Всё о виртуализации для новичков, что можно делать, для чего применяется.

Введение:
В современном информационном мире виртуализация играет ключевую роль. Эта технология позволяет эффективно использовать вычислительные ресурсы, управлять серверами и создавать изолированные виртуальные окружения. В этой статье мы рассмотрим, что такое виртуализация, ее применение и расскажем о некоторых известных технологиях, таких как QEMU, KVM и Proxmox.

Что такое виртуализация:
Виртуализация – это процесс создания виртуальной версии физического объекта, такого как компьютерное оборудование, операционная система, сеть или хранилище данных. Вместо использования отдельного физического устройства, виртуализация позволяет работать с изолированными экземплярами виртуальных ресурсов на одной физической платформе.

Преимущества и применение виртуализации:
Виртуализация имеет множество преимуществ и широкий спектр применений. Некоторые из главных преимуществ включают:

Увеличение эффективности использования ресурсов: Виртуализация позволяет управлять и выделить ресурсы более эффективно, значительно снижая неиспользуемую вычислительную мощность.

Изоляция и безопасность: Виртуальные машины (ВМ) работают в изолированных окружениях, что обеспечивает повышенный уровень безопасности и предотвращает влияние одной ВМ на другие.

Упрощенное масштабирование и управление: С помощью виртуализации вы можете легко создавать, запускать и масштабировать новые виртуальные машины, а также управлять ими централизованно.

Тестирование и разработка: Виртуализация предоставляет возможность создания тестовых сред для разработки и тестирования приложений перед их развертыванием на физических серверах.

Технологии виртуализации:
Существует множество технологий виртуализации, но давайте рассмотрим некоторые из самых популярных:

QEMU (Quick Emulator):

QEMU является мощным инструментом эмуляции и виртуализации. Он позволяет запускать гостевые операционные системы на разных хозяйских платформах. QEMU поддерживает эмуляцию процессоров различных архитектур, таких как x86, ARM и MIPS.
QEMU-KVM (Quick Emulator – Kernel-based Virtual Machine) – это платформа виртуализации с открытым исходным кодом, которая предоставляет аппаратную виртуализацию на уровне ядра операционной системы. Он состоит из двух основных компонентов: QEMU, который является эмулятором процессора, и KVM, который является модулем ядра Linux для предоставления аппаратной виртуализации, использующей возможности встроенной в процессоры Intel VT-x или AMD-V.

QEMU обеспечивает эмуляцию процессора и других устройств, таких как диск, сеть, звуковая карта и графический адаптер. Он может эмулировать различные процессорные архитектуры, включая x86, ARM, MIPS, PowerPC и другие. KVM позволяет использовать процессорные расширения для виртуализации и достигает более высокой производительности, поскольку гостевые операционные системы выполняются непосредственно на физическом процессоре без необходимости перевода инструкций.

Virtual Machine Manager (VMM), также известный как virt-manager, представляет собой графический интерфейс для управления виртуальными машинами на основе QEMU-KVM. Он обеспечивает простой способ создания, настройки и управления виртуальными машинами через пользовательский интерфейс. VMM позволяет создавать новые виртуальные машины, изменять их параметры (такие как количество выделенной памяти и процессорных ядер) и управлять их состоянием (запуск, остановка, приостановка).

Один из ключевых аспектов использования QEMU-KVM и VMM заключается в их поддержке аппаратной виртуализации, которая обеспечивает более высокую производительность и эффективность по сравнению с другими методами виртуализации. Кроме того, QEMU-KVM и VMM взаимодействуют с ядром Linux напрямую, что позволяет использовать все возможности и оптимизации, предоставляемые ядром операционной системы.

KVM (Kernel-based Virtual Machine):
KVM – это инфраструктура виртуализации, встроенная в ядро Linux. Она предоставляет возможность запускать виртуальные машины на основе аппаратной виртуализации с использованием процессорных расширений, таких как Intel VT или AMD-V. KVM обеспечивает высокую производительность и эффективное использование ресурсов.

