Skrytí duchové v serverech

Virtuální stroje mění způsob, jakým se svět IT dívá na servery založené na architektuře x86 a jak je využívá v ...


Virtuální stroje mění způsob, jakým se svět IT dívá na servery založené na
architektuře x86 a jak je využívá v datových centrech. Díky tomuto řešení lze
nejen ušetřit značné prostředky, ale i zvýšit bezpečnost a dostupnost celého
výpočetního systému. Navíc jsou uživatelům k dispozici nejen komerční verze
virtuálních strojů, ale i jejich open source podoba.

To, co začalo jednoduše jako cesta ke konsolidaci starších serverů, se
proměnilo v nový stavební blok infrastruktury datového centra společnosti
Qualcomm. Virtuální stroje, Virtual Machines (VM), byly u tohoto výrobce
polovodičů povýšeny na firemní standard pro nasazování a správu x86 serverů.
"Tím, že jsme nekupovali nové servery, jsme ušetřili částky až v sedmiciferné
hodnotě. Pokud jde o budoucnost, budeme pokračovat v konsolidaci a vše, co
můžeme, přesuneme do virtuálního prostoru," říká Norm Fjeldheim, CIO uvedené
společnosti.
Software pro virtualizaci serverů umožňuje aplikacím, aby běžely bok po boku na
témže fyzickém serveru a přesto zůstaly kompletně izolovány, a to jak jedna od
druhé, tak i od hardwaru ležícím pod nimi. Aplikace v rámci VM vidí pouze
dedikovaný operační systém a server. Pod kapotou však VM monitor pro každý
virtuální stroj alokuje určitý podíl procesoru, paměti a I/O zdrojů fyzického
serveru.
Přidání virtualizační vrstvy ale zvyšuje režii pro zpracování, přičemž nárůst
se může pohybovat od několika procentních bodů až po dvouciferné hodnoty. Ovšem
většina serverů není obvykle plně využita, takže výhody konsolidace jsou často
obrovské.
V Qualcommu, který používá virtualizační software ESX Server od společnosti
VMware, dosáhl poměr virtuálních strojů vůči fyzickým serverům dokonce až
hodnoty 18 : 1. Asi 384 serverů nyní běží ve virtuálním režimu na 35 dvoua
čtyřprocesorových strojích. "Celkově vzato, zhruba 40 % všech x86 serverových
aplikací v naší firmě běží na VM a tento podíl během příštích šesti měsíců
vzroste až na 50 %," předpovídá Paul Poppleton z Qualcommu.
"S tím, jak pokračuje zvyšování dosahu aplikačních serverů, začalo neustálé
rozšiřování x86 serverů přesahovat možnosti administrátorů ohledně jejich
správy," říká Nigel Dessau, viceprezident pro virtualizační řešení v IBM. Firmy
dnes běžně využívají sedmkrát více serverů než před 10 lety, ale náklady na
jejich správu jsou devětkrát vyšší. "Virtualizace může být dobrým začátkem pro
řešení tohoto problému," dodává Dessau.
Dřívější starosti týkající se podpory aplikací už pomalu mizejí. Ještě před
několika lety výrobci softwaru s podporou běhu aplikací ve VM váhali. Nakonec
se však sklonili před poptávkou uživatelů, a tak dnes takoví softwaroví
dodavatelé jako Oracle nebo CA podporují produkty běžící na VM. Výrobci menších
programů vyplňujících výklenky trhu je přitom ve stále vyšší míře následují.
"Tlačíme všechny naše dodavatele k tomu, aby podporovali VMware," říká
Fjeldheim.
Tři čtvrtiny nasazení ESX Serveru jsou podle VMwaru, obchodní jednotky
společnosti EMC, realizovány v datových centrech. Přitom společnost IDC pro
léta 2004-2008 očekává silný růst trhu VM softwaru. Při 75% vzestupu prodejů
během tohoto čtyřletého období by měl objem trhu dosáhnout až 261 milionů
dolarů. Tato čísla navíc neberou v potaz růst zájmu o systém Xen, což je open
source virtualizační program pro linuxové a unixové (BSD) servery, jenž je
podporován společností XenSource.

