Введение

  В современных центрах обработки данных виртуализация быстро переходит из категории «желательных» в категорию «обязательных» технологий. Поэтому многим директорам центров обработки данных и ИТ-подразделений требуется помощь при внедрении виртуализации и использовании преимуществ новейших процессоров Intel и технологии виртуализации. В настоящем руководстве содержится описание процессов планирования и реализации типичного виртуализационного проекта, разделенного на шесть этапов или фаз.

  Каждый проект виртуализации имеет свои особенности (нет универсального рецепта на все случаи жизни), поэтому невозможно дать исчерпывающие рекомендации для всех подобных проектов. В настоящем документе приведены наиболее популярные практические методы, которые следует применять на каждом из шести этапов.

  Внедрение виртуализации на 80% представляет собой планирование и только на 20% — реализацию планов. Поэтому тщательное планирование — залог достижения желаемого результата.

Этап I: Бизнес- и ИТ-требования
  Успех проекта виртуализации зависит от четкого понимания бизнес- и ИТ-требований, которые определяют объем проекта, его цели и график реализации.

Типичные цели виртуализации:

• Сокращение капитальных расходов (CAPEX).
• Повышение эффективности обслуживания, маневренности и оперативных преимуществ (OPEX).
•Одновременная реализация CAPEX и OPEX.

  Обычно бизнес- и ИТ-требования проектов CAPEX связаны с проблемами перерасхода ресурсов, например с неэффективными энергопотреблением и кондиционированием или с разрастанием парка серверов. Стратегии сокращения капитальных расходов могут включать в себя:

• консолидацию серверов для повышения уровня использования их ресурсов;
• перенос приложений и данных с крупных серверов класса мэйнфреймов на серверы массовой категории с эффективным энергопотреблением;
• создание сред для разработки и тестирования.

  Бизнес- и ИТ-требования проектов OPEX, как правило, фокусируются на оптимизации работы центра обработки данных и управлении им в целях улучшения обработки данных в условиях непредсказуемых пиковых нагрузок, повышения уровня готовности, расширения возможности восстановления после аварий и обеспечения динамического управления энергопотреблением. Стратегии повышения OPEX предполагают

• Развертывание и масштабирование виртуальных машин (VM), а не физических серверов для сокращения затрат времени на установку и инициализацию по сравнению с конфигурированием новых физических серверов, а также для оперативной адаптации по требованию к непредсказуемым пиковым нагрузкам.
• Повышение избыточности для достижения более высокого уровня готовности.
• Дублирование данных на виртуальных машинах для совершенствования средств восстановления после аварий и обеспечения непрерывности бизнес-процессов.
• Осуществление динамического выравнивания нагрузки по всему пулу серверов для улучшения управления питанием.

График реализации проекта
  Чтобы гарантировать планомерное осуществление проекта и достижение его целей, необходимо разработать график проекта и показатели успешности для каждого его этапа. Информация о шести этапах, описанных в данном документе, и задачах, требующих решения, поможет составить такой график.

Этап II: Изучение и определение
  Прежде чем приступить к проекту виртуализации, ИТ-менеджер должен провести оценку преимуществ, которые может принести конкретный проект виртуализации для имеющейся инфраструктуры. Действия, которые выполняются после определения целей проекта и составления его графика, включают в себя:

  • Изучение ресурсов имеющейся инфраструктуры, с тем чтобы выяснить возможности использования ее преимуществ.
  • Определение новых аппаратных и программных требований с учетом необходимых для виртуализации вычислительных ресурсов и форм-фактора, поддерживаемых функций, предполагаемых моделей использования и обрабатываемых данных, а также подхода к резервному копированию виртуальных машин.

Изучение ресурсов
  Типичному центру обработки данных, в котором планируется провести виртуализацию, необходимы серверы, отвечающие требованиям, предъявляемым к вычислительным ресурсам и памяти, централизованные системы хранения данных (например SAN, iSCSI, NAS или FCoE), а также средства управления виртуальными и невиртуальными системами. Важно отметить, что для работы некоторых приложений может потребоваться выделенный физический сервер. Зачастую это означает невозможность виртуализации всего центра обработки данных. Таким образом, ИТ-менеджеру нужны средства управления как виртуальными, так и невиртуальными системами.

  Оценка инфраструктуры позволит определить, какие оборудование, сетевые ресурсы и системы хранения данных могут быть использованы или реструктурированы для виртуализации. В ходе такой оценки важно рассмотреть как текущий уровень загрузки ресурсов центра обработки данных, так и планы пользователей, способные привести в будущем к повышению нагрузки, а также возможность добавления новых приложений/моделей использования. Например, компания может выступить с экологической инициативой, что в перспективе потребует сохранения ежегодного потребления электроэнергии на одном уровне при повышении нагрузки. Для этого понадобится стратегия замены устаревших систем новыми - высокопроизводительными и энергоэффективными.

