Servervirtualisering og optimalisering: en komplett guide

Informatec Digital » Ressurser » Servervirtualisering og optimalisering: en komplett guide

Servervirtualisering har blitt en hjørnestein i enhver moderne IT-infrastrukturstrategi. Flere og flere selskaper ser etter måter å få mest mulig ut av maskinvaren sin, optimalisere ytelsen og styrke sikkerheten uten å skyte i været eller komplisere den daglige administrasjonen unødig.

I denne sammenhengen er det ikke lenger en luksus å forstå hvordan virtualisering fungerer, hvilke typer som finnes, hvilke sikkerhetsrisikoer det medfører og hvordan man optimaliserer det ; det er praktisk talt essensielt. Vi vil bryte ned alt du trenger å vite, med en praktisk tilnærming forankret i realitetene til selskaper som søker seriøs IT-optimalisering, uten sjargong eller tomme teknikaliteter.

Hva er servervirtualisering, og hvorfor er det viktig for optimalisering?

Servervirtualisering er en teknologi som gjør det mulig å dele en enkelt fysisk server inn i flere uavhengige virtuelle servere . Hver av disse virtuelle serverne (virtuelle maskiner eller VM-er) kan kjøre sitt eget operativsystem, applikasjoner og tjenester som om det var en separat datamaskin.

Takket være dette abstraksjonslaget er ikke lenger maskinvaren knyttet til et enkelt system og en spesifikk funksjon. I stedet for å ha en underutnyttet fysisk server for hver applikasjon, kan selskapet gruppere flere arbeidsbelastninger på færre fysiske maskiner , noe som øker den faktiske prosentandelen av CPU-, minne- og lagringsutnyttelse.

Med andre ord lar virtualisering en organisasjon gå fra en «én-til-én»-servermodell (én server per funksjon) til en «én-til-mange»-modell der én fysisk server er vert for flere virtuelle servere . Dette er nøkkelen til optimalisering : mindre maskinvare, mer ytelse, mer fleksibilitet.

Den tradisjonelle fysiske serveren: hvor problemene ligger

I tradisjonelle infrastrukturer var det vanlig å dedikere en fysisk server til én kritisk funksjon eller applikasjon : e-post, database, ERP, filer osv. Denne arbeidsmåten genererte flere hodebry:

• Svært dårlig ressursbrukCPU-er og minner som sjelden ble brukt på 50 %, mens maskinvaren fortsatte å forbruke energi og oppta plass.
• Høye kostnader innkjøp, vedlikehold, lisensiering og fornyelse av utstyr.
• Begrenset plass i datasenteretmed stadig mer fulle stativer og lite rom for vekst.
• Overoppheting og økt strømforbruksom innebærer mer utgifter til kjøling og et større miljøavtrykk.

Videre var skalering tungvint: hvis virksomheten vokste eller det var behov for nye tjenester, måtte flere fysiske maskiner kjøpes , installasjonen planlegges, kabling, strømforsyning osv. Ingenting smidig, ingenting fleksibelt.

Hvordan servervirtualisering fungerer i praksis

Magien med virtualisering ligger i å skille programvare fra maskinvare ved hjelp av et mellomlag kjent som en hypervisor. Dette laget lar flere virtuelle maskiner sameksistere på den samme fysiske serveren uten å forstyrre hverandre.

Hypervisoren sitter mellom maskinvaren og gjesteoperativsystemene. Hovedfunksjonen er å konvertere fysiske ressurser (CPU, RAM, lagring, nettverk) til virtuelle ressurser og dynamisk fordele dem mellom de forskjellige virtuelle maskinene i henhold til behovene i hvert øyeblikk.

På denne måten kan én fysisk server kjøre flere forskjellige operativsystemer (for eksempel forskjellige versjoner av Windows Server og Linux-distribusjoner) samtidig sammen med applikasjonene deres, og dermed opprettholde logisk isolasjon mellom dem. Denne tilnærmingen øker maskinvareeffektiviteten betydelig og forenkler distribusjons- og migreringsoppgaver.

