Архитектура платформы IBM Virtualization Engine

МОСКОВСКИЙ ГОРОДСКОЙ  УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ ПРАВИТЕЛЬСТВА  МОСКВЫ

ФАКУЛЬТЕТ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ И  СОЦИАЛЬНО-КУЛЬТУРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Кафедра информационных технологий в  управлении

 

Направление         «Информационные системы»

Форма обучения   очная

 

 

Реферат

по учебной дисциплине

« Операционные системы»

на тему: «Архитектура платформы IBM Virtualization Engine»

 

 

Группа / курс              Информационные системы / 2

Студент                                                                          Чурикова Е.Е.

                                       (подпись)                                               (фамилия, инициалы)

Подпись

руководителя о

допуске к защите      ______________                    Малышев М.Н.

                                        (подпись)                             (учёная степень, звание, фамилия, инициалы)

 

 

 

Оценка                      ______________

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

 

Корпорация IBM представила  основанную на стандартах платформу  виртуализации Virtualization Engine 2.0, предоставляющую  новые возможности по оптимизации использования ИТ-ресурсов и повышающую эффективность управления ими благодаря объединению в общие пулы серверов, сетей и систем хранения данных. Это помогает повысить коэффициент использования ИТ-активов.

Для объединения серверов и систем хранения платформа IBM Virtualization Engine 2.0 использует открытые интерфейсы, модули виртуализации и Web-сервисы. Консоль Virtualization Engine обеспечивает единую точку "обзора" для всей топологии виртуализированной системной инфраструктуры и позволяет централизованно оценивать состояние входящих в нее систем и платформ. Это минимизирует требования к знанию конкретных операционных систем для многих сотрудников ИТ-служб, что объясняет актуальность данной темы.

Цель данной работы - рассмотреть  архитектуру вышеназванной платформы. Объект работы - платформа IBM Virtualization Engine. Предмет работы - архитектура этой платформы.

1. Технологии виртуализации

 

Тема виртуализации  на современном этапе развития информационных технологий (ИТ) обозначилась еще в начале нынешнего десятилетия, но довольно долгое время представляла собой довольно узкое, специализированное технологическое направление. Перелом в ее актуальности обозначился два-три года назад, когда стало понятно – по крайней мере на уровне заявлений и планов, – что за это дело решили всерьез взяться признанные лидеры ИТ-рынка.

Идея виртуализации  овладела массами; сейчас можно совершенно определенно сказать, что эта концепция получила широкое распространение среди современных корпоративных ИТ. Практически все мировые ведущие ИТ-поставщики говорят о своей приверженности идеям виртуализации, о разработке таких решений или об их поддержке в своих продуктах, как обычно, делая акцент на том, что именно виртуализация поможет заказчикам решить все их ИТ-проблемы. Аналитики в один голос утверждают, что бум применения средств виртуализации уже начался, и взрывообразный рост этого сегмента ИТ мы сможем наблюдать в самом ближайшем будущем.¹

В этом потоке информации отследить логику развития событий  не так просто. В условиях маркетинговой шумихи очень трудно понять, где речь идет о действительно чем-то новом, а где – о традиционной смене названий давно известных продуктов. Ведь сейчас слово "виртуализация" используется применительно практически ко всем ИТ – виртуальные машины, виртуальные хранилища данных, виртуальные сети, виртуальные ЦОД и так далее.

Сейчас самое время разобраться с тем, что же такое виртуализация, структурировать множество технологий и продуктов, включаемых сегодня в это обширное понятие, и на основе этого оценить множество "виртуализационных" предложений от расширяющегося круга поставщиков.

Термин “виртуализация” имеет довольно широкое толкование и в общем случае означает отделение логического процесса от физического способа его реализации. Отсюда понятно, что виртуализация — это одна из ключевых изначальных концептуальных идей ИТ. В упрощенном виде она подразумевает, что пользователь отделен от реальных вычислительных процессов и имеет с ними дело в удобном для себя виде, а не в том, в каком они происходят на самом деле.

