Wirtualizacja serwerów na dzień dobry

Autor: Dariusz Porowski

Opublikowano: 2011-08-18

W poprzedniej części omówiliśmy, jakie są obszary wirtualizacji. Dzięki temu już wiemy, że wirtualizacja to nie tylko konsolidacja serwerów, ale również wiele obszarów z różnymi technologiami i zupełnie odmiennym przeznaczeniem. Ten artykuł nadal będzie dotyczył teorii, lecz ta teoria będzie już ukierunkowana na wirtualizację serwerów, czyli Hyper-V. Podstawy teoretyczne będą nadal kluczową sprawą w kolejnych artykułach z cyklu, abyś mógł zrozumieć poszczególne procesy. Po zapoznaniu się z tym artykułem będziesz:

• znał podstawową terminologię używaną w obszarze wirtualizacji serwerów, głównie w kontekście Hyper-V,
• wiedział, jakie narzędzia i technologie Microsoft można wykorzystać jako elementy wspomagające pracę Hyper-V, dzięki którym będziesz mógł zbudować np. chmurę prywatną.

Artykuł jest drugim artykułem w ramach sekcji Początki z wirtualizacją, wchodzącej w cykl Podstawy wirtualizacji i Hyper-V. W ramach serii dostępny jest jeszcze artykuł:

• Co to jest wirtualizacja? - w którym zostały omówione różne obszary wirtualizacji, jakie technologie do nich należą oraz jak je zastosować.

Podstawowa terminologia

Poniżej znajduje się lista podstawowej terminologii używanej w wirtualizacji serwerów i Hyper-V w kolejności alfabetycznej. Lista nie zawiera wszystkich możliwych terminów, lecz jest solidnym słowniczkiem najważniejszych i najczęściej używanych. Dostępne są również tłumaczenia w języku angielskim ze względu na mnogość dokumentacji w tym języku.

