Virtuelizacija

Predstavnici IT službe JKP Toplovod Obrenovac, Goran Jovanović i Dejan Lazić, sa ciljem unapređenja računarske infrastrukture preduzeća, izabrali su virtuelizaciju kao model. Vodeći se idejom da više nema potrebe upravljati se starim modelom jedan server – jedna aplikacija, i da je moguće imati više servera sa različitim operativnim sistemima, koji se svi pokreću na istoj hardverskoj platformi, dali su svoj doprinos povećanju značaja virtuelizacije. Za časopis “Industrija” objašnjavaju pojam virtuelizacije i koje mere su preduzeli kako bi povećali iskorišćenost IT resursa. Koncept virtuelizacije među prvima u javno komunalnim preduzećima počela je da primenjuje IT služba JKP Toplovod Obrenovac, čime se ubraja među retke korisnike i zastupnike koncepta virtuelizacije, u okviru javnog sektora.

Goran Jovanović i Dejan Lazić - Virtuelizacija

U najširem smislu, virtuelizacija je koncept kojim se označavaju tehnike i metode za apstrakciju računarskih resursa. Virtuelizacija računarskih resursa nam s jedne strane daje mogućnost da na jednom fizičkom serveru imamo više različitih virtuelnih servera, a s druge strane da više različitih fizičkih resursa spojimo u jednu logičku (virtuelnu) celinu. U svetu IT-a, virtuelizacija se odnosi na stvaranje virtuelne, nasuprot fizičkoj verziji nečega, bilo da je reč o virtuelnoj hardverskoj platformi, operativnom sistemu, uređaju za skladištenje podataka ili mrežnim resursima. Fizička mašina na kojoj se primenjuje virtuelizacija, naziva se host mašina. Operativni sistem koji je instaliran na host mašini i na kome se izvršava softver za virtuelizaciju naziva se host operativni sistem. Na host operativnom sistemu se kreira simulirano kompjutersko okruženje, odnosno virtuelna mašina. Operativni sistem koji se izvršava na virtuelnoj mašini naziva se guest operativni sistem. Hypervisor je (virtual machine monitor) softver koji kontroliše virtuelizaciju i predstavlja sponu između fizičkih resursa host mašine i virtuelne guest mašine. 

Pojam Virtuelizacije vezuje se za početak šezdesetih godina prošlog veka. Multiprogramiranje i IBM-ov razvoj virtuelnih mašina kojima je upravljao Virtual Machine Monitor (VMM), predstavljali su osnovu za virtuelizaciju koju danas poznajemo kao takvu. Pojava klijent-server aplikacija i jeftinih servera na bazi x86 platforme (Windows i Linux OS a), osamdesetih godina prošlog veka, dovela je do napuštanja mainframe tehnologije i bacanja u senku koncepta virtuelizacije. Kulminacija problema klijent-server pristupa računarskim resursima sa sobom je doneo nizak stepen iskorišćenja resursa, porast troškova održavanja, porast troškova upravljanja, nedovoljnu zaštitu od otkaza i komplikovanu administraciju, što je omogućilo virtuelizaciji povratak na velika vrata u svet IT-a.

Časopis Industrija: Kako ste došli na ideju i odlučili se na ovakav korak?

Goran Jovanović: Potreba za efikasnijom organizacijom poslovnih procesa i organizacije nametnula je virtuelizaciju kao logično rešenje. Imajući u vidu da kod malih i srednjih preduzeća serverski računari u proseku rade sa 10-20% opterećenja, neophodno je bilo preduzeti mere kako bi se povećala iskorišćenost IT resursa. Virtuelizacija nam je omogućila da nekoliko vremešnih fizičkih servera, zamenimo sa dva fizička servera, na kojima se obavljaju funkcije koje su se ranije izvršavale na pomenutim serverima. Time smo postigli velike uštede u nabavci i održavanju računarske opreme, olakšali administraciju i centralizovali upravljanje.

Časopis Industrija: Šta je potrebno od tehnologije, da bi se uradila virtuelizacija računarskih resursa?

Dejan Lazić: Hardverski zahtevi zavise od slučaja do slučaja. U našem konkretnom slučaju, bilo je dovoljno nabaviti dva fizička servera sa po jednim višejezgarnim procesorom sa podrškom za virtuelizaciju, dovoljno RAM memorije i skladišnog kapaciteta. Redudantno napajanje i hot plug diskovi su obavezni. Što se softverskih zahteva tiče, najpre je bilo potrebno odlučiti se za tip virtuelizacije, a potom i za izbor rešenja odgovarajućeg proizvođača (VMWare ESXi, Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V). 

Časopis Industrija: Koji tip virtuelizacije ste iskoristili kako biste unapredili računarsku infrastrukturu?

Goran Jovanović: Postoji nekoliko osnovnih tipova virtuelizacije: 

Hardverska virtuelizacija je najrasprostranjenija i predstavlja virtuelizaciju računara ili operativnih sistema, a zasniva se na korišćenju virtuelnih mašina. U zavisnosti od toga da li je softver za upravljanje virtuelizacijom (hypervisor) instaliran direktno na hardveru ili ne, razlikujemo dva podtipa hardverske virtuelizacije. Prvi se instalira direktno na hardver (VMware ESXi, Microsoft Hyper-V i Citrix XenServer), što za rezultat ima nešto bolje performanse od drugog, koji se instalira na postojeći operativni sistem (VMware Workstation, Microsoft Virtual PC i Oracle VirtualBox). Hipervizori su uglavnom besplatni, dok su softveri koji se koriste za monitoring i upravljanje komercijalni.

