Виртуальный процессор для пк: Как из домашнего ПК средствами виртуализации сохранить игровую систему / Хабр

На протяжении последних 15 лет слово «виртуальный» звучит практически из каждого утюга. Нам обещают все более реалистичные виртуальные миры или, как минимум, дополненную реальность. Виртуальная реальность, как в знаменитой трилогии «Матрица», пока в будущем. А вот виртуализация внутри процессора — реальное настоящее.

Зачем нужна виртуализация на домашнем компьютере

Вот простой пример: вы используете для работы и игр Windows, но при этом хотите изучить, например, Linux. Значит, нужно, чтобы эта операционная система находилась под рукой. Или занимаетесь программированием под Android или iOS. В этом случае постоянно требуется проверка разработанного приложения в родной среде.

Без виртуализации пришлось бы устанавливать на один компьютер две операционные системы, делать загрузчик и запускать каждую операционную систему поочередно. Или еще хуже — стирать одну ОС, устанавливать другую с переносом данных, переустановкой нужных приложений и так далее.

Так вот виртуализация позволяет обойтись без всех этих сложных процедур. Используя ее,можно запускать несколько операционных систем одновременно (одну внутри другой или две параллельно) и работать в той среде, которая нужна под конкретную задачу.

Виртуализация в бизнесе

Главная задача виртуализации — оптимальное использование производительности и мощности современной компьютерной техники в бизнес-приложениях, где используется мощное и дорогое оборудование.

Например, ваша организация собирается поставить почтовый сервер для обработки поступающей и исходящей переписки, а еще развернуть DNS и WEB-сервер. Сколько для этого нужно серверных машин? Достаточно одной. Потому что на ней, в виртуально разделенных друг от друга «песочницах», на одном и том же железе заработают как бы три отдельных компьютера, выполняющие каждый свою задачу. Так вы разместите на одном компьютере сразу три отдельных сервера и используете всю мощность и производительность техники, окупив потраченные средства.

Разумеется, так как мощность и производительность серверных систем и пропускная способность каналов связи постоянно растет, у виртуализации появляется все больше возможностей для применения. Наглядный пример из относительно недавно запущенных и находящихся у всех на слуху — сервис GeForce Now, благодаря которому можно на слабых компьютерах запускать современные игры.

Фактически это удаленные виртуальные компьютеры, выделенные сервисом под конкретного игрока. Собственная техника выступает только как терминальное устройство, для которого уже не так важна производительность процессора и видеокарты.

Основные направления развития виртуализации

В целом виртуализация как технология сейчас развивается по трем основным направлениям:

• Виртуализация представлений. Это все тот же сервис GeForce Now. Сервер предоставляет вычислительные мощности, выполняет все расчеты, а на стороне терминала, за которым находится пользователь, только отображаются результаты расчетов. Да, в этом случае аппаратные требования к серверу оказываются высокими, но зато терминальное оборудование может быть очень простым.
• Виртуализация аппаратной платформы. Это имитация аппаратной платформы с четко заданными параметрами. На созданный таким образом виртуальный компьютер устанавливают собственную ОС, запускаемую с помощью соответствующего приложения. Пример такой виртуализации — точная эмуляция Android для проверки и поиска багов в новых приложениях.

• Виртуализация программной среды. Используется для запуска программ в изолированной, не контактирующей с «окружающим миром» среде. Это делается для исключения конфликтов и защиты приложений — как запускаемых внутри «песочницы» от внешних воздействий, так и остальных программ от небезопасного софта внутри виртуальной среды. Например, при запуске в такой «виртуальной песочнице» безопасного браузера, вы не навредите свой операционной системе, посещая вредоносные сайты, так как все работает внутри специально созданной для приложения программной среды.

Как работает виртуализация

Мы разобрались с тем, что виртуализация — это хорошо и полезно. А что требуется для того, чтобы она заработала на вашем конкретном компьютере? Надо чтобы процессор поддерживал виртуализацию.

То есть, он должен уметь работать с несколькими системами команд одновременно – например, от одной операционной системы и от другой. А значит, выполнять инструкции, выделять адреса и место под хранение данных так, чтобы они работали только в нужной среде, да еще и взаимодействовали с интерфейсом, портами ввода-вывода, видеокартами и прочими узлами компьютера.

Такая технология есть у обоих крупных производителей процессоров для ПК: у Intel она называется Intel VT, у AMD — AMD –V.

Особенности Intel VT

Впервые о разработке технологии виртуализации компания Intel объявила еще в 2005 году. И с тех пор Intel VT постоянно совершенствуется и расширяется.