Hva er en hypervisor, og hvilken rolle spiller den?

Hypervisoren er nøkkelkomponenten i enhver servervirtualiseringsarkitektur. Det er spesialisert programvare som oppretter, kjører og administrerer virtuelle maskiner , og fungerer som en mellomledd mellom dem og den underliggende maskinvaren.

Hovedfunksjonene inkluderer:

• Opprett og slett virtuelle maskiner i henhold til organisasjonens behov.
• Tildel ressurser dynamisk (CPU, minne, disk, nettverk) til hver virtuelle maskine basert på etterspørsel.
• Kontroller tilgang til maskinvaresikre isolasjon og forhindre at én VM forstyrrer en annen.
• Administrer kommunikasjon mellom virtualiserte miljøer og fysiske enheter.

Takket være hypervisoren kan et selskap kjøre flere arbeidsbelastninger på den samme fysiske serveren med optimalisert ytelse , samtidig som uavhengighet og sikkerhet mellom de forskjellige virtuelle maskinene opprettholdes.

Typer servervirtualisering: modeller og tilnærminger

Innen servervirtualisering finnes det flere tekniske tilnærminger , hver med sine fordeler og ulemper når det gjelder ytelse, isolasjon og fleksibilitet. De vanligste er:

Full virtualisering

I denne modellen simulerer hypervisoren maskinvaren for de virtuelle maskinene fullstendig. De virtuelle maskinene tror de kjører på en dedikert server og er ikke klar over at de deler ressurser med andre systemer.

Denne tilnærmingen tilbyr:

• Maksimal isolasjon mellom virtuelle maskiner, noe som forbedrer sikkerhet og stabilitet.
• Stor kompatibilitet med operativsystemer og applikasjoner, siden de fra deres synspunkt er på en standard fysisk server.

På den annen side kan full virtualisering kreve flere maskinvareressurser og en kraftigere hypervisor, noe som innebærer noe høyere forbruk, spesielt i svært tette miljøer.

Paravirtualisering

I paravirtualisering er virtuelle maskiner klar over at de er virtualiserte og samarbeider aktivt med hypervisoren. Gjesteoperativsystemet tilpasser seg for å samhandle mer effektivt med virtualiseringslaget.

Dette oversettes til:

• Bedre ytelse I visse scenarier, ved å redusere noe av kostnaden ved maskinvareemulering.
• Mer direkte forvaltning av enkelte ressurser av de virtuelle maskinene.

Isolasjonen er imidlertid noe mindre enn ved full virtualisering , og det kan være flere avhengigheter mellom gjesteoperativsystemet og selve hypervisoren.

Virtualisering på operativsystemnivå

I dette tilfellet brukes ikke en tradisjonell hypervisor. Virtualisering utføres direkte fra vertsoperativsystemet, noe som skaper isolerte miljøer som deler samme kjerne.

Denne tilnærmingen tilbyr:

• Lavere gjennomføringskostnad og lavere ressursforbruk ved å kvitte seg med et ekstra komplekst lag.
• Veldig god ytelse ved å redusere virtualiseringskostnader.

Til gjengjeld er fleksibiliteten mer begrenset : alle instanser deler samme operativsystembase, og isolasjonen kan være mindre enn i andre modeller.

