Kaj je virtualizacija in kako jo aktivirati korak za korakom

Informatec Digital » Viri » Kaj je virtualizacija in kako jo aktivirati korak za korakom

Virtualizacija je postala ključna komponenta vsake sodobne tehnološke infrastrukture. Je temelj oblaka, današnjih podatkovnih centrov in mnogih orodij, ki jih uporabljamo vsak dan, ne da bi se tega sploh zavedali. Vendar pa kljub svoji široki uporabi še vedno sproža številna vprašanja: kaj točno je, čemu služi, ali se splača za mala podjetja in kako jo aktivirate na standardnem računalniku?

V naslednjih vrsticah bomo podali celovit, a dostopen pregled virtualizacije, kako deluje in kako jo omogočiti v računalniku. Raziskali bomo tudi različne vrste virtualizacije (strežniki, omrežja, podatki, aplikacije, namizni računalniki), njihove prednosti in slabosti ter zakaj je postala standard v večini organizacij.

Kaj je virtualizacija in zakaj je tako pomembna?

Ko govorimo o virtualizaciji, mislimo na tehnologijo, ki omogoča razdelitev enega fizičnega računalnika (običajno strežnika) na več neodvisnih virtualnih strojev. Vsak od teh virtualnih strojev ima lahko svoj operacijski sistem (Windows, Linux itd.) in svoje dodeljene vire (pomnilnik, CPU, pomnilnik), kot da bi bil ločen računalnik.

Zanimivo je, da vsak virtualni stroj od znotraj verjame, da deluje v namenskem okolju , kot da bi imel svojo lastno strojno opremo. V resnici pa ni tako: deli isti fizični strežnik z drugimi virtualnimi stroji, vendar se vse upravlja prek programske plasti, ki pregledno ustvarja to iluzijo.

Zahvaljujoč temu pristopu lahko namesto številnih premalo izkoriščenih strežnikov osredotočimo več delovnih obremenitev na manj fizičnih strojev , kar veliko bolje izkoristi razpoložljivo moč. To se odraža v prihranku prostora, prihranku energije , nižjih stroških strojne opreme in veliko bolj prilagodljivem upravljanju.

Ta koncept ni nov: v šestdesetih in sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je IBM izvedel prve teste souporabe računalniških virov med različnimi uporabniki, prav za izboljšanje učinkovitosti. Šele konec devetdesetih in v začetku leta 2000 se je virtualizacija zaradi naraščajočih potreb po IT in naraščajočih stroškov vzdrževanja tolikšne količine opreme uveljavila in postala privzeti model v podatkovnih centrih in podjetjih.

Kako deluje virtualizacija: hipervizor in virtualni stroji

Za popolno razumevanje delovanja virtualizacije nam bo v pomoč preprosta metafora: predstavljajte si ogromen hotel, ki je le en odprt prostor . Če ga pustimo takšnega, kot je, zapravljamo dragocene kvadratne metre. Logična rešitev je, da ga razdelimo na ločene sobe, vsaka s svojimi vrati, posteljo in kopalnico, vendar si vse delijo isto stavbo.

V tem primeru bi bila hotelska stavba fizični strežnik , sobe pa različni virtualni stroji. Vsaka soba ima svoj prostor in vire, vendar so vsi odvisni od iste stavbe. V računalništvu pri virtualizaciji vzamemo fizično strojno opremo in jo logično razdelimo na več virtualnih strojev, ki delujejo hkrati, ne da bi se medsebojno motili.

Da bi ta čarovnija delovala, potrebujemo dva temeljna elementa: virtualni stroj in hipervizor . Virtualni stroj je, preprosto povedano, računalnik, ustvarjen s programsko opremo, z lastno konfiguracijo procesorja, RAM-a, diska in virtualnih naprav. Poleg tega namestimo gostujoči operacijski sistem (Windows, Linux itd.), ki se obnaša natanko tako kot fizični računalnik: potrebuje licence, posodobitve, protivirusno programsko opremo in je ranljiv za napade, če ni ustrezno zaščiten.

