Virtualizacija: hardver i softver rade zajedno u harmoniji

Promatrali smo industriju, kao cjelinu, kako se usredotočuje na performanse fizičkog sustava, pouzdanost, dostupnost, cijenu, potrošnju energije ili neki drugi atribut, govoreći o tome kako se aplikacije, komponente aplikacija i kompletna radna opterećenja mogu premjestiti u više virtualno okoliš. Ovo je promjena na mnogim razinama, posebno u poboljšanju IT učinkovitosti, čime se smanjuje potrošnja energije podatkovnog centra, što je dobro i za džeparac organizacije i za okoliš.

Ono što se često drži u sjeni i o čemu se rijetko raspravlja jest da je virtualizirano okruženje pažljivo konstruirana i vođena iluzija koja zahtijeva dobro projektiranu ravnoteža mogućnosti sistemskih procesora, memorije, internih komunikacijskih sabirnica, uređaja za pohranu podataka, mrežne opreme, kao i složenog sloja softvera tehnologije.

Virtualizacija je relativna novost u svijetu industrijskog standarda X86. Iako raste velikom brzinom, važno je priznati da gotovo svi koncepti koje vidimo da se pojavljuju u svijetu X86 razvijeni su, testirani i, neki bi rekli, usavršeni drugdje. Mislim na IBM-ov System z (poznatiji kao "glavno računalo"). Ovi sustavi i podržani softver nastavljaju poticati inovacije u industriji i često su najučinkovitiji i najisplativiji način rješavanja velikih radnih opterećenja.

Što je virtualizacija?

Virtualizacija je način apstrahiranja aplikacija i njihovih temeljnih komponenti od hardvera koji ih podržava i predstavljanja logičkog ili virtualnog pogleda na te resurse. Ovaj logički pogled može biti izrazito drugačiji od fizičkog pogleda.

Virtualizacija može stvoriti umjetan pogled da su mnoga računala jedan računalni resurs ili da je ono što se čini kao jedan sustav zapravo mnogo pojedinačnih računala koja rade zajedno. Može učiniti da jedan veliki resurs za pohranu izgleda kao mnogo manjih ili da se čini da su mnogi manji uređaji za pohranu jedan uređaj.

Ovaj virtualni prikaz izgrađen je pomoću viška procesorske snage, memorije, pohrane ili propusnosti mreže. Da bi ova magija radila glatko, učinkovito i pouzdano, potrebno je da arhitekti sustava i programeri pronađu ispravnu ravnotežu hardverskih i softverskih funkcija. Ako se čarobna bajalica izvede baš tako, rezultati su visoke razine upravljivosti, pouzdanosti, dostupnosti i performansi. Drugi važni rezultati virtualizacije su minimiziranje zahtjeva za prostorom, snagom ili proizvodnjom topline. To može značiti manje, brže, energetski učinkovitije, "zelenije" računalstvo za sve.

Imati ispravnu ravnotežu hardvera može se vidjeti na mnogim slojevima tehnologije virtualizacije koja se danas koristi. Ispitajmo slojeve tehnologije virtualizacije i kako se prava kombinacija hardvera i softvera može transformirati virtualizacija od projekta računalne znanosti do tehnologije koja se može sigurno i jednostavno koristiti u proizvodnji okoliš.

Model virtualizacije

Analitičari često otkrivaju da je puno lakše razumjeti složeno okruženje ako izgrade referentni model. Primjer je Kusnetzky Group Model virtualizacije.

Referentni modeli moraju biti sveobuhvatni, a segmenti moraju biti međusobno isključivi da bi bili stvarno korisni.

S vremenom je većina funkcija koje računala izvode na neki način imala koristi od virtualizacije. Važno je napomenuti da neki proizvodi uključuju značajke koje obuhvaćaju jedan ili više slojeva modela. Ti su proizvodi obično dodijeljeni sloju koji opisuje njihove najčešće korištene funkcije.

Kao što bi se moglo očekivati, industrijske i tehnološke promjene zahtijevaju da se model redovito pregledava kako bi se utvrdilo trebaju li se prethodne kategorije spojiti u jednu novu kategoriju ili izbrisati.