Proxmox:
Proxmox VE (Virtual Environment) – это открытая платформа виртуализации, основанная на Linux, которая объединяет в себе функциональность KVM и контейнеризации. Proxmox предоставляет удобный веб-интерфейс для управления виртуальными машинами и контейнерами. Он поддерживает функции миграции ВМ, выделение ресурсов, создание резервных копий и многое другое.

Proxmox VE является программным обеспечением, которое вы устанавливаете на свой сервер или компьютер. Оно представляет собой отдельную операционную систему на базе Debian Linux и включает в себя все необходимые компоненты для создания и управления виртуальными машинами и контейнерами.

VMware vSphere:
VMware vSphere – это коммерческое решение, которое предлагает широкий спектр функций виртуализации. Оно включает в себя гипервизор ESXi, который позволяет запускать виртуальные машины, а также инструменты для управления централизованным развертыванием, мониторингом и масштабированием виртуальных инфраструктур.

VirtualBox – это программное обеспечение для виртуализации, разработанное Oracle. Оно позволяет создавать и управлять виртуальными машинами на компьютере-хосте. VirtualBox поддерживает широкий спектр операционных систем в качестве гостевых, включая Windows, Linux, macOS и другие. Он предоставляет графический интерфейс пользователя для управления виртуальными машинами и обладает богатым набором функций, такими как снапшоты, общий доступ к папкам между хостом и гостем, а также поддержка USB и сети.
Vagrant – это инструмент для создания и управления виртуальных сред разработки.

Microsoft Hyper-V:
Hyper-V – гипервизор, разработанный Microsoft, который обеспечивает виртуализацию на серверах с операционной системой Windows. Он позволяет запускать несколько изолированных операционных систем на одном физическом сервере и предоставляет инструменты для управления виртуальными машинами.

Docker:
Docker – это контейнерная платформа, которая позволяет упаковывать приложения и их зависимости в легковесные контейнеры. В отличие от полной виртуализации, контейнеры используют общее ядро операционной системы, что делает их более легкими и эффективными.

Заключение:
Виртуализация – это мощная технология, которая играет важную роль в современных информационных системах. Она позволяет оптимизировать использование вычислительных ресурсов, обеспечивает безопасность, упрощает управление и развертывание приложений. Технологии, такие как QEMU, KVM, Proxmox, VMware vSphere, Hyper-V и Docker, предлагают различные подходы к виртуализации и широкий спектр функциональности для удовлетворения потребностей различных организаций и пользователей. Надеемся, данная статья помогла вам получить понимание основ виртуализации и знакомство с некоторыми из популярных технологий в этой области.

Платформы виртуализации. Обзор

Виртуализация обычно подразумевает логическое объединение вычислительных ресурсов и абстрагирование их от физического оборудования — например, сервера или компьютера. У виртуальной машины есть свой пул логических ресурсов: CPU, RAM и дисковое пространство. Так, благодаря виртуализации, на одном физическом сервере можно запустить несколько независимых виртуальных машин. Другой пример виртуализации — одновременный запуск нескольких операционных систем (ОС) на одном компьютере (контейнерная виртуализация). Каждая система работает со своим набором ресурсов, которые предоставляются из общего пула на уровне устройства. Этим пулом управляет хостовая система — гипервизор. На рынке представлено множество платформ, которые поддерживают разные типы виртуализации и предназначены для разных задач. Тем не менее, основная область применения технологий виртуализации — облачные сервисы.

Преимущества виртуализации

• Главное преимущество виртуализации — это эффективное сокращение расходов на поддержку ИТ-инфраструктуры за счет экономии физических ресурсов, повышения уровня автоматизации процессов, адаптивности и масштабируемости бизнеса.Виртуализация помогает исключить расходы на покупку дополнительных серверов и их обслуживание, при этом максимизировать пользу имеющихся ресурсов.
• Еще одно преимущество этой технологии заключается в надежности: в критических ситуациях можно легко восстановить данные с помощью резервного копирования ВМ. Процесс можно автоматизировать, чтобы система сохраняла всю актуальную информацию в бэкапах. Это сокращает вероятность простоя бизнеса.
• Платформы виртуализации создают гибкую среду для тестирования различных проектов — например, в сфере разработки ПО. Виртуализация также создает основу для внедрения облачных решений, которые повышают контроль бизнеса над критичными данными.