Drugi ključni akter je hipervizor. Ta programska komponenta ustvarja virtualizacijski sloj, ki se nahaja med strojno opremo in virtualnimi stroji . Njegova naloga je dinamično dodeljevanje fizičnih virov med različnimi virtualnimi stroji, zaradi česar vsak od njih "misli", da ima strojno opremo na voljo. Če virtualni stroj v danem trenutku potrebuje več procesorja ali RAM-a, hipervizor poskrbi za njegovo dodelitev (če je na voljo).

Za optimalno delovanje je ključnega pomena, da hipervizor, shramba in omrežje delujejo stabilno . Težava z diskom ali omrežno kartico na fizičnem strežniku lahko vpliva na vse virtualne stroje, ki ga uporabljajo. Vendar pa je na logični ravni vsako virtualno okolje izolirano in napaka znotraj enega virtualnega stroja (na primer zlonamerna programska oprema ali napačna konfiguracija) ne bi smela vplivati ​​na druge.

Včasih se spregleda varnost: ker vsak gostujoči operacijski sistem deluje enako kot tisti, nameščen na pravem računalniku , ima tudi enake ranljivosti. Zato je pomembno vzdrževati ukrepe, kot so protivirusna programska oprema, posodobitve, šifriranje in dobre prakse, razen če je bil virtualni stroj ustvarjen posebej za testiranje napadov ali laboratorijske namene.

Kakšen je namen virtualizacije v vsakdanjem življenju?

Poleg teorije si je virtualizacija prislužila svoje mesto, ker rešuje zelo specifične probleme v vsakodnevnem poslovanju podjetij . Ena najpogostejših uporab je možnost delovanja več logičnih strežnikov na enem fizičnem strežniku, s čimer se zmanjša število računalnikov, potrebnih za uvajanje aplikacij in storitev.

Prav tako je izjemno uporaben za testiranje operacijskih sistemov ali novih različic, ne da bi pri tem ogrozili produkcijsko okolje, ali celo za testiranje programov brez okužbe z uporabo sistema Windows Sandbox.

Drug tipičen scenarij je, ko je treba še naprej uporabljati zastarelo programsko opremo, ki deluje le na zastarelih operacijskih sistemih . Namesto vzdrževanja starega, ranljivega stroja je sistem virtualiziran in deluje na sodobnem strežniku, kar zmanjša tveganje in poenostavi vzdrževanje.

Na ravni infrastrukture vam virtualizacija omogoča, da povečate zmogljivost vaših strežnikov z optimizacijo uporabe procesorja, RAM-a in pomnilnika. To zmanjša čas izpadov, izboljša odzivne čase aplikacij in olajša nemoteno rast ali prilagajanje vašega IT-okolja.

Zaradi vseh teh razlogov je virtualizacija za mnoga podjetja, velika in mala, postala ena najboljših naložb v tehnologijo : zmanjšuje količino potrebne strojne opreme, zagotavlja enkapsulacijo storitev, izboljšuje izolacijo med okolji in daje ogromno neodvisnost pri izbiri ponudnikov in arhitektur.

Vrste virtualizacije: onkraj virtualnih strojev

Čeprav se virtualizacija pogosto povezuje le z izvajanjem virtualnih strojev na strežniku, je v resnici mogoče virtualizirati praktično vsak gradnik IT . To vključuje strežnike, shrambe, omrežja, podatke, aplikacije in celo celotne namizne računalnike za končne uporabnike.

Po definiciji analitičnih podjetij, kot je Gartner, je virtualizacija abstrakcija IT-virov, ki pred uporabniki skrije njihovo fizično naravo. S tega vidika predstavimo logični vir (strežnik, disk, virtualno omrežje itd.), hkrati pa skrijemo kompleksnost osnovne strojne opreme, kar se zelo dobro ujema s trenutnimi modeli računalništva v oblaku.

Zgodovinski razvoj razkriva tudi še eno pomembno idejo: virtualizacija je drastično zmanjšala stroške dostopa do računalniške moči . Današnji strežniki so tako zmogljivi, da bi brez virtualizacije številne delovne obremenitve pustile znaten del te moči neizkoriščen. Z združevanjem storitev v virtualne stroje povečamo učinkovitost strojne opreme in zmanjšamo stroške.

