Виртуализация для малого бизнеса

За последний год-два мы наблюдали, как виртуализация превратилась из плохо понимаемой концепции в активно раскручиваемое отраслевое модное слово, постоянно звучащее в любом разговоре о технологиях. Нет сомнений, что виртуализация играет важную роль в современном IT-ландшафте, но мы задаёмся вопросом: применима ли виртуализация к рынку малого и среднего бизнеса прямо сейчас?

Быстрый ответ: безусловно. В отличие от многих технологий сомнительной ценности или создающих высокую технологическую сложность, риски и расходы, неуместные для малого бизнеса, виртуализация является зрелой технологией (IBM CP/CMS, около 1968 года), хорошо изученной, обеспечивающей уровень аппаратной абстракции, от которого может выиграть IT-организация любого масштаба, — и, возможно, она даже актуальнее для IT-отдела малого предприятия, чем для корпоративного сегмента.

Прежде чем рассматривать, как виртуализация может принести пользу рынку малого и среднего бизнеса, хочу дать несколько определений, чтобы убедиться: мы говорим об одном и том же наборе технологий. В современном IT-ландшафте стало модным переименовывать привычные технологии в «виртуализацию» в маркетинговых целях, что излишне запутывает вопрос.

Настоящая виртуализация — это виртуализация целых операционных систем. Wikipedia использует термин платформенная виртуализация, и я буду использовать его тоже. Технически мы могли бы называть это «системной виртуализацией» или «виртуализацией операционных систем», чтобы отличить от слабосвязанных технологий, которые также могут претендовать на использование общего термина.

Базовая концепция платформенной виртуализации предполагает запуск уровня абстракции на компьютере, эмулирующего само аппаратное обеспечение. Через сочетание абстракции и эмуляции мы получаем то, что называется виртуальной машиной. Эта виртуальная машина представляет собой полноценный рабочий «компьютер», на который можно установить операционную систему так же, как если бы установка выполнялась на физическое «железо» выделенного сервера. Вместо того чтобы ограничиваться одним образом операционной системы на компьютер, мы теперь можем с помощью платформенной виртуализации устанавливать множество копий одной и той же или различных операционных систем на одно и то же физическое оборудование. Мощная концепция.

Очевидность полезности этой технологии порождает закономерный вопрос: «Если платформенная виртуализация существует с 1968 года, почему она становится популярной и важной лишь сейчас?» Отличный вопрос. Ответ на него вполне прост.

Традиционные технологии платформенной виртуализации требуют серьёзной поддержки со стороны самого аппаратного обеспечения. IBM десятилетиями встраивала такую поддержку в свои мэйнфреймы, а крупные производители UNIX-систем, такие как Sun, обеспечивали её в своих высокопроизводительных UNIX-серверах. Эти системы были узкоспециализированы и, как правило, работали под управлением собственных операционных систем. Позволить себе серверы такого класса могли лишь крупные IT-организации, и небольшие компании просто не имели доступа к этим технологиям. Для IT-специалистов, ранее работавших с подобным оборудованием, идея виртуализации была настолько встроена в платформу, что о ней почти не говорили отдельно — она воспринималась просто как аспект этих высококлассных серверных систем, а не как самостоятельная концепция.

Что изменилось в последнее время — так это движение по переносу платформенной виртуализации в пространство рядового (commodity) оборудования на базе процессоров AMD и Intel (x86_64), используемых большинством малых и средних компаний, а также крупными предприятиями. Первым шагом стало использование исключительно программного обеспечения для реализации этой возможности на семействе процессоров x86. Ранними игроками в этом пространстве были VMware и Microsoft с такими продуктами, как VMware Workstation, Virtual PC, VMware GSX и MS Virtual Server. Эти продукты показали, что для эффективной виртуализации целых операционных систем не требуется специального аппаратного обеспечения, и позволили компаниям любого размера начать экспериментировать с концепцией виртуализации своих существующих рядовых платформ. Эта форма виртуализации называется «хостовой виртуализацией», поскольку требует хостовой операционной системы, поверх которой работает среда виртуализации.

