«Приймеш синю таблетку, і казці кінець, ― говорив Морфей. ― Ти прокинешся у своєму ліжку та повіриш, що це був сон. Приймеш червону таблетку ― потрапиш у країну чудес. Пам'ятай: я лише пропоную дізнатися правду, більше нічого».

А якого кольору таблетку вибрали б ви? Синю, щоб продовжити користуватися традиційним сервером або червону, щоб дізнатися можливості технологій віртуалізації? У цій статті розповідаємо: що таке віртуалізація, які типи гіпервізорів існують та яка їхня роль.

Віртуалізація серверів

Сучасну IT-інфраструктуру складно уявити без технологій віртуалізації. Їх популярність викликана можливістю заощадити гроші та час, підвищити рівень безпеки та забезпечити безперервність бізнес-процесів.

Віртуалізація — технологія, яка дозволяє запускати декілька операційних систем на одному фізичному сервері. Працює це так:

• На фізичний сервер встановлюється спеціальне програмне забезпечення — гіпервізор. Він дозволяє розміщувати на одному фізичному сервері декілька віртуальних комп'ютерів (віртуальних машин), які мають свою операційну систему. Ресурси кожного з них відокремлені один від одного.
• На віртуальні машини встановлюються різні ОС і додатки, які не перетинаються з віртуальними машинами по сусідству. В результаті з'являється група серверів, чиї ресурси об'єднані. Простіше кажучи — хмара.
• Далі в одній частині цієї хмари розгортають декілька віртуальних машин і створюють віртуальний дата-центр. Віртуальні машини можна розділити або об'єднати на рівні локальної мережі. Тобто поставити локальний маршрутизатор.

Щоб краще розібратися в тому, що таке віртуалізація, проведемо аналогію з грошима.

Віртуалізація на прикладі грошей

У нас є сума, яку ми можемо обміняти на товари. Частину витратимо на каву, частину ㅡ на продукти, частину ㅡ на оплату комунальних послуг. У реальності цих речей сумнівів немає. У хмарі теж є дещо реальне ㅡ апаратний рівень. Це традиційні сервери або іншими словами «залізо».

Тепер віртуалізація, вона складається з трьох сходинок. Спочатку ми відправляємо гроші в термінал, їх номінал додається і зараховується на наш електронний рахунок. Ми розпоряджаємося ними за допомогою картки. Це і є перша сходинка віртуалізації ― об'єднати реальні ресурси в один електронний.

У хмарі так само, потужності окремих серверів складаються в один великий потужний ресурс. Свій віртуальний грошовий рахунок ми можемо розділити між різними картками. Однією можна розплачуватися на AliExpress, другою оплачувати покупки в супермаркеті, а третю відкрити у валюті для відпустки за кордоном. Це другий етап віртуалізації ― розділити ресурси на різні групи, у кожної з яких є своє призначення.

Ці групи називаємо віртуальні сервери. Але коли ми захочемо зробити три картки не для себе, а для інших користувачів, і за користування грошима будемо брати свою плату. Тоді ми станемо банком і почнемо надавати послуги або сервіси. Цей рівень називається сервісний шар. З комп'ютерами теж саме, тільки замість грошей там гігагерци і гігабайти, а замість банку хмарний оператор.

Гіпервізор ― локомотив процесу віртуалізації

Гіпервізор ― програмне забезпечення, яке створює віртуальні машини та керує ними. Його завдання:

• забезпечити ізоляцію операційних систем одну від одної;
• захистити їх;
• розділити ресурси між запущеними ОС.

Гіпервізор ― головний компонент процесу віртуалізації, який дає фізичному серверу можливість керувати декількома ВМ та ефективно використовувати обчислювальні ресурси: пам'ять, пропускну здатність мережі та кількість циклів процесора.

Перші гіпервізори з'явилися в кінці 1960-х. Їх розробила та використала у своїх мейнфреймах компанія IBM. Вони застосовувалися для тестування нових ОС, вивчення та поліпшення нових апаратних систем без порушення роботи основної.

У 2000-х до гіпервізорів прийшла небачена до цього популярність. Тоді Unix, Linux та інші ОС почали використовувати технології віртуалізації. Гіпервізор дозволив домогтися поліпшення апаратних можливостей і потужностей, посилити контроль витрат, підвищити захист і безпеку, а також запускати додатки в різних апаратних і операційних середовищах.

Типи гіпервізорів

Всі гіпервізори діляться на два типи:

• Перший тип. Запускаються на «залізі» і для їхньої роботи не потрібно встановлювати операційну систему. До таких гіпервізорів зараховують Hyper-V, VMware ESXi, KVM.
• Другий тип. Для їхньої роботи потрібна операційна система, через неї відкривається доступ до апаратної частини. Такими гіпервізорами є VMware Workstation, Oracle Virtual Box, OpenVZ.

Гіпервізор Xen запускається на «голому залізі», але для роботи йому потрібна керуюча операційна система в dom0.

