Появление во второй половине 90-х годов систем виртуализации для серверов стандартной архитектуры стало ярким тому свидетельством. Некоторые аналитики в качестве точки отсчета современной эпохи виртуализации называют 1998 год, хотя прошло еще несколько лет, прежде чем соответствующие системы выросли из детских штанишек и перешли в стадию активного использования. Виртуализационным решениям второго поколения, нацеленным преимущественно на консолидацию серверов, соответствуют 2003—2005 годы. Затем данный сегмент ИТ-рынка вступил в третью фазу, которая характеризуется стандартизацией применяемых технологий, дополнением систем виртуализации ИТ-инфраструктуры средствами автоматизации управления и обеспечения высокой доступности ресурсов, а также большей зрелостью рынка в целом.
Тенденция, которая наметилась в последнее время и, возможно, когда-то заставит говорить о средствах виртуализации четвертого поколения, состоит в достижении полного технологического покрытия всех областей виртуализации. Эта технология охватывает уже не только серверы, но и системы хранения, рабочие места пользователей, приложения и даже уровень услуг ЦОДов. Средства виртуализации создаются для подсистем ввода/вывода: примерами таких решений являются HP Virtual Connect, IBM OFM, Fujitsu Siemens ServerView VIOM. По мнению Владимира Мешалкина, начальника отдела серверов и систем хранения «АМТ-Груп», важным достижением стало и появление разработок в области сетевой виртуализации, в том числе аппаратных решений для минимизации конфигурационных и коммутационных расходов (например, HP Virtual Connect FLEX-10) и программных средств, позволяющих точно разграничивать полномочия администраторов и эффективно управлять сетевым взаимодействием в крупных сетевых инфраструктурах (Cisco Nexus 1000v).
На сервере и на рабочем месте
Виртуализация серверных платформ, по сути, сводится к формированию пула аппаратных ресурсов, доступных для совместного использования и допускающих автоматическое перераспределение задач. При этом ключевым компонентом архитектуры становятся виртуальные машины, управление которыми возлагается на специальную служебную программу — гипервизор. Виртуальные машины вместе с гипервизором выполняются на физическом сервере, причем на одном таком сервере могут выполняться несколько виртуальных машин, работающих под управлением одинаковых или разных операционных систем и совместно использующих вычислительные ресурсы. Это открывает богатые возможности для консолидации сервисов и оптимального распределения нагрузки между физическими серверами. Механизм работы гипервизоров скрывает от системного и прикладного программного обеспечения реальную архитектуру вычислительной системы, благодаря чему заметно упрощаются замена оборудования и перемещение виртуальных машин с одного физического сервера на другой.
Не вдаваясь в дальнейшие технические детали, отметим несколько очевидных преимуществ технологии виртуализации серверов: устранение «зоопарка» вычислительных систем и консолидация пула серверов, сокращение времени развертывания физических компонентов ИТ-инфраструктуры и новых сервисов, повышение уровня доступности последних, рост эффективности использования оборудования, легкость тиражирования виртуальных машин и их восстановления на заданном сервере, хранение конфигураций и быстрое выделение виртуальных машин для задач тестирования и разработки, сокращение затрат на администрирование, снижение энергопотребления, возможность переноса на виртуальные машины унаследованных операционных систем и приложений.
Появление в 2008 году технологии виртуализации рабочих мест стало, с одной стороны, логическим развитием концепции виртуализации серверов, а с другой, ответом на сохраняющуюся дилемму управления настольными компьютерами. Суть ее — в необходимости одновременно удовлетворять запросы пользователей и требования к ИТ-системам. Первые сводятся к обеспечению доступности личных компьютеров пользователей, непрерывности бизнеса, восстановления работоспособности после сбоев, безошибочного взаимодействия приложений и полнофункциональных прикладных интерфейсов. Требования к ИТ предполагают простоту управления разрозненными образами настольных систем (число которых постоянно увеличивается) и сокращение затрат на их администрирование, предоставление пользователям безопасного доступа к приложениям и настольным компьютерам, удобство администрирования приложений.