Корпорация Intel описывает Intel VT как технологию, развивающую несколько основных направлений. На сегодня это:

• виртуализация процессоров. Производительность современного процессора, работающего в составе виртуальной машины, практически такая же, как и при работе в составе физической. Кроме того, пользователь может создавать внутри работающей виртуальной среды другую. То есть, делать что-то вроде «матрешки» из «вложенных» друг в друга виртуальных операционных систем — так работает вложенная виртуализация;

• виртуализация графических представлений через Intel Graphics Virtualization. Обеспечивает виртуальным машинам полный доступ или совместное использование графических процессоров и систем, отвечающих за работу с видео. Применяется для удаленных рабочих мест (несколько пользователей работают с удаленных терминалов на одном сервере) и онлайн-игр;
• виртуализация ввода-вывода Intel Virtualization Technology for Directed I/O и прочие технологии работы с периферией обеспечивают передачу результатов обработки на сетевые и прочие устройства ввода-вывода информации. То есть, образно говоря, не дают виртуальным машинам «поссориться» при взаимодействии с сетью и не потерять в быстродействии. А также позволяют им получать доступ к любым устройствам, подключенным, например, к шине PCI-E. Отсюда следует и виртуализация сетевых функций, например, Intel QuickAssist.

Особенности AMD–V

Процессоры AMD по цене доступнее Intel, но это совсем не говорит о том, что они хуже. Есть мнение, что как раз наоборот. Многие игровые платформы строятся именно на основе процессоров, чипсетов и видеокарт этой компании.

И, конечно же, у главного конкурента Intel есть свой набор функций, реализующих аналогичные процессы виртуализации. Точно также на машинах, собранных на процессоре и чипсете AMD, можно развернуть несколько операционных систем и обеспечить их работу с периферийными устройствами, сетью, памятью и пр. или, например, запустить критичное приложение в изолированной среде.

Включение виртуализации на компьютере

Непосредственный запуск виртуальных машин выполняется с помощью специальных приложений:

• менеджеров виртуальных машин. В качестве примера можно привести VMWare Workstation, Parallels Workstation. В этом случае одна операционная система запускается внутри другой;
• программ-гипервизоров, позволяющих запускать на одном компьютере одновременно несколько операционных систем. Примеры таких приложений — Microsoft Hyper-V или Xen.

Но до того, как вы запустите эти программы и приступите к установке и настройке виртуальных машин, вам потребуется включить виртуализацию.

Дело в том, что по умолчанию в настройках BIOS большинства материнских плат виртуализация отключена. И ее необходимо включить в соответствующем разделе, который называется у каждого производителя по-своему, например, «Virtualization Technology» изменив значение опции с «Disabled» на «Enabled».

Если такой опции нет, то может оказаться так, что прошивка вашей материнской платы или процессор (хотя такое сейчас возможно только на старых моделях) виртуализацию не поддерживает. В этом редком, но возможном случае использовать преимущества виртуализации не получится.

Такая функция отключена в BIOS некоторых моделей ноутбуков Aser Aspire, позиционируемых производителем, как техника для домашнего использования.

Но в подавляющем большинстве случаев, вы просто включаете в BIOS виртуализацию, сохраняете настройки и после этого можете устанавливать и запускать гипервизоры или менеджеры виртуальных машин и приступать к работе с ними, управляя несколькими вычислительными процессами в разных оболочках одновременно.

Бесплатные серверные платформы виртуализации

В последнее время множество различных компаний, работающих не только в IT-секторе, но и в других областях, стали всерьез присматриваться к технологиям виртуализации. Домашние пользователи также почувствовали надежность и удобство платформ виртуализации, позволяющих запускать несколько операционных систем в виртуальных машинах одновременно. На данный момент технологии виртуализации являются одними из самых перспективных по оценкам различных исследователей рынка информационных технологий. Рынок платформ виртуализации и средств управления в данный момент сильно растет, и на нем периодически появляются новые игроки, а также в самом разгаре процесс поглощения крупными игроками мелких компаний, занимающихся разработкой программного обеспечения для платформ виртуализации и средств для повышения эффективности использования виртуальных инфраструктур.

Между тем, многие компании пока не готовы инвестировать серьезные средства в виртуализацию, поскольку не могут точно оценить экономический эффект от внедрения этой технологии и не имеют персонала достаточной квалификации. Если во многих западных странах уже есть профессиональные консультанты, способные проанализировать ИТ-инфраструктуру, подготовить план по виртуализации физических серверов компании и оценить прибыльность проекта, то в России таких людей очень мало. Безусловно, в ближайшие годы ситуация изменится, и в момент, когда различные компании оценят преимущества виртуализации, найдутся специалисты обладающие достаточными знаниями и опытом для внедрения технологий виртуализации в различных масштабах. На данный же момент множество компаний лишь проводят локальные эксперименты по использованию средств виртуализации, применяя, в основном, бесплатные платформы.

К счастью, многие вендоры, помимо коммерческих систем виртуализации, предлагают также и бесплатные платформы с ограниченной функциональностью, для того, чтобы компании могли частично использовать виртуальные машины в производственной среде предприятия и, вместе с тем, оценивать возможность перехода на серьезные платформы. В секторе настольных компьютеров, пользователи также начинают применять виртуальные машины в повседневной деятельности и не предъявляют больших требований к платформам виртуализации. Поэтому бесплатные средства рассматриваются ими прежде всего.

