ВИРТУАЛИЗАЦИЯ, ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

1

ВИРТУАЛИЗАЦИЯ

2

ПРИЧИНЫ ВИРТУАЛИЗАЦИИ3

¥ среднийуровеньзагрузкиWindows серверов~5%

¥ Unix-серверы~10-20%

¥ Подход"одноприложение— одинсервер":

¤ быстроеувеличениесерверногопарка

¤ возрастаниезатратнаадминистрирование,энергопотреблениеиохлаждение

¤ потребностьвдополнительныхпомещениях

ВИРТУАЛИЗАЦИЯ

¥ Восновевиртуализациилежитвозможностьодногокомпьютеравыполнятьработунесколькихкомпьютеровблагодаряраспределениюегоресурсовпонесколькимсредам.

¥ Применениевиртуализациипозволяетраспределятьвычислительныересурсымеждуприложениями,каждоеизкоторыхприэтом"видит"толькопредназначенныеемуресурсыи"считает",чтоемувыделенотдельныйсервер.

¥ Крометого,решениявиртуализациидаютвозможностьзапускатьвразделахразныеОСспомощьюэмуляцииихсистемныхвызововкаппаратнымресурсамсервера

4

ИСТОРИЯ ВИРТУАЛИЗАЦИИ

¥ КомпанияIBMбылапервой,ктозадумалсяосозданиивиртуальныхсреддляразличныхпользовательскихзадач,тогдаещевмэйнфреймах (1967г.– платформаIBMCP-40)

¥ Послепоявленияперсональныхкомпьютеровинтересквиртуализациинесколькоослабввидубурногоразвитияоперационныхсистем,которыепредъявлялиадекватныетребованиякаппаратномуобеспечениютоговремени.

¥ ОднакобурныйростаппаратныхмощностейкомпьютероввконцедевяностыхгодовпрошлоговеказаставилИТ-сообществовновьвспомнитьотехнологияхвиртуализациипрограммныхплатформ.

5

ИСТОРИЯ ВИРТУАЛИЗАЦИИ

¥ В1999г.компанияVMware представилатехнологиювиртуализациисистемнабазеx86.

¥ Позднеев"битву"заместовэтоммодномнаправленииразвитияинформационныхтехнологийвключилисьтакиекомпаниикак

¤ Parallels (ранееSWsoft),

¤ Oracle (Sun Microsystems),

¤ Citrix Systems (XenSourse),

¤ Microsoft (в2003г.,купивConnectiх ивыпустивсвойпервыйпродуктVirtual PC).

6

ПРЕИМУЩЕСТВАВИРТУАЛИЗАЦИИ

¥ Эффективноеиспользованиевычислительныхресурсов.

¥ Сокращениерасходовнаинфраструктуру.

¥ Снижениезатратнапрограммноеобеспечение.

¥ Повышениегибкостиискоростиреагированиясистемы.

¥ Несовместимыеприложениямогутработатьнаодномкомпьютере.

¥ Повышениедоступностиприложенийиобеспечениенепрерывностиработыпредприятия.

¥ Возможностилегкойархивации.

¥ Повышениеуправляемостиинфраструктуры.

7

ВИРТУАЛЬНАЯ МАШИНА

¥ Виртуальноймашиной будемназыватьпрограммнуюилиаппаратнуюсреду,котораяскрываетнастоящуюреализациюкакого-либопроцессаилиобъектаотеговидимогопредставления.

¥ Виртуальнаямашина —этополностьюизолированныйпрограммныйконтейнер,которыйработаетссобственнойОСиприложениями,подобнофизическомукомпьютеру.Виртуальнаямашинадействуеттакже,какфизическийкомпьютер,исодержитсобственныевиртуальные(т.е.программные)ОЗУ,жесткийдискисетевойадаптер.

8

ВИРТУАЛИЗАЦИЯ СЕРВЕРОВ9

¥ Виртуализациясерверовподразумеваетзапускнаодномфизическомсерверенесколькихвиртуальныхсерверов.

¥ Накаждойвиртуальноймашинеможетбытьустановленаоперационнаясистема,накоторуюмогутбытьустановленыприложенияислужбы.

¥ Типичныепредставителиэтопродукты VmWare (ESX,Server,Workstation)иMicrosoft(Hyper-V,VirtualServer,VirtualPC).

ГИПЕРВИЗОР¥ МониторВиртуальныхМашин(Гипервизор,

VirtualMachineMonitor, VMM) беретнасебяуправлениегостевымисистемами.Егоможнорассматриватькакабстракциюмеждуаппаратнойплатформойивиртуальнымимашинами.

¥ Внекоторыхслучаяхгипервизорявляетсяоперационной системой;вэтомслучаеонназываетсябазовойоперационной системой.

10

ВИДЫ ВИРТУАЛИЗАЦИИ

11

ЭМУЛЯЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

¥ ГостеваяОСзапускаетсянавиртуальноймашине,котораяперехватываеткаждуюкомандуимоделируетеенареальномаппаратномобеспечении.

