Как используется виртуализация для тестирования профессионального программного обеспечения

Обновлено: 02.07.2024

В этой статье мы расскажем, что называется виртуальной машиной и для чего предназначена эта программа, а также покажем, как устанавливать VirtualBox.

Виртуальные машины с каждым годом все больше набирают популярность. Такой рост объясняется двумя основными причинами:

появление множества разных операционных систем со своими требованиями к параметрам компьютера,
увеличение затрат на администрирование и сложность обслуживания компьютеров с несколькими ОС (обеспечение надежности и безопасности работы).

Что такое виртуальная машина

Иногда требуется установить программу, созданную для ОС, которой нет на устройстве. Для этого можно воспользоваться технологией виртуализации. Виртуализация ― это возможность запуска нескольких операционных систем на одном физическом устройстве. То есть виртуальная машина позволяет создать на одном компьютере ещё один компьютер. Технология использует ресурсы устройства (память, процессор, устройство ввода и вывода), но при этом работает как отдельный компьютер.

Операционная система, на базе которой создаётся новая среда, называется хост-системой (host), а дополнительная операционная система — гостевой.

Виртуализация создается при помощи двух элементов: виртуальной машины и гипервизора.

Виртуальная машина (ВМ или VM) — программа, с помощью которой можно создать гостевую операционную систему на компьютере.

Гипервизор — программа, которая управляет физическими ресурсами вычислительной машины и распределяет эти ресурсы между несколькими различными операционными системами, позволяя запускать их одновременно. Благодаря гипервизору операционные системы не мешают друг другу.

Есть три вида гипервизоров:

Хостовый гипервизор запускается на обычной ОС, как и другие приложения в системе. В этом случае гостевая ОС выполняется как процесс на хосте, а гипервизор разделяет гостевую ОС и ОС хоста. Примеры гипервизоров этого типа: VMware, VirtualBox и Parallels Desktop для macOS.

Гибридный. Смесь аппаратного и хостового гипервизора. Аппаратными средствами управляет первый тип гипервизора. Хостовый работает с остальными аппаратными компонентами. Такой вид управления имеет Hybrid, Type-1+.

Зачем нужна виртуальная машина и виртуализация

Для чего используют виртуализацию:

Чтобы загружать программы и компьютерные игры, которые предназначены для определенной ОС. Например, программы для Windows можно устанавливать на macOS;
Чтобы устанавливать две и более операционные системы на одном физическом устройстве. Например, на вашем компьютере установлена операционная система Windows 7, а на виртуальную машину вы установили Linux;
Для тестирования. Иногда разработчикам нужно узнать, корректно и безопасно ли работает приложение в другой ОС, например в разных версиях Windows. Покупать или арендовать для этого несколько физических серверов и устанавливать на них разные ОС долго, дорого и сложно;
Чтобы запускать программы, которые не совместимы с основной ОС. Например, применять Windows-программы на macOS или Linux;
Для безопасного запуска приложения (программы), которое не вызывает доверия. Простыми словами, если файл заражен, то он не сможет атаковать основную ОС;
Чтобы эмулировать компьютерные сети и сложные среды, не настраивая виртуальную машину каждый раз. Можно сохранить настройки и продолжить с того этапа, где остановились.

Преимущества и недостатки использования виртуальной машины

Сохранение текущего состояния машины. Если нужно выключить ПК или перейти к другой задаче, то машина сохранит все настройки. При следующей загрузке ВМ откроется в том состоянии, в котором находилась в момент выключения.

Создание снапшота при тестировании нестабильной программы. Если при тестировании софта произошла критическая ошибка, можно откатить ВМ до предыдущего состояния. По сравнению с основной системой, для виртуальной машины выделяется меньше места на дисковом пространстве, благодаря этому откат системы происходит быстрее.

Машину можно сохранять или дублировать как изолированную среду. Её можно будет запустить позднее или скопировать на другой ПК со всеми заданными конфигурациями.

Для переподключения на другую ОС не нужно перезагружать компьютер.

Для одновременного запуска на ВМ нескольких операционных систем, нужно иметь соответствующие аппаратные ресурсы.

ОС в виртуальных машинах работают медленнее. Несмотря на постоянное развитие ВМ, работа виртуальных ОС ниже традиционных.

Виртуальная платформа поддерживает не весь функционал устройства. Например, VMware поддерживает USB 3.0, контроллеры портов COM и LPT и приводы CD-ROM, но виртуализация видеоадаптеров и поддержка функций ускорения трехмерной графики пока малодоступны.

Как создать виртуальную машину VirtualBox

Скачайте и установите VirtualBox на компьютер.

Откройте панель управления Oracle и нажмите Создать:

3. Введите название виртуальной машины (имя может быть любое). Кликните Далее:

4. Укажите объём памяти для машины. Для этого сдвиньте ползунок вправо. Нажмите Далее:

8. Укажите объём жёсткого диска 20 ГБ. Кликните Создать:

Готово, вы создали ВМ на VirtualBox. Теперь переходите к установке операционной системы:

Как установить операционную систему в VirtualBox

Рассмотрим, как установить операционную систему на примере Ubuntu 20.04.