• Dostawca WMI do wirtualizacji (ang. Virtualization WMI provider) – używany wraz z API hiperwizora do dostarczenia możliwości tworzenia własnych narzędzi lub skryptów.
• Dynamicznie rozszerzalny wirtualny dysk twardy (ang. Dynamically expanding Virtual Hard Disk) – jest typem wirtualnego dysku twardego, który rośnie, gdy jego zawartość jest modyfikowana. Może rozwijać się do rozmiarów określonych jako maksymalna wielkość.
• Hiperwizor (ang. Hypervisor) – to warstwa oprogramowania, która izoluje sprzęt fizyczny od systemu operacyjnego zarządzającego.
• Maszyna wirtualna (ang. Virtual Machine) – partycja podrzędna połączona ze stosem wirtualizacji, który zapewnia dostęp do urządzeń. Każda maszyna wirtualna jest partycją, lecz nie każda partycja jest maszyną wirtualną.
• Menadżer Hyper-V (ang. Hyper-V Manager) – przystawka oparta na Microsoft Management Console (MMC), która służy do zarządzania Hyper-V.
• Menedżer sieci wirtualnej (ang. Virtual Network Manager) – komponent Menedżera Hyper-V służący do zarządzania sieciami wirtualnymi.
• Migawka maszyny wirtualnej (ang. Virtual Machine Snapshot) – jest punktem w czasie maszyny wirtualnej, która obejmuje stan dysku, pamięci oraz konfiguracji. Może być używany do przywrócenia maszyny wirtualnej do określonego momentu w czasie.
• Migracja na żywo (ang. Live Migration) – umożliwia transparentne przeniesienie działającej maszyny wirtualnej z jednego węzła klastra do innego węzła w tym samym klastrze, bez zauważalnego przestoju.
• Oświecenie(ang. Enlightenment) – termin używany do maszyn wirtualnych, w których zainstalowane są komponenty integracyjne.
• Partycja (ang. Partition) – podstawowa jednostka zarządzana przez hiperwizor, składająca się z „pudełka” z wyizolowanym procesorem, zasobami pamięci oraz polityką dostępu do urządzeń.
• Partycja główna (ang. Root Partition) – partycja odpowiedzialna za początkowe rozpoczęcie hiperwizora,  tylko ona ma bezpośredni dostęp do pamięci oraz urządzeń.
• Partycja nadrzędna (ang. Parent partition) – jest jednością z partycją główną, lecz nie odpowiada za rozpoczęcie hiperwizora, a tylko za realizację żądań tworzenia partycji podrzędnych.
• Partycja podrzędna (ang. Child partition) – partycja stworzona przez hiperwizor na żądanie partycji nadrzędnej. Kilka kluczowych rzeczy rozróżnia partycję podrzędną od partycji nadrzędnej/głównej. Partycja podrzędna nie jest w stanie tworzyć nowych partycji, nie ma bezpośredniego dostępu do urządzeń, nie ma też bezpośredniego dostępu do pamięci.
• Procesor fizyczny (ang. Physical Processor) – kwadratowy chip umieszczany w komputerze.
• Procesor logiczny (ang. Logical Processor) – każdy rdzeń na procesorze fizycznym jest procesorem logicznym.
• Prywatna sieć wirtualna (ang. Private Virtual Network) – umożliwia komunikację pomiędzy maszynami wirtualnymi działającymi na tym samym serwerze wirtualizacji, lecz bez możliwości komunikowania się z nim.
• Różnicowy wirtualny dysk twardy (ang. Differencing Virtual Hard Disk) – przechowuje jedynie różnice danych powstałe w macierzystym wirtualnym dysku twardym bez wpływu na niego. Jakakolwiek zmiana wprowadzona w macierzystym wirtualnym dysku twardym powoduje przerwanie łańcucha powiązań i utratę danych z różnicowego wirtualnego dysku twardego.
• Serwer wirtualizacji (ang. Virtualization Server) – fizyczny serwer z uruchomioną rolą Hyper-V, który dostarcza środowisko do tworzenia oraz uruchamiania maszyn wirtualnych.
• Sieć wirtualna (ang. Virtual Network) – odpowiednik fizycznego przełącznika sieciowego. Może być skonfigurowana dla zapewnienia dostępu do lokalnych lub zewnętrznych zasobów sieci dla maszyn wirtualnych.
• Wirtualny dysk twardy o stałym rozmiarze (ang. Fixed-size Virtual Hard Disk) – wirtualny dysk twardy, którego rozmiar jest określony podczas jego tworzenia i nie zmienia się, kiedy dane są dodawane lub usuwane.
• Stan zapisany (ang. Saved State) – odpowiednik hibernacji, znany w komputerach PC. Stan pamięci maszyny wirtualnej zapisywany jest do pliku. Przywrócenie maszyny wirtualnej ze stanu zapisanego odtwarza system, w jakim znajdowała się w momencie zapisania stanu.
• Starsza karta sieciowa (ang. Legacy Network Adapter) – emuluje specyficzne właściwości fizycznej karty sieciowej oraz umożliwia instalacje sieciowe z użyciem Pre-Boot Execution Environment (PXE).
• Stos wirtualizacji (ang. Virtualization Stack) – to wszystko co dostarcza Hyper-V: interfejs użytkownika, usługi zarządzania, wirtualne procesory, emulowane urządzenia itp.
• System operacyjny gościa (ang. Guest Operating System) – system dostępny wewnątrz partycji podrzędnej.
• System operacyjny zarządzający (ang. Management Operating System) – system zainstalowany na fizycznym serwerze, a po włączeniu Hyper-V przeniesiony do partycji nadrzędnej.
• Szybka migracja (ang. Quick  Migration) – przeniesienie maszyny wirtualnej z jednego węzła klastra do innego węzła w tym samym klastrze, lecz stan maszyny wirtualnej musi zostać zapisany. W tym czasie usługi świadczone przez maszynę wirtualną oraz dostęp do niej są niemożliwe. Po przeniesieniu stan systemu jest przywracany.
• Szyna maszyny wirtualnej (ang. Virtual Machine Bus) – można ją porównać do wirtualnej płyty głównej. Linia komunikacyjna wykorzystywana w Hyper-V przez maszyny wirtualne i pewne typy urządzeń wirtualnych. Wirtualne urządzenia, które używają szynę, zostały zoptymalizowane do stosowania w maszynach wirtualnych.
• Topologia procesora (ang. Processor topology) – jest to pojęcie, w jaki sposób procesory logiczne korelują do procesorów fizycznych. Na przykład dwa procesory czterordzeniowe oraz cztery procesory dwurdzeniowe mają osiem procesorów logicznych – ale mają inną topologię.
• Urządzenie emulowane (ang. Emulated Device) – działa w partycji nadrzędnej. Jego zaletą jest to, że większość systemów operacyjnych posiada do niego sterowniki i że może z niego korzystać. Wadą natomiast jest to, że emulowane urządzenie nie zostało specjalnie zaprojektowane do wirtualizacji i jego wydajność oraz poprawność działania może być inna, niż oczekiwana, np. starsza karta sieciowa.
• Urządzenie syntetyczne (ang. Synthetic Device) – specjalne urządzenie projektowane pod kątem optymalnej wydajności, np. kontroler SCSI lub wirtualna karta sieciowa.
• Usługi integracyjne (ang. Integration Services) – zbiór usług i sterowników, które maksymalizują wydajność oraz zwiększają komfort w maszynie wirtualnej. Są dostępne tylko dla obsługiwanych systemów operacyjnych.
• Usługa zarządzania maszyny wirtualnej (ang. Virtual Machine Management Service) – usługa Hyper-V, która zapewnia zarządzanie dostępem do maszyn wirtualnych.
• Wewnętrzna sieć wirtualna (ang. Internal Virtual Network) – umożliwia komunikację pomiędzy maszynami wirtualnymi działającymi na tym samym serwerze wirtualizacji, łącznie z możliwością komunikowania się z nim.
• Wirtualny dysk twardy (ang. Virtual Hard Drive) – format pliku nośnika pamięci dla maszyny wirtualnej.
• Wirtualny napęd dyskietek (ang. Virtual Floppy Disk) – format pliku dla wirtualnego napędu dyskietek.
• Procesor wirtualny (ang. Virtual Processor) – pojedynczy logiczny procesor dostarczony do partycji przez hiperwizor. Procesor wirtualny może być mapowany do dowolnego procesora logicznego dostępnego w fizycznym komputerze.
• Zewnętrzna sieć wirtualna (ang. External Virtual Network) – umożliwia komunikację pomiędzy maszynami wirtualnymi a siecią zewnętrzną.