¥ Нетпривязкикархитектуреhost-машины(можнозапускатьнеизмененныеоперационныесистемы,предназначенныедлямашинсдругойархитектурой).

¥ Оченьнизкаяскоростьработы.

12

13ПОЛНАЯ ВИРТУАЛИЗАЦИЯ

¥ Используютсянемодифицированныеэкземплярыгостевыхоперационныхсистем,адляподдержкиработыэтихОСслужитобщийслойэмуляцииихисполненияповерххостовойОС

¥ Гипервизорперехватываеттольконекоторыеопасныекоманды,всеостальныенапрямуювыполняютсянааппаратномобеспечении.

¥ VMwareWorkstation,VMwareServer(бывшийGSXServer),ParallelsDesktop,ParallelsServer,MSVirtualPC,MSVirtualServer,VirtualIron.

14ПАРАВИРТУАЛИЗАЦИЯ

¥ МодификацияядрагостевойОСвыполняетсятакимобразом,чтовнеевключаетсяновыйнаборAPI,черезкоторыйонаможетнапрямуюработатьсаппаратурой,неконфликтуясдругимивиртуальнымимашинами.

¥ VMware ESXServer,Xen (ирешенияхдругихпоставщиковнабазеэтойтехнологии),MicrosoftHyper-V.

15

ВИРТУАЛИЗАЦИЯ НА УРОВНЕ ЯДРА ОС(КОНТЕЙНЕРИЗАЦИЯ)

¥ ИспользованиеодногоядрахостовойОСдлясозданиянезависимыхпараллельноработающихоперационныхсред.ДлягостевогоПОсоздаетсятолькособственноесетевоеиаппаратноеокружение.

¥ Virtuozzo (дляLinux иWindows),OpenVZ(бесплатныйвариантVirtuozzo)иSolaris Containers.

16НО КОНТЕЙНЕР –

ЭТО НЕ ВИРТУАЛЬНАЯ МАШИНА

¥ Контейнериспользуетсядляизоляцииидоставкиприложений,нонедляперманентногохранениясостояния(т.е.вынеможете«забекапить»контейнер)

¥ Данныевашегоприложения(обычно)нележатснаружиконтейнера,вотдельномтоме,которыйможетбытьиспользованмножествомразличныхконтейнеров.

¥ Идеальныйконтейнервообщенеработаетссостоянием(stateless).

17 ВИРТУАЛИЗАЦИЯ ПРИЛОЖЕНИЙ¥ Сильнаяизоляцияприкладныхпрограммсуправляемым

взаимодействиемсОС,прикоторойвиртуализируетсякаждыйэкземплярприложений,всеегоосновныекомпоненты:файлы(включаясистемные),реестр,шрифты,INI-файлы,COM-объекты,службы.

¥ Sun Java VirtualMachine,Microsoft Application Virtualization(ранееназывалосьSoftgrid),Thinstall (вначале2008г.вошлавсоставVMware),Symantec/Altiris

ПЛАТФОРМЫ ВИРТУАЛИЗАЦИИ

18

VMWARE

¥ КомпанияVMware – одинизпервыхигроковнарынкеплатформвиртуализации.

¥ В1998годуVMware запатентоваласвоипрограммныетехникивиртуализацииистехпорвыпустиланемалоэффективныхипрофессиональныхпродуктовдлявиртуализацииразличногоуровня:

¤ VMwareWorkstation,предназначендлянастольныхПК

¤ VMware ESXServer,позволяетконсолидироватьфизическиесерверыпредприятияввиртуальнойинфраструктуре.

19

CITRIX (XEN)

¥ Некоммерческийгипервизор- XenисследовательскийпроекткомпьютернойлабораторииКембриджскогоуниверситета.

¥ ТехнологияпозволяетгипервизорувхостовойсистемеуправлятьгостевойОСпосредствомгипервызовов VMI(VirtualMachine Interface),чтотребуетмодификацииядрагостевойсистемы.

¥ БесплатнаяверсияXen включенавдистрибутивынесколькихОС,такихкакRed Hat,Novell SUSE,Debian,Fedora Core,Sun Solaris

20

MICROSOFT

¥ Microsoftв2003годуонаприобрелакомпаниюConnectix (системаVirtual PC). VirtualPCпосвоимвозможностямсопоставимсVMwarePlayer

¥ 2006год:Microsoft Virtual Server 2005– позволяетобеспечитьзапускнесколькихвиртуальныхмашиннасервере.

¥ 2008год:Microsoft Hyper-V обеспечиваетвиртуализациюнааппаратномуровне,сиспользованиемтехнологийвиртуализации,встроенныхвпроцессоры.

21

22

DOCKER¥ Докер(Docker) – этоOpenSourceпроект,

обеспечивающийавтоматизированноеразвертываниеприложенийвнутриконтейнеров.

¥ ВкачествеосновыиспользуетсяплатформаLXC(LinuX Containers).

