С ростом компании увеличивается и нагрузка на ИТ-инфраструктуру. Появляются новые информационные системы, базы данных, корпоративные приложения и сервисы. Если для каждой задачи выделять отдельный физический сервер, со временем организация получает целый парк оборудования, которое необходимо размещать, обслуживать, охлаждать и своевременно обновлять. При этом вычислительные мощности отдельных машин могут использоваться далеко не полностью.
Одним из способов изменить такой подход является технология виртуализации, позволяющая создавать на физическом оборудовании несколько изолированных виртуальных сред. Каждая из них может получать определенный объем процессорных ресурсов, оперативной памяти и дискового пространства, а также использовать собственную операционную систему и прикладное программное обеспечение.
Что представляет собой виртуализация серверов
При традиционной схеме один физический сервер часто используется для определенной системы или набора связанных задач. Это упрощает изоляцию приложений, однако может приводить к неравномерному использованию ресурсов. Например, один сервер оказывается постоянно загруженным, тогда как другой большую часть времени использует лишь небольшую часть своей производительности.
Виртуализация позволяет разместить несколько виртуальных машин на одном физическом узле. За распределение ресурсов отвечает специальный программный слой — гипервизор. Он предоставляет виртуальным машинам доступ к процессору, памяти, накопителям и сетевым интерфейсам физического оборудования.
Для приложений каждая виртуальная машина при этом выглядит как отдельный компьютер. На ней можно устанавливать операционную систему, запускать необходимые службы и задавать индивидуальные параметры.
За счет чего можно сократить инфраструктурные расходы
Основная экономическая особенность виртуализации связана с консолидацией вычислительных ресурсов. Вместо большого количества слабо загруженных физических серверов часть задач можно перенести на меньшее число более производительных узлов.
Это способно повлиять сразу на несколько категорий расходов:
- сокращается потребность в отдельных физических серверах для каждой информационной системы;
- уменьшается количество оборудования, которому требуется электропитание;
- снижается нагрузка на системы охлаждения серверного помещения;
- может потребоваться меньше места в серверных шкафах;
- упрощается централизованное администрирование инфраструктуры;
- новые виртуальные машины можно создавать без приобретения отдельного сервера для каждого нового сервиса.
Однако виртуализация не означает автоматического снижения любых расходов. Для ее внедрения необходимы подходящее оборудование, программное обеспечение, система хранения данных, резервное копирование и специалисты соответствующей квалификации. Поэтому экономический эффект следует рассчитывать применительно к конкретной инфраструктуре.
Более эффективное использование оборудования
Физический сервер подбирается с учетом предполагаемой максимальной нагрузки. На практике пиковая производительность может требоваться лишь несколько часов в день или в определенные периоды месяца. Остальное время часть ресурсов остается свободной.
При размещении нескольких виртуальных машин на одном сервере нагрузка распределяется между разными системами. Пока одно приложение использует небольшое количество вычислительных ресурсов, свободная мощность может быть доступна другим виртуальным средам.
Это позволяет повысить фактическую загрузку оборудования. При этом необходим запас производительности, поскольку чрезмерная консолидация способна привести к обратному эффекту: несколько виртуальных машин начнут конкурировать за одни и те же ресурсы.
Как виртуализация упрощает масштабирование
В традиционной инфраструктуре запуск нового сервиса иногда требует закупки сервера, его доставки, монтажа, подключения и первоначальной настройки. Такой процесс может занимать заметное время.
В виртуальной среде при наличии свободных ресурсов новую машину можно создать программно. Администратор определяет требуемое количество процессорных ядер, оперативной памяти, дискового пространства и другие параметры.
Если нагрузка на систему увеличилась, ресурсы виртуальной машины в некоторых конфигурациях можно изменить без замены всего физического оборудования. Разумеется, возможности масштабирования ограничиваются общей производительностью инфраструктуры.
Виртуализация и отказоустойчивость
Концентрация большого количества систем на одном физическом сервере создает очевидный риск: при его отказе могут одновременно стать недоступными несколько виртуальных машин. Поэтому рабочая инфраструктура обычно проектируется с учетом возможных неисправностей.
Для критически важных систем могут использоваться несколько физических узлов, резервирование компонентов, отдельные системы хранения и механизмы переноса виртуальных машин между серверами.
