Виртуальные машины Linux для всех

Журнал "LAN", #01, 2003 год // Издательство "Открытые Системы" (http://www.osp.ru/)
Постоянный адрес статьи: http://www.osp.ru/lan/2003/01/074.htm

Виртуальные машины Linux для всех

Грант Гросс

30.01.2003

Технология виртуальных машин позволяет выполнять несколько копий ОС на одном компьютере.

Eсли у вас есть спутниковое телевидение, то, возможно, вы видели этой осенью рекламу под названием «Грабеж». Взбудораженный менеджер среднего звена и средних же лет приводит полицию в пустую серверную. «Это грабеж века! — восклицает он. — Все пропало!»

«Что пропало?» — спрашивает один из полицейских.

«Все! — вопит в отчаянии взлохмаченный служащий. — Списки сотрудников, результаты исследований, данные о клиентах...»

Конечно же, положение спасает наш герой, неряшливый с виду системный администратор. Он указывает на мэйнфрейм в дальнем углу комнаты и произносит: «Мы перенесли данные на эту машину. Она сэкономит нам кучу денег. Я уже выслал письмо...»

Музыка нарастает, и, пробиваясь сквозь шум, голос диктора говорит что-то о серверах IBM с ОС Linux, благодаря которым вы сбережете немалые средства. Реклама умалчивает лишь о том, что на сервере IBM одновременно было запущено множество копий Linux в качестве виртуальных машин.

Идея виртуальных машин — нечто под названиями «виртуализация», «виртуальные среды» или «виртуальные серверы» — не нова, операционная система IBM VM дебютировала более 20 лет назад. (Термин «виртуальная машина» также используется для описания продукта VMware, благодаря которому Linux и Windows могут работать бок о бок на одном компьютере.) Тем не менее она только сегодня начинает приобретать популярность вследствие стремления компаний снизить затраты на аппаратное обеспечение и поддержку, а в некоторых случаях — арендную плату огромных серверных ферм.

В рекламе продукции IBM не упоминается (да и с чего бы) о способности виртуальных машин неплохо функционировать на недорогих серверах и рабочих станциях, а также о предложениях по крайней мере со стороны нескольких компаний, включая VMware, SWsoft и Ensim, технологии на базе Linux, наподобие виртуальной машины, для тех, кто не может позволить себе мэйнфрейм IBM zSeries за миллион долларов. Осенью даже появился проект для ядра Linux по обеспечению работы «частных виртуальных серверов» как в Linux, так и в других системах с открытым исходным кодом. Ряд производителей выпускает даже такие продукты, как виртуальные базы данных.

Сайт ConsultingTimes.com предлагает загрузить рекламный видеоролик из «Грабежа» вместе с ценовым сравнением установки IBM и Microsoft Exchange. В статье высказывается мнение, что решение IBM может оказаться менее экономичным при выполнении серверных функций, чем Microsoft Exchange, для тех компаний, где число пользователей не превышает 5000. Однако если у компании 25 тыс. пользователей, вычислительная мощь мэйнфрейма IBM позволяет намного эффективнее сократить расходы в расчете на одно рабочее место.

ЧТО ТАКОЕ «ВИРТУАЛЬНАЯ МАШИНА»?

Идея виртуальной машины (Virtual Machine, VM) состоит в независимой работе множества копий операционной системы (в данном случае Linux) на одном компьютере. Компании, предлагающие подобные технологии, добиваются этого разными способами, но в целом VM можно запускать отдельно или вместе на одной машине. По словам Сьюзен де Кекелэр, руководителя проекта по маркетингу IBM zSeries, цель заключается в максимальном использовании вычислительного потенциала аппаратного обеспечения.

«Со временем операционные системы VM стали невероятно мощными, — объясняет де Кекелэр. — Мы обнаружили, что целый ряд клиентов имеет множество распределенных серверов, выполняющих разные задачи. Они, в свою очередь, начали понимать, что по мере увеличения числа системы управление значительно усложнится».

Объединение серверов на данной «базе» должно привести к сокращению затрат на управление серверами. В некоторых случаях в компаниях, использующих IBM zSeries с виртуальными машинами Linux, выполняются сотни и даже тысячи образов Linux на одной физической системе.

