Termín virtualizace se poprvé objevil v šedesátých letech minulého století, kdy se výpočetní výkon u velkých sálových počítačů od IBM přerozděloval za pomoci softwaru mezi virtuální stroje. Od té doby získal pojem virtualizace řadu dalších významů. Dnes je virtualizace opět žhavým tématem a v souvislosti s datacentry je skloňována ve všech pádech.
Především je to díky nynějším technologiím, které nabízejí potenciál řešit současné problémy související s využíváním hardwarových zdrojů, výkonnosti, škálovatelnosti a managementu. S virtualizací jsme schopni lépe upravit a využívat výpočetní zdroje v datacentrech a maximálně tak zhodnotit investice vynaložené na podnikovou IT infrastrukturu.
Jako virtualizaci lze označit proces, kdy se přímé rozhraní svazující zdroj s uživatelem, nejčastěji hardware, nahrazuje rozhraním nepřímým, softwarově zprostředkovaným. Uživatel má tak k dispozici virtualizované abstraktní prostředí, které se navenek tváří jako reálné. Obvykle můžeme provozovat několik virtuálních strojů na jednom fyzickém stroji. Tento přístup nám přináší mnoho výhod. Především je to snáze spravovatelné prostředí, kdy má uživatel možnost přizpůsobit si systém na míru svým momentálním potřebám.
Této vlastnosti se využívá například pro testovací a vývojová pracoviště třeba při vývoji softwaru nebo pro studijní účely, kde za pomoci virtualizace se nasimuluje téměř kompletní síťová infrastruktura. To vše bez nutnosti pořizovat další hardware a dále ho složitě zapojovat a konfigurovat. Ve virtualizovaném systému se pouze nastaví požadovaný počet virtuálních síťových karet, případně počet CPU, velikost RAM atp.
Když chcete starší operační systém
Další zajímavou vlastností virtualizace je podpora starších operačních systémů na novém hardwaru (odborně nazývaná jako hardwarová abstrakce). V nejednom podnikovém prostředí je dosud provozováno například účetnictví z důvodu systémových požadavků na historickém, již nepodporovaném operačním systému, který běží na starším, dosluhujícím „železe“. Přechod na nový, spolehlivý hardware není obvykle možný, jelikož už pro provozovaný operační systém nejsou výrobcem dodávány ovladače. Řešením může být provozovat takovou stanici plnohodnotně ve virtuálním prostředí na současném, podporovaném hardwaru.
Virtualizovat lze na různých úrovních, od celého počítače až po jednotlivé hardwarové komponenty nebo softwarová prostředí, jako je operační systém. My se podíváme ve stručnosti na tři známější typy virtualizace.
Možnosti virtualizace
První typ virtualizace představuje emulace. Při emulaci je simulován kompletní stroj, který dovoluje běh neupraveného operačního systému na zcela odlišném procesoru. Tento způsob je využíván u vývoje software pro procesory, které nejsou fyzicky dostupné. Nevýhodou je vysoká režie tohoto přístupu, která je ale na druhou stranu svým charakterem určení v tomto případě zanedbatelná. Mezi typické zástupce patří Bosch, QEMU a PearPC.
V případě plné a nativní virtualizace simulujeme všechny součásti počítače pro stejný druh procesoru. Hostovaný běžící operační systém je důsledně oddělený od fyzické vrstvy a nemůže tak poznat, že nemá přístup k fyzickému hardwaru. Veškeré aplikace běží jen na virtuálním hardwaru. Operační systém ani jeho aplikační programy nepotřebují žádné modifikace. To je zejména vhodné pro vývojáře, pokud si potřebují svůj produkt otestovat na několika různých operačních systémech. Mezi tyto nástroje patří Novell ZENworks, VMware Workstation a VMware Server (dříve GSX Server). Pokud má váš procesor rozšíření pro virtualizační technologie (AMD Pacifica nebo Intel VT), tak u virtuálního stroje Xen jsou v plné virtualizaci použity ovladače z projektu QEMU.
Při plné virtualizaci je prakticky nemožné dosáhnout plného výkonu, a to i v případě, že je virtuální počítač víceméně přesným obrazem hardwaru, na kterém běží. Je totiž nutné vedle fyzického vybavení mimo jiné také emulovat řadu operací, jako je práce s pamětí, většinu instrukcí procesoru, operace přístupu na disk atp. U paravirtualizace odpadá nutnost simulovat hardware a je prováděna jen částečná abstrakce virtuálního prostředí, čímž získáme mnohem vyšší výkon s menší režií provozovaného systému. K tomu je však nutná modifikace jádra hostovaného operačního systému.
Využití virtualizace v amerických firmách zkoumal server CIO.com ve svém průzkumu. V 81 % je důvodem pro využití virtualizace snížení nákladů, celkem 63 % firem potom využilo tuto technologii pro vylepšení zálohovacích plánů v případě obnovy po havárii serveru. Jako konkurenční výhodu ji vnímá jen třináct procent oslovených.
Profil autora
Působí jako Technology Consultant, kde se zabývá především SW kolem GNU/Linuxu OS, například SLED, serverové technologie (SLES), virtualizace atp. Linuxem se zabývám někdy od roku 2000, mezi mé koníčky patří programování, skriptování atp.