Скачайте дистрибутив Ubuntu на компьютер.

Откройте панель управления Oracle и нажмите Настроить:

7. После загрузки кликните Ок:

8. На главной странице нажмите Запустить:

9. Подождите, пока загрузится машина:

10. В приветственном окне выберите язык:

11. Нажмите установить Ubuntu:

Затем кликните Продолжить:

15. Назначьте нужный регион и нажмите Продолжить:

16. Зарегистрируйтесь. Задайте имя и пароль, остальные поля будут заполнены автоматически. Нажмите Продолжить:

17. Дождитесь окончания установки и кликните Перезагрузить:

18. Дождитесь перезагрузки и нажмите Enter:

19. Выберите учётную запись, которую вы создали на шаге 15:

20. Введите пароль, который вы задали при создании учётной записи:

21. Примите предлагаемые настройки или нажмите Далее в правом верхнем углу экрана:

Готово, вы установили ОС Ubuntu 20.04 и можете приступать к работе:

Теперь вы знаете, что делает виртуальная машина и какими ресурсами виртуальной машины можно управлять с помощью программы VirtualBox.

Виртуализация вычислительных ресурсов – общий тренд, который набирает силу не только в технологиях, но и в телекоммуникациях, а также в других отраслях. Например, сейчас в облаке виртуализируются даже базовые блоки станций мобильной связи.

Для чего нужна виртуализация

Виртуализация серверов используется для скрытия (абстрагирования) серверных ресурсов от пользователей серверов. При этом могут скрываться типы операционных систем серверов, тип процессора и параметры физических серверов.

Виртуализация серверов – это процесс, при котором с помощью программного обеспечения множество физических серверов разделяется на уникальные и логически изолированные виртуальные серверы. Либо многие физические серверы могут объединяться в один большой логический сервер. Причём у некоторых серверов различаются процессоры, шины и операционные системы. Однако слой виртуализации скрывает эти особенности от пользователей.

Зачем это нужно? Вот некоторые причины, которые делают виртуализацию выгодной по сравнению с использованием физических выделенных серверов:

Параметры и функциональные возможности виртуальных серверов – выше.
Операционные расходы в виртуальной среде – ниже.
Нет проблем с техническими особенностями разных серверов.
В виртуальной среде выше производительность приложений.
Приложения в виртуальной среде можно быстрее развёртывать.

Поясним, за счёт чего достигаются эти преимущества.

Технологии виртуализации

В общем случае на одном физическом сервере может работать только одна операционная система (ОС), и ресурсы сервера – оперативная память (ОЗУ), центральное процессорное устройство (ЦПУ), дисковый накопитель и другое оборудование – целиком потребляются собственной ОС сервера.

За счёт объединения в пул IT-ресурсов растет коэффициент их использования. Например, в виртуализированном сервере значительно повышается коэффициент использования ЦПУ по сравнению с физическим сервером.

Кроме этого, виртуализация серверов даёт возможность легко перемещать виртуальные машины VM (Virtual Machine) с одного физического сервера на другой. Так можно улучшить температурный режим в машинном зале дата-центра, поскольку все физические серверы будут равномерно загружены.

Если равномерно распределить нагрузку на виртуальный сервер, он сможет быстрее реагировать на запросы, а также повысится доступность серверов.

Гипервизор: отделение программного обеспечения от физического оборудования

При виртуализации серверной инфраструктуры программное обеспечение отделится от физического оборудования. Это делается при помощи специальной программной надстройки – гипервизора (hypervisor). Именно гипервизор позволяет запускать на одном сервере несколько виртуальных машин (серверов), причем они могут работать в разных операционных системах.

Гипервизоры разных типов применяются в различных сценариях.

В обоих случаях виртуальные машины и используемые ими ресурсы оборудования полностью изолированы друг от друга логически. Именно в такой логической изоляции и состоит смысл виртуализации.

Виртуальный частный и выделенный сервер (VPS/VDS)

Самый распространённый сценарий использования технологии виртуального сервера – это частный, или выделенный, виртуальный сервер VPS/VPS (Virtual Private / Dedicated Server). Это одно из применений облачных услуг IaaS (Infrastructure as a Service) – инфраструктура как услуга, смысл которой состоит в том, чтобы не разворачивать серверную инфраструктуру в собственной IT-системе (on-premise), а арендовать её у хостинг-провайдера публичного облака. Чаще с помощью облачных услуг IaaS инфраструктуру физических серверов в организации переносят в виртуальную структуру частного облака этой организации.

При этом физический сервер находится на площадке провайдера IaaS-инфраструктуры частного облака, которая хорошо защищена от сетевых атак. Провайдер берет на себя все обязательства по обслуживанию и сопровождению оборудования и системы виртуализации.