Виртуализация рабочих станций пользователей заключается в отделении образа рабочей станции от физического ПК, в размещении этих образов в высокозащищенном ЦОДе и предоставлении пользователям доступа к образам рабочих станций через сеть. В результате настольные компьютеры наделяются мощными возможностями ЦОДов, заметно упрощается резервное копирование данных и восстановление работоспособности, повышается масштабируемость доступных пользователю вычислительных ресурсов, проще становится удовлетворять требованиям нормативов информационной безопасности. Отметим еще быстроту ввода в эксплуатацию новых ПК и перевода пользователей в другие помещения и офисы — в обоих случаях дело сводится к автоматической инициализации виртуальных рабочих станций. Та же процедура позволяет без труда имитировать для удаленных пользователей работу в привычной среде. Среди других преимуществ стоит назвать существенное упрощение и удешевление эксплуатации и администрирования рабочих станций, повышение качества обслуживания конечных пользователей.
Финансы и романсы
Принято считать, что виртуализация является лучшим способом преодоления неконтролируемого разрастания ИТ-инфраструктуры и сдерживания роста эксплуатационных затрат. В пользу этой точки зрения свидетельствуют следующие оценки. Виртуализация и консолидация серверного парка позволяют на 30—50% сократить затраты на закупку оборудования, на 70—80% снизить эксплуатационные расходы. Во многих случаях благодаря виртуализации на 20—40% удается сократить площади, занимаемые серверами и системами хранения. Если говорить только о крупных системах хранения, то, согласно оценкам компании ESG, их виртуализация сокращает расходы на оборудование почти на 24%, на программное обеспечение — более чем на 16%, на администрирование — приблизительно на 20%. Коэффициент использования систем хранения возрастает с 20% примерно до 70%.
Заметное повышение степени загрузки ресурсов имеет место и при виртуализации серверов. Сегодня средний коэффициент использования серверов стандартной архитектуры составляет 10—15%. Виртуализация позволяет повысить этот показатель теоретически до 70—80%, а на практике — до 50%, что эквивалентно 60-процентному снижению потребности в серверах.
Согласно данным «АМТ-Груп», приведенным на конференции «Оптимальный ЦОД: консолидация, виртуализация, автоматизация» в октябре прошлого года, для типичной компании среднего или малого бизнеса совокупная экономия расходов начальных и эксплуатационных затрат, в том числе на обучение персонала, после применения средств виртуализации составляет без малого 70% (54 и 17 тыс. долл. соответственно). На среднестатистическом крупном предприятии относительная величина экономии не столь внушительна (порядка 30%), но в абсолютном выражении она может исчисляться сотнями тысяч долларов. Наконец, по имеющимся оценкам, разница в энергопотреблении между тонким клиентом и традиционной рабочей станцией составляет не менее 100 Вт, что сулит организации с многими сотнями настольных ПК существенное сокращение энергопотребления.
Скрытая часть айсберга
При всей очевидности преимуществ современных технологий виртуализации не стоит сбрасывать со счетов проблемы, с которыми может быть сопряжено их внедрение и использование.
Внедрение средств виртуализации сдерживается высокой стоимостью лицензий на программное обеспечение виртуализации, которая часто сопоставима с уровнем затрат на более традиционные варианты архитектуры вычислительных систем, предполагающие размещение множества серверов. Значительные проблемы представляют собой недостаток опыта и нехватка высококвалифицированного персонала, сложности восприятия новой технологии, устоявшиеся процессы в ИТ, приверженность традиционному подходу к выделению вычислительных ресурсов и управлению ими. Дополнительными барьерами могут стать отсутствие доступных инструментов управления виртуализированной ИТ-инфраструктурой, сложности тестирования средств виртуализации на совместимость с уже используемыми приложениями, проблема выбора адекватного ПО виртуализации с учетом особенностей развернутых у заказчика информационных систем. Добавьте сюда то, что практически любое внедрение средств виртуализации неизбежно влечет за собой целый шлейф изменений на уровне ИТ-инфраструктуры, включая иной подход к информационной безопасности и администрированию, а также неизбежный рост бизнес-рисков при консолидации всех приложений на одной платформе. Другими словами, настороженность многих заказчиков к виртуализационным поветриям более чем объяснима.
Согласно прошлогоднему опросу CIO Research, при внедрении технологий виртуализации заказчики сталкиваются с техническими проблемами несколько чаще, чем с организационными (58 и 42% соответственно). Для их разрешения в 77% случаев компании реализуют проекты, позволяющие быстро продемонстрировать положительный результат, приобретают средства виртуализации, которые обеспечивают выравнивание нагрузки и поддержание необходимого уровня ИТ-сервисов, формируют команды, представляющие разные области ИТ, и даже прибегают к реорганизации собственных ИТ-служб.