Оценка оборудования
  Сбор инвентаризационной информации позволит ИТ-менеджерам оценить, какие из имеющихся систем можно использовать в качестве физических серверов, на которых размещаются виртуальные машины, какие придется утилизировать, сколько новых систем потребуется и какие серверы наилучшим образом подойдут для виртуализации. В идеальном случае при инвентаризации серверов в центре обработки данных ИТ-менеджеры могут применять (если имеется возможность) централизованную базу данных или инструментальное средство исследования ресурсов. Типичные данные, которые необходимо собрать для каждого сервера:

•  характеристики ОС и приложения;
• характеристики процессора;
•  данные об использовании памяти как при пиковой, так и при средней нагрузке;
•  среднее энергопотребление;
• полоса пропускания и требования к времени задержки;
•  тип, емкость и быстродействие диска;
• требования к производительности подсистемы ввода/вывода в расчете на одну рабочую нагрузку.
Возможность сортировки информации по типам приложений помогает определить параметры и сгруппировать виртуальные машины. Существуют также инструментальные средства планирования производительности, способные собрать подобную информацию и подсказать наилучший вариант развертывания виртуальной инфраструктуры.

Оценка приложений
  Прежде всего необходимо выяснить, какие приложения поддерживаются центром обработки данных в настоящий период, а также их характеристики. Ниже приводятся основные рекомендации и соображения:

•  Приложения с развитой поддержкой многопоточной обработки данных, работающие на физических серверах с высоким уровнем загруженности, возможно, не требуют виртуализации.
• Приложения, которые выполняются на недостаточно загруженных физических серверах - первоочередные кандидаты для консолидации.
• Приложения, нуждающиеся в балансировке нагрузки для выполнения требований к электропитанию или требований гарантированного доступа к системным ресурсам, могут получить преимущества при переносе работающих VM на другие серверы, поддерживаемые при виртуализации.
•  Приложения, от которых требуется продолжительная безотказная работа (если их простои способны оказать неблагоприятное воздействие на бизнес), выиграют при использовании функций высокой готовности и восстановления данных после аварий, предлагаемых многими программными средствами виртуали-
зации. (Однако следует заметить, что они не столь надежны, как некоторые программные СУБД, например Oracle RAC*, гарантированная безотказность работы которых - «пять девяток».) Прежде чем разрабатывать проект виртуализации на основе модели использования, гарантирующей высокую готовность или восстановление данных после аварий, следует определить время обработки ситуации отказа, интервалы между моментальными копиями системы, а также время восстановления каждого приложения в соответствии с соглашениями об уровне обслуживания.
• Некоторые приложения не подходят для виртуализации из-за требований безопасности. Например, некоторые приложения не подлежат виртуализации согласно нормативным и законодательным требованиям. В других случаях приложения должны быть защищены конкретными межсетевыми экранами, которые могут оказаться неоптимизированными для работы в виртуальной среде.
После обобщения и анализа требований к приложениям важно выявить взаимосвязь этих приложений с другим ПО или с инструментальными средствами других производителей, а также проверить, подходят ли они для виртуализации. Список приложений и их взаимосвязей поможет выбрать виртуализационное ПО. На этом этапе следует проверить, поддерживает ли производитель гипервизора все необходимые функции.

Определение требований
  Изучив имеющуюся инфраструктуру и приложения, ИТ-менеджеры должны оценить потребности новой ИТ-инфраструктуры. Типичные вопросы, на которые ИТ-менеджерам приходится искать ответы при проведении виртуализации: Какого рода систему следует использовать? Двухпроцессорную или четырехпроцессорную? На основе двухъядерных или четырехъя-дерных процессоров? С каким объемом памяти?
Окончательное решение зависит от целого ряда факторов. Вот лишь некоторые из них:

• рабочая нагрузка/производительность сервера;
• правильный выбор и определение приоритетных целей виртуализации;
• требования к вычислительным ресурсам;
•  требования к памяти;
• полоса пропускания сетей и подсистем ввода/вывода;
•  средства управления и варианты VM;
•  подход к резервному копированию данных и инфраструктуре;
• типы виртуализационных решений.

Рабочая нагрузка/производительность сервера
  Для задания аппаратных требований необходимо определить предполагаемую рабочую нагрузку для каждой VM. Такая процедура может быть осуществлена на основе данных, собранных в ходе оценки оборудования. В этом поможет «классификационная таблица», в колонках которой перечислены все имеющиеся физические серверы.