Sedaj bomo razčlenili glavne različice virtualizacije, ki se uporabljajo v praksi, in si ogledali, čemu je namenjena vsaka od njih ter kakšen je njen prispevek v sodobni arhitekturi.

Virtualizacija strežnika

Virtualizacija strežnikov je verjetno najbolj znana vrsta. Gre za razdelitev fizičnega strežnika na več virtualnih strežnikov , od katerih ima vsak svoj operacijski sistem in aplikacije. Brez te tehnologije bi imeli številni fizični strežniki velik del svoje procesorske zmogljivosti neizkoriščen , saj bi izvajali le zelo specifično aplikacijo ali storitev. Z združitvijo več logičnih strežnikov na en fizični strežnik se poveča učinkovitost, zmanjša število naprav, poenostavi administracija ter znižajo stroški energije in prostora.

Virtualizacija pomnilnika

V primeru shranjevanja je ideja združiti in abstrahirati različne fizične podatkovne naprave , kot so polja SAN, sistemi NAS ali lokalni diski, v velik bazen virtualnega shranjevanja. Čeprav lahko osnovna strojna oprema prihaja od različnih proizvajalcev in uporablja različne tehnologije, jo skrbniki dojemajo kot eno samo logično enoto, ki jo upravlja programska oprema.

Zahvaljujoč temu je veliko lažje optimizirati naloge, kot so varnostne kopije, arhiviranje in obnovitev , saj delate s tem enotnim naborom zmogljivosti. Prav tako lahko premikate informacije med različnimi fizičnimi napravami, ne da bi se aplikacije zavedale spremembe, kar zagotavlja prilagodljivost in neprekinjenost storitev.

Virtualizacija omrežja

Korporativna omrežja so običajno sestavljena iz precej heterogene mešanice stikal, usmerjevalnikov, požarnih zidov in drugih naprav, razporejenih po več lokacijah. Upravljanje vsega tega z ročnim dostopom do vsakega kosa fizične opreme je zapleteno in ni zelo prilagodljivo, zlasti v podjetjih z veliko lokacijami.

Virtualizacija omrežja združuje in abstrahira omrežne vire, tako da jih je mogoče centralno upravljati s programsko opremo. To skrbnikom omogoča, da določijo pravilnike, poti, segmentacijo in varnostna pravila, ne da bi morali ročno spreminjati vsako fizično napravo, kar poenostavi delovanje omrežja.

Znotraj virtualizacije omrežij izstopata dva pristopa. Po eni strani obstajajo programsko definirana omrežja (SDN), kjer je nadzor usmerjanja prometa ločen od fizičnih naprav in se upravlja na višji logični ravni. To omogoča na primer dajanje prednosti prometu video klicev pred drugimi aplikacijami , da se zagotovi stabilna kakovost spletnih sestankov.

Po drugi strani pa imamo virtualizacijo omrežnih funkcij (NFV). Ta vključuje virtualizacijo funkcij, ki so bile prej odvisne od določenih naprav , kot so požarni zidovi, uravnalniki obremenitve ali analizatorji prometa. To nam omogoča, da te funkcije uvedemo, premaknemo ali prilagodimo, kot da bi bile programske storitve, ne da bi za vsako od njih kupili namensko fizično napravo.

Virtualizacija podatkov

Večina sodobnih organizacij obdeluje podatke iz več virov, v različnih oblikah in na različnih mestih : lokalne baze podatkov, oblačni sistemi, aplikacije SaaS, ploščate datoteke itd. Integracija vseh teh informacij in njihova dostopnost za aplikacije ni lahka naloga.

Virtualizacija podatkov uvaja programsko plast med viri podatkov in aplikacijami, ki jih porabijo . Ko aplikacija zahteva informacije, jih virtualizacijska plast poišče v ustreznih sistemih, jih pretvori in vrne v ustrezni obliki, ne da bi aplikacija morala vedeti podrobnosti o tem, kje so dejansko shranjene.