Гіпервізор VMware, KVM, Hyper-V і Xen

VMware ― найбільший розробник програмного забезпечення для віртуалізації. У 1999 році вийшов їхній перший гіпервізор Workstation 1.0, призначений для десктопної віртуалізації. Через три роки світ побачив гіпервізор ESX Server 1.5, який модернізувався у платформу віртуалізації VMware vSphere. Так компанія змогла надавати продукти для Enterprise-клієнтів.

Платформа VMware vSphere складається з гіпервізора ESXi та ПЗ для централізованого керування серверами vCenter Server. ESXi належить до гіпервізорів першого типу, його встановлюють безпосередньо на фізичний сервер. Він ефективно розподіляє апаратні ресурси для об'єднання ПЗ. Для роботи цього гіпервізора не потрібна ОС, що підвищує безпеку та спрощує керування.

Більшість хмарних операторів будують інфраструктури на базі платформи VMware. Наприклад, у GigaCloud ― це хмарна інфраструктура E-Cloud. Додатково до інфраструктури оператор пропонує сервіс резервного копіювання (BaaS) та резервного віртуального дата-центру (DRaaS).

KVM (Kernel-based Virtual Machine) ― програмне рішення, що забезпечує віртуалізацію в середовищі Linux. Його створила компанія Qumranet, яку пізніше купив Red Hat. З 2018 року він належить компанії IBM.

Гіпервізор KVM з відкритим кодом, простий у використанні, функціональний і невимогливий до ресурсів. З його допомогою користувач може в короткі терміни розгорнути платформу віртуалізації та провести віртуалізацію під керуванням ОС Linux.

Гіпервізор KVM широко використовують для побудови комерційних рішень великі закордонні хмарні оператори, зокрема Amazon, а серед українських ― GigaCloud. Оператор надає публічну хмару S-Cloud 2.0 на OpenStack з KVM та з функціями PaaS-платформи. Але на відміну від Amazon оператор забезпечує цілодобову технічну підтримку через телефон. Що є безперечною перевагою.

Hyper-V ― гіпервізор, розроблений компанією Microsoft для створення декількох віртуальних машин на одному фізичному сервері. Так, компанія може орендувати частину сервера та економити кошти на оренді обчислювальних ресурсів у оператора. На ринку представлений як роль в серверних ОС сімейства Windows, так і у вигляді окремого продукту Microsoft Hyper-V Server. Ті, хто використовують хмару Azure, вважають цей гіпервізор найзручнішим та найбільш функціональним.

Xen ― розробка Кембриджського університету. Публічний реліз цього гіпервізора відбувся у 2003 році. У 2007 Citrix купила XenSource, а у 2009 оголосила, що комерційні версії XenServer стануть повністю вільними. У 2013 році гіпервізор став власністю Linux Foundation. Його використовують такі IT-гіганти як Amazon, Alibaba, Oracle та IBM. Він також є основою продуктів Citrix, Huawei та Oracle.

Xen ― багатоплатформовий гіпервізор з відкритим кодом, що підтримує апаратну віртуалізацію та паравіртуалізацію (гостьові ОС можуть працювати як в невіртуалізованій системі). Містить мінімальний обсяг коду, оскільки велика частина компонентів винесена за межі гіпервізора.

То який же гіпервізор обрати?

GigaCloud використовує два гіпервізора для побудови своїх хмарних інфраструктур ― VMware ESXi та KVM. Тому зупинимося лише на них. Ми не будемо порівнювати їх з точки зору функціональності та заглиблюватися в технічні деталі. Обидва гіпервізори ― повноцінні, надійні та високопродуктивні системи віртуалізації. Але у кожного з них є свої особливості, які варто врахувати при виборі.

VMware існує на ринку давно і за цей час зарекомендував себе як найбільш надійний та стабільний гіпервізор, доведений практично до ідеалу. VMware ― найдорожче рішення. Але при цьому користувач отримує гарантію від виробника, можливість використовувати найновіші версії продуктів та певний рівень технічного супроводу в разі форс-мажору. Для будь-якого бізнесу втрата критично важливих даних загрожує великими проблемами. Вендорні рішення дають гарантії працездатності, часу реакції та відновлення. Пропрієтарність та закритість коду рішення від VMware передбачає все ж деяку консервативність і не завжди бажану гнучкість в керуванні та інтеграції.

KVM ― безкоштовне рішення. Служби підтримки у KVM немає. У разі збою продукту з відкритим вихідним кодом відповідальність покладається виключно на компанію, яка його використовує. Гіпервізор дозволяє керувати інфраструктурою через API інтерфейс, використовуючи такі DevOps інструменти як Ansible або Terraform.

Кожна компанія обирає ту платформу віртуалізації, яка максимально закриває її бізнес-завдання. Але якщо говорити про компетенції та репутацію, то все ж краще використовувати вендорний продукт і захистити себе від будь-яких АЛЕ.