Можетбытьзапущенна:¥ Linux(Ubuntu,Fedora,RHEL,Centos,openSUSE,...)¥ Облачныеплатформы(AmazonEC2,GoogleCompute

Engine,Rackspace)¥ Windows,OSX:Boot2Docker

[Source: https://docs.docker.com/terms/layer/]

ОБЛАКА

23

ОТКУДА ПОШЛИ «ОБЛАКА» ?

Символ«облако»традиционноиспользовалсядляобозначениясложнойвычислительнойинфраструктуры,внутреннееустройствокоторойневажносточкизренияконечногопользователя.

«Модным»этоттерминсталвконце

2007-начале2008годасподачи

компанииIBM.

Вкоммерческоммиреонзаменил

термин«Грид».

24

КОММУНАЛЬНЫЕВЫЧИСЛЕНИЯ

¥ Предвестникоблачныхвычислений– «utilitycomputing» (коммунальныевычисления)-предоставлениеданныхипроцессорныхмощностейорганизованопопринципамкоммунальныхуслуг,попринципу«оплатапомереиспользования».

£ FeeneyG.J.,HiltonR.D.,Johnson R.L.,O'RourkeT.J.,KurtzT.E.Utilitycomputing:asuperioralternative?//ProceedingsoftheAFIPS '74nationalcomputerconferenceandexposition.ACM,1974.P.1003-1004.

25

ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

¥ Облачныевычисления– этомодельпредоставленияпотребованиюповсеместного,удобногосетевогодоступакобщемупулуабстрактных,виртуализованных,динамически-масштабируемыхвычислительныхресурсов(такихкаксети,серверы,хранилища,приложения,сервисы).

¥ Этиресурсыдинамическимасштабируютсядляподстройкиподтекущуюнагрузку,обеспечиваяоптимальноеиспользованиеиобычнопредоставляетсяпопринципу«оплатапомереиспользования».

26

Mell P., Grance T. The NIST Definition of Cloud Computing. National Institute of Standards and Technology (NIST), USA, 2011. 7 p.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЛАЧНЫХ СИСТЕМ

¥ Самообслуживаниепотребованию.Пользовательможетсамостоятельновыделятьсебетребуемыйобъемресурсов.

¥ Повсеместныйсетевойдоступ.Ресурсыоблачныхплатформдоступныпосетипосредствомстандартныхсетевыхмеханизмов.

¥ Объединениересурсов.Вычислительныересурсыобъединяютсядляобслуживаниямножестваразличныхпотребителей.

¥ Быстраяэластичность.Вычислительныевозможностимогутбытьэластичнопредоставленыиперераспределены.

¥ Измеряемыйобъемпредоставленныхуслуг. Облачныесистемыавтоматическиконтролируютиоптимизируютиспользованиересурсов

27

28 КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЛАКОВ

Гибкость

Про

стота

испо

льзовани

я

SaaS

PaaS

IaaS

Программноеобеспечениекаксервис

Платформакаксервис

Инфраструктуракаксервис

29 ОБЛАКА – ОНИ КАК ЛУК, СОСЛОЯМИ…

МОДЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ

¥ Частныеоблака:могутбытьразвернутыврамкахчастногоЦОДдляоптимизациииспользуемыхресурсов(оптимизация коэффициентаэффективнойзагрузкис5%до15%)

¥ Публичныеоблака: центрыобработкиданных,предоставляющиесвоиресурсытретьимлицамчерезИнтернет(например,Google или Amazon).

¥ Гибридныеоблака:объединяютобщественныеичастныеоблака,позволяяорганизациямзапускатьчастьприложенийвнутричастногооблака,адругуючастьданныхпередаватьнаобработкувобщественное облако.

¥ Федерацииоблаков:пока-чтоутопия,илиреализуютсяотдельнодлякаждогоприложения.

30

31 ОБЛАЧНЫЕ ПЛАТФОРМЫ

ДОСТОИНСТВА ОБЛАКОВ

¥ Отсутствуетнеобходимостьпредварительныхинвестицийвинфраструктуру

¥ Покупателиоблачныхсервисовпокупаютииспользуюттолькототобъеминформационныхресурсов,которыйимнасамомделенеобходим

¥ Высокаямасштабируемостьигибкость

¥ Хорошаядокументация,развитыеAPI,инаборыготовыхсервисов

¥ Высокаягеографическаяраспределенностьиблизостькконечномупользователю

32

НЕДОСТАТКИ ОБЛАКОВ

¥ Отсутствиеединогоуниверсального«облачногоинтерфейса»,каждоеприложениеприходитсязатачиватьподопределеннуюоблачнуюплатформу

¥ Облачныесистемымогутпрекратитьпоставкуоблачныхрешенийизакрытьиспользуемыесервисы

¥ Невозможноконтролироватьсобственноеокружение,неизвестно,скемрядомсидиттвоявиртуальнаямашина

¥ Высокиерискибезопасности:передачаданныхчерезоткрытуюсеть(в/изоблака);обработкаданныхнаудаленных,неподконтрольныхсистемах

33