Лидеры в производстве платформ виртуализации

Развитие средств виртуализации на различных уровнях абстракции систем продолжается уже на протяжении более тридцати лет. Однако, только сравнительно недавно аппаратные мощности серверов и настольных ПК позволили всерьез воспринимать эту технологию относительно виртуализации операционных систем. Так уж сложилось, что многие годы, как различные компании, так и энтузиасты разрабатывали различные средства для виртуализации операционных систем, но не все они в данный момент активно поддерживаются и находятся в приемлемом для эффективного использования состоянии. На сегодняшний день, лидерами в сфере производства средств виртуализации являются компании VMware, Microsoft, SWSoft (вместе с принадлежащей ей компанией Parallels), XenSource, Virtual Iron и InnoTek. Помимо продуктов этих вендоров присутствуют также такие разработки как QEMU, Bosch и прочие, а также средства виртуализации разработчиков операционных систем (например, Solaris Containers), которые не получили широкого распространения и используются узким кругом специалистов.

Компании, добившиеся определенного успеха на рынке серверных платформ виртуализации, распространяют некоторые свои продукты бесплатно, делая при этом ставку не на сами платформы, а на средства управления, без которых сложно использовать виртуальные машины в больших масштабах. Кроме того, коммерческие настольные платформы виртуализации, предназначенные для использования IT-профессионалами и компаниями-разработчиками ПО, обладают существенно большими возможностями, чем их бесплатные аналоги.

Тем не менее, если применять виртуализацию серверов в небольших масштабах, в секторе SMB (Small and Medium Business) бесплатные платформы вполне могут заполнить нишу в производственной среде компании и обеспечить существенную экономию денежных средств.

Когда использовать бесплатные платформы

В случае если вам не требуется массовое развертывание виртуальных серверов в организации, постоянный контроль производительности физических серверов при изменяющейся нагрузке и высокая степень их доступности, вы можете использовать виртуальные машины на основе бесплатных платформ для поддержания внутренних серверов организации. При увеличении числа виртуальных серверов и высокой степени их консолидации на физических платформах требуется применение мощных средств управления и обслуживания виртуальной инфраструктуры. В зависимости от того, необходимо ли вам использовать различные системы и сети хранения данных, например, Storage Area Network (SAN), средства резервного копирования и восстановления после сбоев и «горячую» миграцию запущенных виртуальных машин на другое оборудование, вам может не хватить возможностей бесплатных платформ виртуализации, однако, надо отметить, что и бесплатные платформы постоянно обновляются и приобретают новые функции, что расширяет сферу их использования.

Еще один важный момент — техническая поддержка. Бесплатные платформы виртуализации существуют либо в рамках сообщества Open Source, где множество энтузиастов занимаются доработкой продукта и его поддержкой, либо поддерживаются вендором платформы. Первый вариант предполагает активное участие пользователей в развитии продукта, составление ими отчетов об ошибках и не гарантирует решения ваших проблем при использовании платформы, во втором же случае, чаще всего, техническая поддержка вообще не предоставляется. Поэтому квалификация персонала, разворачивающего бесплатные платформы, должна быть на высоком уровне.

Бесплатные настольные платформы виртуализации наиболее целесообразно применять в целях изоляции пользовательских сред, отвязывания их от конкретного оборудования, образовательных целях для изучения операционных систем и безопасных испытаний различного программного обеспечения. Вряд ли стоит применять бесплатные настольные платформы в больших масштабах для разработки или тестирования программного обеспечения в софтверных компаниях, поскольку они не обладают достаточными для этого функциональными возможностями. Однако для домашнего использования бесплатные продукты виртуализации вполне подходят и можно привести даже примеры, когда виртуальные машины на основе бесплатных настольных систем виртуализации используются в производственной среде.

Бесплатные серверные платформы виртуализации

Практически в любой организации, использующих инфраструктуру серверов, часто возникает необходимость применения как стандартных сетевых сервисов (DNS, DHCP, Active Directory), так и нескольких внутренних серверов (приложений, баз данных, корпоративных порталов), которые не испытывают больших нагрузок и разнесены по разным физическим серверам. Эти сервера могут быть консолидированы в количестве нескольких штук в виртуальных машинах на одном физическом хосте. При этом упрощается процесс миграции серверов с одной аппаратной платформы на другую, уменьшаются затраты на оборудование, упрощается процедура резервного копирования и повышается их управляемость. В зависимости от видов операционных систем, под управлением которых работают сетевые сервисы, и требований к системе виртуализации можно выбрать подходящий бесплатный продукт для корпоративной среды. При выборе серверной платформы виртуализации необходимо учитывать характеристики быстродействия (они зависят как от применяющейся техники виртуализации, так и от качества реализации различных компонентов платформы производителей), простоты развертывания, возможности масштабирования виртуальной инфраструктуры и наличие дополнительных средств управления, обслуживания и мониторинга.