Однако главный путь к успеху виртуализационных проектов находится в области управления. Недаром аналитики Gartner предупреждают, что внедрение систем виртуализации без развитых средств управления сопряжено с большими рисками для бизнеса, чем недооценка рассматриваемой технологии. Проведенный IDC анализ динамики затрат организаций на приобретение серверов, системы электропитания и охлаждения и управление серверным парком с 1996 года по наши дни свидетельствует, что расходы на управление с начала текущего десятилетия превышают другие статьи расходов вместе взятые, причем со временем разрыв только увеличивается. Это обусловлено продолжающимся нарастанием сложности ИТ-инфраструктуры, а рост числа виртуальных машин лишь усугубляет ситуацию. Именно по данной причине в последние пару лет прогресс в области виртуализации ЦОДов аналитики напрямую связывают с автоматизацией административных процедур, которая обеспечит динамическое распределение ресурсов в соответствии с нагрузкой и управление на основе правил. Таким способом можно организовать точный контроль над взаимодействием серверов, систем хранения, сетевого оборудования, ПО и приложений конечных пользователей, обеспечить сквозное отслеживание и автоматизацию операций, реализующих ИТ-сервисы и процессы управления ими.
Анализируя баланс достоинств и недостатков технологий виртуализации, важно иметь в виду, что они вряд ли когда-нибудь распространят свое влияние на всю ИТ-инфраструктуру без исключения. Несмотря на расширение сферы применения средств виртуализации, эксперты сходятся в том, что даже в отдаленной перспективе ими не удастся охватить 100% серверной составляющей ЦОДов. Так, в Microsoft полагают, что виртуализацией можно охватить максимум 30% вычислительной нагрузки ЦОДов. По мнению экспертов Intel и Gartner, преимущества виртуализации в полной мере будут ощущаться при работе примерно с половиной приложений для серверов стандартной архитектуры.
Можно назвать несколько причин такой неуниверсальности, причем как технологического, так и финансового характера. Скажем, согласно распространенным представлениям, высокопроизводительные вычисления и крупные СУБД плохо поддаются виртуализации, прежде всего — в силу высоких накладных расходов, связанных с работой гипервизора. Впрочем, Владимир Мешалкин из «АМТ-Груп» полагает, что эту проблему можно решить за счет использования более производительных аппаратных средств. В то же время, по его мнению, применение технологий виртуализации трудно представить в таких вычислительных задачах, как системы CAD и программное обеспечение обработки видео, а также в сетевых приложениях, которые задействуют оборудование прямого доступа и основаны на использовании патентованных сетевых протоколов.
Михаил Балкаров из APC отмечает, что виртуализация требует определенных технических характеристик параметров инженерной инфраструктуры, которые недостижимы в серверных помещениях, проектировавшихся еще до широкого распространения технологий виртуализации. Речь идет, в частности, о применении технологий охлаждения систем с высокой плотностью энергопотребления, что на практике означает отказ от традиционных схем охлаждения в пользу внутрирядных систем преимущественно чиллерного типа.
Несмотря на снижение издержек, при определенных условиях дополнительные затраты на лицензионное ПО, средства управления и обучение персонала могут свести на нет весь эффект от внедрения технологии виртуализации. Наконец, если такое внедрение не отменяет потребности организации в системах высокой готовности, то для поддержки последних могут понадобиться дополнительные инвестиции.
Положительный диагноз
Зарубежные аналитики относят технологии виртуализации к главным инновациям последнего десятилетия в сегменте стандартных серверов. По их мнению, в среднесрочной перспективе именно виртуализация будет в первую очередь влиять на изменения самой ИТ-инфраструктуре, характера ее эксплуатации и администрирования.
Эксперты отмечают ряд качественных тенденций, которые характеризуют текущее состояние рынка средств виртуализации и, видимо, будут определять его развитие в дальнейшем. Прежде всего, речь идет о «демократичности» соответствующих решений, что делает их доступными для значительно более широкого круга заказчиков. Благодаря встроенной поддержке технологий виртуализации на уровне операционных систем и аппаратных средств, появлению коробочных версий программного обеспечения виртуализации для потребителей из сегмента SMB виртуализация постепенно получает прописку на предприятиях среднего и малого бизнеса.