Конкретная архитектура зависит от требований бизнеса. Для небольшой внутренней системы допустимый простой может измеряться часами, тогда как для сервиса, от которого непосредственно зависит работа компании, требования к доступности будут значительно выше.
Резервное копирование остается необходимым
Иногда виртуализацию ошибочно воспринимают как замену резервному копированию. Это разные задачи. Возможность быстро создать копию виртуальной машины или перенести ее на другой сервер не защищает от всех сценариев потери информации.
Например, данные могут быть повреждены из-за ошибки пользователя, вредоносного программного обеспечения или сбоя системы хранения. Поэтому резервные копии необходимо создавать независимо от того, работают приложения на физических или виртуальных серверах.
Что необходимо оценить перед внедрением
Перенос существующих систем в виртуальную среду лучше начинать с аудита. Необходимо понять, какое оборудование уже используется, насколько оно загружено и какие приложения имеют особые требования.
На подготовительном этапе имеет смысл определить:
- количество физических серверов и их текущую загрузку;
- объем используемой оперативной памяти и дискового пространства;
- характер нагрузки на процессоры и сеть;
- требования приложений к доступности;
- необходимый объем резервного хранения;
- допустимое время восстановления после сбоя;
- перспективы роста инфраструктуры на несколько лет вперед.
Такая инвентаризация позволяет определить, какие системы подходят для консолидации, а какие целесообразно оставить на выделенном оборудовании.
Не все задачи следует виртуализировать одинаково
Универсальной схемы для любой компании не существует. Некоторые приложения предъявляют повышенные требования к дисковой подсистеме, другие интенсивно используют процессор или оперативную память. Отдельные программные продукты могут иметь собственные условия лицензирования при работе в виртуальной среде.
Поэтому решение о переносе необходимо принимать для каждой системы отдельно. Важно учитывать не только техническую возможность запуска виртуальной машины, но и производительность, требования производителя программного обеспечения и стоимость лицензий.
Роль систем хранения и сети
При консолидации серверов нагрузка на отдельные элементы инфраструктуры может заметно увеличиться. Несколько виртуальных машин одновременно обращаются к накопителям и передают данные через сетевые интерфейсы.
По этой причине производительности самих серверов недостаточно. Необходимо рассчитать пропускную способность сети и возможности дисковой подсистемы. Иначе мощные процессоры будут простаивать в ожидании операций чтения или записи.
Особое внимание этому вопросу требуется при работе с базами данных, корпоративными информационными системами и другими приложениями, создающими интенсивный поток операций с накопителями.
Безопасность виртуальной среды
Виртуальные машины логически отделены друг от друга, но все равно являются частью общей инфраструктуры. Поэтому для них сохраняются стандартные требования информационной безопасности.
Необходимо своевременно обновлять операционные системы, ограничивать административный доступ, контролировать сетевые соединения и отслеживать события безопасности. Отдельной защиты требует система управления виртуальной инфраструктурой: получение к ней несанкционированного доступа может затронуть сразу несколько серверов.
Как оценить экономический эффект
Сравнивать стоит не только количество серверов до и после проекта. Более корректный расчет учитывает совокупную стоимость владения инфраструктурой.
В нее могут входить расходы на оборудование, лицензии, электричество, охлаждение, размещение, обслуживание, резервное копирование и работу специалистов. Одновременно следует учитывать стоимость первоначального перехода и дальнейшего сопровождения виртуальной среды.
Для одной организации основной эффект может заключаться в уменьшении количества физических серверов, для другой — в ускорении запуска новых систем. В третьем случае главным фактором станет возможность централизованно управлять большой инфраструктурой.
Заключение
Виртуализация позволяет отделить программную среду от конкретного физического сервера и более гибко распределять имеющиеся вычислительные мощности. За счет консолидации можно повысить загрузку оборудования, сократить количество отдельных машин и упростить развертывание новых систем.
При этом виртуальная инфраструктура требует предварительного расчета. Необходимо учитывать производительность серверов, возможности хранения данных, сетевую нагрузку, резервирование, информационную безопасность и лицензирование программного обеспечения.
Поэтому виртуализацию правильнее рассматривать не как способ механически уменьшить число серверов, а как изменение архитектуры ИТ-инфраструктуры. Экономический результат появляется тогда, когда новая схема соответствует реальной нагрузке компании и позволяет рациональнее использовать оборудование без снижения надежности информационных систем.