Какво е виртуализация и как да я активирате стъпка по стъпка

Информатек Дигитал » Ресурси » Какво е виртуализация и как да я активирате стъпка по стъпка

Виртуализацията се е превърнала в ключов компонент на всяка съвременна технологична инфраструктура. Тя е основата на облака, днешните центрове за данни и много от инструментите, които използваме ежедневно, без дори да го осъзнаваме. Въпреки широкото си използване обаче, тя все още повдига много въпроси: какво точно представлява, за какво се използва, струва ли си за малък бизнес и как да я активирате на стандартен компютър?

В следващите редове ще предоставим изчерпателен, но достъпен преглед на това какво представлява виртуализацията, как работи и как да я активирате на вашия компютър. Ще разгледаме и различните видове виртуализация (сървъри, мрежи, данни, приложения, настолни компютри), техните предимства и недостатъци и защо тя се е превърнала в стандарт в повечето организации.

Какво е виртуализация и защо е толкова важна?

Когато говорим за виртуализация, имаме предвид технология, която позволява един физически компютър (обикновено сървър) да бъде разделен на няколко независими виртуални машини. Всяка от тези виртуални машини може да има своя собствена операционна система (Windows, Linux и др.) и свои собствени разпределени ресурси (памет, процесор, място за съхранение), сякаш е отделен компютър.

Интересното е, че отвътре всяка виртуална машина вярва, че работи в отделна среда , сякаш има собствен ексклузивен хардуер. В действителност това не е така: тя споделя един и същ физически сървър с други виртуални машини, но всичко се управлява чрез софтуерен слой, който прозрачно създава тази илюзия.

Благодарение на този подход, вместо да имаме много неизползвани сървъри, можем да концентрираме няколко работни натоварвания върху по-малко физически машини , като по този начин използваме много по-добре наличната мощност. Това води до икономия на пространство, икономия на енергия , намалени разходи за хардуер и много по-гъвкаво управление.

Тази концепция не е нова: през 60-те и 70-те години на миналия век IBM провежда първите тестове за споделяне на изчислителни ресурси между различни потребители, именно за да подобри ефективността. Едва в края на 90-те и началото на 2000-те години, с нарастващите ИТ нужди и нарастващите разходи за поддръжка на толкова много оборудване, виртуализацията набира скорост и се превръща в модел по подразбиране в центровете за данни и бизнеса.

Как работи виртуализацията: хипервизор и виртуални машини

За да разберем напълно как работи виртуализацията, е полезна една проста метафора: представете си огромен хотел, който е само едно отворено пространство . Ако го оставим такова, каквото е, губим ценни квадратни метри. Логичното решение е да го разделим на отделни стаи, всяка със собствена врата, легло и баня, но всички да споделят една и съща сграда.

В този пример, хотелската сграда би била физическият сървър , докато стаите биха били различните виртуални машини. Всяка стая има свое собствено пространство и ресурси, но всички те зависят от една и съща сграда. В компютърните науки, когато виртуализираме, ние вземаме физическия хардуер и го разделяме логически на няколко виртуални машини, които работят едновременно, без да си пречат една на друга.

За да работи тази магия, са ни необходими два основни елемента: виртуалната машина и хипервизорът . Виртуалната машина е, най-просто казано, компютър, създаден от софтуер, със собствена конфигурация от процесор, RAM, диск и виртуални устройства. Върху него инсталираме гостеска операционна система (Windows, Linux и др.), която се държи точно като физически компютър: нуждае се от лицензи, актуализации, антивирусен софтуер и е уязвима за атаки, ако не е правилно защитена.

Другият ключов играч е хипервизорът. Този софтуерен компонент създава слоя за виртуализация, който се намира между хардуера и виртуалните машини . Неговата задача е динамично да разпределя физически ресурси между различните виртуални машини, карайки всяка от тях да „мисли“, че разполага с хардуера. Ако виртуална машина се нуждае от повече процесор или RAM памет в даден момент, хипервизорът се грижи за разпределянето им (ако е налична).

За оптимална производителност е изключително важно хипервизорът, хранилището и мрежата да работят стабилно . Проблем с диск или мрежова карта на физическия сървър може да повлияе на всички виртуални машини, които го използват. На логическо ниво обаче всяка виртуална среда е изолирана и повреда в рамките на една виртуална машина (като например злонамерен софтуер или неправилна конфигурация) не би трябвало да засяга останалите.