В случае VPS в инфраструктуре хостинг-провайдера действует принцип многоарендности (Multi-tenancy). Таким образом, VPS можно сравнить с многоквартирным домом, а VDS – с таунхаусом.

Различие между общим хостингом, VPS и VDS (источник: go4hocting.in)

Преимущества VDS и VPS перед общим (shared) хостингом:

Полный контроль: владелец виртуального сервера получает права администратора и может настраивать сервер под нужды проекта, т. е. устанавливать необходимые приложения и настраивать ОС.
Количество создаваемых приложений ограничивается только ресурсами сервера.
Независимость: виртуальные серверы работают изолированно, не используя ресурсы совместно. Также они используют отдельные IP-адреса, в то время как на общем хостинге несколько сайтов нередко используют один IP-адрес.

Недостатки VDS/VPS перед общим хостингом:

Стоимость аренды сервера обычно выше стоимости общего хостинга.
Необходимость администрирования: сервер VDS/VPS нужно администрировать как физический, поэтому пользователю требуются определенные знания и навыки в этой области.

Решение VPS/VDS особенно полезно для крупных организаций, имеющих распределённую организационную структуру. Соответственно, их IT-система также состоит из многих дата-центров, соединённых между собой при помощи различных сетевых и транспортных технологий.

IT-система из многих дата-центров, соединённых между собой с использованием решения VPS/VDS (источник: VMware)

Гибридное решение

В этом случае, если в частном облаке собственного дата-центра предприятия не хватает ресурсов для размещения необходимого количества виртуальных серверов предприятия, можно использовать два пути:

Виртуализация рабочих мест VDI

Инфраструктура VDI (источник: eduhk.hk)

Преимущества такого метода очевидны:

VDI и RDS (Remote Desktop Service)

Существуют два основных решения виртуализации рабочих мест: собственно VDI и RDS (Remote Desktop Service) – услуга удалённого рабочего места. В принципе, они реализуют одну и ту же услугу, но с разными подходами.

RDS, ранее называвшаяся Terminal Services компании Microsoft, позволяет удалённо подключаться к виртуальной машине или операционной системе (OS) (терминальный сервер). При этом пользователи совместно используют ресурсы операционной системы и приложения, а также физические ресурсы удалённого сервера (хоста). При этом облегчаются управление пользователями, установка и модернизация программ, конфигурация системы.

Простота: инфраструктура RDS содержит меньшее число компонентов, поэтому управлять ей проще. Предоставление виртуальной рабочей станции (десктопа) в такой системе происходит быстрее.
Низкая стоимость: RDS минимизирует стоимость лицензий, поскольку пользователи используют один экземпляр ОС.
Лёгкость обслуживания: RDS содержит меньше взаимозаменяемых компонентов, поэтому она проще и легче обслуживается, с меньшим количеством технического персонала и за меньшее время.

Персонализация рабочих мест и кастомизация приложений существенно ограничены рамками, заданными ОС.
Ограничения ресурсов: поскольку пользователи используют одни и те же физические и программные ресурсы сервера, что никак не регулируется, то это может приводить к образованию узких мест и снижению производительности.
Совместимость: некоторые приложения не приспособлены для многопользовательского режима.

VDI (Virtual Desktop Infrastructure) запускает каждое рабочее место внутри виртуальной машины VM, которая функционирует в среде гипервизора (Hypervisor), запущенного на одном физическом сервере (или нескольких). Гипервизор абстрагирует физические параметры сервера и ресурсы системы хранения и делает их доступными для отдельных виртуальных машин.

Распределение ресурсов: VDI даёт возможность регулировать потребность в ресурсах для разных пользователей. Например, пользователи, которые работают с графикой, могут использовать больше ресурсов, чем те, которые работают только с текстом. При этом гипервизор будет автоматически выделять им ресурсы по запросу приложений, запущенных на виртуальных машинах пользователей.
Изоляция пользователей: выделенные виртуальные машины для рабочих мест дают пользователям больше возможностей для их персонализации, установки своих собственных приложений (в RDS можно было использовать только общие) и конфигурации собственной ОС внутри виртуальной машины.
Совместимость приложений: в VDI не возникает проблем совместимости вследствие того, что каждый пользователь работает фактически на собственном компьютере и в собственной операционной системе.
Технология моментальных снимков (snapshot) даёт возможность пользователю откатиться к предыдущему состоянию, в котором виртуальная машина находилась, например, до сбоя или поражения вирусом.

Сложность: инфраструктура VDI требует квалицированного персонала для установки и настройки. Обслуживать виртуальную среду сложнее, чем простую RDS.
Высокая стоимость: VDI обычно значительно дороже аналогичной по ёмкости RDS. Для неё требуются дополнительные аппаратные ресурсы, лицензии на программы виртуализации по годовой подписке.

Проблемы выбора

В целом RDS больше подходит для организаций, где пользователям нужны один и тот же набор приложений и одно и то же количество ресурсов. Терминальный сервер RDS проще в установке и обслуживании, в то время как VDI требует некоторой кастомизации под каждого пользователя.

