«Примешь синюю таблетку, и сказке конец, — говорил Морфеус. — Ты проснёшься в своей постели и поверишь, что это был сон. Примешь красную таблетку — войдешь в страну чудес. Помни: я лишь предлагаю узнать правду, больше ничего».

А какого цвета таблетку выбрали бы вы? Синюю, чтобы продолжить пользоваться традиционным сервером или красную, чтобы узнать возможности технологий виртуализации? В этой статье рассказываем: что такое виртуализация, какие типы гипервизоров существуют и какая их роль.

Виртуализация серверов

Современную IT-инфраструктуру сложно представить без технологий виртуализации. Их популярность вызвана возможностью сэкономить деньги и время, повысить уровень безопасности и обеспечить непрерывность бизнес-процессов.

Виртуализация — технология, которая позволяет запускать несколько операционных систем на одном физическом сервере. Работает это так:

• На физический сервер устанавливается специальное программное обеспечение — гипервизор. Он позволяет размещать на одном физическом сервере несколько виртуальных компьютеров (виртуальных машин), обладающих своей операционной системой. Ресурсы каждого из них отделены друг от друга.
• На виртуальные машины устанавливаются разные ОС и приложения, которые никак не пересекаются с виртуальными машинами по соседству. В результате появляется группа серверов, чьи ресурсы объединены. Проще говоря — облако.
• Дальше в одной части этого облака разворачивают несколько виртуальных машин и создают виртуальный дата-центр. Виртуальные машины можно разделить или объединить на уровне локальной сети. То есть поставить локальный маршрутизатор.

Чтобы лучше разобраться в том, что такое виртуализация, проведем аналогию с деньгами.

Виртуализация на примере денег

У нас есть сумма, которую мы можем обменять на товары. Часть потратим на кофе, часть — на продукты, часть — на оплату коммуналки. В реальности этих вещей сомнений нет. В облаке тоже есть кое-что реальное — аппаратный слой. Это традиционные сервера или другими словами «железо».

Теперь виртуализация, она состоит из трех ступенек. Сначала мы отправляем деньги в терминал, их номинал прибавляется и зачисляется на наш электронный счет. Мы распоряжаемся ими с помощью карточки. Это и есть первая ступенька виртуализации — объединить реальные ресурсы в один электронный.

В облаке так же, мощности отдельных серверов складываются в один большой мощный ресурс. Свой виртуальный денежный счет мы можем разделить между разными карточками. Одной можно расплачиваться на AliExpress, второй оплачивать покупки в супермаркете, а третью открыть в валюте для отпуска за границей. Это второй этап виртуализации — разделить ресурсы на разные группы и у каждой из них есть свое назначение.

Эти группы называем виртуальные серверы. Но когда мы захотим сделать эти три карточки не для себя, а для других пользователей, и за пользования деньгами будем брать свою плату. Тогда мы станем банком и начнем указывать услуги или сервисы. Этот уровень называется сервисный слой. С компьютерами тоже самое, только вместо денег там гигагерцы и гигабайты, а вместо банка облачный оператор.

Гипервизор — локомотив процесса виртуализации

Гипервизор — программное обеспечение, которое создает виртуальные машины и управляет ими. Его задача:

• обеспечить изоляцию операционных систем друг от друга;
• защитить их;
• разделить ресурсы между запущенными ОС.

Гипервизор — главный компонент процесса виртуализации, который дает физическому серверу возможность управлять несколькими ВМ и эффективно использовать вычислительные ресурсы: память, пропускную способность сети и количество циклов процессора.

Первые гипервизоры появились в конце 1960-х. Их разработала и использовала в своих мейнфреймах компания IBM. Они применялись для тестирования новых ОС, изучения и улучшения новых аппаратных систем без нарушения работы основной.

В 2000-х к гипервизорам пришла невиданная до этого популярность. Тогда Unix, Linux и прочие ОС начали использовать технологии виртуализации. Гипервизоры позволили добиться улучшения аппаратных возможностей и мощностей, усилить контроль издержек, повысить защиту и безопасность, а также запускать приложения в разных аппаратных и операционных средах.

Типы гипервизоров

Все гипервизоры делятся на два типа:

• Первый тип. Запускаются на «железе» и для их работы не нужно устанавливать операционную систему. К таким гипервизорам относятся Hyper-V, VMwareESXi, KVM.
• Второй тип. Для их работы нужна операционная система, через нее открывается доступ к аппаратной части. Такими гипервизорами являются VMware Workstation, Oracle Virtual Box, OpenVZ.

Гипервизор Xen запускается на «голом железе», но для работы ему нужна управляющая операционная система в dom0.

