использование систем виртуализации в организациях

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМ ВИРТУАЛИЗАЦИИ В ОРГАНИЗАЦИЯХ
Е.А. Даниленко, О.Ю. Франскевич
Канский политехнический колледж, Красноярский край
Научный руководитель С.В. Халевин
Делать больше с меньшими затратами – неизбежная проблема современного бизнеса, особенно
если речь идет об удовлетворении растущих потребностей IT-отдела и экономии бюджета.
Виртуализация помогает повысить эффективность центра данных и увеличить выгоду и возможности
инвестиций компании в IT путем одновременного использования в одной компьютерной системе
нескольких операционных систем, приложений и сессий пользователя. Сегодня стоимость таких
комплектующих как оперативная память, достаточно низка по сравнению с процессорами, жёсткими
дисками и системами хранения данных. Для систем виртуализации самым важным является количество
оперативной памяти (чем больше, тем лучше) и пропускная способность системы хранения данных, что
существенно сказывается на производительности.
Виртуализа́ция в вычислениях – процесс представления набора вычислительных ресурсов, или их
логического объединения, который даёт какие-либо преимущества перед оригинальной конфигурацией.
Это новый виртуальный взгляд на ресурсы составных частей, не ограниченных реализацией, физической
конфигурацией или географическим положением. Обычно виртуализированные ресурсы включают в
себя вычислительные мощности и хранилище данных. По-научному, виртуализация – это изоляция
вычислительных процессов и ресурсов друг от друга.
Динамическая трансляция – при динамической трансляции (бинарной трансляции) проблемные
команды гостевой OC перехватываются гипервизором. После того как эти команды заменяются на
безопасные, происходит возврат управления гостевой ОС.
Паравиртуализация – техника виртуализации, при которой гостевые операционные системы
подготавливаются для исполнения в виртуализированной среде, для чего их ядро незначительно
модифицируется. Операционная система взаимодействует с программой гипервизора, который
предоставляет ей гостевой API, вместо использования напрямую таких ресурсов, как таблица страниц
памяти. Метод паравиртуализации позволяет добиться более высокой производительности, чем метод
динамической трансляции.
Метод паравиртуализации применим лишь в том случае, если гостевые ОС имеют открытые
исходные коды, которые можно модифицировать согласно лицензии, или же гипервизор и гостевая ОС
разработаны одним производителем с учетом возможности паравиртуализации гостевой ОС (хотя при
условии того, что под гипервизором может быть запущен гипервизор более низкого уровня, то и
паравиртуализации самого гипервизора) аппаратная виртуализация – виртуализация с аппаратной
поддержкой. Не отличаясь принципиально от программной, аппаратная виртуализация обеспечила
производительность, сравнимую с производительностью невиртуализованной машины, что дало
виртуализации возможность практического использования и повлекло её широкое распространение.
Наиболее распространены технологии виртуализации Intel VT и AMD-V, различающиеся в основном
производителем.
Виртуализация на уровне операционной системы – метод виртуализации, при котором ядро
операционной системы поддерживает несколько изолированных экземпляров пространства
пользователя, вместо одного. Эти экземпляры (часто называемые контейнерами или зонами) с точки
зрения пользователя полностью идентичны реальному серверу. Для систем на базе UNIX, эта
технология может рассматриваться как улучшенная реализация механизма изоляции корневого каталога,
программа, запущенная с изменённым корневым каталогом, будет иметь доступ только к файлам,
содержащимся в данном каталоге. Ядро обеспечивает полную изолированность контейнеров, поэтому
программы из разных контейнеров не могут воздействовать друг на друга.
В Канском политехническом колледже применяется система виртуализации vmware ESXi, которая
дает ряд преимуществ:
 Сокращает затраты на энергоснабжение и охлаждение
 Упрощает использование и обновления систем
 Сокращает занимаемое центром данных пространство и накладные расходы
 Упрощает инфраструктура сервера и систем клиентов
 Повышает производительность, управляемость системы и безопасность данных
 Упрощает процесс архивирования баз данных.
Для наших потребностей требуется 4 виртуальных сервера (контроллер домена win2003, сервер
терминалов для 1с, учебный сервер K++, сервер www). В Канском политехническом колледже имеется
сервер SUN FIRE X2250 1cpu Xeon E5405, 4Gb озу, 2hdd 500gb, выбираем бесплатную версию vmware
ESXi (на версию ESX для учебных организаций предоставляется большая скидка), которая может быть
либо внедрена на сервер (загрузка с flash), либо установлена на жёсткий диск, используя версию
Installable. Бесплатная версия ESXi включает поддержку только VMFS и vSMP, 1 процесоор и 16Gb озу,
без дополнительных возможностей. Для получения серийного номера необходимо зарегистрироваться
на сайте производителя.
Установка:
1. Регистрируемся на сайте, получаем письмо с серийными номером.
2. Скачиваем iso образ, нарезаем на CD диск.
3. Создаём массив из дисков RAID 1 для обеспечения отказоустойчивости (серевер будет работать
при поломке одно из дисков)
4. После загрузки CD уставщик начнет работу. Нажмаем ENTER для начала, потом F11 для принятия
лицензионного соглашения. После этого выбераем диск для установки (все данные будут
уничтожены) и наконец нажмите F11 опять для старта установки после изъятия установочного
CD. После завершения установки ESXi перезагрузится.
5. Далее настраиваем сеть (IP Configuration) используем статический адрес из другого диапазона, не
принадлежащего нашей локальной сети.
6. Устанавливаем root пароль нажав F2 и выбрав (Configure Root Password). Выполняем ввод
серийного номера.
7. Скачиваем VMware vSphere Client для управления сервером, устанавливаем на машину c ms
window.
Установка гостевых операционных систем.
1. Создаём виртуальные машины. (см рис)
2. Распределяем ресурсы сервера (CPU, RAM) для виртуальных машин, настраиваем сетевые
интерфейсы.
3. Устанавливаем гостевые операционные системы Windows Server 2003, FreeBsd.
4. Управлять сервером можно через VMware vSphere Client раздел Console, в каждой виртуальной
машине, для выхода из рабочего окна необходимо нажать Ctrl+Alt.
Для управления гостевыми системами можно использовать как системы управления windows, так
и Radmin, FreeBsd управляем с помощью SSH. Из сети гостевые машины не отличить от настоящих, для
авторизации пользователей терминал-сервера, контроллер домена Windows должен запускаться первым.
Архивацию данных можно производить несколькими путями: выкачиванием контейнера с
операционной системой, с использованием (VMware Consolidated Backup, Veeam Backup и другие),
архивацией средствами windows гостевых операцонооых систем.
В условиях с ограниченными ресурсами (1 сервер средней производительности), можно обеспечить
стабильную работу четырёх гостевых операционных систем, необходимых для нужд учебного
заведения, с помощью системы виртуализации vmware ESXi. Обеспечить надёжность (в случае поломки
одного жёсткого диска, сервер продолжает работать) использованием массива raid 1, обеспечить
архивацию как с помощью средств vmware, так и сторонним программным обеспечением или
средствами гостевых операционных систем. В результат проделанной работы были сэкономлены
средства покупка одного сервера вместо четырёх, снижены затраты на эксплуатацию (электроэнергия),
место в серверной, не требуется дополнительная система охлаждения.