Сейчас на рынке представлено множество решений виртуализации: продукты VMware, vStack, платформа от Microsoft и другие. У каждого есть свои преимущества, которые подходят для решения различных задач бизнеса. Расскажем о них подробнее:

VMware

VMware — американская компания, лидер среди поставщиков решений для виртуализации. К ним относятся: vSphere (ПО для виртуализации серверов), vCenter Server (ПО для централизованного управления серверами), NSX Data Center (виртуализированные службы сети и безопасности) и Horizon 7 (платформа для виртуальных компьютеров и приложений). Компания постоянно расширяет функциональность.

Продукты могут быть слишком сложными и дорогостоящими для малого и среднего бизнеса, не разбирающегося в технологиях. VMware предлагает решения премиум-класса по более высокой цене. Однако в крупных корпоративных средах с большим бюджетом, которые охватывают множество платформ, ОС и архитектур, VMware остается лучшим выбором.

• Поддерживает системы Windows, Linux, Solaris, FreeBSD, Netware и другие.
• Решения подходят для ИТ-специалистов, разработчиков и предприятий.
• Можно одновременно использовать несколько приложений в разных ОС. Перезагрузка не требуется.
• Может работать с облаком.
• Может быть интегрирована со сторонним программным обеспечением.
• Многие инструменты vSphere обеспечивают поддержку балансировки нагрузки и динамической миграции, а также ряд других полезных функций.

vStack

vStack — платформа для внедрения виртуального дата-центра на базе обычного недорогого оборудования. Это гиперковергентное решение для предприятий, разработанное компанией ITGLOBAL.COM LABS с применением open-source-технологий. vStack является более доступной платформой, однако по производительности не уступает VMware или другим корпоративным решениям для хранения и виртуализации.

• Нет необходимости переплачивать за дорогое оборудование, платформа может работать с устройствами потребительского класса. Нет привязки к поставщику.
• Разработана на базе ОС FreeBSD (семейство UNIX), файловой системы ZFS (поддержка больших объемов данных), гипервизора bhyve (интерфейс UEFI, поддержка NVMe, быстродействие).
• Поддержка Windows и Linux.
• Доступная альтернатива от российского поставщика на уровне популярных западных решений.

Citrix (Xen)

Citrix предлагает набор недорогих продуктов корпоративного уровня. Их решения для виртуализации можно рассматривать в качестве альтернативы VMware. Компания отвечает за разработку кроссплатформенного гипервизора с открытым исходным кодом Xen Project.

• Есть бесплатная версия.
• Платформа с открытым исходным кодом.
• Расширенные функции виртуализации. Работает с гипермасштабируемыми облаками.
• Поддерживаемые ОС: GNU/Linux, FreeBSD, MiniOS, NetBSD, Solaris, Windows и другие.

OpenVZ

OpenVZ — это мощная платформа на основе метода контейнеризации с открытым исходным кодом. Платформа бесплатная и быстрая, за счет того, что построена на базе ядра Linux. Однако в роли «гостевых» систем могут выступать только дистрибутивы Linux. Ее настройка может быть не такой простой, но это компенсируется широким спектром функций и большим количеством конфигураций.

• Состоит из модифицированного ядра Linux и пользовательских утилит.
• Поддерживает только ОС Linux.
• Виртуализация происходит на основе контейнеризации для Linux. Платформа создает несколько безопасных изолированных контейнеров (также известных как VE или VPS) на одном физическом сервере, что позволяет лучше использовать ресурсы сервера и избегать конфликтов между приложениями.

Virtuozzo

Virtuozzo — компания, созданная для обеспечения коммерческой поддержки средств виртуализации Kernel-based Virtual Machine (KVM) с открытым исходным кодом. Она добавляет множество улучшений в популярный гипервизор KVM (о нем ниже). Одна из самых доступных платформ.