OpenVZ

OpenVZ

Проект OpenVZ представляет собой платформу виртуализации с открытым исходным кодом, развитие которого осуществляет сообщество независимых разработчиков, поддерживаемое компанией SWSoft. Распространяется продукт под лицензией GNU GPL. Ядро платформы OpenVZ входит в состав продукта Virtuozzo, коммерческого продукта SWSoft, обладающего большими, нежели OpenVZ, возможностями. Оба продукта используют оригинальную технику виртуализации: виртуализацию на уровне экземпляров операционной системы. Такой способ виртуализации обладает меньшей гибкостью по сравнению с полной виртуализацией (можно запускать только ОС семейства Linux, поскольку используется одно ядро для всех виртуальных окружений), однако позволяет достичь минимальных потерь производительности (около 1-3 процентов). Системы под управлением OpenVZ нельзя назвать полноценными виртуальными машинами, это скорее виртуальные среды (Virtual Environments, VE), в которых не происходит эмуляции компонентов аппаратуры. Такой подход позволяет лишь устанавливать различные дистрибутивы Linux в качестве виртуальных сред на одном физическом сервере. При этом каждое из виртуальных окружений имеет свои собственные деревья процессов, системные библиотеки и пользователей и может по-своему использовать сетевые интерфейсы.

Виртуальные окружения представляются для пользователей и приложений, работающих в них, практически полностью изолированными средами, которые могут управляться независимо от других окружений. Благодаря этим факторам и высокой производительности, продукты OpenVZ и SWSoft Virtuozzo получили наибольшее распространение при поддержке виртуальных частных серверов (Virtual Private Servers, VPS) в системах хостинга. На основе OpenVZ можно предоставлять клиентам несколько выделенных виртуальных серверов на основе одной аппаратной платформы, на каждом из которых могут быть установлены различные приложения и которые могут быть перезагружены отдельно от других виртуальных окружений. Архитектура OpenVZ представлена ниже:

Архитектура OpenVZ

Некоторые независимые эксперты проводили сравнительных анализ производительности виртуальных серверов на основе коммерческих платформ SWSoft Virtuozzo и VMware ESX Server для целей хостинга и выносили заключение, что Virtuozzo лучше справляется с этой задачей. Безусловно, платформа OpenVZ, на которой построен Virtuozzo, обладает такой же высокой производительностью, однако ей не хватает расширенных средств управления, которые есть в Virtuozzo.

Среда OpenVZ отлично подходит также для целей обучения, где каждый может экспериментировать со своим изолированным окружением без опасности для других сред этого хоста. Между тем, применение платформы OpenVZ для других целей не является в данный момент целесообразным ввиду очевидной негибкости решения виртуализации на уровне операционной системы.

Virtual Iron

Virtual Iron

Компания Virtual Iron сравнительно недавно вышла на рынок платформ виртуализации, однако быстро включилась в конкурентную борьбу с такими серьезными вендорами серверных платформ, как VMware, XenSource и SWSoft. Продукты компании Virtual Iron основываются на бесплатном гипервизоре Xen, поддерживаемым Open Source сообществом Xen-community. Virtual Iron представляет собой платформу виртуализации, не требующую хостовой операционной системы (так называемая bare-metal платформа), и направлена на использование в корпоративной среде крупных предприятий. Продукты Virtual Iron обладают всеми необходимыми средствами для создания виртуальных машин, управления ими и их интеграции в производственную информационную среду компании. Virtual Iron поддерживает 32- и 64-битные гостевые и хостовые операционные системы, а также виртуальный SMP (Symmetric Multi Processing), предоставляющий возможность использования нескольких процессоров виртуальными машинами.

Изначально Virtual Iron использовала техники паравиртуализации для запуска гостевых систем в виртуальных машинах, так же как и продукты компании XenSource на основе гипервизора Xen. Использование паравиртуализации предполагает использование в виртуальных машинах специальных версий гостевых систем, исходный код которых модифицирован для запуска их платформами виртуализации. При этом требуется внесение изменений в ядро операционной системы, что для ОС с открытым исходным кодом не является большой проблемой, в то время, как для проприетарных закрытых систем, таких как Windows, это неприемлемо. Большого же прироста производительности в системах паравиртуализации не наблюдается. Как показала практика, производители операционных систем неохотно идут на включение поддержки паравиртуализации в свои продукты, поэтому эта технология не завоевала большой популярности. Вследствие этого, компания Virtual Iron одной из первых стала использовать техники аппаратной виртуализации, позволяющие запускать немодифицированные версии гостевых систем. В данный момент, последняя версия платформы Virtual Iron 3.7 позволяет использовать виртуальные машины на серверных платформах только с поддержкой аппаратной виртуализации. Официально поддерживаются следующие процессоры:

• Intel® Xeon® 3000, 5000, 5100, 5300, 7000, 7100 Series
• Intel® Core™ 2 Duo E6000 Series
• Intel® Pentium® D-930, 940, 950, 960
• AMD Opteron™ 2200 or 8200 Series Processors
• AMD Athlon™ 64 x2 Dual-Core Processor
• AMD Turion™ 64 x2 Dual-Core Processor

К тому же, на сайте Virtual Iron можно найти списки сертифицированного компанией оборудования для своей платформы виртуализации.