Вслед за программными решениями крупные производители процессоров в рядовом сегменте — AMD и Intel — начали встраивать возможности виртуализации непосредственно в процессоры, обеспечивая большую гибкость, безопасность и производительность и приближая рядовой рынок x64-оборудования к традиционным предложениям от других семейств процессоров, характерных для серверов класса «большое железо». Это буквально взорвало рынок виртуализации — как со стороны вендоров, предлагающих всё больше продуктов, связанных с виртуализацией, так и со стороны заказчиков по мере того, как виртуализация становится более понятной и её применение — более распространённым. При последних закупках большинство небольших IT-организаций приобрели серверы, а нередко и рабочие станции, поддерживающие аппаратную виртуализацию — даже не планируя перехода к виртуализации, — что нередко склоняет чашу весов именно в эту сторону. Эта модель с аппаратной поддержкой виртуализации называется «гипервизорной виртуализацией»: все операционные системы работают поверх небольшого ядра, называемого гипервизором, и ни одна традиционная ОС не работает непосредственно на «железе».

Теперь, имея хорошее представление о том, что такое платформенная виртуализация и почему она стала доступна нам как вариант, рассмотрим, почему она может быть выгодна в сегменте малого и среднего бизнеса.

Есть два объекта, которые мы можем виртуализировать (не прибегая к экзотике и не начиная виртуализировать маршрутизацию и коммутацию): серверы и рабочие столы. Безусловно, более лёгким и очевидным выбором является виртуализация серверов.

Виртуализация серверной инфраструктуры — или её части — это первое направление, которое большинство IT-организаций рассматривают сегодня как потенциальный вариант применения виртуализации. Большинство компаний обнаруживают, что их серверы крайне слабо загружены: CPU, память и дисковая ёмкость простаивают, тогда как дополнительные рабочие нагрузки не могут найти себе места из-за бюджетных ограничений, нехватки физического пространства или времени на внедрение. Здесь-то и приходит на помощь виртуализация.

С помощью виртуализации мы можем запускать несколько виртуальных серверов на одном физическом сервере. Можно виртуализировать лишь одну систему, но это не даст никаких преимуществ по загрузке; в теории же можно виртуализировать и сотни серверов — если позволяет оборудование. Как правило, малый бизнес может виртуализировать несколько типовых серверных ролей на одном физическом сервере. Плотность виртуальных машин, конечно, определяется характеристиками нагрузки и доступным оборудованием. Виртуализация требует значительного объёма памяти и дискового пространства — это очевидно, и здесь необходимо тщательное планирование. Память и хранилище сегодня относительно недороги и уж точно значительно дешевле, чем приобретение дополнительного серверного оборудования и затраты на его поддержку. Нередко небольшая компания легко виртуализирует полдюжины серверов на одном физическом сервере в качестве минимума, а показатель в два десятка и более — вполне достижимая цель.

Многие небольшие организации сразу же приходят к выводу, что виртуализация требует дорогостоящего SAN-хранилища. Это совсем не так. Виртуализация даёт целый ряд преимуществ даже без SAN-инфраструктуры, которыми организации могут воспользоваться немедленно. Разумеется, при совместном использовании SAN и виртуализации в сочетании с технологиями высокой доступности или балансировки нагрузки открываются некоторые значительные дополнительные возможности. Однако эти возможности высокой доступности и балансировки нагрузки — как правило, дополнительные функции, которых не было до виртуализации, и они не являются обязательными для того, чтобы организация получила значительные преимущества от виртуализации. При этом они создают перспективу для улучшений в будущем — по мере появления бюджетных возможностей.

Малый бизнес немедленно ощутит множество преимуществ виртуализации даже при её внедрении в небольшом масштабе. Некоторые из этих преимуществ очевидны, другие — менее.

Первое преимущество — экономия на оборудовании, как я упоминал выше. Исключая необходимость приобретать и обслуживать дорогостоящее серверное оборудование в расчёте на каждую операционную систему, мы можем развёртывать больше систем при меньшей стоимости каждой из них. Во многих случаях это не только экономия средств, но и возможность перейти от скромных серверов к меньшему числу, но более корпоративных решений с важными функциями производительности, стабильности и поддержки — такими как интегрированное управление питанием и KVM over IP через внеполосную консоль управления.

Второе преимущество — экономия за счёт снижения энергопотребления. Сегодня компаниям модно — и это справедливо — думать об «озеленении», и виртуализация IT играет в этом ключевую роль. Добавление виртуальных машин на один физический сервер, как правило, представляет собой ничтожный, если вообще измеримый, прирост энергопотребления. Добавление дополнительных физических серверов, напротив, значительно увеличивает потребление энергии — даже если системы мало используются или задействуются лишь периодически.

