Úvod
Virtualizace serveru je proces vytváření více instancí serveru z jednoho fyzického serveru. Každá instance serveru představuje izolované virtuální prostředí. V rámci každého virtuálního prostředí můžete provozovat samostatný operační systém.
V tomto článku se dozvíte vše o virtualizaci serverů a proč byste měli tuto výkonnou technologii využívat.
Co je virtualizace serveru?
Před virtualizací byste na hardware nainstalovali operační systém, který by byl přímo propojený se serverem. To znamenalo, že každý server musel mít svůj vlastní samostatný hardware.
Dedikované servery využívají v průměru pouze 15 % svých zdrojů během běžného provozu. Přestože provozování vaší aplikace na serverech s holými kovy má oproti virtualizaci určité výhody, v mnoha případech je to plýtvání zdroji. Selhání softwaru nebo hardwaru navíc často vyžadovala praktickou opravu na všech serverech.
Proto bylo potřeba zvýšit využití zdrojů a zachovat oddělení mezi operačními systémy klientů z bezpečnostních důvodů.
Jako řešení výše uvedených problémů byla představena virtualizace serverů. Virtualizační software vám umožnil „rozdělit“ váš fyzický server na několik virtuálních. Díky tomu můžete naplno využít své fyzické zdroje, aniž byste museli investovat do dalšího hardwaru.
Jak funguje virtualizace serverů?
Chcete-li vytvořit instance virtuálního serveru, musíte nejprve nastavit virtualizační software. Tento základní software se nazývá hypervizor . Jeho hlavní úlohou je vytvořit virtualizační vrstvu, která odděluje CPU/procesory, RAM a další fyzické zdroje od virtuálních instancí.
Jakmile nainstalujete hypervizor na svůj hostitelský počítač, můžete tento virtualizační software použít k emulaci fyzických prostředků a vytvoření nového virtuálního serveru nad ním.
Existují různé typy virtualizace serverů. Rozdíl mezi nimi je založen hlavně na úrovni izolace, kterou poskytují, což také souvisí s tím, kolik hardwarových prostředků emulují.
Typy virtualizace serverů
Existují tři (3) přístupy k virtualizaci serverů založené na izolaci, kterou poskytují:
- Plná virtualizace nebo model virtuálního počítače
- Model paravirtuálního stroje
- Virtualizace na úrovni OS
Model virtuálního stroje nebo plná virtualizace
V modelu úplného virtuálního stroje hypervizor zcela izoluje hostující stroje. Sdílí hardware hostitelského počítače, ale běží, jako by byl na zcela autonomním počítači, aniž by si byl vědom hypervizoru a jeho role. Tyto virtuální počítače se považují za soběstačné a efektivní. Nemusíte tedy upravovat nebo speciálně upravovat jejich instance operačních systémů.
Paravirtuální stroj
Pokud potřebujete více virtuálních strojů a máte flexibilní sdílení prostředků, nemusí být plně virtualizované prostředí nutné. V tomto případě může situaci lépe vyhovovat paravirtualizované prostředí.
Paravirtuální model eliminuje potřebu, aby VM zachycoval privilegované instrukce, což je časově efektivnější a méně rušivé pro systém. Operační systémy uznávají existenci hypervizoru a komunikují s ním přímo odesíláním komentářů známých jako hypercalls .
Aby k této komunikaci došlo, jsou hypervizor i operační systémy specializované na výměnu hypervolání. V důsledku toho paravirtualizace vyžaduje paravirtualizovaný hypervizor a operační systémy. Ty se upravují implementací API (aplikační programovací rozhraní), které jim umožní komunikovat prostřednictvím hypercalls.
Vrstva operačního systému
Virtualizace na úrovni OS je vlastnost operačního systému, který má jádro, které umožňuje existenci více instancí v uživatelském prostoru. Tento typ virtualizace nazýváme kontejnerizace a tyto kontejnery instancí uživatelského prostoru (oddíly, virtuální prostředí nebo vězení).
Programy mohou běžet uvnitř kontejneru, ale jsou omezeny pouze na obsah kontejneru a zařízení přiřazená k tomuto kontejneru. Na rozdíl od primárního operačního systému se tyto instance v uživatelském prostoru domnívají, že mají všechny dostupné prostředky, ale jsou omezeny na prostředky přidělené kontejneru.
Protože tato úroveň virtualizace používá stejný operační systém a jádro jako hostitel, může se od svého hostitele lišit pouze verzí operačního systému. Proto je omezený, protože nemůže mít jiný operační systém než jeho hostitel.
Typy hypervizorů
K vytváření virtuálních prostředí se používají dva typy hypervizorů:
- Hypervizory typu 1 (nativní hypervizory/hypervizory z holých kovů)
- Hypervizory typu 2 (hostované hypervizory)
Hypervizor typu 1
Hypervizory typu 1 nebo holé kovové hypervizory se instalují přímo na fyzický hardware hostitelského počítače a poskytují vrstvu mezi hardwarem a operačním systémem. Nad tuto vrstvu můžete nainstalovat mnoho virtuálních strojů. Stroje nejsou nijak propojeny a mohou mít různé instance operačních systémů a fungovat jako různé aplikační servery.
Konzole pro správu
Správci systému a pokročilí uživatelé ovládají hypervizor vzdáleně prostřednictvím rozhraní zvaného konzola pro správu .
S ním se můžete připojit a spravovat instance operačních systémů. Můžete také zapínat a vypínat servery, přenášet operační systémy z jednoho serveru na druhý (v případě výpadku nebo poruchy) a provádět mnoho dalších operací.
Hypervizor typu 1 je vysoce bezpečný, protože nemá útočnou plochu základního operačního systému (hostitele). Také řídí a přiřazuje zdroje přidělené každému virtuálnímu počítači na základě jeho využití, aby nedocházelo k plýtvání zdroji.
Příklady hypervizorů typu 1 zahrnují VMware ESXi, KVM, Oracle VM, Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V a další.
Hypervizor typu 2
Na rozdíl od typu 1 je hypervizor typu 2 instalován nad stávající operační systém. To umožňuje uživatelům využívat svůj osobní počítač nebo server jako hostitele pro virtuální stroje. Máte tedy základní hardware, operační systém sloužící jako hostitel, hypervizor a hostovaný operační systém.
Přestože je virtuální počítač izolovaný, primární operační systém je stále přímo připojen k hardwaru. Díky tomu je méně bezpečný než hypervizory typu 1.
V prostředích, kde je bezpečnost prvořadá, nemusí tento typ hypervizoru vyhovovat vašim potřebám. Koncoví uživatelé a klienti s malými podniky však mohou považovat tento typ prostředí za vhodnější.
Hostovaný hypervizor umožňuje instalaci více než jedné instance operačního systému. Měli byste však být opatrní s přidělováním zdrojů. V případě hypervizorů typu 2 může nadměrná alokace vést ke zhroucení vašeho hostitelského počítače.
Příklady hypervizorů typu 2 zahrnují VMware Workstation, KVM, Oracle VM VirtualBox, Microsoft Virtual PC, Red Hat Enterprise Virtualization a další.