De mest brukte hypervisorene og virtualiseringsplattformene

Det finnes flere veletablerte løsninger på markedet som har blitt de facto standarder for servervirtualisering. Blant de mest kjente er:

• VMware vSphereen av de ledende plattformene på bedriftsnivå, høyt verdsatt for sin stabilitet, økosystem av avanserte verktøy, høy tilgjengelighet og sikkerhetsfunksjoner.
• Microsoft Hyper VIntegrert i Windows Server er det et solid alternativ for miljøer basert på Microsoft-teknologier, med god integrasjon med Active Directory og interne administrasjonsverktøy.
• KVM (kjernebasert virtuell maskin)en åpen kildekode-løsning fokusert på Linux, veldig populær i servere og private skyer på grunn av dens effektivitet, skalerbarhet og fleksibilitet.
• Proxmox VEen åpen kildekode-plattform som kombinerer virtualisering med KVM- og LXC-containere, mye brukt i små og mellomstore bedrifter for sin Lav kostnad, intuitivt webpanel og gode sikkerhetskopierings- og høy tilgjengelighetsmuligheter.

Valget av hypervisor vil avhenge av faktorer som budsjett, det eksisterende økosystemet, supportbehov og de avanserte funksjonene som kreves.

Fordeler med servervirtualisering for IT-optimalisering

Fremveksten av virtualisering forklares av de mange tekniske og forretningsmessige fordelene den tilbyr. Blant de viktigste er:

1. Ressursoptimalisering og forbedret ytelse

Virtualisering gir mye bedre utnyttelse av eksisterende maskinvare . I stedet for å ha fysiske servere med bare 20–30 % gjennomsnittlig utnyttelsesgrad, konsolideres flere arbeidsbelastninger på færre maskiner, noe som øker utnyttelsesgraden uten at det går på bekostning av ytelsen.

Dette oversettes til:

• Færre fysiske servere å tilby samme (eller høyere) servicenivå.
• Mer stabil ytelse, ved å kunne omfordele ressurser mellom virtuelle maskiner i henhold til etterspørsel.

2. Kostnadsreduksjon

Ved å sentralisere flere funksjoner på tvers av færre fysiske maskiner, reduserer selskapet investeringer i maskinvare, tilhørende lisenser, vedlikehold, energi og datasenterplass. Færre maskiner betyr færre feilpunkter, færre supportkontrakter og lavere strømforbruk.

På mellomlang sikt er dette merkbart i:

• Investeringskostnader pluss innhold ved å kjøpe færre dyre servere.
• Lavere driftskostnader innen kjøling, strømforsyning og daglig drift.

3. Større sikkerhet og logisk isolasjon

Virtuelle servere tilbyr et godt nivå av isolasjon fra hverandre. Dette gjør det mulig å separere kritiske applikasjoner i dedikerte virtuelle maskiner, slik at en feil eller et angrep på en av dem ikke nødvendigvis ødelegger resten av miljøet.

Videre forenkler virtualisering viktige prosesser som:

• Fullstendige sikkerhetskopier av virtuelle maskiner, som inkluderer operativsystem, applikasjoner og data.
• Katastrofegjenopprettingsplaner, ved å kunne flytte eller gjenopprette virtuelle maskiner til andre verter på kortere tid.

4. Skalerbarhet og fleksibilitet

Hvis bedriften vokser eller et nytt behov oppstår, tar det minutter i stedet for uker å legge til en ny virtuell server . Det er ikke nødvendig å kjøpe og installere ekstra maskinvare for hver tjeneste; bare distribuer en ny virtuell maskin i den eksisterende infrastrukturen (forutsatt at ressursene er tilgjengelige).

På samme måte kan VM-ressurser (CPU, RAM, disk) skaleres opp eller ned relativt raskt, og justere kapasiteten til den faktiske etterspørselen uten store innledende investeringer.

5. Forretningskontinuitet og rask gjenoppretting

Virtualisering forenkler tjenestekontinuitet radikalt. Virtuelle maskiner kan raskt migreres fra én fysisk server til en annen , til og med live på mange plattformer, noe som minimerer nedetid.

I tilfelle en alvorlig hendelse på en vert eller i et datasenter, vil sikkerhetskopier av virtuelle maskiner gjøre det enklere for selskapet å gjenopprette kritiske systemer raskere , noe som begrenser påvirkningen på den daglige driften.