Выбор/определение приоритетов рабочих нагрузок и серверов, подлежащих виртуализации
  По завершении описания использования ресурсов рабочими нагрузками или приложениями в центре обработки данных можно на основе собранной информации идентифицировать рабочие нагрузки, отвечающие критериям виртуализации. Эти критерии зависят от типа выбранного решения для виртуализации.
Например, если ИТ-менеджер намерен использовать гипервизор VMware ESX 3.5*, ему следует проанализировать рабочие нагрузки и серверные конфигурации, чтобы оценить возможность перемещения рабочих нагрузок в виртуальные машины. Для гипервизо-ра ESX 3.5 это означает, что необходимо убедиться в следующем (примечание: автор рекомендует узнать требования, предъявляемые новейшими версиями, у производителя ПО)

•  Устанавливаемый сервер совместим с этим ПО (то есть в нем нет защитных электронных ключей, неподдерживаемых PCI-карт и т. п.) - по списку оборудования, совместимого с ПО VMware.
•  Рабочая нагрузка использует не более четырех логических процессоров.
•  Рабочая нагрузка использует менее 16 ГБ оперативной памяти.
•  Рабочая нагрузка использует менее 9 ТБ системы хранения данных в расчете на один номер логического устройства.
•  Рабочая нагрузка использует менее 5 сетевых адаптеров.
•  Рабочей нагрузке требуется не более 85% аппаратных ресурсов целевого сервера ESX - процессоры, диски, порты ввода/вывода и системная память (рекомендуется резервировать не менее 15% этих ресурсов для накладных расходов, связанных с функционированием самой среды виртуализации).
Ниже приведено несколько общих рекомендаций по определению приоритетов рабочих нагрузок/систем для виртуализации. Их соблюдение необходимо, чтобы правильно выбрать группу целевых физических систем для консолидации на одном сервере.

1. Тип рабочей нагрузки/приложения
  Приложения одного типа имеют довольно близкие характеристики рабочей нагрузки. С учетом этого замечания следующий список поможет идентифицировать типы приложений/серверов для виртуализации.

Приоритеты в зависимости от типа рабочей нагрузки/приложения:

Первая группа приложений:
•  ИТ-инфраструктура,
•  средства для совместной работы,
•  средства разработки приложений.

Вторая группа приложений:
•  бизнес-процессы,
• поддержка принятия решений,
• базы данных.

2. Общая рабочая нагрузка/профиль системы для виртуализации
•  Более старые системы (с тактовой частотой процессора ниже 1 ГГц) с высоким уровнем использования ресурсов, но очень низкой эффективностью энергопотребления.
• Системы (даже недавно приобретенные) с постоянно низким уровнем использования ресурсов.
• Однопроцессорные системы с низким средним значением уровня использования, даже если в течение суток возможны пиковые нагрузки (при наличии пиков эти системы не следует совмещать с другими рабочими нагрузками, имеющими пики в те же часы).

3. Рабочие нагрузки/системы с интенсивным использованием ресурсов процессора
Системам, выполняющим приложения с большим числом вычислительных потоков и связанным с использованием значительных ресурсов процессоров/дисков/оперативной памяти и/или каналов ввода/вывода в собственной среде, следует назначить более низкий приоритет виртуализации.

Например, это справедливо для рабочих нагрузок/систем, в которых

•  очередь на вычислительную обработку больше, чем удвоенное число процессоров,
•  число операций ввода/вывода превышает 3000 в секунду,
•  дисковая очередь длиннее 25 операций,
• ширина полосы пропускания сетевого адаптера првышает 1 Гбит/с.

4. Условия лицензирования и поддержки приложений других производителей
• Условия лицензирования приложений: как правило, приложения других производителей лицензируются с учетом числа серверов, процессоров или процессорных ядер. Перенос приложения на более крупный сервер с гораздо большим числом процессоров и/или процессорных ядер может привести к существенному повышению расходов на лицензирование. Это соображение оказывается очень важным при выборе серверной платформы (например двух- или четырехпроцессорного сервера).
•  Условия поддержки приложений: часто производители не предоставляют официальную поддержку работы своих приложений
в виртуальной среде. ИТ-руководителям следует учесть, что это обстоятельство может осложнить выполнение соглашений об уровне обслуживания действующих систем и процесс эскалации.

Требования к вычислительным ресурсам
  Чтобы справится с виртуализацией, хост-серверу обычно требуется вычислительная производительность, достаточная для работы всех рабочих нагрузок во всех запланированных виртуальных машинах плюс накладные расходы (около 15%). Для этого необходимо знать:

•  Какие рабочие нагрузки будут консолидированы.
• Средний уровень использования рабочей нагрузки.
• Максимальное ожидаемое использование рабочей нагрузки (цель заключается в прогнозировании максимума, чтобы производительность центра обработки данных не страдала при увеличении рабочей нагрузки).

