Рейтинг@Mail.ru

NetCloud

Простыми словами о сетевых технологиях

Технологии будущего: виртуализация

Ни один прогресс в области информационных технологий за последние шесть десятилетий не дает больше преимуществ, чем виртуализация. Многие технические специалисты думают о виртуализации с точки зрения виртуальных машин (VM) и связанных с ними гипервизовров, но все эти понятия только лежат на поверхности. Важность и приложение виртуализации уже давно выходят за рамки виртуальных машин. Технологии виртулизации находят все более широкое применение, об этом мы и поговорим в нашей статье.

Определение виртуализации

Рассматривая определение виртуализации в более широком смысле, мы определяем виртуализацию как представление набора вычислительных ресурсов или их логического объединения, абстрагированное от аппаратной реализации, и обеспечивающее при этом логическую изоляцию друг от друга вычислительных процессоров, выполняемых на одном физическом ресурсе. Другими словами, мы используем абстракцию, чтобы сделать программное обеспечение похожим на аппаратное с соответствующими преимуществами в гибкости, стоимости, масштабируемости, надежности, а также в повышении производительности каждого отдельного приложения. Таким образом, виртуализация делает «реальным» то, чего нет, применяя гибкость и удобство программных возможностей в качестве прозрачной замены аппаратного обеспечения.

Виртуальные машины

Первое небольшое количество виртуальных машин появилось в 1960-х годах. И разработаны они были компанией IBM, для того, чтобы обеспечить множеству пользователей доступ к дорогостоящим мейнфреймам.  В 60-х годах IBM занимались развитием виртуализации платформ (систем). Данный тип характеризуется тем, что нижележащая платформа виртуализируется для того, чтобы обеспечить доступ к ней многим пользователям. Такая схема помогает снизить аппаратно-программные требования к компьютеру-клиенту, повысить безопасность, а также снизить требования к пропускной способности сети. Таким образом, виртуализация платформ является исторически первым видом виртуализации. Пример такой виртуализации показан на схеме ниже.

server4c

Помимо виртуализации систем существует также виртуализация приложений (процессов).  В данном типе виртуализации для приложения создается «абстрактная» среда, независимая от аппаратной платформы. На практике это выглядит следущим образом: на физический сервер устанавливается специальное программное обеспечение, называемое гипервизором. А затем поверх гипервизора устанавливается одна или несколько гостевых операционных систем, на каждой из которых будет работать свое приложение.

Гипервизор — это операционная система, позволящая запускать одновременно несколько гостевых операционных систем на одном сервере.

vmware_scheme

 

Гостевая операционная система воспринимает сервер с гипервизором как полноценный сервер, только состоящий из «виртуальных» компонентов (жесткий диск, оперативная память, процессор, и т.д.). Хотя реальные характеристики физического сервера могут отличаться. Таких гостевых машин может быть несколько и каждой выделены свои ресурсы для работы. Таким образом, виртуализация приложений позволяет распределить ресурсы между приложениями и обеспечить изолированность их работы.

Третий вид виртуализации — это виртуализация серверов. Данный вид позволяет имитировать с помощью специального ПО аппаратное обеспечение компьютера (жесткий диск, оперативная память, процессор, и т.д.). Далее на такую виртуальную машину можно установить операционную систему. Такое объединение очень удобно — оно позволяет использовать ресурсы всех серверов по максимуму, объединяя их в одну виртуальную машину. Таким образом можно осуществлять балансировку нагрузки на серверы, перемещая виртуальные машины с более нагруженный серверов на менее загруженные.