Продукты Virtual Iron существуют в трех изданиях:

• Single Server Virtualization and Management
• Multiple Server Virtualization and Management
• Virtual Desktop Infrastructure (VDI) Solution

На данный момент бесплатным решением является решение Single Server, которое позволяет установить Virtual Iron на одном физическом хосте в инфраструктуре организации. При этом поддерживается протокол iSCSI, сети SAN и локальные системы хранения.

Бесплатное издание Single Server имеет следующие минимальные требования к установке:

• 2 ГБ RAM
• Привод CD-ROM
• 36 ГБ места на диске
• Сетевой интерфейс Ethernet
• Сетевой интерфейс Fibre channel (не обязательно)
• Поддержка аппаратной виртуализации в процессоре

Virtual Iron позволяет по достоинству оценить все возможности аппаратной виртуализации и средства управления виртуальными машинами. Бесплатное издание в первую очередь предназначено для того, чтобы оценить эффективность и удобство платформы виртуализации и средств управления. Однако и оно может использоваться в производственной среде предприятия для поддержки внутренних серверов компании. Отсутствие отдельной хостовой платформы позволит, во-первых, не тратится на приобретение лицензии на хостовую ОС, а во-вторых, снижает потери производительности на поддержку гостевых систем. Типичные применения бесплатного издания Virtual Iron — развертывание нескольких виртуальных серверов в инфраструктуре небольшой организации сектора SMB в целях отделения от аппаратуры жизненно важных серверов и повышения их управляемости. В дальнейшем, при покупке коммерческой версии платформы инфраструктура виртуальных серверов может быть расширена, а также могут быть использованы такие возможности, как эффективные средства резервного копирования и «горячей» миграции виртуальных серверов между хостами.

Xen Express

Xen Express

Компания XenSource также является провайдером технологий паравиртуализации на основе бесплатного гипервизора Xen. Однако, в отличие от Virtual Iron, XenSource продолжает борьбу за внедрение технологий паравиртуализации и добилась в этом отношении определенных успехов. Некоторые вендоры операционных систем Linux, таких как Red Hat и SUSE, согласились на включение средств виртуализации Xen в свои дистрибутивы. Продукты XenSource поддерживают также аппаратные техники виртуализации, что позволяет также запускать немодифицированные версии гостевых систем. Таким образом, при запуске виртуальных машин в продуктах XenSource можно использовать одну из двух техник виртуализации.

Не так давно компания XenSource выпустила бесплатную версию продукта на основе гипервизора Xen, получившую название Xen Express. Этот продукт существует совместно с бесплатным Open Source решением Xen, поддержкой которого занимается сообщество независимых разработчиков. Основные возможности Xen Express включают в себя:

• поддержку до 4 ГБ физической RAM хоста
• поддержку до 4 ГБ RAM для гостевых систем Windows
• поддержку до 2 процессорных гнезд
• решения для P2V (Physical-to-Virtual) миграции (только для Linux-систем, P2V для Windows доступны через third-party вендоров)
• поддержку гостевых систем Windows Server 2003; Windows XP; Windows 2000 Server; Red Hat EL 3.6, 3.7, 3.8, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 5.0; SUSE SLES 9.2, 9.3, 10.1; Debian Sarge
• поддержку одной графической консоли единовременно

При этом, хотя сама платформа и является бесплатной, техническая поддержка продукта может быть приобретена дополнительно. Компания XenSource недавно провела масштабное тестирование производительности гипервизора Xen в сравнении гипервизором продукта VMware ESX Server, являющегося на данный момент стандартом де-факто для виртуализации серверов к крупных производственных средах. По результатам исследования гипервизор Xen даже опередил гипервизор ESX сервера на 1.5% при 2-х виртуальных процессорах, проиграв на 4-х процессорах менее одного процента. Тестирование производилось одним из стандартных средств тестирования компьютерных систем SPECjbb2005.

Обобщенные результаты сравнения производительности гипервизоров Xen и VMware ESX Server

Результаты говорят о том, что быстродействие платформ виртуализации на основе гипервизора Xen вполне удовлетворяет требованиям пользователей самого разного уровня. Таки образом, продукт XenExpress может быть использован в производственной среде малых, реже средних, предприятий для поддержания не только внутренних, но и внешних серверов. Однако, ограниченные возможности бесплатной версии не позволяют использовать платформу в больших масштабах, где должен использоваться Xen Enterprise, обладающий всеми необходимыми средствами, присущими серьезной платформе.