Ta pristop omogoča večjo prilagodljivost pri integraciji podatkov , olajša analitične projekte, ki združujejo informacije z različnih področij, in skrajša čas, potreben za zagon novih poročil ali nadzornih plošč, saj se izogne ​​​​nenehnemu podvajanju podatkov med sistemi.

Virtualizacija aplikacij

Na področju aplikacij si virtualizacija prizadeva omogočiti istemu programu delovanje v operacijskih sistemih, za katere ni bil prvotno zasnovan , ali pa to storiti brez potrebe po tradicionalni namestitvi na računalnik vsakega uporabnika. To ponuja veliko udobja pri obsežnih uvajanjih.

To lahko dosežemo na več načinov. Eden od njih je pretakanje aplikacij , kjer se aplikacija izvaja z oddaljenega strežnika in se v danem trenutku na uporabnikov računalnik pošljejo le potrebni podatki. Druga možnost je virtualizacija aplikacij na strežniku, kjer uporabniki dostopajo do aplikacije prek brskalnika ali tankega odjemalca, brez lokalne namestitve.

Obstaja tudi lokalna virtualizacija aplikacij, ki vključuje pakiranje kode skupaj z lastnim izoliranim okoljem , tako da lahko deluje v različnih operacijskih sistemih, ne da bi bila odvisna od knjižnic, nameščenih v računalniku. V vseh primerih je cilj poenostaviti upravljanje, zmanjšati težave z združljivostjo in uporabnikom olajšati dostop do orodij, ki jih potrebujejo, brez glavobolov.

Virtualizacija namizja

V mnogih podjetjih obstajajo netehnični uporabniški profili, ki potrebujejo le namizje z določenimi standardnimi aplikacijami (pisarniški paketi, CRM, prodajna orodja itd.). Upravljanje stotin fizičnih računalnikov z različnimi različicami sistema Windows je lahko velika težava za podporo.

Virtualizacija namizja omogoča zagon različnih operacijskih sistemov za namizne računalnike kot virtualnih strojev , s katerimi se uporabniki povezujejo na daljavo. Na ta način namizje namesto zanašanja na lokalno strojno opremo »živi« na centralnem strežniku in se od tam upravlja, kar prihrani stroške in poveča varnost.

V tem kontekstu infrastruktura virtualnih namiznih računalnikov (VDI) izvaja celotna namizja na oddaljenem strežniku , medtem ko uporabniki do njih dostopajo z odjemalskimi napravami (tanki odjemalci, osnovni osebni računalniki, tablice itd.). Druga različica je virtualizacija lokalnih namiznih računalnikov, pri kateri hipervizor deluje neposredno na uporabnikovem računalniku, uporabnik pa lahko preklaplja med svojim glavnim operacijskim sistemom in dodatnim virtualnim namizjem tako enostavno kot med aplikacijami.

Prednosti virtualizacije v organizaciji

Seznam prednosti, ki jih ponuja virtualizacija, je dolg, zato se pogosto reče, da noben nedavni napredek na področju IT ni ponudil toliko merljivih prednosti . Prva večja prednost je zmanjšanje tveganj in stroškov: en sam, dovolj velik fizični strežnik lahko gosti veliko virtualnih strežnikov, s čimer se zmanjša količina potrebne strojne opreme, prostor, ki ga zaseda, in poraba energije.

Poleg tega virtualizacija olajša spremljanje in nadzor delovnih obremenitev . Skrbniki lahko v realnem času vidijo, kako se vsak virtualni stroj obnaša, katere vire porablja in ali obstajajo ozka grla. Ta preglednost pomaga predvideti težave, načrtovati širitve in nadzorovati delovanje.

Druga zelo cenjena funkcija je priljubljena »migracija v živo« virtualnih strojev. Ta zmogljivost omogoča premikanje virtualnega stroja z enega fizičnega strežnika na drugega brez prekinitve storitve , kar je v povsem fizičnem okolju nepredstavljivo. To poenostavi naloge, kot so vzdrževanje strojne opreme, posodobitve vdelane programske opreme in uravnoteženje obremenitve, ne da bi pri tem motilo uporabnike.