Ciljevi virtualizacije

Organizacije često traže različite stvari kada koriste tehnologiju virtualizacije. Virtualizacijski ciljevi organizacije mogu uključivati ​​sljedeće:

• Dopuštanje bilo kojem mrežnom omogućenom uređaju da pristupi bilo kojoj mrežno dostupnoj aplikaciji preko bilo koje mreže, čak i ako ta aplikacija nikada nije bila dizajnirana za rad s tom vrstom uređaja
• Izolacija jednog radnog opterećenja ili aplikacije od druge radi poboljšanja sigurnosti ili upravljivosti okruženja
• Izolacija aplikacije od operativnog sustava, omogućava aplikaciji da nastavi funkcionirati iako je dizajnirana za drugu verziju operativnog sustava
• Izolacija aplikacije od operativnog sustava, omogućavanje aplikaciji da funkcionira na stranom operativnom sustavu
• Povećanje broja ljudi koje aplikacija može podržati, dopuštajući istovremeno pokretanje više instanci na različitim strojevima
• Smanjenje vremena potrebnog za pokretanje aplikacije, segmentiranjem podataka ili same aplikacije i širenjem rada na mnoge sustave
• Optimiziranje korištenja jednog sustava, omogućavajući mu da radi jače i inteligentnije (to jest, smanjuje količinu vremena u kojem procesor miruje)
• Povećanje pouzdanosti ili dostupnosti aplikacije ili radnog opterećenja putem redundancije (ako bilo koja komponenta zakaže, ova tehnologija virtualizacije ili premješta aplikaciju na preživjeli sustav ili ponovno pokreće funkciju na preživjelom sustav)

Odabir tehnologije virtualizacije organizacije ovisi o tome što pokušava postići. Iako obično postoji mnogo načina za postizanje ovih ciljeva, neki ciljevi usmjeravaju donositelje odluka u organizacijama na odabir određenih alata.

Slojevi virtualizacije na djelu

Postoje mnogi slojevi tehnologije koji virtualiziraju neke dijelove računalnog okruženja. Pogledajmo svaki od njih redom.

Pristupite virtualizaciji

Virtualizacija pristupa korištenje je hardverske i softverske tehnologije koja gotovo svakom uređaju omogućuje pristup bilo kojoj aplikaciji, a da ni jedan ne mora previše znati o drugom. Aplikacija vidi uređaj s kojim je navikla raditi. Uređaj vidi aplikaciju koju zna prikazati. U nekim se slučajevima za povećanje koristi hardver posebne namjene na svakoj strani mrežne veze performanse, dopustiti mnogim korisnicima da dijele jedan klijentski sustav ili dopustiti jednom pojedincu da vidi više prikazuje.

Danas je ova funkcija poboljšana omogućujući kompletnom sustavu virtualne radne površine da se izvrši na poslužitelju koji je smješten u podatkovnom centru i korisnici mogu raditi kao da imaju namjensko osobno računalo pri sebi naredba.

Ovaj je pristup prvi put demonstriran 1960-ih kada su IBM i dobavljači velikih računala razvili komunikacijske kontrolere posebne namjene omogućujući interaktivnim i skupnim aplikacijama da rade bez potrebe da budu programirane da znaju kako svaki pojedini uređaj za pristup zapravo radio. Ovaj je pristup još uvijek u središtu rada velikih računala i sustava srednjeg opsega. Poboljšan je i optimiziran tijekom desetljeća korištenja.

Pojavila se u svijetu industrijskog standarda X86 sustava sredinom 1980-ih kada je Citrix donio tu tehnologiju na tržište. Kasnije su Microsoft i mnogi drugi predstavili proizvode koji nude slične mogućnosti.

Virtualizacija aplikacije

Virtualizacija aplikacija softverska je tehnologija koja aplikacijama omogućuje rad na mnogo različitih operativnih sustava i hardverskih platformi. To obično znači da je aplikacija napisana za korištenje aplikacijskog okvira i aplikacijski okvir obrađuje pojedinosti interakcije operacijskog sustava, mreže i pohrane za primjena.