  Затем нужно выбрать наилучшую платформу, отвечающую этим потребностям. Недавние достижения в области аппаратных компонент систем, особенно многоядерные процессоры, обеспечили реальные преимущества для виртуализации. При использовании четырехъядерных процессоров каждая виртуальная машина может работать на одном или на двух ядрах. Следовательно, четы-рехъядерные процессоры обеспечивают великолепную производительность по отличной цене.

Количество процессоров
  Количество процессоров хост-платформы - стратегически важная величина. Идеальное значение зависит от типа консолидации серверов, от рабочей нагрузки и необходимой производительности пула ресурсов:

• Для достижения высокого уровня консолидации серверов с приложениями или виртуальными машинами с интенсивной нагрузкой на оперативную память и подсистему ввода/вывода, с плохо предсказуемыми рабочими нагрузками и рабочими нагрузками, требующими значительного запаса ресурсов на случай пиковой нагрузки, система с четырьмя (или более) процессорами обеспечит наивысшую производительность и универсальность.
• Для консолидации в целях повышения уровня использования сервера, выполняющего хорошо предсказуемые и стабильные рабочие нагрузки (это могут быть приложения меньшего размера, такие как серверы печати), будет достаточно двухпроцессорной системы.
• При рассмотрении решений для балансировки нагрузки и обеспечения высокой готовности следует учесть наличие программных ограничений на количество серверов, которые можно объединять в рамках подобного кластера или пула ресурсов. Например, гипервизор VMware ESX 3.5 ограничивает возможности выравнивания нагрузки внутри одного пула с помощью VMotion максимум 32 физическими серверами. Если в пул объединены четырехпроцессорные системы, его доступная вычислительная мощность выше, чем при использовании двухпроцессорных серверов (32x4 процессора против 32x2 процессора).

  Подразделение Intel IT провело тестовое исследование, в котором сравнивались двух- и четырехпроцессорные серверы с четырехъ-ядерными процессорами Intel в виртуализованной среде. (См: www.intel.com/it/pdf/Evaluating_Two-_and_Four_-Socket_ Platforms.pdf.) Это исследование показало, что в сценариях с ограничениями памяти-производительности четырехпроцессорный сервер на базе процессора Intel Xeon серии 7400 поддерживал больше виртуальных машин (увеличение достигало 70%), чем двухпроцессорный сервер, при той же совокупной стоимости владения. В сценариях, ориентированных на максимальную масштабируемость, четырехпроцессорный сервер обеспечивал повышение масштабируемости почти вдвое.

  В случае лицензионных ограничений или при меньших виртуали-зационных нагрузках отличным выбором оказывается процессор Intel Xeon серии 5400. Процессоры этой серии имеют четыре энергоэффективных процессорных ядра и поддерживают технологию Intel Virtualization, обеспечивая наилучшие показатели общей производительности и производительности на ватт при виртуализации с использованием двухпроцессорных серверов. (Более подробная информация приведена на веб-странице www.intel.com/performance/server/xeon/vt_vcon 1 .htm.)

Преимущества многоядерных процессоров Intel Xeon
  Использование новейших процессоров Intel обеспечивает значительные финансовые выгоды при виртуализации центра обработки данных. Например, многопроцессорные платформы на базе процессоров Intel Xeon серии 7400 позволяют ИТ-менеджерам добиться максимальной производительности и плотности вычислительного оборудования в центре обработки данных за счет использования четырехпроцессорных платформ, поддерживающих до 24 вычислительных потоков, обработку 32- и 64-разрядных данных и до 16 МБ совместно используемой кэш-памяти третьего уровня на каждый процессор1. Это облегчает консолидацию центра обработки данных на меньшем числе систем и помогает сохранить приемлемое время отклика при непредсказуемых пиковых нагрузках в виртуализованных приложениях. Более подробная информация приведена на веб-сайте www.intel.com/ performance/server/xeon_mp/virtualization.htm.

  Впечатляет также эффективность энергопотребления, которую обеспечивает микроархитектура Intel Core; она позволяет достичь высокой плотности вычислительного оборудования в стойках с blade-серверами на базе 80- или 50-ваттных процессоров. Благодаря этому ИТ-менеджерам удается сохранить контроль над кондиционированием центров обработки данных, преодолеть ограничения питания и нехватку площадей, вызванные быстрым увеличением парка серверов.