Третье преимущество — упрощение резервного копирования. Виртуализированные серверы можно резервировать традиционными методами — например, резервным копированием на уровне файловой системы из самой ОС, как это делают традиционные системы резервного копирования: NetBackup, BackupExec, Amanda, Bacula и другие. Если вы хотите придерживаться существующих стратегий резервного копирования — никаких дополнительных сложностей нет. Но если захотите перейти к резервному копированию на основе образов — это тоже можно сделать весьма легко. Использование системных образов в качестве резервных копий само по себе не ново и не уникально для виртуализации, однако виртуализация делает этот подход значительно более очевидным и доступным для многих пользователей. Более того, при виртуализации системные образы (полная копия системы, а не отдельных файлов) можно создавать, используя лишь обычную файловую систему — никакого специального ПО не требуется. Полное резервное копирование системы выполняется простой остановкой виртуального сервера, копированием его виртуальной файловой системы — нередко это один большой файл — и повторным запуском. Восстановление — не сложнее копирования файла образа с устройства хранения резервных копий на виртуальный сервер и его запуска. Восстановление завершено. Система в сети. Проще не бывает.

Четвёртое преимущество — простота подготовки к работе. Установка новой серверной ОС непосредственно на «железо» — для большинства организаций процесс трудоёмкий. Особенно это ощутимо при работе с новым типом оборудования, с которым ранее не сталкивались: могут отсутствовать драйверы или потребоваться специальные настройки ОС. При виртуализации целевая платформа всегда идентична, что убирает множество неожиданностей, делая процесс быстрее и надёжнее. Во многих случаях развёртывание также быстрее просто потому, что подготовка базовой машины занимает значительно меньше времени. Чтобы запустить ручную установку Linux на традиционном физическом сервере, нужно купить сервер, установить в стойку, подключить питание и сеть, настроить сеть, включить сервер, обновить прошивки, настроить внеполосную систему управления, провести «прожиг» оборудования, подготовить установочный носитель и начать установку. Или — в некоторых средах виртуализации — запустить весь процесс одной командой в командной строке. Развёртывание нового сервера, занимавшее часы или дни, может сократиться до минут. И это не говоря об удобстве клонирования существующих систем в виртуальной среде.

Пятое, «мягкое» преимущество виртуализации — нередко значительная экономия на программном обеспечении. Некоторые производители, например Novell с Suse Linux, позволяют виртуализировать любое количество серверов на одном физическом сервере при оплате лишь одной машинной лицензии. Red Hat даёт несколько установок, но не неограниченно, как Novell. Microsoft предлагает ряд вариантов лицензирования виртуализации в зависимости от потребностей, включая безлимитную лицензию на процессор. В худшем случае придётся платить за дополнительные лицензии ОС и другого ПО ровно так же, как при физическом запуске тех же машин, — но практически всегда лицензирование при виртуализации гибче и нередко предоставляет значительные скидки для нескольких виртуальных хостов.

Шестое преимущество — возможность «отката» всей операционной системы. Большинство платформ виртуализации поддерживают концепцию снимков состояния (снапшотов): можно сделать снимок системы, внести изменения в активную систему, а затем вернуть её в исходное состояние. Это отлично подходит для тестирования ПО и особенно для тестирования патчей ОС или любого критически важного процесса обновления, где сбой может сделать систему неработоспособной и потенциально не поддающейся восстановлению. Возможность «откатиться во времени» к последнему снимку, сделанному за секунды до применения патча или рискованного изменения конфигурации, может стать спасением. Конечно, резервную копию образа можно использовать аналогично, но снапшоты обеспечивают ещё более быстрое восстановление благодаря «близости» к исходной файловой системе.

Все эти преимущества приходят вместе с переходом на виртуализацию и не требуют дополнительных затрат на ПО или оборудование. Если бюджет позволяет и потребность существует, можно добавить один или несколько серверов виртуализации и организовать совместное использование ими SAN для хранения образов виртуальных машин. Это как минимум утроит стоимость оборудования, но даст вдвое большую вычислительную мощность и ряд поистине впечатляющих функций. Главная из них — концепция живой миграции. Живая миграция — это перенос виртуальной ОС на ходу, без остановки, с одного физического сервера виртуализации на другой. Это может делаться в целях балансировки нагрузки, тестирования в условиях отказа или для реального выживания в аварийной ситуации. В некоторых решениях с живой миграцией, обычно продаваемых как решения высокой доступности, переход происходит настолько быстро, что обеспечивает фактически «нулевое время простоя»: даже нагруженные веб-серверы выживут при отказе физического сервера, и клиенты ничего не заметят. Переход между хост-узлами виртуальных машин полностью прозрачен для конечных пользователей.