Microsoft Virtual Server

Microsoft Virtual Server

Компания Microsoft не новичок на рынке технологий виртуализации. Корпорация уже давно проявила интерес к виртуальным машинам, приобретя в 2003 году компанию Connectix вместе с популярным тогда продуктом Microsoft Virtual PC. На тот момент, Virtual PC мог вполне соперничать с продуктами компании VMware, однако, по непонятным причинам, Microsoft выпустила лишь версию Virtual PC 2004, надолго оставив дальнейшее развитие продукта, выпустив только в начале этого года Virtual PC 2007. А компания VMware стремительными темпами продолжала наращивать функционал продуктов VMware Workstation и VMware GSX Server, сделав последний, в конце концов, бесплатным и переименовав его в VMware Server.

Компания Microsoft, безусловно, осознавала свое технологическое отставание от VMware и выпустила коммерческую серверную платформу виртуализации Microsoft Virtual Server 2005 на основе ядра Virtual PC. Этот продукт существовал в двух изданиях: Standard Edition (для сектора SMB) и Enterprise Edition (для крупных компаний), однако продавался он весьма плохо. Вследствие этого, в апреле 2006 года Microsoft объявила об объединении двух изданий в одно (Enterprise Edition) и сделала продукт бесплатным. Вместе с этим Microsoft объявила о начале глобальной стратегии по виртуализации и включении виртуализации на основе гипервизора под кодовым названием Viridian в новую версию серверной платформы Windows 2008 Longhorn. Сейчас Microsoft готовится к выпуску первого пакета обновлений для продукта Microsoft Virtual Server R2 SP1, в который будут включены средства поддержки аппаратной виртуализации Intel VT и AMD-V.

Сама компания Microsoft так определяет основные варианты использования продукта Virtual Server:

• Разработка программного обеспечения и создание виртуальных тестовых сред
• Миграция приложений и их отвязывание от оборудования
• Консолидация серверного парка предприятия

В данный момент наибольший интерес представляет использование Virtual Server в связке с продуктом System Center Virtual Machine Manager (SCVMM), находящимся сейчас в стадии бета-тестирования, окончательная версия которого будет поддерживать как виртуализацию на основе Virtual Server, так и виртуальные сервера семейства Windows Longhorn. Пока же можно бесплатно загрузить с сайта Microsoft вторую бету SCVMM.

Консоль управления виртуальными серверами Virtual Machine Manager

К сожалению, недавно компания Microsoft объявила о том, что виртуализация на платформе Windows 2008 будет доступна не ранее середины 2008 года, так что у VMware есть еще много времени для того, чтобы захватить еще большую долю рынка технологий виртуализации.

Еще одним плюсом Virtual Server является возможность управления сервером виртуализации через Windows Management Instrumentation (WMI) и тесная его интеграция с другими продуктами и службами Microsoft. Виртуальные машины на основе Virtual Server могут управляться как посредством тонкого, так и толстого клиента.

Безусловно, продукт Virtual Server можно использовать для поддержания внутренней инфраструктуры виртуальных серверов не только в секторе SMB, но и в крупных организациях. Пока неясно, какой же все-таки будет интегрированная виртуализация в платформу Windows Server 2008, но совершенно точно Microsoft составит хорошую конкуренцию платформам VMware.

VMware Server

VMware Server

Компания VMware в данный момент является безусловным лидеров в производстве как серверных, так и настольных платформ виртуализации. В секторе виртуализации серверов VMware предлагает сразу два принципиально различных продукта: бесплатный VMware Server и коммерческий VMware ESX Server. Первый нацелен на сегмент виртуализации для малого и среднего бизнеса, второй же является частью решения для построения виртуальной инфраструктуры в крупной организации. Продукт VMware Server, хотя и имеет в данный момент версию 1.0.3, разрабатывается компанией VMware уже давно, и ранее носил название VMware GSX Server. Став бесплатным в 2006 году, этот продукт приобрел поистине огромную популярность не только как средство виртуализации серверов, но и, зачастую, используется как настольная платформа виртуализации IT-профессионалами и компаниями-разработчиками ПО.

VMware Server обладает всеми необходимыми возможностями для внедрения виртуализации в секторе SMB для поддержания виртуальной инфраструктуры в компании. В качестве хостовых могут использоваться Windows и Linux платформы, что позволяет использовать виртуализацию в гетерогенной среде предприятия. Список поддерживаемых гостевых операционных систем весьма обширен, а удобство использования продукта позволяет применять его самому широкому кругу пользователей. VMware Server поддерживает 32- и 64-битные хостовые и гостевые операционные системы и предоставляет возможности по удаленному управлению виртуальными машинами и виртуальным сервером. VMware Server включает в себя поддержку Intel VT, программные интерфейсы для взаимодействия third-party приложений с виртуальными машинами и может быть запущен в качестве сервиса при старте хостовой системы. Виртуальная машина под управлением VMware Server может иметь до 4-х виртуальных сетевых интерфейсов, 3,6 ГБ оперативной памяти и управляться несколькими пользователями. При развитой инфраструктуре виртуальных серверов вам могут понадобиться дополнительные средства управления, которые предоставляет продукт VMware Virtual Center.