Де Кекелэр заявляет, что таким образом можно снизить расходы на энергопотребление и сэкономить занимаемое серверами место: «...особенно на Западном берегу США, где недвижимость невероятно дорога. Серверы могут заполнить собой немало помещений, аренда которых обойдется вам недешево».

Джон Кристинак, директор по маркетингу VMWare, предлагающей виртуализацию для недорогих рабочих станций и серверов на базе процессоров Intel, подчеркивает, что, наряду со сбережением средств, технология VM позволяет клиентам распределять функции между машинами, разделив решения о приобретении программного обеспечения и операционных систем, с одной стороны, и аппаратных средств, с другой.

«Такая технология не привязывает вас к платформе, давая возможность решать ряд задач на одной машине», — добавляет он.

По словам Кристинака, снижение затрат на поддержку аппаратных средств — еще одно преимущество технологии VM. «Сегодня проблема заключается в том, что внезапно вы можете обнаружить в компании, например, 40 серверов при том, что в штате состоит всего 800 человек. Восемь из них занимаются поддержкой, поэтому директору по ИТ невольно придется задуматься, не лучше ли иметь 10 более мощных, управляемых машин, чем 40, 50 или даже 100 серверов».

Он не отрицает, что технология помогает экономить средства на аппаратном обеспечении, но, по данным Gartner Group, Giga Information или Forrester Research, само оборудование и ПО составляет всего лишь 15% от общих расходов, а значит, нужны и другие обоснования для ее применения. По его мнению, такой причиной может служить желание пользователей иметь более гибкую, управляемую и простую среду. Виртуализация как раз позволяет это сделать. Если затраты на оборудование можно снизить на 10%, то сокращение расходов на поддержку и эксплуатацию, уменьшение занимаемой площади, а также расширение выбора оборудования сэкономят от 10—15 до 40% финансовых вложений.

ПРЕИМУЩЕСТВА LINUX

По мнению де Кекелэр и Кристинака, у Linux есть пара преимуществ перед другими виртуальными машинами. Ее относительно небольшой размер обеспечивает установку на одной машине сразу нескольких копий ОС.

Кристинак, чья компания предлагает технологию VM, работающую как с Windows, так и Linux, обращает внимание на невысокую стоимость последней. По его словам, Linux VM в основном используется как сервер Web или устанавливается в научных лабораториях. «Нулевая стоимость — самое большое преимущество, — уверяет он. — Это означает, что вы можете создать столько виртуальных машин, сколько нужно, не тратясь каждый раз на новую ОС, как в случае с Windows». Но Кристинак напоминает, что в США есть компании, например из списка Fortune 1000, которые пока не рискуют перейти на Linux. «Стоимость лицензии — недостаточный аргумент для смены платформы, — говорит он. — Не так уж она и высока... Если компании решатся рассмотреть Linux в качестве варианта, то он им понравится».

SWSOFT ОРИЕНТИРОВАНА НА ПОСТАВЩИКОВ ХОСТИНГА

Для SWsoft, предлагающей свою среду Virtuozzo поставщикам хостинга для создания виртуальных серверов Web, выбор Linux был очевиден, утверждает Крейг Ода, вице-президент по развитию бизнеса. Дело в том, что Linux широко используется в сфере хостинга Web.

SWsoft, анонсировавшая Virtuozzo 2.0, реализует виртуальные среды в качестве способа размещения большего числа клиентов на каждом сервере. Компания продвигает Virtuozzo как «обеспечивающую работу с разделами и управляемость на уровне мэйнфреймов на базе массовых аппаратных средств и операционных систем». А в случае крупных поставщиков хостинга Web, например Exodus, стремящихся увеличить доходы, отрасли необходимы более дешевые предложения для работы с небольшими и средними по размеру компаниями, подчеркивает Ода.

Технология SWsoft позволяет запускать до 800 копий Linux на одном сервере на базе процессоров Intel. Причем администрирование каждой из них может производиться независимо, хотя для этого и требуется весьма мощный сервер. «Это своего рода мэйнфрейм на базе x86, — рассказывает он. — То, что мы делаем на базе x86, IBM делает с помощью мэйнфреймов. Покупатели десять раз подумают, прежде чем приобретать дорогостоящие решения IBM. Наши же системы обеспечивают огромную экономию».