Er servervirtualisering trygg? Fordeler og risikoer

Virtualisering gir klare sikkerhetsfordeler, men det introduserer også nye utfordringer som bør forstås for å unngå ubehagelige overraskelser.

Sikkerhetsfordeler med virtualisering

På den ene siden tillater virtualisering at data lagres i sentraliserte miljøer som er godt kontrollerte og enklere å beskytte enn et spredt sett med brukerutstyr eller usikre enheter.

Å isolere virtuelle maskiner bidrar til å begrense trusler som skadelig programvare, virus eller angrep som er rettet mot et bestemt program . Hvis én virtuell maskin er kompromittert, er virkningen vanligvis begrenset til det miljøet, forutsatt at konfigurasjonen er riktig.

Videre brukes ofte mikrosegmentering , som gir hver bruker tilgang kun til de applikasjonene eller ressursene de absolutt trenger, og til og med til en enkelt, spesifikk arbeidsmengde. Dette gir svært detaljert tilgangskontroll, noe som forsterker den interne sikkerheten.

Et annet viktig poeng er at IT-teamet, takket være modeller som desktopvirtualisering, beholder sentralisert kontroll over oppdateringer, oppdateringer og konfigurasjoner , noe som ville være vanskelig å garantere i mange brukerstillinger hvis hver person administrerte sin egen datamaskin.

Moderne hypervisorer har vanligvis en mindre angrepsflate enn noen tradisjonelle maskinvareløsninger , ettersom de er spesielt utviklet for å minimere unødvendige komponenter. Videre oppdateres de ofte, og inkluderer sikkerhetsoppdateringer for å håndtere nye trusler.

Sikkerhetsrisikoer og vanlige utfordringer

På den annen side introduserer et virtualisert miljø et ekstra lag med kompleksitet. Over tid kan virtuelle maskiner lett spre seg nesten ukontrollert, sammen med glemte testkloner, uvedlikeholdte utviklingsmiljøer og så videre. Denne ukontrollerte utvidelsen av virtuelle maskiner er en av de vanligste risikoene.

Forlatte virtuelle maskiner fortsetter ofte å bruke ressurser, og enda verre, det er usannsynlig at de blir oppdatert eller oppdatert . Dette gjør dem til enkle mål for en angriper som leter etter svakheter i infrastrukturen.

Et annet viktig poeng er at selv om isolasjon mellom virtuelle maskiner begrenser visse typer angrep, beskytter det ikke mot distribuerte tjenestenektangrep (DDoS) . Hvis én virtuell maskin mottar en flom av ondsinnet trafikk som overbelaster vertens ressurser, vil ytelsen til de andre virtuelle maskinene som deler den serveren også bli påvirket.

Videre betyr selve konsolideringen at en alvorlig feil i den fysiske serveren kan føre til at flere virtuelle maskiner slår ned samtidig, noe som øker den potensielle effekten hvis arkitekturen ikke er godt designet med redundans.

Beste praksis for å styrke sikkerheten i virtualiserte miljøer

For å redusere disse risikoene er det viktig å anvende en rekke gode fremgangsmåter:

• Hold all programvare og fastvare oppdatert av virtualiseringsplattformen, hypervisorer, gjesteoperativsystemer og tilhørende maskinvare.
• Installer og oppdater spesifikke sikkerhetsløsninger for virtuelle miljøer (antivirus, antimalware, overvåkingsverktøy og hypervisorbeskyttelse).
• Streng kontroll over hvem som har tilgang til virtualiseringsadministrasjonskonsollen og de virtuelle maskinene, med sterk autentisering og minimumskrav til tillatelser.
• Krypter nettverkstrafikk mellom verter og mellom virtuelle maskiner som håndterer sensitiv informasjon.
• Fjern eller slå av ubrukte virtuelle maskiner og ha en tydelig prosess for å legge til og fjerne virtuelle maskiner.
• Lag regelmessige sikkerhetskopier av virtuelle maskiner og de fysiske serverne de er avhengige av.
• Definer veldokumenterte bruksregler for virtuelle maskiner og verter, inkludert konfigurasjonsstandarder, oppdateringer og revisjon.