Преимущества технологии Intel VT
  Новейшие поколения серверов на базе процессоров Intel Xeon (начиная с микроархитектуры Intel Core) поддерживают технологию Intel VT, представляющую собой набор аппаратных компонент, встроенных в процессоры, набор микросхем и сетевые устройства Intel. Это помогает сократить накладные расходы и повысить производительность гипервизора. Ресурсы процессора, сэкономленные за счет снижения накладных расходов гипервизора, высвобождаются для обслуживания приложений в виртуальных машинах, таким образом повышается производительность.

  Intel VT FlexPriority - это функция процессора, содействующая виртуализации прерываний. Она улучшает обработку прерываний для дополнительного повышения эффективности виртуализаци-онного ПО. Благодаря этой функции корпорация Intel продемонстрировала прирост производительности на величину до 35% при консолидации 32-разрядной версии гостевой ОС Windows*.

  Новая функция технологии Intel VT - поддержка Intel VT FlexMigration - помогает производителям менеджеров виртуальных машин (VMM) создавать решения для переноса виртуальных машин между несколькими поколениями серверов Intel Xeon. Возможность перемещения работающих виртуальных машин между несколькими поколениями серверов обеспечивает невероятную гибкость в сценариях обработки отказов, выравнивания нагрузки, восстановления данных после аварий и обслуживания серверов в режиме реального времени. Кроме того, ИТ-руководители получают возможность плавной миграции виртуальных машин на серверы нового поколения в рамках пула ресурсов без необходимости его перепроектирования.

  Процессоры Intel Xeon, изготавливаемые на базе нового 45-нанометрового производственного процесса, обеспечивают дальнейшее повышение производительности виртуализации за счет сокращения времени перехода к виртуальным машинам (вход/выход) в среднем на 25-75%. Это достигается за счет усовершенствования микроархитектуры без внесения изменений в программное обеспечение для виртуальных машин.

Требования к памяти
  Объем памяти виртуальных машин лучше всего определять путем мониторинга максимального объема физической памяти, потребляемой каждой виртуализуемой системой. Общий объем памяти складывается из следующих слагаемых:

• объем памяти, необходимой для всех поддерживаемых виртуальных машин;
• фиксированный объем (накладные расходы), необходимый системе для работы сервисной консоли и ядра VMkernel;
• дополнительный объем памяти - необходимый запас для роста.

  Например, для гипервизора ESX Server 3.5 сервисная консоль, как правило, использует 272 МБ, ядро VMkernel - меньший объем памяти. К накладным расходам относится память, зарезервированная для буфера виртуальных машин и виртуализационных структур данных. Накладные расходы зависят от количества виртуальных процессоров, от объема памяти, выделенной гостевой операционной системе, а также от того, какая гостевая операционная система используется - 32- или 64-разрядная.
Требования, предъявляемые к хост-системам, легко удовлетворить с помощью многопроцессорных платформ (MP) Intel. Эти платформы поддерживают до 256 ГБ памяти.

Другие замечания относительно памяти хост-платформ:
• Неверная оценка объемов памяти виртуальных машин может привести к возникновению проблем в будущем. Например, будет снижаться производительность (при нехватке памяти) или ресурсы будут использоваться не полностью (при избытке памяти).
• Можно определить потребление памяти экспериментально
на физическом сервере до начала виртуализации или во время работы виртуальной машины (с фиксированным объемом памяти) во вспомогательной «смоделированной» среде перед окончательной фиксацией распределения памяти и переносом в «финальную» рабочую зону.
• Другие ограничения, например политики управления рисками, требования к производительности или средствам резервного копирования/восстановления данных, могут снижать достижимый уровень консолидации по сравнению с теоретическим, определенным исключительно на основе объема памяти.
• Как правило, двухпроцессорные серверы с 16-ГБ (8x2-ГБ модулей DIMM) конфигурациями системной памяти способны экономически эффективно и комфортно поддерживать 16-20 виртуальных машин на сервер при использовании самых разных современных ИТ-приложений. Тем не менее идеальный объем памяти может с течением времени варьироваться в условиях постоянного изменения ее стоимости.

Вопросы использования сетей и каналов ввода/вывода
  Виртуализация хост-систем неразрывно связана с проблемами сетевых каналов ввода/вывода. При переходе от физической среды к виртуальной в центре обработки данных может понадобиться консолидация серверов, принадлежащих различным сегментам сети с разными коммуникационными потребностями. Для создания эффективной сети, отвечающей коммуникационным требованиям всех виртуальных машин, необходимо тщательное предварительное планирование.

  Одно из возможных решений этой проблемы состоит в использовании более скоростных топологий, таких как Gigabit Ethernet или Fibre Channel. Другое - в объединении сетевых интерфейсных плат (NIC). При объединении сетевых плат в одну группу ширина канала ввода/вывода эффективно возрастает. Это помогает увеличить объем сетевых ресурсов в виртуальной среде.