Из этого определения  следует очевидная вещь – все  компьютерные технологии изначально относятся  к категории виртуализационных. На самом же деле это не совсем так, потому что применительно к ИТ виртуализация используется в более  узком понимании. Виртуализация – это нечто новое, что дает преимущества перед традиционными технологиями. Из этого можно сделать важный и парадоксальный на первый взгляд философский вывод: любая технология относится к категории виртуализационных ровно до того момента, когда пока она не становится традиционной.²

Теперь сформулируем более конкретное определение виртуализации:

Виртуализация – это  дополнительный уровень изоляции вычислительных процессов по сравнению с тем, что предоставляют сегодня операционные системы.

В этом определении при внимательном изучении можно увидеть проявление ключевого диалектического закона "единства и борьба противоположностей", который определяет важный внутренний механизм развития виртуализационных технологий и конкурентной борьбы за лидерство на этом рынке.

Впервые термин «виртуализация» стал широко использоваться в 70-е годы: корпорация IBM предложила механизм исполнения виртуальных машин (ВМ) на мэйнфреймах System 360/370, который был нужен для поддержки работы различных версий ОС (в том числе устаревших на тот момент) в системах коллективного пользования.

Появление ПК, реализующих  подход "каждому экземпляру операционной системы (OC) — по выделенному компьютеру" сделал эту проблему неактуальной, но ненадолго. В конце 90-х обозначился спрос на возможность параллельного запуска на одном компьютере нескольких разных ОС. Сначала это требовалось для поддержки работы на ПК довольно узкой, но важной категории ИТ-специалистов: разработчиков ПО, тестеров, специалистов по технической поддержке, экспертов по софту.

Потом такая же возможность  понадобилась для серверов, но уже  не только для разработки-тестирования, но и для выполнения унаследованных приложений, которые не хотели работать в новых версиях ОС.³

Концу 90-х серверы архитектуры x86 начинали доминировать в системах централизованной обработки данных, количество компьютеров стремительно росло и столь же стремительно начала расти актуальность задач более эффективного использования серверного оборудования и снижения затрат на их обслуживание. Так появилась новая тенденция развития ИТ-рынка, которая главенствует на нем и сегодня – консолидация серверов. Поначалу задача решалась простым перемещением серверов в один центр (физическая консолидация), но потом – уже в первой половине нынешнего десятилетия – стало понятно, что нужно заниматься повышением эффективности использования каждого отдельного сервера.

До сих пор виртуализация в основном применялась для исполнения на одном компьютере разнородных операционных сред. Но такая постановка задачи применительно к серверной консолидации была не самой главной, скорее даже, экзотической. Основной задачей было размещение на одном компьютере нескольких однотипных ОС (в больших вычислительных центрах можно было сгруппировать разные ОС и разместить их на разные физические компьютеры).

На самом деле многозадачность ОС для архитектуры x86 весьма условна. К ним скорее стоит относиться как к однозадачным системам. Запускать в их среде несколько приложений можно, но с точки зрения надежности и балансировки нагрузки – не нужно или по крайней мере нецелесообразно. Именно поэтому сегодняшние информационные системы организованы так, что для работы каждого отдельного ИТ- или бизнес-сервиса (электронная почта, Web-сайт, бухгалтерия и тому подобных) требуется отдельный физический сервер, даже если загрузка процессора в нем составляет от 3 до 10%.⁴

Упрощенно говоря, традиционные ОС не обеспечивают нужного (для бизнес-применения) уровня изоляции приложений, и потому для повышения этого уровня потребовались  дополнительные методы виртуализации.

Провести какую-либо корректировку архитектуры ОС не так просто, а до недавнего времени было и нецелесообразно (вариант "каждому сервису отдельный сервер" в целом устраивал большинство пользователей).

Сегодня архитектурно-концептуальные различия на уровне конкретных решений для пользователей не очень видны, но чем дальше, тем они будут все заметнее и важнее. И заказчикам придется выбирать не просто между продуктами разных поставщиков, а между этими двумя стратегическими линиями. А пока можно констатировать, что для решения задач консолидации серверов возможностей традиционных ОС недостаточно, нужны дополнительные средства виртуализации.