Есть одна существенная оговорка. Опора на SAN в сценарии аварийного восстановления, конечно, создаёт ещё одну точку отказа — саму SAN-систему. Поэтому при планировании использования SAN для повышения надёжности виртуальных машин убедитесь, что SAN обладает не меньшей, а лучше — большей избыточностью, чем сами серверы: иначе вы рискуете увеличить затраты, случайно снизив надёжность и производительность.

Для среднестатистического малого бизнеса вполне реально не просто виртуализировать часть серверной инфраструктуры, но виртуализировать её всю или почти всю. Преимущества виртуализации столь многочисленны, а недостатки столь незначительны, что в малом бизнесе редко найдётся рабочая нагрузка, оправдывающая выделенное физическое серверное оборудование.

Рассмотрев, почему серверная виртуализация имеет смысл, обратимся к виртуализации рабочих столов. В отличие от реальных рабочих столов и серверов, виртуализированные рабочие столы нередко добавляют определённую сложность из-за требований лицензирования — особенно применительно к Microsoft Windows.

Виртуализация рабочих столов также несколько усложняется тем, что существует множество вариантов физического предоставления рабочих столов. Очевидно, что при переходе к виртуализации настольной инфраструктуры речь идёт о целом спектре решений: какое-то устройство всегда должно находиться «на рабочем столе», обеспечивая клавиатуру, мышь и монитор — их виртуализировать невозможно, — а сама ОС рабочего стола должна работать в другом месте. Даже без виртуализации это делается (а иногда преподносится как виртуализация, хотя на самом деле является просто удалённым доступом) весьма распространённым образом: через десктопные блейды, монтируемые в стойку рабочие станции или терминальные серверы. Все эти решения перемещают рабочий стол в дата-центр и обеспечивают доступ к нему либо с тонких клиентов, либо просто через ПО для удалённых пользователей, работающих со своих машин, — например, сотрудников, подключающихся из дома.

Начнём с концепции терминального сервера — она наиболее легко виртуализируется и наиболее проста для понимания. Будь то виртуализация сервера, на котором запущен Microsoft Terminal Server (ныне называемый Remote Desktop Services), Citrix XenApp или просто стандартный Linux-терминальный сервер удалённого рабочего стола, нам нужно лишь установить этот сервер в виртуальную среду вместо физической. По сути, это вопрос серверной виртуализации, а не виртуализации рабочих столов — конечный пользователь просто воспринимает это как нечто связанное со своим рабочим столом.

Другой метод виртуализации рабочих столов — «истинная виртуализация рабочих столов», как я её назову, — это фактический запуск образов настольных ОС на виртуальном сервере, как если бы это были обычные рабочие станции, закреплённые за каждым пользователем. Это означает виртуализацию таких ОС, как Windows XP, Windows Vista или Windows 7, где каждый образ закреплён за конкретным пользователем так же, как физический рабочий стол. Теоретически то же самое можно сделать с Linux или другим вариантом Unix, однако, поскольку у этих систем нет пользовательского лицензирования и версий для рабочих столов, а сами они всегда запускают рабочие столы в серверном режиме, различие между истинной виртуализацией рабочего стола и Unix-терминальным сервером будет лишь в использовании, а не в строгих технологических характеристиках — они одно и то же. Только Windows по-настоящему предлагает выделенную модель рабочего стола, позволяющую реализовать это именно таким образом без концепции одновременного общего доступа к одному образу.

Из-за лицензионных ограничений Microsoft рабочие столы Windows должны устанавливаться по одному образу на пользователя — даже если технологии позволяют сделать это технически необязательным. И всё же в этой модели есть свои преимущества. Главные достоинства виртуализированных рабочих столов очевидны прежде всего для компаний, сотрудники которых часто перемещаются — внутри офиса или удалённо.

Использование виртуализированных рабочих столов предоставляет компании значительно больший контроль, чем предоставление ноутбуков. Ноутбуки могут быть украдены, утеряны или повреждены. Они изнашиваются и требуют регулярной замены. Виртуальный рабочий стол, доступный извне компании, может быть защищён способами, недоступными для ноутбука. Обновления выполняются значительно проще, и нет риска того, что виртуальный рабочий стол окажется отрезан от корпоративной сети и его будет невозможно поддержать силами IT-отдела.