• Расширенная функциональность и поддержка.
• Пользовательская база состоит в основном из малых и средних компаний.
• Виртуализация серверов сочестается с программно-определяемым хранилищем и контейнеризацией.
• Поддерживает только ОС Linux.

KVM

Kernel-based Virtual Machine — ПО с открытым исходным кодом, обеспечивающее виртуализацию в среде Linux. Платформу можно скачать бесплатно и использовать для разработки на своей виртуальной машине. Является наиболее популярной альтернативой коммерческим платформам.

• Обеспечивает быструю и надежную виртуализацию для устройств на Linux.
• Самая низкая стоимость.
• Сообщество постоянно развивает платформу, экосистему решений и функциональность.
• Предоставляет множество вариантов кастомизации. Подходит для разработчиков собственных программных решений.

Microsoft Hyper-V

Возможности ПО для виртуализации Microsoft Hyper-V тесно интегрированы с широким набором продуктов Windows. Этот инструмент предоставляет множество критически важных средств виртуализации по более низкой цене, чем VMware. Hyper-V более популярен среди ИТ-специалистов, которые используют другие продукты Microsoft.

• Платформа входит в состав Windows 10 Pro и Windows Server (2012 и 2016) без каких-либо дополнительных затрат для пользователя.
• Поддержка Linux ограничена.
• Hyper-V позволяет относительно неопытным пользователям создавать свою виртуальную серверную среду.

Как выбрать платформу для виртуализации

Выбор ПО для успешного внедрения виртуализации во многом зависит от того, соответствует ли платформа целям компании. Вот несколько факторов, которые следует учитывать:

Первое, что следует учитывать при выборе виртуальных решений, — это поддерживаемые операционные системы. Некоторые из решений разработаны для поддержки определенных систем, например только Windows — как Microsoft Hyper-V. Однако, если компании требуется одновременно запускать несколько типов ОС, нужно выбрать соответствующую платформу — например, решения VMware.

• Масштабируемость и гибкость платформы

Для онлайн-бизнеса приоритетом может стать масштабируемость платформы — или способность поддерживать большое число одновременно работающих ВМ. Это позволяет быстро расширять ресурсы для поддержки большего числа пользователей и создает более гибкую среду для внедрения новых функций.

• Потребление ресурсов и экономичность

С помощью виртуализации можно сократить потребляемые ресурсы оборудования, однако стоит выбирать платформу, которая потребляет меньше памяти. Если в системе ограничено ОЗУ, дополнительное использование ресурсов, необходимое для поддержки инструмента виртуализации, может замедлить работу системы. В конечном итоге это может привести к увеличению расходов на обновление оборудования. И если цена является главной проблемой, доступны бесплатные варианты виртуализации.

• Соответствие задачам компании

Например, для крупных компаний подходят многофункциональные enterprise-решения уровня VMware. Для небольших компаний-разработчиков ПО более важным будет гибкость платформы, возможность тестирования своих продуктов в различных средах и невысокая стоимость.

Вывод

При выборе платформ для виртуализации компания должна убедиться, что она вкладывает средства в правильное программное обеспечение. Для этого нужно заранее определиться со средой для внедрения ВМ, желаемой стоимостью и объемом ресурсов, необходимым для стабильной работы системы.

Платформы виртуализации. Обзор

Виртуализация обычно подразумевает логическое объединение вычислительных ресурсов и абстрагирование их от физического оборудования — например, сервера или компьютера. У виртуальной машины есть свой пул логических ресурсов: CPU, RAM и дисковое пространство. Так, благодаря виртуализации, на одном физическом сервере можно запустить несколько независимых виртуальных машин. Другой пример виртуализации — одновременный запуск нескольких операционных систем (ОС) на одном компьютере (контейнерная виртуализация). Каждая система работает со своим набором ресурсов, которые предоставляются из общего пула на уровне устройства. Этим пулом управляет хостовая система — гипервизор. На рынке представлено множество платформ, которые поддерживают разные типы виртуализации и предназначены для разных задач. Тем не менее, основная область применения технологий виртуализации — облачные сервисы.