С точки зрения удобства и простоты использования VMware Server является безусловным лидером, а по производительности не отстает от коммерческих платформ (особенно в хостовых системах Linux). К недостаткам можно отнести отсутствие поддержки горячей миграции и отсутствие средств резервного копирования, которые, однако, предоставляются, чаще всего, только коммерческими платформами. Безусловно, VMware Server лучший выбор для быстрого развертывания внутренних серверов организации, включая предустановленные шаблоны виртуальных серверов, которых в избытке можно найти на различных ресурсах (например, Virtual Appliance Marketplace).

Итоги

Подводя итоги обзора бесплатных серверных платформ виртуализации, можно сказать, что каждая из них на данный момент занимает свою нишу в секторе SMB, где за счет использования виртуальных машин можно существенно повысить эффективность ИТ-инфраструктуры, сделать ее более гибкой и уменьшить затраты на приобретение оборудования. Бесплатные платформы, в первую очередь, позволяют оценить возможности виртуализации не на бумаге и ощутить все преимущества этой технологии. В заключение, приведем сводную таблицу характеристик бесплатных платформ виртуализации, которая поможет вам выбрать подходящую серверную платформу для своих целей. Ведь именно через бесплатную виртуализацию лежит путь к дальнейшему вложению денег в проекты по виртуализации на основе коммерческих систем.

как не накосячить / Блог компании DataLine / Хабр

Источник: drive2.ru

Операционная система. Выбирайте современные дистрибутивы. Если берете Windows 2008 R2 и более старую или Linux до ядра 4.19.x, ждите проблем. Каких? Ну, например, вендор уже перестал поддерживать актуальное состояние Windows 2008 R2 аж в 2013 году (EOL). Это означает, что он больше не разрабатывает драйвера под вышедшее с тех пор железо, не модифицирует ОС под новое что угодно. С древними операционками вы точно не сможете использовать все возможности, которые предоставляет современный гипервизор. А уже в эти новогодние праздники остро встанет проблема с безопасностью, так как 14 января 2020 года заканчивается расширенная поддержка Windows Server 2008 R2 и перестанут выходить Security Update.

Cores per socket. Оставляйте 1 ядро на сокет, ставьте столько сокетов, сколько вам нужно виртуальных процессоров. Да, логично наоборот, но правильно так. Если у вас нет специализированных лицензионных требований. Например, вы платите за сокет, а больше сокетов означает больше лицензий. Не ставьте 2/2, чтобы получить 4. Сделайте 4/1. Такую машину гипервизор будет обслуживать оптимальным образом. Scheduler гипервизора будет меньше пенализировать такие ВМ.
Объясню на пальцах. Представьте, что проводник рассаживает пассажиров по вагону, вагон – как в Сапсане. В роли проводника scheduler, пассажиры – это ВМ. Пассажиров, которые едут в одиночку (однопроцессорные ВМ), ему распределить проще всего: их можно посадить на любое место. Семью из 4 человек (4-процессорные ВМ) уже сложнее. Им нужно найти 4 места в одном вагоне. А теперь представим, что все в семье хотят ехать только лицом друг другу, а таких групп мест – 4 вокруг стола – в вагоне только 2. С большой вероятностью такой семье придется пройти в следующий вагон (на следующий тик планирования). Это как раз та ситуация, как если бы вы выбрали 2 сокета по 2 ядра, чтобы получить 4. Скорее всего, придется подождать, чтобы нашлись подходящие места. Так же и с ВМ: ей придется ждать дольше, чем менее “прихотливым” ВМ с 1 сокетом и кучкой процессоров.

Хотя эта история актуальнее для старых версий ESXi. Начиная с 6.5 (но не ранее!) механизм vNUMA отвязан от количества виртуальных сокетов, и старая рекомендация “не плодить сокеты” не так категорична. Но все еще зависит от приложения внутри гостевой ОС.

Hot Add для CPU и Memory. Это опция добавления памяти CPU для работающей виртуальной машины. Казалось бы, прекрасная функция: не нужно гасить машину, чтобы докинуть ей ресурсов. Так вот, не все так просто, и не зря они по дефолту отключены. Лучше и не включать, если вы не знаете, что такое NUMA-топология. Допустим, под капотом облака у нас двухсокетный сервер. На каждом сокете 4 ядра. Работает это именно как 4+4, а не 8 ядер. Такая же тема с памятью: если на каждом сокете 128 ГБ, это не дает в сумме 256 ГБ. Каждый процессорный сокет имеет прямой доступ только к определенным слотам памяти. Каждый сокет вместе с причитающейся ему процессором и памятью – это физическая NUMA-нода.

Если виртуальная машина влезает в размер физической NUMA-ноды, то она исполняется внутри этой ноды. Если виртуалка не умещается в NUMA-ноду, например по памяти, то она будет использовать память из соседней NUMA-ноды. Путь к удаленной памяти будет извилист – через межпроцессорную шину. Работать это будет не так быстро, как если бы виртуалка использовала ресурсы одной ноды.