  Еще одно решение - это Intel Virtual Machine Device Queues (VMDq -очереди устройств виртуальных машин), технология, встроенная в Intel VT для расширения коммуникационных возможностей. Эта уникальная полупроводниковая технология интегрирована в сетевые интерфейсные платы для того, чтобы снять с коммутатора гипервизора нагрузку по сортировке пакетов данных за счет передачи ее микросхемам сетевого адаптера. (В виртуальных средах гипервизор управляет сетевыми операциями ввода/вывода. При увеличении числа виртуальных машин и возрастании трафика через платформу гипервизору требуется больше тактов процессора для сортировки пакетов данных и для маршрутизации их на соответствующую виртуальную машину, тем самым уменьшается объем ресурсов процессора, доступных приложениям.) Передавая сортировку пакетов данных микросхемам сетевого адаптера и поддерживая отдельные очереди для каждой виртуальной машины, технология VMDq позволяет процессору использовать свои ресурсы для обработки приложений, а не сетевых операций ввода/вывода. Это повышает эффективность пересылки данных на каждую виртуальную машину и общую производительность системы. При тестовом измерении производительности введение технологии VMDq в сетевые адаптеры Intel позволило повысить пропускную способность виртуальных платформ более чем в два раза.

  Технологию VMDq поддерживают контроллеры Intel 82575 Gigabit Ethernet и Intel® 82598 10 Gigabit Ethernet, для ее работы необходимо также специальное виртуализационное ПО. Для получения дополнительной информации загрузите информационный документ Intel «Virtual Machine Device Queues» (www.intel.com/ technology/platform-technology/virtualization/vmdq_whitepaper.pdf).

Средства управления и типы виртуальных машин
  Количество виртуальных машин, которое можно комфортно разместить на серверной хост-платформе, зависит от того, насколько просты средства управления ими, от политики в области предотвращения простоев и масштабирования ресурсов (чрезмерная загруженность виртуальных машин или чрезмерное резервирование ресурсов) при пиковых нагрузках, а также от индивидуальных навыков ИТ-менеджера в области управления разнородными рабочими нагрузками или операционными системами.

  Большинство виртуализационных решений, например ESX и VI3* компании VMware или Citrix XenServer*, предлагают различные механизмы управления с собственным гипервизором, предназначенным для конфигурирования и регулирования выделения ресурсов процессора и системной памяти виртуальным машинам. Конфигурации управления ресурсами могут оказать существенное влияние на производительность виртуальных машин, поэтому инструментальные средства выделения ресурсов играют важную роль, помогая ИТ-менеджерам в максимальной мере реализовать возможности виртуализации.

  Этап планирования - оптимальное время для пересмотра стратегии управления. Наличие единой системы для управления всей инфраструктурой компании - как физическими, так и виртуальными компонентами - облегчает труд ИТ-персонала. Для этого может потребоваться замена имеющихся систем управления и/или приобретение дополнительного программного обеспечения, что повлияет на стоимость и сроки реализации проекта.

После внедрения виртуализации количество виртуальных машин в компании зачастую растет очень быстро, поскольку повышение эффективности и управляемости инфраструктуры становится очевидным. Чтобы справиться с этим ростом, ИТ-менеджеры должны заранее подготовить соответствующие инструментальные средства управления и процессы.

Подход к резервному копированию данных и инфраструктуре
  Переход от физической среды к виртуальной требует изменения подхода к резервному копированию данных. Вместо создания резервных копий физических систем ИТ-подразделение производит копирование данных всех VM, расположенных на различных хост-серверах. Преимущество такого подхода заключается в том, что, если виртуальная машина аварийно завершает свою работу, требуется восстановление только этой VM. При этом остальные виртуальные машины на хост-сервере сохраняют свою работоспособность и остаются доступными конечным пользователям.

  Естественно, чем больше виртуальных машин размещается на хост-системе, тем больше ресурсов требуется для резервного копирования данных. Правильная стратегия состоит в планировании расписания таким образом, чтобы создание резервных копий данных и запуск антивирусных программ на виртуальных машинах производились в часы непиковых нагрузок. Следует равномерно распределять потребление процессорных ресурсов не только по процессорам, но и по времени. Для рабочих нагрузок с предсказуемым потреблением ресурсов, таких как резервное копирование данных и антивирусные проверки, эта задача легко решается при помощи соответствующего расписания.

  Использование сетевых компонент, которые поддерживают технологию VMDq (см. раздел «Вопросы использования сетей и каналов ввода/вывода») - надежный путь к повышению производительности резервного копирования данных. Эта технология благодаря полупроводниковым компонентам сетевого адаптера сокращает объем работы, выполняемой процессором, освобождая его от сортировки пакетов данных, которые поступают от коммутатора гипервизора.