Фокус задач виртуализации в середине текущего десятилетия почти полностью сосредоточился на проблеме повышения эффективности серверных вычислений. Однако в последние 3–4 года стала расти и актуальность повышения уровня изоляции приложений на ПК, в частности, для поддержки их надежной работы в условиях постоянных обновлений. А выпуск Windows Vista, которая не обеспечивает полной совместимости с Windows предыдущих версий, с новой остротой обозначил проблему поддержки унаследованных приложений. Развитие же модели мобильной работы сотрудников выявило сейчас еще одну актуальную задачу – возможность работы на одном ПК в двух разных операционных средах, домашней и корпоративной.

Параллельно с реализацией  идеи запуска на одном компьютере нескольких экземпляров ОС с конца 90-х развивалось еще одно направление, которое теперь также относят  к виртуализационным. Речь идет о  технологиях терминального доступа, или, как принято говорить сегодня, о виртуализации представлений.

Необходимо сказать еще об одной важном виртуализационном течении, которое сформировалось в результате слияния направлений виртуализации ОС и терминального доступа – создание инфраструктуры виртуальных ПК (virtual desktop infrastructure, VDI, или hosted virtual desktops, HVD). Основная идея VDI заключается в том, что пользовательская настольная среда (приложения и ОС) запускается на сервере в виде виртуальной машины, доступ которой выполняется с удаленного терминала.⁵

Подводя итог сказанному, в целом сегодня можно выделить следующие основные сценарии применения технологий виртуализации заказчиками:

• разработка и тестирование ПО;
• моделирование работы реальных систем на исследовательских стендах;
• консолидация вычислительных ресурсов (в первую очередь серверов) с целью повышения эффективности использования оборудования;
• миграция и поддержка унаследованных приложений;
• демонстрация и изучение нового ПО (в том числе в рамках обучения;
• развертывание и обновление прикладного ПО в условиях действующих информационных систем;
• работа пользователей (преимущественно домашних) на ПК с разнородными операционными средами.

При этом в рамках этих сценариев решаются такие задачи:

• повышение эффективности использования аппаратных и программных ресурсов, снижение капитальных и эксплуатационных затрат (электроснабжение, аренда помещений и тому подобное);
• снижение затрат на управление и поддержку информационных систем;
• обеспечение высокой надежности и доступности систем.

Из всего вышесказанного формируется классификация имеющихся сегодня на рынке технологий виртуализации (см. таблицу). В ней не указан вариант VDI, поскольку, на наш взгляд, он представляет собой комплексное решение, использующее разные типы виртуализации.

Таблица 1.1

Типы виртуализационных  технологий

Виртуализация серверных  ОС	Виртуализация настольных ОС	Виртуализация приложений	Виртуализация представлений
Ключевая идея
Консолидация нагрузок для более эффективного использования  серверных ресурсов	Использование дополнительных изолированных операционных сред на стандартном ПК	Отделение приложений от настольных ОС, использование приложений по запросу	Разделение процессов  исполнения приложения и визуализации пользовательского интерфейса, централизованная обработка и хранение данных, использование тонкого клиента
Эффект применения
Снижение операционных расходов (оборудование, площадь, электричество) Увеличение доступности  и полезного времени Простота аварийного восстановления Уменьшение перерывов в обслуживании Упрощение решения задач  масштабирования и балансировки нагрузки	Поддержка приложений, не отвечающих корпоративным требованиям Сокращение конфликтов приложений с ОС Ускорение процесса замены ОС	Снижение конфликтов приложений между собой Сокращение затрат на проведение регрессивного тестирования приложений на совместимость Централизация управления процессом обновления приложений	Сокращение конфликтов приложений с ОС Упрощение обеспечения  конфиденциальности данных и соответствия нормативным требованиями Снижение затрат на администрирование  настольных систем Возможность использования  унаследованного клиентского оборудования

2. Архитектура IBM Virtualization Engine

 

Рассмотрим компоненты виртуализации на pSeries, как часть  общего решения IBM Virtualization Engine.⁶