Когда вы включаете добавления виртуальных процессоров и памяти на горячую, все это идет только в нулевую NUMA-ноду. Например, добавилось еще 4 процессора, и на NUMA-ноде 0 стало 6, а на NUMA-ноде 1 – 2 процессора. Машину немного перекосило, и работает она также косо. Это связано с тем, что при включении vCPU Hot-Plug перестает работать vNUMA, через которую vSphere старается оптимизировать топологию NUMA для ВМ. Поэтому, принимая решение о включении CPU Hot-Add, учитывайте физическую топологию NUMA для обеспечения производительности ВМ. Это очень критично, если по каким-либо причинам в ВМ имеется несколько виртуальных сокетов. В этом случае несоответствие физической топологии вызовет сильное падение производительности: CPU Scheduler сойдет с ума, пытаясь предоставить процессорное время такой ВМ, что вызовет рост CPU Ready и Co-Stop.

Все добавленные виртуальные процессоры (5-8) и память попали на NUMA-ноду 0.

Отдельная история в том, что будет происходить внутри ОС и приложения после таких “добавок”. Поэтому если уж решили пользоваться этой опцией, то проверьте, поддерживает ли ваша ОС такое. Non-NUMA-Aware приложения могут сильно просесть по производительности при расположении на нескольких NUMA-нодах.

Если вы все-таки добавили процессоры или память на горячую, сразу планируйте перезагрузку ВМ (не только ОС) на ближайший запланированный даунтайм.

Галочки не ставим.

Дисковый контроллер (Bus type). Для дисков выбирайте дисковый контроллер Paravirtual. Этот тип контроллера требует установки драйверов в ОС VMware Tools. Paravirtual – это специальное виртуальное устройство, которое создавалось для работы в виртуализации и не эмулирует работу какого-то другого аппаратного устройства. Любая эмуляция аппаратного устройства всегда работает медленнее.

Если вы не хотите использовать Paravirtual (но почему?), выбирайте LSI Logic SAS. Если ОС не поддерживает и его — LSI Logic Parallel. Никогда не используйте SATA и IDE. ВМ будет медленно работать, в итоге вы не получите производительности, за которой идут в облако.

При инсталляции ОС даже свежая версия Windows может не найти драйвер для Paravirtual адаптера. В этом случае примонтируйте к ВМ два ISO файла — ваш загрузочный образ Windows и диск с VMware tools. На последнем есть необходимый драйвер.

Сетевой адаптер. Правильный выбор – VMXNet3. VMXNet3, как и дисковый адаптер Paravirtual, это паравиртуальное устройство. Оно также требует драйверов, которые входят в VMware Tools.

Если вдруг VMXNet3 не подходит (проявляется какая-то несовместимость), то на крайний случай используйте E1000E. Но не ожидайте от адаптера E1000E производительности больше, чем 1 Гбит.

В общем, E1000E без прямых указаний вендоров не используйте. Казалось бы, оно новее, но сделано для обеспечения еще большей совместимости c legacy.

Вот не надо E1000E.

VMware Tools. Следите, чтобы они были установлены в ОС, запущены и актуальны. В VMware Tools входят драйвера устройств и разные другие компоненты, которые позволяют общаться ОС виртуальной машины с гипервизором, и наоборот. Через них происходит синхронизация времени ОС с хостом виртуализации (отключаемо), ходят heartbeat’ы, которые показывают гипервизору, что виртуалка жива, и прочее. Для работы ОС на виртуальной машине нужны как минимум драйверы сетевой карточки, дискового адаптера. Свежие версии всего вот этого входят в VMware Tools.

По умолчанию актуальные версии Windows и Linux имеют драйвера для работы с виртуальными устройствами VMware, но если у вас будут VMware Tools, то эти драйвера будут всегда свежими. Для Linux рекомендуется использовать open-vm-tools. Это не просто лучшая интеграция с ОС, но и обновление драйверов вместе с системой.

Отдельные диски для данных. Используйте разные виртуальные диски под данные и операционную систему. Да и на физических серверах стоит так делать. Вы сможете отдельно бекапить эти диски (с разным расписанием, например), сможете переключить диск с данными или его клон на другую ВМ и прочее.

Кроме того, новый виртуальный диск также получит дополнительную квоту на дисковую производительность.

Кастомизация. При первом включении ВМ нужно кастомизировать, чтобы все настройки из облака (например выданный облаком IP-адрес) применились к ОС. После уберите эту галку от греха подальше, чтобы нечаянно не сбросить настройки ОС: SID, пароль администратора и т. п.

Конечно, все вышесказанное – упрощенная картина, слова “капитана О” и, вообще, “все же это знают”. Но, как показывает практика, более 70% ВМ в облаке содержат одну или сразу несколько описанных ошибок.