Prednosti imajo tudi varnostno kopiranje in kloniranje. S sistemi, vgrajenimi v virtualne stroje, je varnostno kopiranje ali kloniranje strežnika veliko hitrejše in enostavnejše. V primeru katastrofe ali resne okvare je mogoče virtualni stroj hitro obnoviti, kar zmanjša vpliv na poslovanje.

Poleg vsega naštetega se zmanjša tudi poraba energije , saj je bilo prej potrebnih več stalno delujočih naprav, zdaj vse mogoče osredotočiti na manjše število zmogljivejših strežnikov. V velikih organizacijah so prihranki pri električni energiji in hlajenju zelo pomembni in prispevajo k strategijam trajnosti.

Virtualizacija je odlična prednost tudi pri načrtih za obnovo po katastrofi. Možno je vzdrževati replike ali slike virtualnih strojev v drugih podatkovnih centrih ali v oblaku, pripravljene za uporabo, če gre kaj narobe. Še pred kritično nadgradnjo je mogoče narediti popolne posnetke sistema, da se v primeru težave povrne prejšnje stanje.

Z administrativnega vidika delo z virtualnimi strežniki precej poenostavlja in centralizira upravljanje , zlasti v okoljih s sistemsko administracijo Linux . Posodabljanje, uvajanje aplikacij, nameščanje varnostnih popravkov ali spreminjanje konfiguracij je mogoče izvajati orkestrirano in v mnogih primerih avtomatizirano, kar IT ekipo osvobodi ponavljajočih se nalog.

Izolacija, ki jo zagotavljajo virtualna okolja, ponuja tudi dodatno plast varnosti. Napaka ali okužba v enem virtualnem stroju ne vpliva nujno na ostale ali glavni strežnik, če je okolje pravilno segmentirano. To omogoča ustvarjanje bolj nadzorovanih con za testiranje, razvoj ali dostop od zunaj organizacije.

Nenazadnje je treba poudariti še možnost dodeljevanja ali skaliranja virov z veliko hitrostjo . Če aplikaciji primanjkuje RAM-a ali CPU-ja, je mogoče iz hipervizorja dodeliti več virov, ne da bi bilo treba fizično zamenjati komponente. Z manj strojnimi komponentami, ki lahko odpovejo, se zmanjša vzdrževanje in izboljša splošna zanesljivost.

Slabosti in izzivi virtualizacije

Kljub vsem prednostim virtualizacija ni popolna. Eden njenih največjih izzivov je, da fizični stroj, ki gosti virtualne stroje, postane ključni element . Če ta strežnik odpove zaradi okvare strojne opreme, bodo to vplivalo na vse virtualne stroje, ki jih gosti, zato je ključnega pomena vlagati v redundanco in najboljše prakse za visoko razpoložljivost.

Pomembno si je tudi zapomniti, da je zmogljivost virtualnega stroja običajno nekoliko nižja od zmogljivosti namenskega fizičnega strežnika , zlasti v zelo zahtevnih okoljih ali okoljih z zelo intenzivnimi V/I obremenitvami. Čeprav se je razlika zaradi moči sodobnih strežnikov močno zmanjšala, ostaja dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri projektih, ki so zelo občutljivi na zakasnitev.

Drug izziv, zlasti za mala podjetja, je začetna naložba v licence in ustrezno strojno opremo ter potreba po pravilni konfiguraciji komponent računalnika . Postavitev resne platforme za virtualizacijo zahteva strežnike z veliko RAM-a, dobrim shranjevanjem in v mnogih primerih plačljivo programsko opremo ali naročninami. Brez ustreznega načrtovanja obstaja tveganje, da vam zmanjka virov ali da boste hitro preobremenjeni.

Poleg tega nekateri prodajalci programske opreme vežejo svoje licence na število virtualnih strojev ali porabo procesorja , kar lahko poveča stroške določenih uvedb. Preden aplikacije premaknete v virtualizirana okolja, je priporočljivo skrbno pregledati licenčne pogoje, da se izognete nepričakovanim računom.

Pravilno načrtovanje je še ena ključna točka: če ne izračunate natančno, koliko virtualnih strežnikov potrebujete, katere vire bodo porabili in kako se bo okolje razvijalo, lahko na koncu pride do preobremenjenih strežnikov , kar neposredno vpliva na delovanje. Slaba zasnova platforme ustvarja več težav, kot jih rešuje.