VDI – это лучший вариант для оптимизации потребления ресурсов физического сервера. Он лучше подходит, когда пользователи в организации работают с разными наборами приложений. В VDI нет проблем совместимости приложений. Однако стоимость развёртывания и обслуживания в VDI выше.

Примеры продуктов

Решение виртуализации рабочих мест HPE

В решении по виртуализации серверов НРЕ есть несколько классов в зависимости от статуса пользователя рабочего места: от оператора и рядового офисного сотрудника (200-100 рабочих мест на хост) до пользователя мощных графических рабочих станций, которым необходимы высокая производительность и много вычислительных ресурсов. Такие сотрудники часто требуют 1-2 виртуальные машины на физический хост.

Классы решения виртуализации рабочих мест и число VM на хост (источник: НРЕ)

Операторы — массированный ввод/редактирование текста. Например, регистрация учётных данных, заявок, ввод информации в систему на основе данных опросников социологических и маркетинговых исследований, а также рабочие места торговых точек.

Офисные работники — офисные приложения с минимумом графики и мультимедийных возможностей (например, Microsoft Office). Соответствующие пользовательские рабочие места сегодня в большинстве организаций – это ноутбуки. Виртуализация рабочих мест может быть основана либо на виртуальных машинах, которые различными методами разделяют доступ к графическим ускорителям, либо на хостинге рабочих мест с выделенными ресурсами для каждого рабочего места, включая графические карты.

Пользователи графических систем — специализированные графические программы, для которых необходим графический ускоритель с существенно большей мощностью, чем у типовых графических карт в ноутбуках. Соответствующие пользовательские рабочие места – это стационарные рабочие станции с графическими ускорителями.

Дизайнеры-конструкторы/медийщики представляют группу пользователей, наиболее требовательных к графическому функционалу платформы. Соответствующие пользовательские рабочие места – это высокопроизводительные графические станции с высокими мультимедийными характеристиками.

Решение Hosted Desktop Infrastructure

Это сценарий для виртуализации рабочих мест с достаточно высокой вычислительной производительностью, качественной графикой и максимальной автономностью каждого рабочего места. В качестве физических машин применяются специализированные платформы

HPE Edgeline EL4000 – до 4 физических машин в слоте 1U.

На каждое рабочее место выделяется физическая машина с характеристиками: четырехъядерный CPU с интегрированным графическим процессором до 64 GB RAM и до 8 TB GB SSD,2 x 1/10 GbE LAN. В рамках одного шкафа размером 42U возможно размещение 315 мощных рабочих мест.

Появление новых вычислительных модулей – картриджей HPE Moonshot – позволяет реализовывать решения с использованием виртуализации сессий (картриджи HPE ProLiant m510 и HPE ProLiant m710x) и решения для графически активных пользователей (картридж HPE ProLiant m710x).

HPE в качестве программной оснастки для подобных комплексов рекомендует программные платформы Citrix XenDesktop и/или Citrix XenApp.

Решение виртуализации рабочих мест HPE

Dell EMC предлагает выбор архитектур VDI для различных сценариев применения на базе серверов Dell EMC PowerEdge. Архитектуры включают различные гипервизоры:

Citrix® XenServer®;
Microsoft® Hyper‑V®;
VMware® ESXi™.

ПО для тонких клиентов:

Citrix Virtual Apps и Citrix Desktop®;
Microsoft Remote Desktop Services (RDS);
VMware Horizon® и приложения Horizon.

Решение VDI Dell EMC (источник Dell EMC)

Dell EMC предоставляет возможность выбора из готовых архитектур (Dell EMC Ready Architecture) для систем VDI.

Полностью интегрированная и протестированная гиперконвергентная система HCI для VDI, разработанная совместно Dell EMC и VMware, – Dell EMC VxRail. Система подходит для растущих компаний, поскольку хорошо масштабируется, а также для сценариев, требующих ускорения графики на базе GPU.

Dell EMC Ready Architecture для VDI на базе семейства гиперконвергентных систем XC с интеграцией ПО от Nutanix®

Решение также позволяет заказать предварительно сконфигурированную систему под требуемое число рабочих мест соответствующего класса, с предсказуемой стоимостью расширения в будущем. У системы лёгкий в использовании графический интерфейс, который позволяет быстро разворачивать нужное число рабочих мест с требуемой конфигурацией виртуальных машин. Система обладает большими возможностями для расширения – от 3 до 1024 узлов на кластер.

Готовые узлы VDI на базе vSAN от VMware

Решение строится на основе серверов Dell EMC PowerEdge, которые предварительно сконфигурированы, протестированы и сертифицированы для работы VMware vSAN™ и ESXi.