Vyvarovat se pohromy
Nyní, když se virtualizační technologie osvědčila coby konsolidační nástroj pro
datová centra, se organizace snaží o nalezení dalších nových oblastí využití,
jako je například portabilita VM. Celý virtuální stroj může být zapouzdřen do
jediného souboru obrazu disku a rychle nasazen na jakémkoliv hardwaru, na němž
je provozován tentýž virtualizační software.
"Vše, co je potřeba, je zkopírovat soubor na disk či na pásku nebo jej poslat
po síti," říká analytik IDC Dan Kusnetzky. "Setkali jsme se s tím, že lidé tuto
vlastnost využívají jako mechanismus pro distribuci softwaru." Tento aspekt
přenositelnosti činí VM technologii atraktivní rovněž pro zajištění obchodní
kontinuity.
Například společnost Fun Sun Vacations působící v oblasti cestovního ruchu
nejprve využila virtuální stroje Xen pro konsolidaci svých webových aplikačních
serverů běžících pod Linuxem. Nyní VM využívá také jako mechanismus pro obnovu
po havárii. Protože je virtualizační software abstrahován od hardwaru, může
Derek Larke, manažer informačních služeb této firmy, rychle přesunout kritický
VM, který zpracovává transakce s kreditními kartami, na kterýkoliv dostupný
server v kolokačním datovém centru.
"V případě havárie obvykle pracujete s čistým hardwarem, na němž není
nainstalováno vůbec nic. Když jsme uložili obraz VM Xen a zavedli jej do
prázdného serveru, zprovoznili jsme systém během asi 15 minut," tvrdí Larke.
"Před tím by aplikace, jejichž implementace v případě havárie zabrala příliš
mnoho času, musely být předkonfigurovány a běžet v kolokační lokalitě na
vlastním hardwaru." Nyní může jediný stroj sloužit jako fail-over systém pro
více VM, ale může být k dispozici i pro jiné úlohy do té doby, než je skutečně
potřebný právě pro VM."
Qualcomm využívá VMotion, správní utilitu od VMwaru, která může přesouvat
běžící VM na nové fyzické servery s minimálním narušením provozu. "Byli jsme
schopni přesunout procesy na jiné fyzické prostředí, a to ve scénářích, kde
bychom je před tím ztratili. Úrovně našich služeb jsou tedy vyšší," říká
firemní inženýr Paul Poppleton.
Robert Armstrong, ředitel technických služeb u provozovatele pohostinských
služeb Delaware North, zase říká, že schopnost přesouvat VM mezi fyzickými
systémy je důležitá také při údržbě serverů ve virtualizovaném prostředí.
Armstrong využíval VMware pro hostování virtuálních strojů založených jak na
Windows, tak na NetWaru, čímž redukoval 12 rackových skříní v datovém centru na
současné tři. "Časy potřebné pro údržbu se dramaticky sníží, pokud máte osm
nebo devět virtuálních strojů na jednom fyzickém serveru," dodává.
Larke říká, že správní nástroje VMwaru patří k těm nejvyspělejším. "VMware je
bezesporu nejlepší, a to ať jde o správu či o způsob, jak lze přemísťovat
virtuální stroje," popisuje. Dodává však, že ESX Server poskytovaný spolu se
softwarem pro správu a s podporou pro 14 dvouprocesorových serverů by při
použití produktů firmy IBM stál 173 tisíc dolarů. Xen sice vyžaduje větší
znalosti, aby mohl náležitě běžet, ale je zdarma. Při ohledu na náklady
nabízely nástroje využívající Xen "dostatečné řešení pro to, co jsme
potřebovali", říká Larke.

Škálování
Zatímco nejběžnějším využitím virtualizační technologie je rozložit zdroje
fyzických serverů do více VM, je možné jít i opačnou cestou a agregovat
serverová CPU, nebo dokonce více VM v rámci jednoho CPU do jediného,
virtualizovaného SMP systému. Carmine Iannace, manažer IT architektury ve
společnosti Welch Foods, říká, že jedinými systémy, které nemohl virtualizovat,
je soubor databázových serverů Oracle, jež vyžadují nejméně čtyři procesory.
VMware v současnosti omezuje VM na dva procesory, takže Iannace zatím čeká na
podporu čtyř CPU, kterou se výrobce chystá nabídnout v nejbližší době.
Naproti tomu VFe, produkt představený firmou Virtual Iron Software, bude
podporovat až 16 procesorů na jeden VM. Systém bude zpočátku podporovat pouze
linuxové VM; omezení na 16 CPU přitom odráží maximální SMP konfiguraci dnes
podporovanou na Linuxu. VFe také využívá vysokorychlostní host bus adaptéry
(HBA) a přepínače s nízkou latencí, založené na technologii InfiniBand, které
propojují fyzické procesory. Ale Iannace se obává, že využití tohoto přístupu
by příliš zvýšilo náklady na jeho aplikaci. "Z InfiniBandu se musí nejdříve
stát komoditní položka, aby byl běžně využitelný," vysvětluje.
Další produkt, Virtuozzo od firmy SWsoft, podporuje virtuální SMP tak rozsáhlé,
jako je samotný fyzický hostitelský systém. Podporuje přitom VM provozované pod
operačními systémy Linux nebo Windows Server 2003 (ale ne pod oběma) na témže
fyzickém hardwaru. Firma Jack Henry & Associates vyvíjející software pro banky
testuje, zda Virtuozzo vyhoví jejím požadavkům na škálování směrem nahoru i
dolů. Systémová architektura společnosti zahrnuje řadu komponent a vyžaduje
více serverů. Vzhledem k tomu, že vše běží na Windows Serveru 2003, může Jack
Henry & Associates využít virtuální stroje řešení Virtuozzo pro konsolidaci
systému na méně serverů, a to včetně virtuálních SMP, které mají rozsah 2-8
procesorů.
Protože technologie řešení Virtuozzo nereplikuje celý operační systém v rámci
každého VM, kompletní systém celkově 12 virtuálních strojů může běžet při
využití pouze dvou licencí Windows Serveru 2003. S využitím přístupu VMwaru,
jak dodává LaLone, by musel platit za všech 12 VM.