В технологическом плане поддержка средств виртуализации на уровне системного ПО выражается, например в интеграции гипервизоров в операционные системы. Примерами таких продуктов могут служить MS Windows Server 2008/Hyper-V и Novell SUSE Linux Enterprise Server 10/Xen, а также ядро Linux/Kernel-based Virtual Machine. В целях дальнейшей популяризации средств виртуализации некоторые производители серверов предлагают клиентам возможность бесплатно получить версию гипервизора на флеш-носителе. Благодаря этому небольшие компании, располагающие малым числом серверов, могут опробовать технологию виртуализации, а затем при необходимости перейти на использование коммерческих продуктов.
Существенное повлиял на рост популярности технологий виртуализации выпуск рядом производителей серверов x86, специально оптимизированных для задач виртуализации. Это выражается в наличии мощных процессоров, увеличенного объема ОЗУ (128 Гбайт и выше), 10-гигабитных сетевых адаптеров. В ряде случаев такие системы предлагаются в виде blade-серверов. Создаются новые решения для защиты данных в виртуальных средах (API VMsafe, Symantec Security Virtual Machine, McAfee Total Protection for Virtualization, IBM Proventia Network Virtual Intrusion Prevention System), а также единые системы для автоматизации защиты данных в виртуальной и физической средах (Symantec Backup Exec).
Если говорить о средствах автоматизации и администрирования, то на рынке уже появились комплексные инструменты управления физической и виртуальной средой. С другой стороны, отдельные производители планируют выпустить решения для сквозного управления системами разного класса — от мэйнфреймов до клиентских систем. С технологиями виртуализации все теснее увязываются средства автоматизации и управления сервисами, а такие компании, как CA, предлагают средства автоматизации ИТ-операций и управления разными аспектами виртуализации (продукт CA Data Center Automation Manager).
Существенные изменения в архитектуре ЦОДов, которые несут с собой технологии виртуализации, дали аналитикам повод говорить о появлении центров обработки данных нового поколения. По сути, виртуализация начинает оформляться в целостную концепцию уровня ЦОДов, что проявляется и в активизации сотрудничества поставщиков программного обеспечения виртуализации, операционных систем, сетевого оборудования, серверов и систем хранения данных. Уже началась разработка специальных операционных систем для виртуальных ЦОДов, а также консолидация в ЦОДах клиентских систем. Примерами могут служить продукты VMware — Virtual Datacenter OS и Virtual Desktop Infrastructure. Наконец, Cisco, Fujitsu Siemens и IBM успешно продвигают «сервисно-ориентированные» подходы к архитектуре ЦОДов, основанные на виртуализации и автоматизации операций. Это выражается в появлении концепций динамических ЦОДов, адаптивной инфраструктуры, выделения ресурсов по требованию.
Российская специфика
Участники рынка практически единодушны в том, что 2008 год стал в России переломным: отношение заказчиков к технологиям виртуализации изменилось, что нашло отражение в значительном росте продаж продуктов и платформ виртуализации. Среди причин этого качественного изменения позиций клиентов эксперты называют осознание ими того факта, что виртуализация обеспечивает заметную экономию на ИТ-оборудовании и эксплуатационных расходах, а также выход на рынок коммерческих платформ виртуализации x86-серверов компаний Microsoft и Citrix и определенную активность в этой области Oracle и Sun Microsystems. Для заказчиков присутствие в данном рыночном сегменте перечисленных компаний стало недвусмысленным указанием на то, что виртуализация не только работоспособна на уровне тестовых лабораторий и нишевых приложений, но и относится к числу технологий, определяющих направления долгосрочного развития ИТ-индустрии. Наконец, на прошлый год пришлось появление средств виртуализации рабочих мест, что послужило дополнительным стимулом к активному использованию технологий виртуализации в корпоративных ЦОДах.
По мнению Владимира Мешалкина, несмотря на традиционное отставание нашей страны во внедрении новых технологий, бум серверной виртуализации в России уже начался. На очереди — виртуализация рабочих мест пользователей и приложений.
