Арендовать виртуальный сервер — это как отрезать кусочек праздничного торта. «Нарезать» физические ресурсы на эти «кусочки» позволяет гипервизор — специальная программная прослойка между оборудованием и гостевыми операционными системами. Сегодня поговорим, как работает такое ПО, какие гипервизоры бывают и на что стоит обращать внимание при выборе.
Что такое гипервизор и для чего он нужен
До того, как применение виртуализации и гипервизоров приобрело массовый характер, на большинстве физических серверов и компьютеров запускалась только одна операционная система. С одной стороны, такой подход позволял оборудованию работать с высоким уровнем стабильности, ведь один сервер должен был обрабатывать запросы только от одной установленной на нем ОС. С другой же, это делало оборудование однозадачным и приводило к трате вычислительных ресурсов впустую. Каждый сервер выполнял единственную возложенную на него задачу, и большой процент его мощностей просто не использовался. Компаниям приходилось тратить огромные суммы на постоянное расширение парка ИТ-оборудования, которое использовалось неоптимально.
Для решения этой проблемы и были созданы гипервизоры.
Гипервизор — это специальное ПО для создания, запуска и управление виртуальными машинами (ВМ). С его помощью можно запустить несколько операционных систем на одной «железной» машине (ПК или сервере). Также гипервизор иногда называют монитором виртуальных машин (VMM). Он на логическом уровне изолирует ВМ друг от друга, выделяя каждой их них требуемых объем виртуальных ресурсов — vCPU, RAM, место в хранилище. При этом все запущенные виртуальные машины «живут» независимо друг от друга — если на одной из них случится сбой, это никак не повлияет на работу остальных.
- Сервер или компьютер, на котором запускается гипервизор, называют хостом или хост-машиной.
- ВМ, работающие на гипервизоре, называют гостевыми машинами.
Изначально гипервизоры использовались для эмуляции различных процессов, тестирования операционных систем и различных обновлений без риска нарушения стабильности работы основной системы компьютера. Однако в конце 1990 — начале 2000 их популярность начала стремительно расти. Произошло это благодаря тому, что совпали сразу три фактора:
- на рынке стало появляться оборудование, ресурсов которого хватало на выполнение сразу нескольких задач (то есть одновременный запуск разных нагрузок);
- технологии виртуализации стали активно использоваться в UNIX-системах;
- архитектура гипервизоров улучшилась, повысилась стабильность их работы и уровень безопасности данных.
Кроме того, важную роль в распространении гипервизоров сыграло внедрение поддержки технологий виртуализации в CPU архитектуры x86.
Типы гипервизоров
Выделяют два основных типа гипервизоров.
Гипервизоры I типа
Работают на «голом железе» и не требуют установки какой-либо операционной системы в качестве прослойки. Их также называют аппаратными гипервизорами.
Примеры: VMware ESXi, Hyper-V, KVM.
Ориентированы на бизнес-задачи и использование в корпоративных средах. С их помощью можно виртуализировать не только серверные ОС. Гипервизоры первого типа позволяют также виртуализировать десктопные операционные системы и интегрировать VDI. Благодаря этому компании получают возможность развернуть полноценную инфраструктуру виртуальных рабочих столов и предоставить сотрудникам безопасную среду для решения задач вне зависимости от их физического нахождения. VDI могут использовать не только те, кто работает в офисе, но также удаленные и полевые сотрудники.
- Преимущества
Благодаря прямому доступу к железу, гипервизоры I типа обладают высокой производительностью. Кроме того, они достаточно безопасны, поскольку между ПО и процессором нет никакой прослойки, которая может подвергнуться атаке и последующему взлому.
- Недостатки
Нередко нужна отдельная виртуальная машина для управления аппаратным обеспечением и администрирования определенных ВМ.
Гипервизоры I+ типа
Иногда в этой классификации появляется еще один тип гипервизоров — гибридный. Такие решения, как можно догадаться, объединяют в себе особенности как первого, так и второго типа гипервизоров. Гипервизоры I+ типа умеют работать на bare-metal оборудовании, однако для администрирования требуется некая управляющая операционная система.
Гипервизоры II типа
Запускаются поверх операционной системы, установленной на хосте.
Примеры: VMware Workstation, Oracle VirtualBox.
Гипервизоры второго типа ближе к «домашним» решениям и для корпоративного сегмента не подходят.
- Преимущества
Позволяют быстро получить доступ к необходимой операционной системе, которая работает параллельно с основной. Наиболее оптимальный вариант для пользователей, которым нужна альтернативная ОС для запуска определенных программ и инструментов.
- Недостатки
Из-за того, что гипервизоры второго типа обращаются к ресурсам через основную ОС, установленную на машине-хосте, может увеличиваться время отклика. К тому же потенциально снижается уровень безопасности. Если киберпреступник получит доступ к основной операционной системе, он сможет управлять и гостевой ОС. В силу этих и некоторых других факторов гипервизоры II типа не используются в корпоративной среде.
Популярные гипервизоры: обзор
Гипервизоры I типа
На сегодняшний день в корпоративном сегменте наиболее распространены 4 гипервизора первого типа:
- VMware ESXi;
- Hyper-V;
- KVM;
- Xen.
Давайте посмотрим, чем они отличаются и каковы особенности каждого из них.
VMware ESXi
Гипервизор от ведущего разработчика решений и продуктов для виртуализации. Построен на базе облегченного ядра Linux — VMkernel.
Несмотря на скромный размер (VMware ESXi занимает всего 150 мегабайт на диске) предоставляет широкие возможности и по праву считается практически отраслевым стандартом. Одна из ключевых возможностей гипервизора — поддержка больших виртуальных машин, благодаря которой ESXi позволяет разворачивать приложения и сервисы практически любого размера.