Преимущества виртуализации

• Главное преимущество виртуализации — это эффективное сокращение расходов на поддержку ИТ-инфраструктуры за счет экономии физических ресурсов, повышения уровня автоматизации процессов, адаптивности и масштабируемости бизнеса.Виртуализация помогает исключить расходы на покупку дополнительных серверов и их обслуживание, при этом максимизировать пользу имеющихся ресурсов.
• Еще одно преимущество этой технологии заключается в надежности: в критических ситуациях можно легко восстановить данные с помощью резервного копирования ВМ. Процесс можно автоматизировать, чтобы система сохраняла всю актуальную информацию в бэкапах. Это сокращает вероятность простоя бизнеса.
• Платформы виртуализации создают гибкую среду для тестирования различных проектов — например, в сфере разработки ПО. Виртуализация также создает основу для внедрения облачных решений, которые повышают контроль бизнеса над критичными данными.

Сейчас на рынке представлено множество решений виртуализации: продукты VMware, vStack, платформа от Microsoft и другие. У каждого есть свои преимущества, которые подходят для решения различных задач бизнеса. Расскажем о них подробнее:

VMware

VMware — американская компания, лидер среди поставщиков решений для виртуализации. К ним относятся: vSphere (ПО для виртуализации серверов), vCenter Server (ПО для централизованного управления серверами), NSX Data Center (виртуализированные службы сети и безопасности) и Horizon 7 (платформа для виртуальных компьютеров и приложений). Компания постоянно расширяет функциональность.

Продукты могут быть слишком сложными и дорогостоящими для малого и среднего бизнеса, не разбирающегося в технологиях. VMware предлагает решения премиум-класса по более высокой цене. Однако в крупных корпоративных средах с большим бюджетом, которые охватывают множество платформ, ОС и архитектур, VMware остается лучшим выбором.

• Поддерживает системы Windows, Linux, Solaris, FreeBSD, Netware и другие.
• Решения подходят для ИТ-специалистов, разработчиков и предприятий.
• Можно одновременно использовать несколько приложений в разных ОС. Перезагрузка не требуется.
• Может работать с облаком.
• Может быть интегрирована со сторонним программным обеспечением.
• Многие инструменты vSphere обеспечивают поддержку балансировки нагрузки и динамической миграции, а также ряд других полезных функций.

vStack

vStack — платформа для внедрения виртуального дата-центра на базе обычного недорогого оборудования. Это гиперковергентное решение для предприятий, разработанное компанией ITGLOBAL.COM LABS с применением open-source-технологий. vStack является более доступной платформой, однако по производительности не уступает VMware или другим корпоративным решениям для хранения и виртуализации.

• Нет необходимости переплачивать за дорогое оборудование, платформа может работать с устройствами потребительского класса. Нет привязки к поставщику.
• Разработана на базе ОС FreeBSD (семейство UNIX), файловой системы ZFS (поддержка больших объемов данных), гипервизора bhyve (интерфейс UEFI, поддержка NVMe, быстродействие).
• Поддержка Windows и Linux.
• Доступная альтернатива от российского поставщика на уровне популярных западных решений.

Citrix (Xen)

Citrix предлагает набор недорогих продуктов корпоративного уровня. Их решения для виртуализации можно рассматривать в качестве альтернативы VMware. Компания отвечает за разработку кроссплатформенного гипервизора с открытым исходным кодом Xen Project.

• Есть бесплатная версия.
• Платформа с открытым исходным кодом.
• Расширенные функции виртуализации. Работает с гипермасштабируемыми облаками.
• Поддерживаемые ОС: GNU/Linux, FreeBSD, MiniOS, NetBSD, Solaris, Windows и другие.

OpenVZ

OpenVZ — это мощная платформа на основе метода контейнеризации с открытым исходным кодом. Платформа бесплатная и быстрая, за счет того, что построена на базе ядра Linux. Однако в роли «гостевых» систем могут выступать только дистрибутивы Linux. Ее настройка может быть не такой простой, но это компенсируется широким спектром функций и большим количеством конфигураций.