Многолетнее использование терминальных решений позволило по достоинству оценить потенциал централизованного доступа и обработки информации пользователями. После периода широкого распространения архитектур класса «клиент-сервер» многие компании пришли к выводу, что централизация является едва ли не единственным способом обеспечения необходимого уровня защиты данных. Рост запросов к гибкости настроек и персонализации пользовательской среды не умалил требований к уровню информационной безопасности. Закономерным стало сращивание технологий терминального доступа и публикации приложений с виртуализацией рабочих мест, централизованным хранением и обработкой данных. Частой причиной виртуализации рабочих мест становится открытие небольших офисов и создание Internet-киосков в компаниях, в которых хранилища корпоративных данных строго отделены от Всемирной сети.
В отношении виртуализации прикладных программ на уровне терминальных решений соответствующие технологии известны российским компаниям очень давно. Однако инновационным продуктам, вроде средств потоковой доставки приложений, еще предстоит найти дорогу к отечественным заказчикам.
Эксперты отмечают, впрочем, что факторы, способствующие применению технологий виртуализации российскими клиентами, как правило, отличаются от таковых в экономически развитых странах. Так, соображения экономии на оплате электроэнергии или ИТ-специалистов частенько уступают место необходимости модернизировать установленное оборудование и оптимизировать связанные с этим затраты. Кризис только усилил нацеленность на модернизацию ИТ-инфраструктуры с применением новейших технологий — вместо бытовавшего ранее экстенсивного наращивания мощностей. Многие заказчики предпочитают применять виртуализацию при оснащении новых филиалов или удаленных офисов, сокращая парк используемого аппаратного обеспечения и подготавливая всю инфраструктуру в центральном офисе. Такой подход позволяет абстрагироваться от установленного в филиале оборудования и значительно ускорить процесс внедрения. В итоге даже при общем сокращении ИТ-бюджетов отечественных заказчиков сохраняется устойчивый спрос на технологии виртуализации.
При принятии решения об их внедрении не последнюю роль играют также возможность обеспечить высокую степень защиты данных, повышенный уровень отказоустойчивости вычислительных систем и восстановление их работоспособности после сбоев без внедрения дополнительных дорогостоящих решений. Надо ли говорить, что технологические усовершенствования вроде гибкости развертывания и простоты последующего системного администрирования «виртуализированных» ИТ-ресурсов отходят на задний план.
Куда более серьезная проблема, считает Мешалкин, заключается в том, что большинство российских заказчиков не привыкли или не хотят оценивать собственные операционные расходы. Для многих компаний ключевым фактором при принятии решения о внедрении той или иной технологии остаются начальные инвестиции, а последующие затраты на эксплуатацию во внимание не принимаются. Если сопоставить стоимость аппаратных средств, предназначенных для построения современной вычислительной системы со средствами виртуализации и без них, то в большинстве случаев окажется, что начальные затраты практически равны, поскольку экономия на аппаратном обеспечении компенсируется стоимостью лицензий на программное обеспечение виртуализации. Если бы в России широко практиковался подсчет показателей TCO и ROI в области ИТ, то многие технологии перешли бы на новый виток проникновения в ИТ-инфраструктуры компаний.
Иногда складывается впечатление, что спрос на средства виртуализации слабо подвержен колебаниям внешней конъюнктуры. Оптимистичные прогнозы развития этого рыночного сегмента двух- и трехлетней давности с наступлением экономического кризиса подверглись коррекции в минимальной степени. Пару лет назад эксперты Microsoft прогнозировали, что за трехлетний период число виртуализированных серверов увеличится менее чем с 10% в 2007 году до 17% в 2010 году. В прошлом году эксперты IDC полагали, что в текущем году доля виртуализированных серверов в мире увеличится с 22 до 45%. А авторы отчета, выпущенного банком Merrill Lynch, утверждали, что число компаний, у которых виртуализировано более половины серверов, к 2010 году вырастет до 49%. Примерно тогда же похожие цифры (рост с 20 до 50%) применительно к серверам стандартной архитектуры опубликовала Gartner.
Виртуализированных систем любых типов, по оценкам Intel, уже в прошлом году насчитывалось в мире около до 23 млн. Аналитики Penn, Schoen & Berland Associates утверждают, что к 2010 году в мире будет виртуализировано лишь 25% ИТ-инфраструктуры ИТ. Не в последнюю очередь так произойдет потому, что только 30% заказчиков расценивают виртуализацию как важный инструмент повышения эффективности бизнеса.