№4(15)(2013)

Віртуалізація в комп’ютерних системах - це термін, який можна віднести до різних методів, технік та підходів щодо створення віртуальних (а не фактичних) версій будь-чого: наприклад, віртуальні апаратні платформи, операційні системи, пристрої зберігання інформації чи мережеві ресурси. В останні роки віртуалізація набуває все більшої популярності і на сьогодні є невід’ємною частиною багатьох систем і процесів, що використовуються в повсякденному житті.

Поняття віртуалізації умовно можна розділити на два фундаментальні напрямки:

віртуалізація платформ – продуктом даного виду віртуалізації є віртуальні машини, котрі запускаються на реальних апаратно-програмних системах;

віртуалізація ресурсів – даний вид віртуалізації ставить за мету комбінування чи спрощення представлення апаратних ресурсів для користувача, а, відповідно, і для програмного забезпечення.

Якщо відкинути термінологію і сказати більш простою мовою, то можна описати ці напрямки, як розділення одного апаратно-програмного комплексу на декілька віртуальних і, навпаки, об’єднання декількох апаратних чи апаратно-програмних в один віртуальний комплекс. Розглянемо кожен із цих напрямків окремо, щоб побачити, де ми вже використовуємо технології віртуалізації і де було б доцільно їх застосовувати.

Під віртуалізацією платформ мається на увазі створення програмних систем на вже існуючих апаратно-програмних комплексах, які залежать чи не залежать від цих комплексів. При такій віртуалізації систему, яка надає апаратно-програмні ресурси, називають хостом (host), а симульовані системи – гостьовими (guest). Віртуалізація може бути різнорівнева. Перше, що можна виділити, – це повна емуляція. За такої емуляції гостьова платформа використовує всі ресурси хосту, при цьому залишаючись без зміни. Такий вид емуляції дає змогу емулювати різні апаратні архітектури без прив’язки до хосту. Цей підхід використовувався при розробці програмного забезпечення для процесорів, які ще не вийшли у продаж, а також для низькорівневого налаштування операційних систем. Такий метод має декілька недоліків, а саме: значне зниження швидкості обробки даних, що майже унеможливлює його використання, та використання всіх ресурсів, що дозволяє емулювати лише одну систему.

Далі можна виділити часткову емуляцію. У даному випадку гостьова машина віртуалізує лише необхідну їй для запуску частину апаратно-програмних засобів, щоб запустити її ізольовано від хосту. Цей підхід дозволяє використовувати гостьові машини лише такої ж архітектури, що і хост. Відповідно, це дає змогу на одному апаратно-програмному комплексі емулювати декілька віртуальних машин. Даний вид емуляції є досить популярним і багато де використовується, адже в порівнянні з повною емуляцією має значно більшу швидкодію. Даний вид емуляції може бути дуже корисним для підприємств, адже він дає змогу розмістити декілька серверів з різними ролями та критичними службами на одному апаратному комплексі. Надаючи перевагу такому комплексу, можна забезпечити надійність систем – обравши краще обладнання та захищеність інформації, оскільки забезпечити захист одного апаратного комплексу значно легше, ніж системи аналогічних комплексів, особливо коли вона розгалужена.

Крім того, можна виділити віртуалізацію рівня аплікацій. Цей вид віртуалізації не схожий на попередні, де використовувались віртуальні середовища чи віртуальні машини для забезпечення ізольованості аплікацій. Тут аплікація поміщається в контейнер з необхідними елементами для своєї роботи: файлами реєстру, файлами конфігурацій, користувацькими та системними об’єктами. У результаті отримуємо програму, яка не потребує встановлення на аналогічній системі. При перенесенні її на іншу платформу, віртуальне середовище вирішує проблеми з операційною системою та іншим програмним забезпеченням. Такий спосіб поведінки дуже схожий на інтерпретатори мов програмування. Не даремно програми наJAVA відносяться до даного виду віртуалізації, а більшість сучасних клієнт-банків написані саме на JAVA. Що це дає розробникам? Те, що у них гарантовано буде один і той же результат на різних платформах при однакових початкових даних. Підтримку різних платформ бере на себе розробник віртуальних машин – у даному випадку корпорація Oracle.