Программно-конфигурируемая система хранения для VDI на базе готовых узлов Dell EMC и Microsoft Storage Spaces Direct

Dell EMC Ready Architecture for VDI на базе серверов Dell Poweredge

Готовые пакеты решений для VDI Dell EMC – это референсные архитектуры с тремя уровнями: сервер, SAN и сеть. Они сертифицированы для использования с ПО для VDI от Citrix, Microsoft и VMware.

Решение Fujitsu Primeflex

Аппаратное решение Fujitsu PRIMEFLEX на базе серверов PRIMERGY RX2530/2540 используется вместе с платформой виртуализации VMware vSphere и может гибко конфигурироваться для небольших, средних и крупных предприятий. Минимальная конфигурация сервера – 2 узла, она может расширяться до 64 узлов.

В качестве СХД могут быть выбраны массивы SSD Fujitsu Eternus AF All-Flash или гибридная система Eternus DX. Для коммутаторов подойдут устройства Extreme Networks либо FC-коммутаторы Brocade от Broadcom, которые обеспечивают максимальную производительность системы.

Решение VDI Primeflex Fujutsu (источник: Fujutsu)

Данное решение может выбираться в предварительной конфигурации на 25, 50, 100, 200, 350 и 2800 виртуальных машин.

Аннотация: Информационные технологии принесли в жизнь современного общества множество полезных и интересных вещей. Каждый день изобретательные и талантливые люди придумывают все новые и новые применения компьютерам как эффективным инструментам производства, развлечения и сотрудничества. Множество различных программных и аппаратных средств, технологий и сервисов позволяют нам ежедневно повышать удобство и скорость работы с информацией. Все сложнее и сложнее выделить из обрушивающегося на нас потока технологий действительно полезные и научиться применять их с максимальной пользой. В этой лекции пойдет речь о еще одной невероятно перспективной и по-настоящему эффективной технологии, стремительно врывающейся в мир компьютеров – технологии виртуализации, которая занимает ключевое место в концепции "облачных" вычислений.

Цель данной лекции – получить сведения о технологиях виртуализации, терминологии, разновидностях и основных достоинствах виртуализации. Ознакомиться с основными решениями ведущих ИТ-вендоров. Рассмотреть особенности платформы виртуализации Microsoft.

Технологии виртуализации

Согласно статистике средний уровень загрузки процессорных мощностей у серверов под управлением Windows не превышает 10%, у Unix-систем этот показатель лучше, но тем не менее в среднем не превышает 20%. Низкая эффективность использования серверов объясняется широко применяемым с начала 90-х годов подходом "одно приложение — один сервер ", т. е. каждый раз для развертывания нового приложения компания приобретает новый сервер . Очевидно, что на практике это означает быстрое увеличение серверного парка и как следствие — возрастание затрат на его администрирование , энергопотребление и охлаждение, а также потребность в дополнительных помещениях для установки всё новых серверов и приобретении лицензий на серверную ОС.

Виртуализация ресурсов физического сервера позволяет гибко распределять их между приложениями, каждое из которых при этом "видит" только предназначенные ему ресурсы и "считает", что ему выделен отдельный сервер , т. е. в данном случае реализуется подход "один сервер — несколько приложений", но без снижения производительности, доступности и безопасности серверных приложений. Кроме того, решения виртуализации дают возможность запускать в разделах разные ОС с помощью эмуляции их системных вызовов к аппаратным ресурсам сервера.

Рис. 2.1. Виртуализация подразумевает запуск на одном физическом компьютере нескольких виртуальных компьютеров

В основе виртуализации лежит возможность одного компьютера выполнять работу нескольких компьютеров благодаря распределению его ресурсов по нескольким средам. С помощью виртуальных серверов и виртуальных настольных компьютеров можно разместить несколько ОС и несколько приложений в едином местоположении. Таким образом, физические и географические ограничения перестают иметь какое-либо значение . Помимо энергосбережения и сокращения расходов благодаря более эффективному использованию аппаратных ресурсов, виртуальная инфраструктура обеспечивает высокий уровень доступности ресурсов, более эффективную систему управления, повышенную безопасность и усовершенствованную систему восстановления в критических ситуациях.

В широком смысле понятие виртуализации представляет собой сокрытие настоящей реализации какого-либо процесса или объекта от истинного его представления для того, кто им пользуется. Продуктом виртуализации является нечто удобное для использования, на самом деле, имеющее более сложную или совсем иную структуру, отличную от той, которая воспринимается при работе с объектом. Иными словами, происходит отделение представления от реализации чего-либо. Виртуализация призвана абстрагировать программное обеспечение от аппаратной части.

В компьютерных технологиях под термином "виртуализация" обычно понимается абстракция вычислительных ресурсов и предоставление пользователю системы, которая "инкапсулирует" (скрывает в себе) собственную реализацию. Проще говоря, пользователь работает с удобным для себя представлением объекта, и для него не имеет значения, как объект устроен в действительности.

Сейчас возможность запуска нескольких виртуальных машин на одной физической вызывает большой интерес среди компьютерных специалистов, не только потому, что это повышает гибкость ИТ-инфраструктуры, но и потому, что виртуализация , на самом деле, позволяет экономить деньги.