virtualizacija_02

Виртуальная память

Стремительно развивающаяся в 1960-х годах концепция виртуальной памяти, возможно, столь же важна как и виртуальные машины. Эпоха мэйнфреймов отличалась удивительно дорогой памятью на магнитных сердечниках, мэйнфреймы с более чем одним мегабайтом памяти были редки вплоть до 1970-х годов. Виртуальная память, как и в случае с виртуальными машинами, работает за счет относительно небольших дополнений к аппаратному обеспечению. По сути виртуальная память представляет из себя часть объема жесткого диска, используемого при нехватке оперативной памяти для повышения быстродействия. При этом процессы, работающие вместе, изолированы друг от друга. Второстепенные данные, которые не используются, помещаются в так называемый файл подкачки . Размер файла подкачки выбирают примерно в 1,5 — 2 раза больше оперативной памяти. Существует два способа реализации виртуальный памяти: при первом способе оперативная память делится на блоки одинакового размера (страницы), которые будут определяться за единицу памяти, при втором способе память делиться на сегменты произвольного размера. Процесс, при страничной организации виртуальной памяти, отправляет запрос по адресу, который определяется как номер страницы и смещение в ней. Операционная система может сбросить страницу, которая давно не использовалась, в файл подкачки (т.е. на жесткий диск). При сегментной организации виртуальной памяти, часть сегментов расположена в ОЗУ, а часть на жестком диске. При обращении процесса к сегменту, каждому сегменту может быть назначен определенный уровень прав доступа. Работа сегментной памяти похожа на работу страничной, но обладает меньшей скоростью доступа.

memory_virtualmemory

Виртуальные десктопы

После виртуальных машин и виртуальной памяти, следующим шагом стала виртуализация настольного компьютера. Она подразумевает имитацию рабочего стола ПК на общем сервере и по сути мы передаем графические элементы пользовательского интерфейса через сетевое подключение. Каждая крупная операционная система поддерживает эту возможность в той или иной форме, с широким набором дополнительных аппаратных и программных продуктов. Примеры: X Windows и очень популярный сегодня (и бесплатный) VNC.

fc480c201511e889c90d_900x400crop

Виртуальные хранилища данных

Следующим этапом, стремительно развивающимся сегодня, является создание так называемых облачных хранилищ данных. Многие из вас уже, наверно знакомы, с таким сервисами как Облако Mail.ru или Яндекс.Диск. Эти сервисы позволяют вам сохранять свои данные на удаленном сервере (в облаке). Получить доступ к своим файлом вы можете с любой точки Земли, понадобиться лишь доступ в Интернет. Технология облачного хранения данных позволяет хранить данные пользователей на множестве серверов, которые могут физически разнесены друг от друга. Мы, как пользователи сервисов облачного хранения, не видим всей сложности сети. Через веб-интерфейс мы получаем доступ к большому виртуальному серверу, при этом состоять этот сервер может из десятков компьютеров, расположенных на разных континентах. Это стало возможным за счет существенного в последнее время увеличения пропускной способности линий связи. Облачные хранилища очень удобно использовать, когда необходимо обеспечить единой доступ к файлам для многих пользователей. Во всех сервисах облачного хранения применяются алгоритмы резервирования файлов, так что мы можете не бояться потерять их. Есть также и определенный минус: в случае взлома серверов хакеры могут получить доступ к вашим файлам.

2ea593621d9446cf9c01a0e4804810f8

Виртуальные сети

Говоря про виртуальные сети, первое что приходит на ум это, конечно же, виртуальные частные сети (VPN) и виртуальные локальные сети (VLAN). Про первое и второе я уже писал ранее, советую почитать, если для не знакомы с этими понятиями. Тенденцию использования виртуальных сетей тяжело назвать новой. Виртуальные сети используют на сегодняшний день все операторы сотовой связи, провайдеры, корпоративные компании. Виртуализация сети дает преимущество в гибкости, позволяет расширить спектр услуг, повысить пропускную способность. Технология VPN помимо прочего обеспечивает зашифрованное соединение, за счет использования протоколов шифрования, таких, как например, IPSec. Тема VPN довольно обширна, про нее не рассказать в рамках одной статьи, но если говорить максимально упрощенно, VPN — это некая частная зашифрованная сеть поверх Интернета. VLAN преследует ту же цель, что и VPN, только в отличие от него он работает на канальном уровне (на базе Ethernet). Разделение происходит на уровне коммутаторе, который способен читать метки VLAN ID. VLAN не обеспечивает механизмы защиты.

1200px-virtual_private_network_overview_rus-svg

 

14352098480_9a2eb52af0_o

 

 

 


 

Обсуждение закрыто.