Важность платформ высокой готовности
  Хотя виртуализация обеспечивает широкий спектр преимуществ, консолидируя множество рабочих нагрузок на одной физической хост-системе, она же делает данную систему единой точкой отказа для этих рабочих нагрузок. Поиск платформы, обладающей высокой надежностью и готовностью, становится все более важной задачей для компаний, которые стремятся использовать преимущества виртуализации. Благодаря лучшим в отрасли функциям RAS (надежность, готовность, удобство обслуживания) процессоры Intel Xeon помогают создавать платформы для снижения затрат и обеспечения высокой готовности, одновременно включая в них функции, призванные повысить скорость и надежность восстановления данных. В число этих функций входят расширение области действия кода корректировки ошибок (Error Correcting Code, ECC) на системную шину и кэш-память, новая функция зеркального отображения памяти, технология Fully Buffered DIMM, а также поддержка «горячего» подключения компонент.

Типы виртуализационных решений

  Существует несколько типов виртуализационных решений. Для каждого из них ниже приводится краткое описание, в том числе способ работы, основные преимущества и несколько примеров.

• Гипервизор типа 1 - его часто называют встроенным (native) или аппаратным (baremetal). Это виртуализационное ПО выполняется непосредственно на аппаратном уровне и позволяет различным главным операционным системам одновременно работать на втором уровне - над оборудованием. Примеры: VMware ESX и 3i, Citrix XenServer, Novell Virtual Server*, Hitachi Virtage*, Virtual Iron*, Parallels Server*, Red Hat Virtual Server* и Microsoft Hyper-V*. Решения типа 1 часто являются предпочтительным выбором, если необходимо консолидировать несколько ОС на одном сервере. При отказе одной из виртуальных машин все остальные сохраняют свою работоспособность. Единая точка отказа - это сам гипервизор, а не отдельная виртуальная машина.

• Гипервизор типа 2 - его часто называют программным (hosted). Представляет собой программное обеспечение, работающее под управлением операционной системы. Эта операционная система владеет всеми аппаратными ресурсами. Гостевые ОС выполняются на третьем уровне - над оборудованием и операционной системой. Примеры: VMware VMserver*, VMware Fusion*, Parallels Desktop* и Workstation*, Microsoft Virtual Server* и Virtual PC*. Большинство гипервизоров типа 2 распространяется бесплатно. Часто гипервизоры типа 2 используются в тех случаях, когда требуется поддержка широкого круга устройств ввода/вывода. Один из недостатков такого подхода заключается в том, что при отказе главной операционной системы сразу же прекращают работать все виртуальные машины.

• Виртуализация на уровне ОС - при таком подходе создается однородная среда с операционной системой, разделенной на контейнеры, в которых выполняются различные приложения. Каждое приложение, работающее в контейнере, «считает», что полностью контролирует все ресурсы ОС, при этом на самом деле имеется лишь один экземпляр этой системы. Преимущество такого подхода в том, что отказ любого приложения никак не влияет на остальные приложения, работающие в других контейнерах. Кроме того, виртуализация на уровне ОС позволяет ИТ-менеджерам помещать несколько пользователей в одну операционную систему. Виртуализация на уровне ОС характеризуется более низкими накладными расходами, чем у полного виртуализационного решения, и идеально подходит для компаний, использующих однородную среду ОС, например предоставляющих веб-хостинг и обслуживание групп веб-серверов. Недостатком виртуализации на уровне ОС является невозможность параллельного использования разных операционных систем. Примеры решений для виртуализации на уровне ОС: Linux-VServer*, Parallels Virtuozzo Containers*, OpenVZ* и контейнеры Solaris*.

• Виртуализация на уровне приложений - в этом решении используется уровень программной виртуализации для потоковой передачи приложения с сервера на настольную систему, а также для инкапсуляции этого приложения от локальной ОС. Файлы и настройки, хранящиеся на уровне виртуализации, представляются приложению так, словно они установлены в локальной ОС - именно там, где приложение «рассчитывает» их найти, хотя в реальности они хранятся на хост-системе. Преимущество виртуализации на уровне приложений в том, что она позволяет предотвратить появление конфликтов между приложениями, а также между приложениями и ОС, с которыми пользователи могли бы столкнуться при установке этих приложений на своем компьютере. Примеры решений для виртуализации на уровне приложений: Citrix Presentation Server*, Sun Java Virtual Machine*, Microsoft SoftGrid и VMware ThinApp*.