Virtualisering utover serveren: lagring, nettverk, data og skrivebord

Virtualisering er ikke begrenset til servere; det kan også brukes på andre viktige infrastrukturkomponenter.

Lagringsvirtualisering

Lagringsvirtualisering lar deg forene og abstrahere kapasiteten til forskjellige fysiske systemer (NAS, SAN, arrayer fra forskjellige produsenter) til et stort virtuelt lagringsbasseng.

Ved hjelp av administrasjonsprogramvare kan administratorer allokere, flytte og optimalisere lagringsplass uten å bekymre seg for detaljene til hver fysiske enhet. Dette forenkler oppgaver som arkivering, sikkerhetskopiering og gjenoppretting ved å se på lagring som én logisk ressurs.

Nettverksvirtualisering

I bedriftsnettverk med flere lokasjoner finnes det en rekke fysiske enheter (svitsjer, rutere, brannmurer, lastbalanserere). Nettverksvirtualisering har som mål å sentralisere administrasjonen av disse ressursene og definere nettverksatferd i programvare.

To vanlige tilnærminger er:

• Software-Defined Networking (SDN)Nettverkets kontrollplan er abstrahert fra maskinvaren og administreres av programvare. Dette tillater for eksempel å prioritere videosamtaletrafikk fremfor andre applikasjoner for å opprettholde en stabil tjenestekvalitet.
• Virtualisering av nettverksfunksjoner (NFV)I stedet for å stole på dedikerte enheter, kjøres funksjoner som brannmurer, lastbalanserere eller trafikkanalysatorer virtuelt, noe som forbedrer fleksibiliteten og rask tjenestedistribusjon.

Datavirtualisering

I mange organisasjoner distribueres data på tvers av forskjellige systemer, formater og steder (offentlig sky, privat sky, lokale datasentre osv.). Datavirtualisering skaper et mellomlag som forener applikasjonstilgang til alle disse heterogene kildene.

Datavirtualiseringsverktøy håndterer behandlingsforespørsler og retur av informasjon i riktig format , uten at applikasjoner må vite kilden til hver dataenhet. Dette gir større fleksibilitet for integrering og analyse på tvers av ulike avdelinger.

Søknadsvirtualisering

Applikasjonsvirtualisering lar programmer kjøre på andre operativsystemer enn de de er designet for, uten at de trenger å installere applikasjonen direkte på brukerens datamaskin.

Noen vanlige tilnærminger er:

• ApplikasjonsstrømmingApplikasjonen kjører på en ekstern server og «strømmes» til brukerens enhet bare når det er nødvendig.
• Serverbasert virtualiseringBrukere får tilgang til den eksterne appen via en nettleser eller en spesifikk klient, uten lokal installasjon.
• Lokal virtualiseringApplikasjonskoden er innkapslet i sitt eget miljø, slik at den fungerer på forskjellige operativsystemer uten endringer.

Virtualisering av skrivebord

Mange bedrifter har brukere som trenger skrivebord med svært forskjellige konfigurasjoner (for eksempel kundeserviceteam med Windows 10 og CRM, markedsavdelinger med spesifikke programvareversjoner osv.).

Desktop-virtualisering lar deg kjøre forskjellige desktop-operativsystemer i virtuelle maskiner og gi brukere ekstern tilgang. Dette gjør det mulig for IT å sentralt administrere alle skrivebord , styrke sikkerheten og redusere maskinvarekostnader.

To vanlige modeller er:

• Virtuell skrivebordsinfrastruktur (VDI)Stasjonære datamaskiner kjører på eksterne servere, og brukere kobler seg til fra tynne klientenheter eller vanlige PC-er.
• Lokal desktop virtualiseringHypervisoren kjører på brukerens egen datamaskin og oppretter en virtuell maskin med et annet operativsystem, noe som gjør det enkelt å bytte mellom lokale og virtuelle miljøer.