История развития технологий виртуализации насчитывает более сорока лет. Компания IBM была первой, кто задумался о создании виртуальных сред для различных пользовательских задач, тогда еще в мэйнфреймах. В 60-х годах прошлого века виртуализация представляла чисто научный интерес и была оригинальным решением для изоляции компьютерных систем в рамках одного физического компьютера. После появления персональных компьютеров интерес к виртуализации несколько ослаб ввиду бурного развития операционных систем, которые предъявляли адекватные требования к аппаратному обеспечению того времени. Однако бурный рост аппаратных мощностей компьютеров в конце девяностых годов прошлого века заставил ИТ-сообщество вновь вспомнить о технологиях виртуализации программных платформ.

В 1999 г. компания VMware представила технологию виртуализации систем на базе x86 в качестве эффективного средства, способного преобразовать системы на базе x86 в единую аппаратную инфраструктуру общего пользования и назначения, обеспечивающую полную изоляцию, мобильность и широкий выбор ОС для прикладных сред. Компания VMware была одной из первых, кто сделал серьезную ставку исключительно на виртуализацию. Как показало время, это оказалось абсолютно оправданным. Сегодня WMware предлагает комплексную виртуализационную платформу четвертого поколения VMware vSphere 4, которая включает средства как для отдельного ПК, так и для центра обработки данных. Ключевым компонентом этого программного комплекса является гипервизор VMware ESX Server . Позднее в "битву" за место в этом модном направлении развития информационных технологий включились такие компании как Parallels (ранее SWsoft), Oracle ( Sun Microsystems), Citrix Systems (XenSourse).

Корпорация Microsoft вышла на рынок средств виртуализации в 2003 г. с приобретением компании Connectiх, выпустив свой первый продукт Virtual PC для настольных ПК. С тех пор она последовательно наращивала спектр предложений в этой области и на сегодня почти завершила формирование виртуализационной платформы, в состав которой входят такие решения как Windows 2008 Server R2 c компонентом Hyper-V, Microsoft Application Virtualization (App-v), Microsoft Virtual Desktop Infrastructure ( VDI ), Remote Desktop Services, System Center Virtual Machine Manager .

На сегодняшний день поставщики технологий виртуализации предлагают надежные и легкоуправляемые платформы, а рынок этих технологий переживает настоящий бум. По оценкам ведущих экспертов, сейчас виртуализация входит в тройку наиболее перспективных компьютерных технологий. Многие эксперты предсказывают, что к 2015 году около половины всех компьютерных систем будут виртуальными.

Повышенный интерес к технологиям виртуализации в настоящее время неслучаен. Вычислительная мощь нынешних процессоров быстро растет, и вопрос даже не в том, на что эту мощь расходовать, а в том, что современная "мода" на двухъядерные и многоядерные системы, проникшая уже и в персональные компьютеры (ноутбуки и десктопы), как нельзя лучше позволяет реализовать богатейший потенциал идей виртуализации операционных систем и приложений, выводя удобство пользования компьютером на новый качественный уровень. Технологии виртуализации становятся одним из ключевых компонентов (в том числе, и маркетинговых) в самых новых и будущих процессорах Intel и AMD , в операционных системах от Microsoft и ряда других компаний.

Преимущества виртуализации

Приведем основные достоинства технологий виртуализации:

Эффективное использование вычислительных ресурсов. Вместо 3х, а то 10 серверов, загруженных на 5-20% можно использовать один, используемый на 50-70%. Кроме прочего, это еще и экономия электроэнергии, а также значительное сокращение финансовых вложений: приобретается один высокотехнологичный сервер, выполняющий функции 5-10 серверов. С помощью виртуализации можно достичь значительно более эффективного использования ресурсов, поскольку она обеспечивает объединение стандартных ресурсов инфраструктуры в единый пул и преодолевает ограничения устаревшей модели "одно приложение на сервер".
Сокращение расходов на инфраструктуру: Виртуализация позволяет сократить количество серверов и связанного с ними ИТ-оборудования в информационном центре. В результате этого потребности в обслуживании, электропитании и охлаждении материальных ресурсов сокращаются, и на ИТ затрачивается гораздо меньше средств.
Снижение затрат на программное обеспечение. Некоторые производители программного обеспечения ввели отдельные схемы лицензирования специально для виртуальных сред. Так, например, покупая одну лицензию на Microsoft Windows Server 2008 Enterprise, вы получаете право одновременно её использовать на 1 физическом сервере и 4 виртуальных (в пределах одного сервера), а Windows Server 2008 Datacenter лицензируется только на количество процессоров и может использоваться одновременно на неограниченном количестве виртуальных серверов.
Повышение гибкости и скорости реагирования системы: Виртуализация предлагает новый метод управления ИТ-инфраструктурой и помогает ИТ-администраторам затрачивать меньше времени на выполнение повторяющихся заданий — например, на инициацию, настройку, отслеживание и техническое обслуживание. Многие системные администраторы испытывали неприятности, когда "рушится" сервер. И нельзя, вытащив жесткий диск, переставив его в другой сервер, запустить все как прежде… А установка? поиск драйверов, настройка, запуск… и на все нужны время и ресурсы. При использовании виртуального сервера — возможен моментальный запуск на любом "железе", а если нет подобного сервера, то можно скачать готовую виртуальную машину с установленным и настроенным сервером, из библиотек, поддерживаемых компаниями разработчиками гипервизоров (программ для виртуализации).
Несовместимые приложения могут работать на одном компьютере. При использовании виртуализации на одном сервере возможна установка linux и windows серверов, шлюзов, баз данных и прочих абсолютно несовместимых в рамках одной не виртуализированной системы приложений.
Повышение доступности приложений и обеспечение непрерывности работы предприятия: Благодаря надежной системе резервного копирования и миграции виртуальных сред целиком без перерывов в обслуживании вы сможете сократить периоды планового простоя и обеспечить быстрое восстановление системы в критических ситуациях. "Падение" одного виртуального сервера не ведет к потере остальных виртуальных серверов. Кроме того, в случае отказа одного физического сервера возможно произвести автоматическую замену на резервный сервер. Причем это происходит не заметно для пользователей без перезагузки. Тем самым обеспечивается непрерывность бизнеса.
Возможности легкой архивации. Поскольку жесткий диск виртуальной машины обычно представляется в виде файла определенного формата, расположенный на каком-либо физическом носителе, виртуализация дает возможность простого копирования этого файла на резервный носитель как средство архивирования и резервного копирования всей виртуальной машины целиком. Возможность поднять из архива сервер полностью еще одна замечательная особенность. А можно поднять сервер из архива, не уничтожая текущий сервер и посмотреть положение дел за прошлый период.
Повышение управляемости инфраструктуры: использование централизованного управления виртуальной инфраструктурой позволяет сократить время на администрирование серверов, обеспечивает балансировку нагрузки и "живую" миграцию виртуальных машин.

Виртуальной машиной будем называть программную или аппаратную среду, которая скрывает настоящую реализацию какого-либо процесса или объекта от его видимого представления.

Виртуальная машина — это полностью изолированный программный контейнер, который работает с собственной ОС и приложениями, подобно физическому компьютеру. Виртуальная машина действует так же, как физический компьютер, и содержит собственные виртуальные (т.е. программные) ОЗУ, жесткий диск и сетевой адаптер.

ОС не может различить виртуальную и физическую машины. То же самое можно сказать о приложениях и других компьютерах в сети. Даже сама виртуальная машина считает себя "настоящим" компьютером. Но несмотря на это виртуальные машины состоят исключительно из программных компонентов и не включают оборудование. Это дает им ряд уникальных преимуществ над физическим оборудованием.

История Xen корнями уходит в исследовательский проект в Кембриджском университете под руководством Яна Пратта (Ian Pratt) и Кейр Фрейзер (Keir Fraser). Первая версия была анонсирована в 2004 г. и вскоре с другими выпускниками университета была основана компания XenSource Inc, целью которой было продвижение Xen на корпоративном рынке. 22 октября 2007 г. Citrix Systems завершила поглощение XenSource Inc, начав предлагать корпоративным клиентам XenServer, который позже был переименован в Citrix Hypervisor.

KVM (Kernel-based Virtual Machine) — программное решение, обеспечивающее виртуализацию в среде Linux. KVM создано усилиями компании Qumranet, которая была куплена Red Hat за $107 млн. 4 сентября 2008 года. После сделки KVM (наряду с системой управления виртуализацией oVirt) вошла в состав платформы виртуализации Red Hat Enterprise Virtualization (RHEV). 28 октября 2018 года IBM выкупила Red Hat за 34 миллиарда долларов.

Hyper-V

В Microsoft бросились догонять уходящий поезд виртуализации в 2008 году, представив свой гипервизор Hyper-V (кодовое имя Viridian) в составе MS Windows Server 2008. С целью составить конкуренцию на рынке виртуализации, Microsoft представила Hyper-V Server как бесплатную операционную систему с единственной ролью: быть сервером виртуализации.

Типы гипервизоров

Гибридный тип 1+

Сравнение возможностей

Каждая система виртуализации обладает обширным списком функционала — матрицей возможностей. Функционал частично пересекается, а вот механики ценообразования у всех разные. Вы можете создать сравнительную таблицу исходя из требуемых критериев на основе представленных документов. Мы ограничимся сравнением VMware с его конкурентами и отразим только функциональную составляющую.

Для полного сравнения

Некоторые уникальные возможности VMware

Distributed Resource Scheduler — это технология, позволяющая в автоматическом режиме балансировать нагрузку на ЦПУ и ОЗУ. В отличие от System Scheduler в последних версиях Red Hat, выполняющего примерно те же задачи, VMware DRS балансирует нагрузку предиктивно.