  В зависимости от типа решения для виртуализации ИТ-менед-жеры должны очертить круг поставщиков ПО, продукцию которых они хотели бы приобрести. Для этого можно объединить в таблицу функции, поддержка которых необходима, и отметить в ней, поддерживаются ли эти функции рассматриваемыми приложениями. Ниже приведен пример таблицы, содержащей названия средств виртуализации и критерии их выбора. Названия решений и критерии могут меняться в зависимости от требований и целей виртуализации, сформулированных ИТ-подразделением на этапах изучения и определения. Тщательная проверка каждого критерия позволит подобрать решение, подходящее для данной среды.

Этап III: Анализ и проектирование

  Совокупная стоимость владения и анализ окупаемости инвестиций Итоги любого виртуализационного проекта оцениваются исходя из того, удалось ли добиться экономии средств. Для этого необходим анализ совокупной стоимости владения и окупаемости инвестиций в виртуализацию. ИТ-менеджеры должны подсчитать затраты на приобретение и установку хост-серверов, а также выяснить экономию за счет снижения энергопотребления, затрат на кондиционирование и управление физическими серверами. Кроме того, они должны принять во внимание стоимость покупки новых лицензий на ПО для виртуализации приложений. Важно найти не просто наиболее дешевое виртуализационное решение, а то, у которого наилучший потенциал в области защиты инвестиций компании в виртуализацию.

  Простое инструментальное средство расчета ежегодной экономии за счет повышения производительности благодаря виртуализации с использованием 45-нанометровых процессоров Intel Xeon можно найти по адресу: www.intel.com/business/technologies/ virtualization.htm. Кроме того, виртуализация позволяет снизить затраты по следующим направлениям:

  • Площади (арендуемые или находящиеся в собственности) для размещения физических серверов.
  • Электроэнергия для питания физических серверов.
  • Кондиционирование серверного зала.
  • Оборудование (физические серверы).
  • Сетевые устройства, включая сетевые интерфейсные платы и коммутаторы.
  • Аппаратные компоненты, такие как жесткие диски, на случай предполагаемого отказа.
  • Приобретение лицензий на ПО и операционные системы.
  • Ежегодные контракты на поддержку приобретенных аппаратных и программных компонент.
  • Простои вследствие предсказуемых отказов оборудования.
  • Обслуживание физических серверов и сетевых устройств.

Этап IV: Проверка и тестирование

  Проверка и тестирование перед внедрением являются обязательными шагами при разрешении возможных проблем, конфигурировании и регулировании выделения ресурсов, а также при разработке наилучших методов эффективного развертывания, управления и миграции. Проверка и тестирование во многом выполняются так, как это делается в случае с любой новой системой. То есть производится изолирование каждого хост-сервера и тестирование с полностью загруженными приложениями для виртуальных машин и другим программным обеспечением.

Этап V: Миграция и развертывание

  Развертывание начинается с приобретения серверного оборудования, сборки необходимых аппаратных компонент и интеграции сетевых систем и систем хранения данных. После подготовки оборудования ИТ-менеджеры производят установку виртуализационного ПО (агентов и инструментальных средств управления), а затем - перенос имеющихся приложений в виртуальную зону. Развертывание завершается, когда ИТ-менеджеры подготовят к интеграции в имеющуюся ИТ-инфраструктуру протестированные функциональные виртуализованные серверы. Тем не менее одной из самых серьезных преград на пути внедрения виртуализации в центре обработки данных может стать несогласованность решений руководства. В частности, если при разработке ИТ-стратегий, выполнении ИТ-операций, финансировании центра обработки данных и приобретении оборудования преследуются независимые цели и используются разные метрики, принятые в рамках проекта, реализация решений может оказаться крайне сложной задачей.

  В случае реализации подобного сценария важно обсудить эти проблемы и выработать пути их решения и устранения организационных барьеров непосредственно в рамках комиссии, включающей представителей всех заинтересованных подразделений компании, под управлением и при помощи ее высшего руководства. И последнее: недавно проведенные исследования показали, что набор навыков, необходимых для развертывания и поддержки виртуальной инфраструктуры, изменяется. Поэтому компании должны рассматривать возможность виртуализации при найме и обучении ИТ-персонала.

Этап VI: Оперативный переход

  По завершении развертывания виртуализации очень важно разработать руководство по эксплуатации, чтобы зафиксировать все настройки и гарантировать доступность конфигурационных данных, задач управления, лучших практических методов и другой информации, имеющей существенное значение для проведения виртуализации в будущем. Данное руководство поможет передать управление новой команде ИТ-специалистов и позволит им легко войти в курс дела. Ресурсы Виртуализация с использованием процессоров Intel Xeon Серверы на базе четырехъядерных процессоров Технология Intel Virtualization Калькулятор виртуализации Intel Оценка показателя окупаемости инвестиций Серверный зал: подключение, обсуждение и изучение