Virtualisering i robuste datasentre: viktige trinn for en sikker implementering

I datasentermiljøer øker virtualisering verdien av infrastrukturen ytterligere, men det krever planlegging. En godt strukturert tilnærming inkluderer vanligvis:

• Vurdering av nødvendige ressurserBeregn hvilken CPU-, minne-, lagrings- og nettverkskapasitet arbeidsbelastningene som skal virtualiseres vil kreve.
• Riktig lisenshåndteringGjennomgå lisenser for virtualiseringsprogramvare, operativsystemer og applikasjoner for å unngå overraskelser knyttet til kostnader eller samsvar med regler.
• Design av robuste backupsystemer: definerer hvordan sikkerhetskopier av virtuelle maskiner og verter skal gjøres før og under migreringen.
• Tydelig overgangsplanBestem rekkefølgen for migrering fra fysiske til virtuelle servere, og minimer tjenesteavbrudd.
• Optimalisering av IT-infrastrukturAnvend beste praksis for ytelse, sikkerhet, skalerbarhet og høy tilgjengelighet i det virtualiserte miljøet.
• Støtte fra spesialisterÅ ha ekstern ekspertstøtte kan utgjøre hele forskjellen i komplekse prosjekter, spesielt i store datasentre.

Virtualisering, hybridsky og infrastrukturoptimalisering

Kombinasjonen av virtualisering på stedet med offentlige skytjenester resulterer i svært fleksible hybride skyarkitekturer.

I det interne datasenteret tillater virtualisering opprettelse av uavhengige servere på samme maskinvare , forenkler testing av nye applikasjoner, vedlikeholder eldre systemer uten å kjøpe utdatert maskinvare og utfører effektive sikkerhetskopier.

Hybridskyen tillater på sin side:

• Skaler arbeidsbelastninger til skyen når etterspørselen overstiger den lokale kapasiteten.
• Sikkerhetskopier dataene dine til skyen for å styrke katastrofeberedskapen.
• Migrer applikasjoner mellom lokalt miljø og skyen med færre avbrudd.

Beste praksis for administrasjon og optimalisering av virtuelle maskiner

For at virtualisering skal oppfylle løftet om optimalisering uten å utarte til kaos, er det viktig å ta vare på den daglige administrasjonen av virtuelle maskiner.

Noen viktige anbefalinger er:

• Implementer kontrollert selvbetjeningsadministrasjonÅ tillate visse team å opprette sine egne virtuelle maskiner, men innenfor en katalog og med klare grenser, forhindrer overdreven spredning.
• Definer standard VM-malerBruk basisbilder med riktig størrelse og konfigurasjon, noe som fremskynder implementeringer og sikrer konsistens.
• Overvåk ytelsen kontinuerligBruk overvåkingsverktøy for å oppdage flaskehalser, overbelastning og overdimensjonerte eller underutnyttede virtuelle maskiner.
• Sikre de virtuelle maskinene på riktig måteKonfigurer passende tillatelser, nettverkssegmentering og retningslinjer for ekstern tilgang med avansert autentisering.
• Valg av en spesifikk sikkerhetskopieringsplattform for virtuelle maskiner, noe som muliggjør raske og detaljerte gjenopprettinger.

Servervirtualisering, kombinert med riktig IT-optimalisering, muliggjør bygging av en mye mer effektiv, sikker og fleksibel infrastruktur , som er i stand til å tilpasse seg tempoet i virksomheten uten å skyte i været med kostnader eller kompleksitet. Med god planlegging, passende verktøy og ansvarlig styring av sikkerhet, sikkerhetskopiering og ytelse, blir denne teknologien en ekte strategisk ressurs for selskapet, snarere enn bare nok en forbigående teknologisk trend.