% до 50-70%. Второе - уменьшением сложности и более эффективным управлением существующими ресурсами. Это может быть измерено отношением количества персонала, эксплуатирующего системы, к общему числу систем или пользователей. Если удается справляться с растущими задачами без увеличения численного состава - это настоящая экономия (если, конечно, это достигается не авральными методами, простым повышением нагрузки на людей).

4) Какие новые подходы в использовании виртуализации будут актуальны в ближайшее время? Что еще пока не подвергалось виртуализации, но в ближайшее время подвергнется?

Виртуализация - это разрыв связи и зависимости между прикладной системой и конкретными аппаратными средствами. С нашей точки зрения, еще недооценена технология виртуализации рабочих мест пользователей. Пока будет сохраняться ситуация "это мой ПК, а это твой ПК", число элементов, требующих управления, будет равно числу пользователей. Следовательно, расходы на эксплуатацию настольных компьютеров в организации будут пропорциональны числу пользователей. Возможность централизовать управление рабочими местами заложена в технологии тонких клиентов (Sun Ray, Secure Global Desktop). Чем "тоньше" клиент, тем им проще (а значит дешевле) управлять.

CIO, апрель 2007