To također znači da aplikacije koje se izvode na istom sustavu, a koje se ne temelje na ovom okviru aplikacija, nemaju prednosti virtualizacije aplikacija. Napredniji oblici ove tehnologije nude mogućnost ponovnog pokretanja aplikacije u slučaju kvara, pokretanja druge instance aplikacije ako aplikacija ne ispunjava ciljeve na razini usluge ili ne pruža ravnotežu radnog opterećenja između višestrukih instanci aplikacije za postizanje visokih razina skalabilnost. Neki doista sofisticirani pristupi virtualizaciji aplikacija mogu učiniti ovaj čarobni podvig bez potrebe da se aplikacija re-arhitektira ili prepisuje pomoću posebnog aplikacijskog okvira.

Ovaj koncept može se pratiti do IBM-ovog CICS-a (Customer Information Control System). Aplikacije koje su razvijene za rad s CICS-om dobile su brojne prednosti, uključujući red čekanja visokih performansi upravljanje, pouzdane komunikacije i nije ih bilo potrebno mijenjati svaki put kada bi se pojavio novi tip terminalnog uređaja uveo. IBM je nastavio rasti i poboljšavati mogućnosti svojih aplikacijskih okvira od uvođenja ove tehnologije 1960-ih.

Tehnologija virtualizacije aplikacija narasla je tako da uključuje upravljanje radnim opterećenjem aplikacija i enkapsulaciju aplikacija. Enkapsulirana aplikacija mogla bi se izvršiti u prethodno nekompatibilnom okruženju, recimo novom verziju operativnog okruženja ili se lako isporučuje udaljenom sustavu velikom brzinom mreža.

Obrada virtualizacije

Virtualizacija obrade je hardverska i softverska tehnologija koja skriva fizičku konfiguraciju sustava od usluga operativnog sustava, operativnih sustava ili aplikacija. Ova vrsta virtualizacijske tehnologije može učiniti da jedan sustav izgleda kao više ili više pojedinačnih sustava koji se mogu spojiti zajedno i prikazati kao jedan računalni resurs. Virtualizacija obrade omogućuje postizanje ciljeva u rasponu od sirove izvedbe do visokih razina skalabilnost, pouzdanost/dostupnost, agilnost ili konsolidacija više okruženja u jedno sustav.

Optimalna podrška virtualizacije obrade uključuje zahtjev da procesori, memorijski kontroleri, komunikacijske sabirnice sustava, i kontroleri za pohranu i umrežavanje poboljšani za zahtjeve koje virtualna okruženja postavljaju temeljnom fizičkom sustavu.

Iako je moguće podržati ove funkcije s mnogo različitih tipova procesora, procesora koji imaju upute potrebne za stvaranje, kretanje i uništavanje virtualnog sustava mogu optimizirati performanse virtualnih okruženja.

Ova vrsta tehnologije prvi put se pojavila 1960-ih u glavnim računalima i ponovno se pojavila u sustavima srednjeg opsega 1970-ih i 1980-ih. Ova vrsta tehnologije uvedena je za industrijske standardne sustave kasnih 1990-ih.

Iako virtualizacija obrade tek sada postaje uobičajena u svijetu industrije standardnih sustava, postao je standardni dio gotovo svih mainframe sustava i sustava srednjeg opsega instalacije.

IBM-ov paralelni sysplex, na primjer, čini se kao jedan stroj za radna opterećenja. U stvarnosti, sysplex se može konfigurirati s do 32 sustava. Radna opterećenja žive u visoko proširivom okruženju. Kvarom sustava upravljaju hardver i operativni sustav, a da radna opterećenja ne moraju rješavati problem. Nadalje, pomna ravnoteža hardvera, softvera, umrežavanja i tehnologije pohrane je uspjela moguće je da se te konfiguracije System z-a pokreću na razinama iskorištenja znatno iznad 90% u stvarnom svijetu aplikacije.

Tehnologija dostupna na industrijskim standardnim sustavima s vremenom se poboljšava, ali još uvijek nije postigla razine integracije i performansi koje postoje u današnjim glavnim računalima.