• Состоит из модифицированного ядра Linux и пользовательских утилит.
• Поддерживает только ОС Linux.
• Виртуализация происходит на основе контейнеризации для Linux. Платформа создает несколько безопасных изолированных контейнеров (также известных как VE или VPS) на одном физическом сервере, что позволяет лучше использовать ресурсы сервера и избегать конфликтов между приложениями.

Virtuozzo

Virtuozzo — компания, созданная для обеспечения коммерческой поддержки средств виртуализации Kernel-based Virtual Machine (KVM) с открытым исходным кодом. Она добавляет множество улучшений в популярный гипервизор KVM (о нем ниже). Одна из самых доступных платформ.

• Расширенная функциональность и поддержка.
• Пользовательская база состоит в основном из малых и средних компаний.
• Виртуализация серверов сочестается с программно-определяемым хранилищем и контейнеризацией.
• Поддерживает только ОС Linux.

KVM

Kernel-based Virtual Machine — ПО с открытым исходным кодом, обеспечивающее виртуализацию в среде Linux. Платформу можно скачать бесплатно и использовать для разработки на своей виртуальной машине. Является наиболее популярной альтернативой коммерческим платформам.

• Обеспечивает быструю и надежную виртуализацию для устройств на Linux.
• Самая низкая стоимость.
• Сообщество постоянно развивает платформу, экосистему решений и функциональность.
• Предоставляет множество вариантов кастомизации. Подходит для разработчиков собственных программных решений.

Microsoft Hyper-V

Возможности ПО для виртуализации Microsoft Hyper-V тесно интегрированы с широким набором продуктов Windows. Этот инструмент предоставляет множество критически важных средств виртуализации по более низкой цене, чем VMware. Hyper-V более популярен среди ИТ-специалистов, которые используют другие продукты Microsoft.

• Платформа входит в состав Windows 10 Pro и Windows Server (2012 и 2016) без каких-либо дополнительных затрат для пользователя.
• Поддержка Linux ограничена.
• Hyper-V позволяет относительно неопытным пользователям создавать свою виртуальную серверную среду.

Как выбрать платформу для виртуализации

Выбор ПО для успешного внедрения виртуализации во многом зависит от того, соответствует ли платформа целям компании. Вот несколько факторов, которые следует учитывать:

Первое, что следует учитывать при выборе виртуальных решений, — это поддерживаемые операционные системы. Некоторые из решений разработаны для поддержки определенных систем, например только Windows — как Microsoft Hyper-V. Однако, если компании требуется одновременно запускать несколько типов ОС, нужно выбрать соответствующую платформу — например, решения VMware.

• Масштабируемость и гибкость платформы

Для онлайн-бизнеса приоритетом может стать масштабируемость платформы — или способность поддерживать большое число одновременно работающих ВМ. Это позволяет быстро расширять ресурсы для поддержки большего числа пользователей и создает более гибкую среду для внедрения новых функций.

• Потребление ресурсов и экономичность

С помощью виртуализации можно сократить потребляемые ресурсы оборудования, однако стоит выбирать платформу, которая потребляет меньше памяти. Если в системе ограничено ОЗУ, дополнительное использование ресурсов, необходимое для поддержки инструмента виртуализации, может замедлить работу системы. В конечном итоге это может привести к увеличению расходов на обновление оборудования. И если цена является главной проблемой, доступны бесплатные варианты виртуализации.

• Соответствие задачам компании

Например, для крупных компаний подходят многофункциональные enterprise-решения уровня VMware. Для небольших компаний-разработчиков ПО более важным будет гибкость платформы, возможность тестирования своих продуктов в различных средах и невысокая стоимость.

Вывод

При выборе платформ для виртуализации компания должна убедиться, что она вкладывает средства в правильное программное обеспечение. Для этого нужно заранее определиться со средой для внедрения ВМ, желаемой стоимостью и объемом ресурсов, необходимым для стабильной работы системы.

При подготовке материала использовались источники:
https://itdid.ru/virt.html
https://itglobal.com/ru-kz/company/blog/about-virtual-solutions/
https://itglobal.com/ru-by/company/blog/about-virtual-solutions/