Virtuální datová centra
"Nakonec se virtualizace stane pouze standardní vrstvou celého stohu
infrastruktury," předpovídá Karthik Rau, ředitel produktového managementu ve
VMwaru.
Společnost IBM má vlastní virtualizační technologii pro své midrange a
mainframové systémy a Dessau tvrdí, že firma vytváří nástroje pro svět, kde
musejí IT pracovníci spravovat mix virtuálních strojů běžících na procesorech
pro mainframy, midrange i x86 servery a kde "ostrůvky virtualizace jsou
propojeny napříč celým podnikem". Dessau popisuje, že nástroje jako Tivoli
budou tyto zdroje spravovat, dynamicky konfigurovat a také přidělovat
virtualizované zdroje podle potřeby.


Co se skrývá pod kapotou
aneb Duše virtuálního strojeAčkoliv různé virtualizační nástroje mají podobné
účely a shodně využívají vrstvu virtualizačního softwaru označovanou jako
správce zdrojů či hypervisor (ten řídí virtuální stroje), základní architektury
se mohou výrazně lišit.
V softwarových VM je správce zdrojů umístěn nad hostitelským operačním systémem
a "žongluje" s požadavky několika hostovaných operačních systémů, které jsou
umístěny nad ním. Tohoto modelu se drží například Microsoft Virtual Server 2005
či VMware GSX Server.
Další produkty, jako je Xen a VMware ESX Server, využívají nástroj typu
hypervisor, který je umístěn pod hostovanými operačními systémy přímo na
hardwaru. Protože je softwarová vrstva umístěna na "holém železe", často se o
nich mluví jako o hardwarových VM. Přímý kontakt se systémovým hardwarem
dovoluje virtuálnímu stroji, aby pracoval efektivněji.
Jiné produkty, jako jsou Solaris Containers v systému Solaris 10 společnosti
Sun Microsystems nebo Virtuozzo firmy SWsoft, také využívají softwarový model,
avšak eliminují hostované operační systémy ve prospěch "virtualizovaných
operačních systémů" či aplikačních kontejnerů. Každá aplikace se jeví, jako by
měla operační systém sama pro sebe, ale ve skutečnosti jsou klíčové elementy,
jako je jádro a systémové knihovny, sdílené. Tento přístup je efektivnější než
provozování plnohodnotného hostovaného operačního systému v každém VM a vede k
úspoře softwarových nákladů, neboť jediná licence operačního systému může být
využívána pro všechny VM na fyzickém serveru. Je zde ale háček: Virtuální
operační systémy mohou podporovat pouze ty aplikace, které jsou schopny běžet
na hostitelském operačním systému.
Analytik společnosti IDC Dan Kusnetzky říká, že každý z těchto přístupů se hodí
pro různé potřeby. "Ti, kdo potřebují maximální výkon, budou vyžadovat
přístupy, které jsou nenáročné na zdroje. Ostatní se budou spíše starat o
optimalizaci zdrojů," říká. "Jediný model se nebude hodit pro všechny požadavky
různých firem."


Virtualizace serverů

Konsolidace: Uživatelé informují o tom, že efektivní konsolidace se pohybuje od
několika VM na procesor až k hodnotě 18 VM. Qualcomm konsolidoval 384
serverových aplikací na 35 fyzických serverů.

Nasazení serverů: Aplikační servery nasazené jako VM mohou být zavedeny rychle.
"Dřív zabralo nasazení nové aplikace v datovém centru až osm hodin. S
virtuálními servery je to něco mezi 15-20 minutami," říká Bob Armstrong z
Delaware North.

Obchodní kontinuita: VM jsou hardwarově nezávislé. Obrazy disků VM mohou být v
případě hardwarového selhání nebo při rutinní údržbě rychle překopírovány na
jiný server, a to bez přerušení běžících procesů.

Softwarová podpora: Rostoucí počet softwarových výrobců nyní podporuje běh
svých produktů na VM. Jediným kamenem úrazu je, že selhání jediného serveru
může vést k výpadku několika virtuálních serverů. Delaware North proto raději
změnil běžnou smlouvu pro hardwarovou podporu zajišťující reakci do 4 hodin na
1 hodinu.

Licencování: Softwaroví výrobci si mohou účtovat poplatky za každé CPU a za
každý virtuální stroj. V některých případech musejí uživatelé licencovat
operační systém pro hostitele a pro každý VM.

Škálování: Současné produkty nepracují dobře u aplikací náročných na procesor
nebo u těch, které vyžadují intenzivní I/O provoz.

Režie: Virtualizace přidává další softwarovou vrstvu, jež může odčerpat část
procesorových cyklů. Uživatelé a výrobci tvrdí, že režie se může pohybovat v
rozmezí od 2-3 % až do 20 % v závislosti na produktu a aplikaci.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.