Нещо, което понякога се пренебрегва, е сигурността: тъй като всяка гост-операционна система функционира по същия начин като инсталирана на реален компютър , тя има и същите уязвимости. Ето защо е важно да се поддържат мерки като антивирусен софтуер, актуализации, криптиране и добри практики, освен ако виртуалната машина не е създадена специално за тестване за атаки или лабораторни цели.

Каква е целта на виртуализацията в ежедневието?

Отвъд теорията, виртуализацията си е спечелила мястото, защото решава много специфични проблеми в ежедневните операции на бизнеса . Едно от най-често срещаните приложения е възможността за стартиране на множество логически сървъри на един физически сървър, като по този начин се намалява броят на машините, необходими за внедряване на приложения и услуги.

Също така е изключително полезен за тестване на операционни системи или нови версии, без да се излага на риск производствената среда, или дори за тестване на програми без заразяване с помощта на Windows Sandbox.

Друг типичен сценарий е, когато има нужда да се продължи използването на остарял софтуер, който работи само на остарели операционни системи . Вместо да се поддържа стара, уязвима машина, системата се виртуализира и работи на модерен сървър, капсулирайки риска и опростявайки поддръжката.

На инфраструктурно ниво, виртуализацията ви позволява да увеличите максимално капацитета на вашите сървъри, като оптимизирате използването на процесора, RAM паметта и паметта за съхранение. Това намалява времето за престой, подобрява времето за реакция на приложенията и улеснява плавния растеж или адаптация на вашата ИТ среда.

Поради всички тези причини, за много компании, големи и малки, виртуализацията се е превърнала в една от най-добрите инвестиции в технологиите : тя намалява количеството необходим хардуер, осигурява капсулиране на услуги, подобрява изолацията между среди и дава огромна независимост при избора на доставчици и архитектури.

Видове виртуализация: отвъд виртуалните машини

Въпреки че виртуализацията често се свързва само с работа на виртуални машини на сървър, реалността е, че на практика всеки ИТ градивен елемент може да бъде виртуализиран . Това включва сървъри, хранилища, мрежи, данни, приложения и дори цели настолни компютри за крайни потребители.

Според определението на аналитични фирми като Gartner, виртуализацията е абстракция на ИТ ресурси, която скрива физическата им природа от потребителите. От тази гледна точка, това, което правим, е да представим логически ресурс (сървър, диск, виртуална мрежа и т.н.), като същевременно скрием сложността на основния хардуер, нещо, което се вписва много добре в съвременните облачни модели.

Историческата еволюция разкрива и друга важна идея: виртуализацията драстично е намалила разходите за достъп до изчислителна мощност . Днешните сървъри са толкова мощни, че без виртуализация много работни натоварвания биха оставили значителна част от тази мощност неизползвана. Чрез групиране на услуги във виртуални машини, ние максимизираме хардуерната ефективност и намаляваме разходите.

Сега ще разгледаме основните варианти на виртуализация, използвани на практика, като видим за какво служи всеки един от тях и какъв е неговият принос в рамките на една съвременна архитектура.

Виртуализация на сървъра

Виртуализацията на сървърите е може би най-известният вид. Тя включва разделяне на физически сървър на няколко виртуални сървъра , всеки със собствена операционна система и приложения. Без тази технология много физически сървъри биха имали голяма част от неизползваната си процесорна мощност , тъй като биха изпълнявали само много специфично приложение или услуга. Чрез консолидиране на няколко логически сървъра върху един физически сървър се повишава ефективността, намалява се броят на машините, опростява се администрирането и се намаляват разходите за енергия и пространство.

Виртуализация на съхранението

В случая със съхранението на данни, идеята е да се комбинират и абстрахират различни физически устройства за данни , като SAN масиви, NAS системи или локални дискове, в голям пул от виртуално съхранение. Въпреки че основният хардуер може да е от различни доставчици и да използва различни технологии, администраторите го възприемат като единна логическа единица, управлявана от софтуер.

Благодарение на това е много по-лесно да се оптимизират задачи като архивиране, архивиране и възстановяване , тъй като работите с този унифициран набор от възможности. Можете също така да премествате информация между различни физически устройства, без приложенията да са наясно с промяната, осигурявайки гъвкавост и непрекъснатост на услугите.