Nenazadnje virtualizacija zahteva, da so skrbniki usposobljeni za nova orodja in koncepte . To se lahko razume kot pozitivna naložba v znanje, vendar zahteva tudi čas in trud, ki ju včasih primanjkuje. Nekatere platforme imajo precejšnjo krivuljo učenja, zato je to vredno upoštevati pri načrtovanju uvedbe.

Kako omogočiti virtualizacijo v BIOS-u ali UEFI-ju

Za izkoriščanje številnih teh tehnologij na ravni uporabnika ali v laboratorijskih okoljih je bistveno omogočiti funkcije virtualizacije v strojni opremi računalnika. Pri procesorjih Intel se to običajno imenuje Intel VT-x ali Intel Virtualization Technology, medtem ko je pri procesorjih AMD znano kot AMD-V.

Za aktiviranje teh možnosti morate dostopati do vmesnika vdelane programske opreme računalnika, pa naj gre za klasični BIOS ali sodobni UEFI . Videz tega menija je v celoti odvisen od proizvajalca računalnika ali matične plošče: nekateri uporabljajo zelo grafične vmesnike, drugi pa imajo še vedno bolj osnovne zaslone, vendar je splošni koncept enak. Če potrebujete vodnik po korakih, si oglejte, kako konfigurirati BIOS ali UEFI.

Za dostop do njega morate običajno pritisniti določeno tipko takoj ob vklopu računalnika , preden se zažene operacijski sistem. Najpogostejše tipke so Delete, F2, F10, F12 ali Esc, odvisno od modela. V mnogih primerih se na začetnem zaslonu prikaže sporočilo, kot je »Pritisnite F2 za vstop v nastavitev« ali podobno, ki označuje pravilno tipko.

Ko ste v BIOS-u ali UEFI-ju, boste morali poiskati razdelek, povezan s CPU, Advanced, Security ali podobnim , kjer se običajno nahajajo možnosti virtualizacije. Imena se lahko razlikujejo (Intel VT-x, Intel Virtualization Technology, SVM, AMD-V…), vendar v vseh primerih gre za omogočanje teh funkcij, da jih lahko hipervizor uporablja.

Mnogi proizvajalci na svojih spletnih straneh ponujajo posebna navodila, ki natančno pojasnjujejo, kje se na njihovih modelih nahaja možnost virtualizacije. Če vaše blagovne znamke ni na seznamu običajnih navodil ali če uporabljate matično ploščo z razvijalsko vdelano programsko opremo, kot sta AMI ali Phoenix, je najbolje, da si ogledate uradno dokumentacijo za vašo napravo ali ustrezni BIOS/UEFI.

Ko omogočite virtualizacijo in shranite spremembe, se bo računalnik samodejno znova zagnal . Nato lahko namestite programsko opremo za virtualizacijo (VirtualBox, Hyper-V, VMware itd.) in ustvarite virtualne stroje, ki izkoriščajo te strojne zmogljivosti za boljšo zmogljivost in večjo stabilnost.

Kot pomembno podrobnost ne pozabite, da se možnosti in meniji med proizvajalci precej razlikujejo . Če ne najdete pravih nastavitev, je dobro preveriti priročnik za matično ploščo ali prenosnik ali poiskati svoj model na spletni strani za podporo proizvajalca, saj vsak proizvajalec te funkcije umešča v nekoliko drugačne razdelke.

Glede na vse zgoraj navedeno je jasno, zakaj je virtualizacija v središču današnje tehnološke krajine: omogoča prehod iz togih fizičnih virov v prilagodljive virtualne vire , olajša skalabilnost, zmanjšuje stroške, izboljšuje neprekinjeno poslovanje in utira pot bolj sodelovalnim in interoperabilnim arhitekturam. Če je dobro načrtovana, je ekipa ustrezno usposobljena in je vpliv na kritično strojno opremo jasno razumljen, virtualizacija ponuja več prednosti kot slabosti in postane temeljni zaveznik pri digitalni transformaciji.