Еще одно преимущество гипервизора — широта использования. Компании, планирующие развернуть облако на базе VMware ESXi, не столкнутся с проблемой найма профильных специалистов.
VMware ESXi требует приобретения лицензий на каждый физических сервер.
Также среди продуктов компании есть и бесплатные решения для виртуализации, ориентированные на домашнее или полупрофессиональное использование. Функциональность таких версий существенно ниже по сравнению с коммерческими. Например, бесплатный ESXi дает возможности создавать виртуальные машины с 8 или меньше vCPU, не умеет работать с резервным копированием на базе Veeam, а также имеет некоторые другие ограничения.
Hyper-V
Гипервизор подходит для оборудования под управлением Windows Server. Поддерживает Windows, Windows Server, FreeBSD и различные дистрибутивы Linux в качестве гостевых операционных систем.
Принадлежит компании Microsoft. Несмотря на то, что компания-владелец относит его к гипервизорам первого типа, работает Hyper-V все же немного иначе. Гипервизор устанавливается в ОС Windows, но работает прямо на «железной» машине, де-факто занимая место под операционной системой хост-машины.
KVM
Open source гипервизор, встроенный непосредственно в ядро Linux. Легкий и со скромным аппетитом по отношению к ресурсам KVM позволяет относительно быстро развернуть среду виртуализации. Ранее поддерживал только CPU x86, однако со временем в KVM добавили возможность работы и на других архитектурах. Современные версии KVM в качестве гостевых ОС поддерживают различные дистрибутивы Linux, Solaris, BSD и даже Windows.
Нередко KVM используют для кастомных облачных проектов, например, при построении решений для размещения государственных информационных систем (ГИС).
Несмотря на молодость гипервизора, у KVM есть свои преимущества перед другими решениями:
- благодаря поддержке крупных игроков рынка ПО KVM активно развивается — например, постоянно расширяется список поддерживаемых ОС и оборудования.
- широкий выбор гостевых ОС — поддерживаются все UNIX-системы (различные дистрибутивы Linux, BSD, Solaris), Windows, MacOS.
- ресурсы между виртуальными машинами на гипервизоре KVM распределяются независимо, поэтому одна ВМ не может «съесть»»оперативную память другой ВМ и нарушить тем самым стабильность ее работы и производительность.
Для раскрытия всех функциональных возможностей этого гипервизора придется использовать дополнительные утилиты и инструменты. В этом есть свои плюсы: KVM позволяет гибко подбирать дополнительное программное обеспечение в соответствии с потребностями конкретной компании.
Почему KVM набирает популярность? Одна из причин — стоимость внедрения. KVM позволяет быстро и недорого (по сравнению с другими гипервизорами) развернуть платформу виртуализации. К тому же вместе он не только обладает широкими функциональными возможностями (наряду с неприхотливостью к ресурсам), но и весьма гибок в плане кастомизации.
Гипервизоры I+ типа
Xen
К гибридным гипервизорам нередко относят гипервизор Xen, на данный момент принадлежащий компании Citrix. Он поддерживает как аппаратную, так и паравиртуализацию (PV), поэтому Xen считается гипервизором I+ типа, однако в некоторых классификациях его относят к первому типу.
Поскольку большое количество функций управления гипервизором фактически вынесены за его пределы, объем кодовой базы Xen весьма скромен.
Гипервизоры II типа
VMware Workstation
Платформа виртуализации с ориентацией на Linux и Windows. Доступна как коммерческая, так и бесплатная (с поддержкой только одной гостевой операционной системы) версии.
VMware Fusion
Гипервизор, разработанный специально для MacOS.
Oracle VirtualBox
Часто рассматривается как альтернатива Workstation, однако, в отличие от него, абсолютно бесплатен, со всеми вытекающими из этого преимуществами и недостатками. Работает в операционных системах Windows, Linux, MacOS.
На что обратить внимание при выборе гипервизора
- Экосистема
Изучите, насколько поддержан гипервизор с точки зрения документации и технической поддержки со стороны разработчика и/или коммьюнити.
- Конечная стоимость
Гипервизоры могут отличаться друг от друга не только ценой, но и структурой лицензирования. Кроме того, стоит обращать внимание на стоимость не только самого гипервизора, но и дополнительного программного обеспечения: средств управления и пр.
- Возможность динамической миграции
Перед выбором гипервизора обязательно уточните, предусмотрена ли функция переноса ВМ без их остановки. Она может быть полезна при переключении ресурсов в случае аварии или балансировки нагрузки.
- Инструменты управления
В процессе эксплуатации гипервизора вам придется создавать, запускать, останавливать виртуальные машины, проводить их аудит и удалять ненужные. Убедитесь, что вендор или коммьюнити, занимающиеся поддержкой гипервизора, предоставят вам все необходимые для этого инструменты. Протестируйте их и поймите, насколько удобно ими пользоваться.
- Производительность
Последний в списке, но не по важности критерий. Обязательно протестируйте гипервизор или найдите результаты сторонних тестов и убедитесь, что гипервизор обеспечивает требуемый вам уровень производительности. В идеальной ситуации эффективность работы гостевой ОС должна быть максимально близка к ее эффективности на bare-metal.
Нужен удобный инструмент для управления вычислительными ресурсами и виртуальной средой? Попробуйте VMmanager — решение для создания масштабируемой и отказоустойчивой среды виртуализации на базе QEMU/KVM и контейнеризации LXD/LXC.
- Подходит для ИТ-инфраструктуры любой сложности.
- Выдерживает нагрузку тысяч виртуальных машин.
- Создание виртуальных серверов — от 2 минут, создание контейнеров — от 3 секунд. Живая миграция в 2 клика.
Получите доступ к онлайн-демо и оцените возможности VMmanager лично.