Storage DRS (SDRS) выравнивает нагрузку на хранилища и позволяет обеспечить требуемый уровень заполненности хранилища (Utilized Space) и/или задержки ввода-вывода (I/O Latency).

Организациям, где требуется повышенный уровень защиты приложений, понравится дальнейшее развитие идей VMware NSX, но для приложений. Суть заключается в том, что изучается нормальное поведение операционной системы и приложений в обычных (эталонных) условиях и, в случае выявлений отклонений при штатной работе, оповещается администратор или автоматически применяются заранее подготовленные шаги по защите виртуальной машины. Например, можно прервать сетевое соединение конкретного процесса, сделать снимок (snapshot) для анализа, выключить виртуальную машину и т. д.

AppDefense работает на уровне гипервизора и недостижим для вредоносного ПО из виртуальной машины, если она была скомпрометирована.

VMware против Microsoft Hyper-V

VMware против Red Hat KVM

Эта борьба двух Linux-проектов, которые завязли в братской войне, шла на пользу VMware и Hyper-V, так как KVM и Xen отбирали долю рынка у друг друга, а не у конкурентов.

К минусам KVM часто относят:

Отсутствие более развитых средств управления (как у конкурентов)
Менее стабильную работу для задач с мощным и интенсивным вводом-выводом (I/O)

VMware против Citrix Xen

Citrix с Xen подвергся усилению конкуренции со стороны решений с открытым кодом от KVM и OpenStack, а также отсутствию поддержки поставщиков и сообщества, в отличие от KVM и OpenStack.

На сегодняшний день одной из сильных сторон можно назвать продвинутые возможности по предоставлению внутри виртуальной машины 3D аппаратной акселерации GPU от производителей Intel, AMD, NVIDIA.

К особенностям гипервизора можно отнести:

Проброс топовых GPU внутрь гостя GPU Pass-through (для конкретного виртуального гостя — конкретный GPU в физическом сервере)
GPU Virtualization — возможность множеству виртуальных машин получить доступ к GPU хоста, что лучше, чем программная эмуляция
vGPU Live Migration — позволяет виртуальной машине перемещаться между хостами без потерь с доступом к GPU

Такие технологии очень востребованы в секторах Computer-Aided Design (CAD) и Computer-Aided Manufacture (CAM), что позволяет виртуализировать рабочее место специалистов по компьютерному моделированию, чертёжников, проектировщиков и т.д.

Так что же выбрать?

VMware

Флагман отрасли, с соответствующим ценообразованием и особенностями лицензирования, востребован крупными корпорациями и отраслевыми представителями. Ядро гипервизора принадлежит первому типу, следовательно, аппаратное обеспечение должно быть подобрано более тщательно. Существует список поддерживаемого оборудования (HCL), которое гарантирует беспроблемную работу. Также требует тщательного подбора системы хранения данных (СХД) и обычно итог дороже, чем у конкурентов.

Hyper-V

Microsoft — ближайший конкурент VMware, буквально дышит в спину со своим единственным отличным от Linux-гипервизоров продуктом Hyper-V. Привлекательные схемы лицензирования Hyper-V и возможность с покупкой Windows Server Datacenter бесплатно получить автоматическую активацию (Automatic Virtual Machine Activation (AVMA)) неограниченного количества гостевых операционных систем делают выбор привлекательным для тех, кому нужна тесная интеграция с экосистемой MS Windows и знакомый интерфейс.

Недорогой и лояльный к аппаратным ресурсам KVM, знакомый всем в мире open source, интересен прежде всего компаниям, менее заинтересованным в функциях корпоративного уровня. Оптимален для создания бюджетных виртуальных сред, к примеру, для тестировщиков.

Аналитические отчёты

Gartner

Читайте также:

Как используется виртуализация для тестирования профессионального программного обеспечения

Что такое виртуальная машина

Зачем нужна виртуальная машина и виртуализация

Преимущества и недостатки использования виртуальной машины

Популярные виртуальные машины

VMware

VirtualBox

Microsoft Hyper-V

Parallels Desktop

Как создать виртуальную машину VirtualBox

Как установить операционную систему в VirtualBox

Для чего нужна виртуализация

Технологии виртуализации

Гипервизор: отделение программного обеспечения от физического оборудования

Виртуальный частный и выделенный сервер (VPS/VDS)

Гибридное решение

Виртуализация рабочих мест VDI

VDI и RDS (Remote Desktop Service)

Проблемы выбора

Примеры продуктов

Решение Fujitsu Primeflex

Технологии виртуализации

Hyper-V

Типы гипервизоров

Сравнение возможностей

Для полного сравнения

Некоторые уникальные возможности VMware

VMware против Microsoft Hyper-V

VMware против Red Hat KVM

VMware против Citrix Xen

Так что же выбрать?

VMware

Hyper-V

Аналитические отчёты

Gartner