Практически каждый офисный сотрудник уже имеет дома персональный компьютер, нередко также ноутбук и высокоскоростной интернет. Предоставление удалённого доступа к виртуальному рабочему столу в офисе, таким образом, потенциально не требует дополнительных затрат на оборудование ни для компании, ни для сотрудника, — при этом снижая административную нагрузку, уменьшая энергопотребление и повышая безопасность. Некоторым сотрудникам ноутбуки всегда будут нужны, но многим — нет.

Для сотрудников, продолжающих работать за традиционным рабочим столом в офисе компании, всё равно необходимо что-то, физически находящееся на столе и обеспечивающее подключение клавиатуры, мыши и монитора к теперь виртуализированному рабочему столу. Это может быть старый ПК, намеченный к списанию, специализированный аппаратный тонкий клиент или даже ноутбук. Штатные сотрудники могут перемещаться по офису или между офисами, садиться за любой свободный стол с тонким клиентом, входить в систему со своим виртуальным рабочим столом и работать так же, как за собственным рабочим местом. При необходимости они могут также работать из дома.

Как и виртуализированные серверы, рабочие столы при наличии потребности легко резервировать традиционными методами или просто создавая полные системные образы. Гибкость позволяет выбрать наиболее подходящий для вашей среды подход.

Учитывая сложность и неожиданные затраты на лицензирование, а также невозможность полностью отказаться от физического оборудования на рабочем столе (кроме случаев сугубо удалённых пользователей), виртуализация рабочих столов — далеко не такое очевидное решение, каким является серверная виртуализация. Она требует тщательного анализа в каждом конкретном случае для определения соответствия стоимостным и функциональным потребностям конкретной организации. Большинство организаций, выбравших этот путь, скорее всего, предпочтут лишь частичную виртуализацию — только там, где это наиболее оправдано: для разъездных сотрудников и удалённых работников, — оставляя традиционные рабочие станции тем, кто редко сможет воспользоваться этой технологией. Варианты на основе терминального сервера будут встречаться значительно чаще, чем «истинная виртуализация рабочих столов», которая имеет смысл, как правило, лишь для продвинутых пользователей, разработчиков или для поддержки приложений, плохо работающих в режиме терминального сервера.

Напоследок следует упомянуть ещё один вариант применения виртуализации — пусть и потому, что важно понимать его место в деловой среде. Этот последний тип виртуализации используется не для размещения операционных систем на серверном оборудовании в дата-центре, а для запуска дополнительных образов ОС на традиционных рабочих станциях и ноутбуках. Это распространённый сценарий для людей, которым необходимо тестировать несколько операционных систем в целях поддержки или разработки. Он не подходит для производственных систем и, как правило, выходит за рамки нашего обсуждения. Это весьма полезное применение технологии, но по большей части нишевый сценарий — прежде всего для тестирования совместимости.

В ходе всего этого обсуждения заметно отсутствие упоминаний о продуктах Apple Mac OSX. Тому есть причина. Apple не лицензирует Mac OSX для виртуализации на стороннем оборудовании, и Apple не располагает готовым к корпоративному использованию продуктом виртуализации для собственной платформы. Единственный способ виртуализировать Mac OSX — приобрести полные дополнительные лицензии для каждого экземпляра ОС, тем самым нивелируя большинство экономических преимуществ этого подхода, и использовать хостовый продукт виртуализации — VMware Fusion или Parallels — предназначенный для работы поверх рабочей станции, а не в качестве серверного продукта. Это серьёзный пробел в портфеле Mac OSX и одна из причин, по которым Apple продолжает отставать от остального рынка — как по функциональности, так и по пониманию потребностей бизнес-клиентов. Если бы Apple изменила свою стратегию лицензирования в части виртуализации, Mac OSX стал бы исключительно востребованной и полезной операционной системой для виртуализации — как с серверной, так и с настольной точки зрения.

Виртуализация — это прекрасная возможность снизить затраты и повысить производительность при одновременном снижении рисков для компаний любого размера и при бюджете вплоть до нуля. Многие технологии обещают существенные улучшения для бизнеса, но большинство из них создают сомнительную ценность при реальных затратах. Виртуализация приносит реальную, измеримую ценность, нередко не стоя ничего и зачастую немедленно сокращая расходы. Для многих компаний виртуализация — это та самая технология, о которой они всегда мечтали, и она уже доступна сегодня.