Яку ж вигоду може отримати бізнес, використовуючи віртуалізацію платформ? По-перше, консолідацію серверів - перенесення служб чи ролей окремих серверів на віртуальні машини, що розгорнуті на апаратній системі вищої за надійністю якості. Це дасть змогу зекономити на апаратному обладнанні та забезпечити більшу відказостійкість. Крім того, зміну апаратних параметрів віртуальних машин значно простіше виконувати, адже це лише параметр у програмі, а не окремо доданий вінчестер чи планка оперативної пам’яті. Далі ми отримаємо набагато кращі можливості резервного копіювання машин – це просто файл чи папка з файлами, а їх скопіювати в рази легше, ніж робити знімки системи з-під сторонніх програм під час простою системи.

Серед недоліків даних кроків з віртуалізації платформ можна виділити те, що при виході з ладу апаратної системи вийдуть з ладу і всі віртуальні машини одночасно, не одна з 20 (звісно, якщо у вас їх 20), а всі 20 одночасно. Звичайно, перенести файли операційних систем на іншу апаратну систему і розгорнути роботу там не складе багато зусиль, але потрібно мати запасну систему, чи швидко відремонтувати зламану. Якщо в компанії є штатні розробники програмного забезпечення і їм потрібно здійснювати тестування на різних системах чи навіть на різноманітних пристроях (наприклад, планшети чи телефони), для того щоб їх не купувати і не встановлювати на окремі комп’ютери, достатньо буде використовувати віртуальні машини із встановленими необхідними операційними системами чи емулятори окремих пристроїв.

Перейдемо до другого напрямку - віртуалізації ресурсів. Це створення віртуальних систем, що дають змогу концентрувати, абстрагувати і спрощувати управління групами ресурсів, таких як мережі, масиви даних та простори імен. До видів даного напрямку можна віднести: об’єднання, агрегацію та концентрацію компонентів. Під таким видом віртуалізації мають на увазі об’єднання декількох фізичних чи логічних об’єктів у групу ресурсів, що мають зручний для користувача інтерфейс. Сюди відносяться

$1·         Багатопроцесорні системи, що постають перед нами як одна потужна (підтримка багатопроцесорності зараз є майже в усіх сучасних операційних системах)

$1·         RAID-масиви - об’єднання декількох фізичних чи логічних носіїв в один логічний, для забезпечення більшої відмовостійкості чи підвищення швидкості обробки даних, залежні від конфігурацій.

$1·         Віртуалізація систем збереження, що використовується при побудові мереж зберігання даних SAN(StorageAreaNetwork). Ця технологія дає можливість користувачам чи програмам звертатись до масиву даних за одним ім’ям, тоді як окремі дані можуть зберігатися на різних ресурсах у мережі.

$1·         Віртуальні приватні мережі (VPN) та трансляція мережевих адрес (NAT), що дають змогу створювати віртуальні простори мережевих адрес та імен.

Кластеризація комп’ютерів та розподілені обчислення. Цей вид віртуалізації включає в себе техніки, які дозволяють об’єднати множину окремих комп’ютерів у глобальні системи, що разом вирішують спільну задачу. Завдяки кластеризації можна значно підвищити відмовостійкість ролей, служб чи взагалі систем, котрі в ній задіяні. Також даний вид віртуалізації інколи використовується зловмисниками при об’єднанні заражених вірусом комп’ютерів в одну мережу для виконання якихось цілей.

Значне поширення віртуалізації не викликає сумніву, тому необхідно бути в курсі справ і використовувати найкращі здобутки цього напрямку розвитку комп’ютерних технологій. Віртуалізація не є панацеєю, але це не означає, вона гірша – навпаки, за її допомогою деякі моменти завдяки їй вирішуються в рази швидше, дешевше, надійніше та простіше. Сьогодні на ринку представлено декілька компаній, що надають допомогу при переїзді реальних систем на віртуальні платформи, проте це лише окремий аспект віртуалізації. Сама ж ідея, закладена у віртуалізацію, знаходитиме все більшу підтримку, оскільки спрощення керування процесами - одна з її головних задач, а вже про фінансову чи будь-яку іншу вигоду доводиться говорити в кожному випадку окремо.