• Virtuelizacija desktopa predstavlja virtuelizaciju desktopa krajnjeg korisnika. Korisnici pristupaju udaljenom serveru na kome se nalaze virtuelne mašine sa desktop okruženjima, za svakog korisnika ponaosob, pri čemu se najčešće koristi remote desktop protocol. Ovakav način virtuelizacije naziva se i virtual desktop infrastructure. Korisnici nisu vezani za određen fizički računar, već mogu sa bilo kog računara, pomoću RDP sesije, pristupiti svom virtuelizovanom okruženju (desktopu).

• Softverska virtuelizacija (virtuelizacija aplikacija) predstavalja emuliranje okruženja neophodnog za pokretanje aplikacija. Nalazi se između aplikacija i operativnog sistema i ima zadatak da aplikacijama, umesto operativnog sistema, prezentuje resurse koje su im neophodni za rad. Sistem za virtuelizaciju emulator omogućava aplikacijama da ne rade direktno sa operativnim sistemom, već sa emuliranim okruženjem. Na ovaj način se reševaju problemi nekompatibilnosti i neusklađenosti verzija aplikacija sa operativnim sistemom na kojem se pokreću.

• Memorijska virtuelizacija - najpoznatiji način virtuelizacije memorije odnosi se na deo radne memorije, koja se od strane operativnog sistema rezerviše na hard disku kao dodatak RAM-a. Kada se resursi fizičkog RAM-a iskoriste, procesi se ne prekidaju već se prelazi na korišćenje virtuelne memorije - koja je rezervisana na hard disku. Ovakav način virtuelizacije ima za posledicu pad performansi sistema, jer se upis i čitanje odvijaju sa hard diska koji je znatno sporiji od RAM-a. Napredniji oblik podrazumeva da se RAM nekog sistema može particionisati, virtuelizovati i zajedno sa RAM-om drugih sistema uključiti u zajednički pool. Resursi memorijskog pool-a se zatim mogu distribuirati granularnije, prema potrebi pojedinih entiteta, što dovodi do efikasnijeg korišćenja ukupnih resursa.

• Virtuelizacija podataka korisniku pruža prezentacioni interfejs, za pristup različitim podacima koji se nalaze na većem broju različitih logički i fizički strukturiranih izvora. Izvori podataka mogu biti različite baze podataka, web sajtovi, aplikacije, pri čemu korisnik pri korišćenju tih podataka ima utisak da su svi oni smešteni na jednoj lokaciji. Najbolji primer virtuelizacije podataka je Facebook.

• Mrežna virtuelizacija predstavlja kombinovanje mrežnih resursa (hardverskih i softverskih) u cilju stvaranja virtuelnih entiteta, odnosno virtuelne mreže. Ona omogućava da se na jednoj fizičkoj mreži napravi više virtuelnih mreža ili kombinuje više fizičkih mreža u jednu virtuelnu mrežu. Korisnici jedne virtuelne mreže često nisu svesni postojanja ostalih virtuelnih mreža.

• Virtuelizacija storidža nam daje mogućnost da se nezavisni uređaji za skladištenje podataka kombinuju u jedan virtuelni mrežni uređaj za skladištenje podataka. Ima za cilj da podatke sa apstraktnog nivoa preslika na fizičku lokaciju, tako da korisniku omogući korišćenje logičkog prostora bez znanja o broju i vrsti fizičkih uređaja na kojima su smešteni podaci. Prednosti se ogledaju u boljim performansama, efikasnijem korišćenju prostora, olakšanoj migraciji podataka, jednostavnijem arhiviranju i bržem oporavku od otkaza.

Bez namere da favorizujemo bilo koji od pomenutih tipova virtuelizacije, smatrajući da sva rešenja odlično obavljaju ono čemu su namenjena, mi smo se opredelili za hardversku virtuelizaciju sa Microsoft Hyper-V. U našem slučaju to se pokazalo kao najefikasnije rešenje, kako sa cenom tako i sa kvalitetom. Podrazumeva se da je potrebno nabaviti licence za operativne sisteme koji će se koristiti kao virtuelne mašine, u okviru Hyper-V-a (npr. Microsoft Windows Server 2012 R2).

Časopis Industrija: Koje su uštede i prednosti virtuelizacije računarskih resursa?

Dejan Lazić: Prednosti virtuelizacije računarskih resursa, u odnosu na tradicionalni pristup (jedan server – jedna aplikacija), su sledeće:

• smanjenje troškova za hardver kroz konsolidaciju servera,
• ušteda prostora za smeštaj IT opreme,
• smanjena potrošnja električne energije,
• višestruko povećanje stepena iskorišćenja IT resursa,
• visoka bezbednost,
• otpornost na otkaze,
• fleksibilnost u smislu vremena potrebnog da se sprovedu promene koje nameće savremeno poslovanje,
• olakšana administracija,
• centralizovano upravljanje,
• testiranje softvera.

Savremenom svetu je potrebno da se razvija brže i što efikasnije, i u tom nastojanju virtuelizacija može da pruži veliki doprinos nizom prednosti koje sa sobom nosi.