Виртуализация на мрежата

Корпоративните мрежи обикновено се състоят от доста хетерогенна комбинация от комутатори, рутери, защитни стени и други устройства, разпръснати на множество места. Управлението на всичко това чрез ръчен достъп до всяко физическо оборудване е сложно и не е много мащабируемо, особено в компании с много локации.

Виртуализацията на мрежата групира и абстрахира мрежовите ресурси, така че те да могат да се управляват централизирано от софтуер. Това позволява на администраторите да дефинират политики, маршрути, сегментиране и правила за сигурност, без да се налага ръчно да променят всяко физическо устройство, опростявайки мрежовата работа.

В рамките на мрежовата виртуализация се открояват два подхода. От една страна, съществуват софтуерно дефинирани мрежи (SDN), където контролът върху маршрутизирането на трафика е отделен от физическите устройства и се управлява на по-високо логическо ниво. Това позволява например приоритизиране на трафика от видео разговори пред други приложения, за да се осигури стабилно качество при онлайн срещи.

От друга страна, имаме виртуализация на мрежови функции (NFV). Това включва виртуализиране на функции, които преди са зависели от специфични устройства , като например защитни стени, балансьори на натоварването или анализатори на трафик. Това ни позволява да внедряваме, преместваме или мащабираме тези функции, сякаш са софтуерни услуги, без да закупуваме отделно физическо устройство за всяка една от тях.

Виртуализация на данни

Повечето съвременни организации обработват данни от множество източници, в различни формати и разположени на различни места : локални бази данни, облачни системи, SaaS приложения, плоски файлове и др. Интегрирането на цялата тази информация и предоставянето ѝ на приложенията не е лесна задача.

Виртуализацията на данни въвежда софтуерен слой между източниците на данни и приложенията, които ги консумират . Когато дадено приложение поиска информация, слоят за виртуализация я локализира в съответните системи, трансформира я и я връща в подходящ формат, без приложението да е необходимо да знае подробностите за това къде всъщност се съхранява.

Този подход позволява по-голяма гъвкавост при интегрирането на данни , улеснява аналитични проекти, които комбинират информация от различни области, и намалява времето, необходимо за стартиране на нови отчети или табла за управление, тъй като избягва постоянното репликиране на данни между системите.

Виртуализация на приложения

В сферата на приложенията, виртуализацията има за цел да позволи на една и съща програма да работи на операционни системи, за които първоначално не е била проектирана , или да го прави без необходимост от традиционна инсталация на компютъра на всеки потребител. Това предлага значително удобство при мащабни внедрявания.

Има няколко начина да се постигне това. Единият е стрийминг на приложения , при който приложението се изпълнява от отдалечен сървър и само необходимите данни се изпращат към машината на потребителя във всеки даден момент. Друга възможност е виртуализация на приложения, базирана на сървър, при която потребителите имат достъп до приложението чрез браузър или тънък клиент, без локална инсталация.

Съществува и локална виртуализация на приложения, която включва пакетиране на кода заедно със собствена изолирана среда , така че той да може да работи на различни операционни системи, без да зависи от библиотеките, инсталирани на компютъра. Във всички случаи целта е да се опрости управлението, да се намалят проблемите със съвместимостта и да се улесни потребителите да разполагат с необходимите им инструменти без главоболия.

Виртуализация на настолни компютри

В много компании има нетехнически потребителски профили, които просто се нуждаят от десктоп с определени стандартни приложения (офис пакети, CRM, инструменти за продажби и др.). Управлението на стотици физически компютри с различни версии на Windows може да бъде голямо главоболие за поддръжката.

Виртуализацията на десктоп ви позволява да стартирате различни десктоп операционни системи като виртуални машини, към които потребителите се свързват дистанционно. По този начин, вместо да разчитате на локален хардуер, десктопът „живее“ на централен сървър и се управлява оттам, спестявайки разходи и повишавайки сигурността.

В този контекст, инфраструктурата за виртуални десктопи (VDI) изпълнява пълни десктопи на отдалечен сървър , докато потребителите имат достъп до тях чрез клиентски устройства (тънки клиенти, основни компютри, таблети и др.). Друг вариант е локалната виртуализация на десктопи, при която хипервизорът работи директно на машината на потребителя и потребителят може да превключва между основната си операционна система и допълнителен виртуален десктоп толкова лесно, колкото превключва между приложения.