Виртуальная среда, разработанная компанией (по утверждению Ода, уже подано 11 заявок на получение патентов), функционирует только под Linux, однако в настоящее осуществляется перенос на Solaris, а в будущем — и на Windows.

Virtuozzo, совместно с пакетом автоматизации хостинга HSPcomplete, обеспечивает возможность автоматизации многих, пока выполняемых вручную, операций для провайдеров услуг хостинга (Hosting Service Provider, HSP), включая управление аппаратными средствами и обновления. Ода добавляет, что теперь клиенты могут менять аппаратное обеспечение с целью повышения эффективности его использования.

ENSIM

Как и решения SWsoft, технология Private Server компании Ensim ориентирована на поставщиков услуг хостинга Web и Internet. Как заявляет Энди Ким, вице-президент компании по маркетингу, решения на ее основе позволяют «делить» физические серверы на 100 виртуальных серверов Web.

«Как поставщик услуг я могу поделить один сервер на четыре виртуальных, гарантируя, что каждый владелец раздела получит доступ как минимум к четверти вычислительных ресурсов, — уверяет Ким. — Однако, если другие ресурсы свободны, их тоже можно использовать».

Это обеспечивает большую эффективность применения аппаратного обеспечения, уверен Ким. До 100 разделов могут использоваться для копирования и запуска относительно нетребовательного приложения наподобие брандмауэра.

Ким заявляет, что подход Ensim к реализации виртуальной среды, предполагающий создание логических выделенных серверов, требует меньше вычислительных ресурсов. По его утверждению, технология Private Server работает на всех машинах на базе Linux, а не только на тех, где установлены процессоры Intel.

«Уровень виртуализации оптимизирован с целью достижения наивысшей производительности, поэтому накладные расходы минимальны, — считает Ким. — С его помощью поставщик услуг способен разделить любые системы Linux. Например, однопроцессорный сервер — для установки на нем нескольких служб».

Патентованная технология, по его словам, предоставляет несколько «уровней изоляции». Виртуальные серверы предусматривают изоляцию ресурсов и ошибок, т. е. если на разделе возникнет сбой системного уровня, то другие виртуальные серверы продолжат работать. «Было бы интересно узнать, кто еще предлагает в полной мере гарантированную изоляцию сбоев. Это очень трудно осуществить так, чтобы для этих целей задействовалось менее 5% ресурсов», — подчеркивает он.

Технология Ensim, как уверяет Ким, обеспечивает легкую миграцию между системами наряду с другими функциями управления: «Наши разделы «интеллектуальны», они контролируют используемые ресурсы, а также следят за работой приложений и позволяют переносить их с одного раздела на другой».

Технология виртуализации Ensim работает под управлением Linux и Solaris, при этом Private Server трехлетней давности позволила заключить партнерские соглашения с IBM, Sun и Compaq.

VMWARE

Компания VMware хорошо известна своими продуктами VMware Workstation, благодаря которым Linux и Windows могут параллельно работать на одной машине. Правда, они предназначены в основном для разработчиков, тестирующих несколько сред. Однако VMware предлагает и сервер GSX для разделения физических серверов на виртуальные машины на базе Linux или Windows.

«Мы виртуализируем архитектуру Intel, — заявил Кристинак, директор по маркетингу. — И предлагаем концепцию IBM zSeries на базе Intel».

По утверждению Кристинака, VMware позволяет разместить от четырех до 20 виртуальных машин на одной физической, но он подчеркивает, что это полноценные операционные системы, а не просто серверы Web. Каждая виртуальная машина изолирована от других, и в случае сбоев не мешает им.

Кристинак уверяет, что концепция виртуализации становится популярной на целом ряде платформ: «Как в случае мэйнфреймов старшего класса, так и корпоративных серверов среднего уровня, приобретя дорогостоящее оборудование, покупатели не рассчитывают применять его для решения только одной задачи. Причина растущей популярности виртуализации заключается в том, что решение реализуемо на всех уровнях — от настольной системы до центра обработки данных. Мэйнфрейм заведомо слишком мощный, например, для двух пользователей, поэтому вы можете купить сервер Intel с аналогичными возможностями и подойти к нему с теми же мерками, что и к мэйнфреймам: это аппаратное обеспечение способно на большее, чем просто выполнение одного приложения. Так почему бы этим не воспользоваться?»