Virtualizacija mreže

Hardverska i softverska tehnologija koja predstavlja pogled na mrežu koji se razlikuje od fizičkog prikaza. Osobnom računalu, na primjer, može biti dopušteno "vidjeti" samo sustave kojima je dopušten pristup. Još jedna uobičajena upotreba je stvaranje višestrukih mrežnih veza kao jedna veza. Ovaj pristup omogućuje vezi da prikaže više razine performansi i pouzdanosti.

Druga vrlo važna funkcija virtualizacije mreže je poboljšana sigurnost. Moguće je stvoriti privatne virtualne mreže koje dijele jednu mrežnu vezu. Samo ovlaštenim sustavima i aplikacijama dopuštena je komunikacija i tada im je dopuštena komunikacija samo na virtualnoj mreži kojoj su dodijeljeni.

Ovaj je pristup prvi put korišten u mrežama temeljenim na glavnom računalu i od tada je postao standard koji se koristi u svim komunikacijama.

Virtualizacija pohrane

Hardverska i softverska tehnologija koja skriva gdje se nalaze sustavi za pohranu i koja vrsta uređaja zapravo pohranjuje aplikacije i podatke. Ova tehnologija omogućuje mnogim sustavima da dijele iste uređaje za pohranu bez znanja da im drugi također pristupaju. Ova tehnologija također omogućuje snimanje snimke živog sustava kako bi se mogao napraviti sigurnosna kopija bez ometanja online ili transakcijskih aplikacija.

Ubrzanje i optimiziranje pohrane zahtijeva dubinsko razumijevanje i mogućnosti temeljnih uređaja za pohranu i načina na koji radna opterećenja iskorištavaju programe i podatke. Zatim je moguće premjestiti skladišne ​​objekte na uređaj i mjesto nudeći odgovarajuću ravnotežu potrošnje energije, učinkovitosti proizvodnje topline, pouzdanosti i cijene. Dodatna prednost je ta što je moguće koristiti pohranu s nižom cijenom i nižim performansama, a radna opterećenja i dalje imaju izvrsne performanse.

Iako se ova mogućnost tek pojavljuje u svijetu industrijskih standardnih sustava, dostupna je u svijetu mainframe sustava i sustava srednjeg opsega već nekoliko godina.

Upravljanje virtualnim okruženjima

Upravljanje virtualnim okruženjima daleko je složenije od upravljanja jednim fizičkim strojem. Softver za upravljanje mora imati mogućnosti nadzora i upravljanja fizičkim sustavima, uređajima za pohranu, mrežni uređaji, operativni sustavi, sustavi za upravljanje bazama podataka, aplikacijski okviri i aplikacije se.

Da bi se resursi iskoristili optimalno, mora biti moguće orkestrirati korištenje svih resursa tako da se za svako radno opterećenje koriste samo potrebni resursi. To zahtijeva suradnju programera hardvera i softvera.

Sažetak

Ako zastanemo i razmotrimo potrebe organizacije za optimalnim korištenjem resursa; visoke razine pouzdanosti i dostupnosti; i još uvijek postići cilj jednostavnosti i smanjenja troškova, jasno je da IT donositelji odluka moraju razmotriti sve razumne alternative koje su im dostupne.

Glavna računala i sustavi srednjeg opsega dobavljača, kao što je IBM, ne mogu se samo smatrati nasljeđem prošlosti. Ne samo da su bili izvor mnogih današnjih inovacija, na njih se i dalje gleda kao na nositelje prednosti u odnosu na druge platforme – a ove napredne, zrele virtualizacijske mogućnosti omogućuju korisnicima da postignu više iskorištenje. Ne treba zanemariti uštedu energije i troškova povezanu s manje izgubljenih ciklusa računanja. Dobavljači, poput IBM-a, ne počivaju na povijesti svojih uspjeha; guraju tehnologiju naprijed velikom brzinom. Neke od ovih inovacija vjerojatno će se kasnije također preseliti u svijet industrijskih standardnih sustava.

Bez obzira na to je li radno opterećenje dizajnirano za tradicionalno serijsko izvođenje, visoko interaktivni klijent-poslužitelj, web-bazirano ili čak računalstvo u oblaku, ova okruženja treba uzeti u obzir.