Предимства на виртуализацията в една организация

Списъкът с предимства, предлагани от виртуализацията, е дълъг, поради което често се казва, че никой скорошен ИТ напредък не е предложил толкова много количествено измерими предимства . Първото основно предимство е намаляването на рисковете и разходите: един, добре оразмерен физически сървър може да хоства много виртуални сървъри, като по този начин се намалява количеството необходим хардуер, пространството, което заема, и консумацията на енергия.

Освен това, виртуализацията улеснява наблюдението и контрола на работните натоварвания . Администраторите могат да виждат в реално време как се държи всяка виртуална машина, какви ресурси изразходва и дали има някакви пречки. Тази видимост помага за предвиждане на проблеми, планиране на разширения и контролиране на производителността.

Друга високо ценена функция е популярната „миграция на живо“ на виртуални машини. Тази възможност ви позволява да преместите виртуална машина от един физически сървър на друг, без да прекъсвате услугата , нещо немислимо в чисто физическа среда. Това опростява задачи като поддръжка на хардуер, актуализации на фърмуера и балансиране на натоварването, без да нарушава работата на потребителите.

Архивирането и клонирането също са от полза. Със системи, капсулирани във виртуални машини, архивирането или клонирането на сървър е много по-бързо и лесно. В случай на бедствие или сериозен отказ, виртуалната машина може да бъде възстановена бързо, като се минимизира въздействието върху бизнеса.

В допълнение към всичко горепосочено, се наблюдава и намалена консумация на енергия , тъй като там, където преди бяха необходими няколко постоянно работещи устройства, сега всичко може да бъде концентрирано върху по-малко на брой, по-мощни сървъри. В големите организации икономиите на електроенергия и охлаждане са много значителни и допринасят за стратегиите за устойчивост.

Виртуализацията е чудесно предимство и в плановете за възстановяване след бедствия. Възможно е да се поддържат реплики или образи на виртуални машини в други центрове за данни или в облака, готови за внедряване, ако нещо се обърка. Дори преди критична надстройка могат да се направят пълни системни снимки, за да се върнете към предишно състояние, ако възникне проблем.

От административна гледна точка, работата с виртуални сървъри прави управлението много по-лесно и по-централизирано , особено в среди със системна администрация на Linux . Актуализирането, внедряването на приложения, прилагането на корекции за сигурност или промяната на конфигурации може да се извършва по оркестриран и в много случаи автоматизиран начин, освобождавайки ИТ екипа от повтарящи се задачи.

Изолацията, осигурена от виртуалните среди, предлага и допълнителен слой сигурност. Повреда или инфекция в една виртуална машина не е задължително да засегне останалите или основния сървър, стига средата да е правилно сегментирана. Това позволява създаването на по-контролирани зони за тестване, разработка или достъп отвън организацията.

Накрая, заслужава да се подчертае възможността за разпределяне или мащабиране на ресурси с висока скорост . Ако дадено приложение има недостиг на RAM или CPU, може да се разпредели повече от хипервизора, без физическа подмяна на компоненти. А с по-малко хардуерни компоненти, които могат да се повредят, поддръжката се намалява и цялостната надеждност се подобрява.

Недостатъци и предизвикателства на виртуализацията

Въпреки всичките си предимства, виртуализацията не е перфектна. Едно от най-големите ѝ предизвикателства е, че физическата машина, на която се намират виртуалните машини, се превръща в критичен елемент . Ако този сървър се повреди поради хардуерен проблем, всички виртуални машини, които той хоства, ще бъдат засегнати, което прави инвестирането в най-добри практики за резервиране и висока достъпност жизненоважно.

Важно е също да се помни, че производителността на виртуална машина обикновено е малко по-ниска от тази на специален физически сървър , особено в много взискателни среди или такива с много интензивни I/O натоварвания. Въпреки че разликата е значително намалена благодарение на мощността на съвременните сървъри, тя остава фактор, който трябва да се вземе предвид при проекти, които са силно чувствителни към латентност.