Гипервизоры VMware, KVM, Hyper-V и Xen

VMware ― крупнейший разработчик программного обеспечения для виртуализации. В 1999 году вышел их первый гипервизор Workstation 1.0, предназначенный для десктопной виртуализации. Через три года мир увидел гипервизор ESX Server 1.5, который усовершенствовался в платформу виртуализации VMware vSphere. Так компания смогла предоставлять продукты для Enterprise-клиентов.

Платформа VMware vSphere состоит из гипервизора ESXi и ПО для централизованного управления серверами vCenter Server. ESXi относится к гипервизору первого типа, его устанавливают непосредственно на физический сервер. Он эффективно распределяет аппаратные ресурсы для объединения ПО. Для работы этого гипервизора не нужна ОС, что повышает безопасность и упрощает управление.

Большинство облачных операторов строят инфраструктуры на базе платформы VMware. К примеру, у GigaCloud ― это облачная инфраструктура E-Cloud. Дополнительно к инфраструктуре оператор предлагает сервис резервного копирования (BaaS) и резервного виртуального дата-центра (DRaaS).

KVM (Kernel-based Virtual Machine) — программное решение, обеспечивающее виртуализацию в среде Linux. Его создала компания Qumranet, которую позже купил Red Hat. С 2018 года оно принадлежит компании IBM.

Гипервизор KVM с открытым кодом, простой в использовании, функциональный и нетребовательный к ресурсам. С его помощью пользователь может в короткие сроки развернуть платформу виртуализации и провести виртуализацию под управлением ОС Linux. Гипервизор KVM широко используют для построения коммерческих решений большие зарубежные облачные операторы, в частности Amazon, а среди украинских ― GigaCloud. Оператор предоставляет публичное облако S-Cloud 2.0 на OpenStack с KVM и c функциями PaaS-платформы. Но в отличие от Amazon оператор обеспечивает круглосуточную техническую поддержку по телефону. Что является несомненным преимуществом.

Hyper-V ― гипервизор, разработанный компанией Microsoft для создания нескольких виртуальных машин на одном физическом сервере. Так, компания может арендовать часть сервера и экономить средства на аренде вычислительных ресурсов у оператора. На рынке представлен как роль в серверных ОС семейства Windows, так и в виде отдельного продукта Microsoft Hyper-V Server. Те, кто используют облако Azure, считают этот гипервизор самым удобным и функциональным.

Xen ― разработка Кембриджского университета. Публичный релиз этого гипервизора состоялся в 2003 году. В 2007 Citrix купила XenSource, а в 2009 объявила о том, что коммерческие версии XenServer станут полностью свободными. В 2013 году гипервизор стал собственностью Linux Foundation. Его используют такие IT-гиганты как Amazon, Alibaba, Oracle и IBM. Он также является основой продуктов Citrix, Huawei и Oracle.

Xen ― кроссплатформенный гипервизор, поддерживающий аппаратную виртуализацию и паравиртуализацию (гостевые ОС могут работать как в невиртуализированной системе). Содержит минимальный объем кода, поскольку большая часть компонентов вынесена за пределы гипервизора. Это гипервизор с полностью открытым кодом.

Так какой все же гипервизор выбрать?

GigaCloud использует два гипервизора для построения своих облачных инфраструктур ― VMware ESXi и KVM. Поэтому остановимся только на них. Мы не будем сравнивать их с точки зрения функциональности и углубляться в технические детали. Оба гипервизора ― полноценные, надежные и высокопроизводительные системы виртуализации. Но у каждого из них есть особенности, которые стоит учесть при выборе.

VMware существует на рынке давно и за это время зарекомендовал себя как наиболее надежный и стабильный гипервизор, доведенный практически до совершенства. VMware — самое дорогое решение. Но при этом пользователь получает гарантию от производителя, возможность использовать самые новые версии продуктов и определенный уровень технического сопровождения в случае форс-мажора. Для любого бизнеса потеря критически важных данных грозить большими проблемами вплоть до закрытия. Вендорные решения дают гарантии работоспособности, времени реакции и восстановления. Проприетарность и закрытость кода решения от VMware предполагает все же некоторую консервативность и не всегда желаемую гибкость по управлению и интеграциям.

KVM — бесплатное решение. Службы поддержки у KVM нет. В случае сбоя продукта с открытым исходным кодом ответственность возлагается исключительно на компанию, которая его использует. Гипервизор позволяет управлять инфраструктурой через API интерфейс, используя такие DevOps инструменты как Ansible или Terraform.

Каждая компания выбирает ту платформу виртуализации, которая максимально закрывает ее бизнес-задачи. Но если говорить о компетенциях и репутации, то все же лучше использовать вендорный продукт и защитить себя от любых НО.