Кристинак утверждает, что экономия, обеспечиваемая виртуальными серверами, весьма привлекательна для заказчиков именно сейчас, когда компании стремятся сводить затраты к минимуму.

Хотя VMware специализируется на программном обеспечении для Windows, у компании есть клиенты, использующие GSX с Linux. Среди них можно назвать Global Continuity, поставщика услуг аварийного восстановления, чей профиль деятельности состоит в страховании компьютеров других компаний и обеспечении быстрой замены или восстановления критически важных машин.

«Такие услуги стоят дорого, — подчеркивает Кристинак. — Это тот вид страхового бизнеса, где важно знать, насколько часто происходят сбои, а также со сколькими машинами предстоит работать».

Он замечает, что, благодаря серверу GSX, Global Continuity может взаимодействовать с пятью или шестью клиентами на единственной машине. При сбоях в клиентской системе Global Continuity копирует данные и высылает их. «Отсутствие необходимости зеркалирования «один к одному» значительно снижает затраты на аппаратное обеспечение и поддержку», — делает вывод Кристинак.

ВИРТУАЛЬНЫЕ СЕРВЕРЫ ДЛЯ ЯДРА LINUX

В октябре разработчик Linux Жак Желинас анонсировал свой проект vserver. По его словам, теперь пользователи смогут «запускать виртуальные серверы общего назначения на одном физическом без потери производительности».

Хотя связаться с Желинасом нам не удалось, описание проекта vserver можно найти на его странице Web (см. врезку «Ресурсы Internet»). Автор предлагает использовать виртуальные серверы каждому администратору физических. Помимо снижения затрат он указывает на такое преимущество, как упрощение управления безопасностью множества серверов.

«Производительность компьютеров Linux растет с каждым днем, — пишет он. — Это, казалось бы, должно привести к сокращению их количества. Но, вместо этого, парк оборудования постоянно увеличивается. Хотя тому есть множество причин (одна из которых — расширение числа поддерживаемых услуг), главная проблема связана с безопасностью и администрированием. Возможно ли разделить сервер Linux на виртуальные серверы с их максимальной изоляцией друг от друга, чтобы они не уступали настоящим и совместно выполняли некоторые общие задачи (мониторинг, резервирование, настройка аппаратного обеспечения и т. д.)? Мы полагаем, да».

Текущая версия vserver 0.9, распространяемая по лицензии GNU GPL, уже доступна для загрузки.

Грант Гросс — ответственный редактор News Forge.com и Linux.com. С ним можно связаться по адресу: [email protected].

Ресурсы Internet

Более подробную информацию о «виртуальных машинах» на базе мэйнфреймов IBM можно найти на http://www.vm.ibm.com/.

Рекламный ролик IBM «ConsultingTimes.com» можно загрузить с сайта по адресу: http://www.consultingtimes.com/media/heist60.mpeg, а ценовое сравнение решений для Microsoft Exchаnge с http://consultingtimes.com/Serverheist.html.

С анонсом Virtuozzo 2.0 можно ознакомиться на http://www.newsforge.com/article.pl?sid=02/01/11/1529244&mode=thread.

Стратегия увеличения доходов для поставщиков хостинга описывается на http://techupdate.zdnet.com/techupdate/stories/main/ 0,14179,2815405,00.html.

Информацию по пакету автоматизации хостинга HSPcomplete можно найти на http://www.sw-soft.com/en/products/hspcomplete/.

Технология Private Server объясняется на http://www.ensim.com/solutions/ps.shtml.

Как одновременно можно работать с Linux и Windows рассказывается на http://www.newsforge.com/article.pl?sid=01/11/29/0414233&mode=thread.

Описание сервера GSX дается на http://www.vmware.com/products/server/gsx _features.html.

Анонс vserver опубликован на http://lwn.net/2001/1018/a/virtual-servers.php3.

Загрузить vserver можно с http://www.solucorp.qc.ca/miscprj/s_context.hc?s1=9&s2=0&s3=0&s4=0&prjstate=1&nodoc=0.

Рассматриваемые производители и решения

VMware — http://www.vmware.com/.
SWsoft — http://www.sw-soft.com/.
Ensim — http://www.ensim.com/index.shtml.
«Проект на ядре Linux» — http://www.solucorp.qc.ca/ miscprj/s_context.hc?prjstate=1&nodoc=0.