Друго предизвикателство, особено за малкия бизнес, е първоначалната инвестиция в лицензи и подходящ хардуер , както и необходимостта от правилно конфигуриране на компонентите на компютъра . Създаването на сериозна платформа за виртуализация изисква сървъри с достатъчно RAM, добро място за съхранение и в много случаи платен софтуер или абонаменти. Без правилно планиране съществува риск от изчерпване на ресурсите или бързо претоварване.

Освен това, някои доставчици на софтуер обвързват лицензите си с броя виртуални машини или използването на процесора , което може да увеличи цената на определени внедрявания. Препоръчително е внимателно да прегледате лицензионните условия, преди да преместите приложения във виртуализирани среди, за да избегнете неочаквани сметки.

Правилното планиране е друг ключов момент: ако не изчислите точно колко виртуални сървъра са ви необходими, какви ресурси ще консумират и как ще се разраства средата, може да се окажете с претоварени сървъри , което пряко ще се отрази на производителността. Лошият дизайн на платформата създава повече проблеми, отколкото решава.

И накрая, виртуализацията изисква администраторите да бъдат обучени в нови инструменти и концепции . Това може да се разглежда като положителна инвестиция в знания, но също така изисква време и усилия, които понякога са оскъдни. Някои платформи имат значителна крива на обучение, така че си струва да се има това предвид, когато се планира внедряването.

Как да активирате виртуализацията в BIOS или UEFI

За да се възползвате от много от тези технологии на потребителско ниво или в лабораторни среди, е важно да активирате функции за виртуализация в хардуера на компютъра. В процесорите на Intel това обикновено се нарича Intel VT-x или Intel Virtualization Technology, докато в AMD е известно като AMD-V.

За да активирате тези опции, трябва да получите достъп до интерфейса на фърмуера на вашия компютър, независимо дали е класическият BIOS или модерният UEFI . Външният вид на това меню зависи изцяло от производителя на компютъра или дънната платка: някои използват силно графични интерфейси, докато други все още имат по-основни екрани, но общата концепция е същата. Ако имате нужда от ръководство стъпка по стъпка, вижте как да конфигурирате BIOS или UEFI.

За да получите достъп до него, обикновено трябва да натиснете определен клавиш веднага щом включите компютъра си , преди операционната система да се стартира. Най-често срещаните клавиши са Delete, F2, F10, F12 или Esc, в зависимост от модела. В много случаи на началния екран се появява съобщение като „Натиснете F2, за да влезете в Setup“ или подобно, което показва правилния клавиш.

След като влезете в BIOS или UEFI, ще трябва да потърсите раздел, свързан с CPU, Advanced, Security или подобни , където обикновено се намират опциите за виртуализация. Имената може да варират (Intel VT-x, Intel Virtualization Technology, SVM, AMD-V…), но във всички случаи това включва активиране на тези функции, така че хипервизорът да може да ги използва.

Много производители предлагат на своите уебсайтове специфични ръководства, обясняващи точно къде се намира опцията за виртуализация в техните модели. Ако вашата марка не е посочена в обичайните ръководства или използвате дънна платка с фърмуер за разработчици като AMI или Phoenix, най-добре е да се консултирате с официалната документация за вашето устройство или съответния BIOS/UEFI.

След активиране на виртуализацията и запазване на промените, компютърът ще се рестартира автоматично . Оттам можете да инсталирате софтуер за виртуализация (VirtualBox, Hyper-V, VMware и др.) и да създавате виртуални машини, които се възползват от тези хардуерни възможности, за да предложат по-добра производителност и по-голяма стабилност.

Като важен детайл, имайте предвид, че опциите и менютата се различават значително между различните производители . Ако не можете да намерите правилните настройки, е добре да проверите ръководството за вашата дънна платка или лаптоп или да потърсите конкретния си модел на уебсайта за поддръжка на производителя, тъй като всеки от тях поставя тези функции в малко по-различни раздели.

Предвид всичко гореизложено, е ясно защо виртуализацията е в основата на днешния технологичен пейзаж: тя позволява преминаване от твърди физически ресурси към гъвкави виртуални ресурси , улеснява мащабируемостта, намалява разходите, подобрява непрекъснатостта на бизнеса и проправя пътя за по-съвместни и оперативно съвместими архитектури. При условие че е добре планирана, екипът е правилно обучен и въздействието върху критичния хардуер е ясно разбрано, виртуализацията предлага повече предимства, отколкото недостатъци, и се превръща във фундаментален съюзник в дигиталната трансформация.