Główne narzędzia i technologie

Poniżej przedstawiam listę podstawowych technologii związanych z wirtualizacją serwerów oraz narzędzi używanych w zarządzaniu wirtualizacją.

• Hyper-V – ogólny termin odnoszący się do technologii Hyper-V czy oprogramowania stosowanego do wirtualizacji fizycznych maszyn. Dzięki niemu za pośrednictwem hiperwizora można uruchomić różne systemy operacyjne na jednym fizycznym sprzęcie bez integracji w istniejący system operacyjny zarządzający.
• Hyper-V Server – samodzielna edycja Hyper-V.
• System Center Data Protection Manager (SCDPM) – oprogramowanie służące do centralnego tworzenia i zarządzania kopiami zapasowymi. Potrafi wykonywać kopie zapasowe zarówno serwerów wirtualizacji, jak i maszyn wirtualnych.
• System Center Operations Manager (SCOM) – oprogramowanie służące do centralnego  monitorowania stanu zdrowia systemu oraz usług. Umożliwia monitorowanie serwerów wirtualizacji oraz maszyn wirtualnych w celu wyeliminowania potencjalnych problemów. W integracji z SCVMM możliwa jest automatyzacja pewnych operacji dla poprawy jakości świadczonych usług wirtualizacji.
• System Center Orchestrator (SCOR) – narzędzie przeznaczone do automatyzacji operacji IT. Dzięki niemu można zautomatyzować tworzenie maszyn wirtualnych w zależności od aktualnej sytuacji i wymagań.
• System Center Service Manager (SCSM) – narzędzie wspomagające zarządzanie wirtualizacją oraz chmurą prywatną zgodnie z najlepszymi praktykami zgodnymi z ITIL.
• System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) – oprogramowanie służące do centralnego zarządzania całą infrastrukturą wirtualną i umożliwiające produkcyjną akcelerację wdrażania wirtualnych systemów operacyjnych.
• System Center Virtual Machine Manager Self-Service Portal (VMMSPP) – uzupełnienie SCVMM o portal obsługiwany przez przeglądarkę WWW do zarządzania przydzielonym środowiskiem wirtualnym. Umożliwia świadczenie prostych usług Infrastructure as a Service (IaaS).
• System Center Virtual Machine Manager Self-Service Portal 2 (VMMSPPv2) – dodatek do SCVMM obsługiwany przez przeglądarkę WWW, umożliwia świadczenie usług Infrastructure as a Service (IaaS) w kontekście typowej chmury prywatnej. Dostarcza elementy raportowania użycia zasobów oraz samoobsługę własnych maszyn wirtualnych przez jednostki biznesowe.
• Virtual Machine Servicing Tool (VMST) – umożliwia aktualizację systemów operacyjnych oraz aplikacji w nieaktywnych maszynach wirtualnych będących pod kontrolą SCVMM.
• Windows Server 2008 R2 Hyper-V – technologia Hyper-V dostarczona jako rola w Windows Server 2008 R2.

Podsumowanie

Z artykułu dowiedzieliśmy się, jakie technologie oraz narzędzia są związane z wirtualizacją serwerów. Dzięki temu łatwiej będzie nam w przyszłości dobrać odpowiednie „klocki” do zbudowania ekosystemu IT zgodnego z oczekiwaniem naszym i biznesu. Poznaliśmy również podstawową terminologię używaną w Hyper-V – minisłowniczek terminologii, jaka będzie używana w kolejnych artykułach cyklu.

W następnej części tego cyklu poznamy wymagania, jakie musi spełnić serwer, abyśmy mogli zacząć używać Hyper-V jako hiperwizora, oraz dowiemy się, z jakich elementów składa się Hyper-V.