Гипервизор: что это и какие бывают
Гипервизор управляет виртуальными машинами и распределяет между ними ресурсы физического сервера. На одном сервере благодаря виртуализации могут одновременно работать несколько изолированных операционных систем и приложений.
Разберем, как работает гипервизор, чем отличаются его основные типы, какие решения используются на практике и что учитывать при выборе для серверной инфраструктуры.
В этой статье:
- Что такое гипервизор простыми словами
- Как работает гипервизор и для чего он нужен
- Какие бывают гипервизоры
- Примеры гипервизоров и платформ виртуализации
- Как выбрать гипервизор
- Вопросы и ответы
Что такое гипервизор простыми словами
Гипервизор — это программный слой, который создает среду для запуска виртуальных машин на физическом сервере и управляет выделенными им вычислительными ресурсами.
Каждая виртуальная среда получает собственную гостевую операционную систему и необходимые ей ресурсы сервера.
Виртуальная машина представляет собой отдельную программную среду, которая работает под управлением гипервизора. Сам гипервизор находится между физическим оборудованием и созданными на нем виртуальными средами.
Как работает гипервизор и для чего он нужен
После запуска гостевой системы ей назначаются вычислительные ресурсы физического сервера. Гипервизор контролирует доступ к ним и поддерживает заданные для каждой среды параметры.
Как распределяются ресурсы сервера
Для вычислений задается количество виртуальных процессоров. Планировщик распределяет их выполнение по доступным процессорным ресурсам физического узла.
Оперативная память выделяется каждой гостевой системе отдельно. Механизмы виртуализации памяти разделяют адресные пространства и ограничивают доступ одной среды к памяти другой.
Для хранения данных могут использоваться разные варианты. Гостевая система получает дисковый ресурс, который размещается в файле, логическом томе или на подключенной системе хранения данных.
Сетевое подключение также организуется программно. Сетевые адаптеры гостевых систем подключаются к программным коммутаторам, которые связывают их с физическими сетевыми интерфейсами сервера.
Для чего используют гипервизор
Один из распространенных сценариев связан с тестовыми средами. В отдельной системе можно проверить обновление, новую версию операционной системы или приложение до переноса изменений в рабочую инфраструктуру.
В инфраструктуре из нескольких серверов гипервизор становится частью общей системы виртуализации. Возможности переноса работающих систем между узлами, высокой доступности и централизованного управления зависят от выбранной платформы и ее настроек.
Физические ресурсы при этом остаются ограничивающим фактором. Допустимое количество нагрузок и их производительность зависят от процессоров, объема оперативной памяти, дисковой подсистемы и сети сервера.
Какие бывают гипервизоры
Гипервизоры делят на два основных типа по тому, где располагается слой виртуализации. В одном случае он работает непосредственно с оборудованием, в другом запускается внутри основной операционной системы.
Гипервизоры первого типа
Устанавливается непосредственно на физический сервер. Между ним и аппаратной платформой нет основной операционной системы, через которую должны проходить обращения к оборудованию.
Такая архитектура характерна для серверной виртуализации. Она используется там, где виртуальная среда должна постоянно работать на выделенном физическом оборудовании.
Гипервизоры второго типа
Устанавливается как программа в основной операционной системе. Поэтому его работа зависит от ОС и от доступных ей аппаратных ресурсов.
Этот вариант чаще встречается на персональных компьютерах и рабочих станциях. Он подходит для локального запуска другой операционной системы, разработки и временных лабораторных задач.
Чем отличаются гипервизоры первого и второго типа
| Критерий | Первый тип | Второй тип |
| Где работает | Непосредственно на физическом оборудовании | Внутри основной операционной системы |
| Основной сценарий | Серверная виртуализация | Локальная виртуализация |
| Зависимость от основной ОС | Не требуется | Требуется |
| Где чаще применяется | Серверы и центры обработки данных | Рабочие станции и персональные компьютеры |
| Для постоянной серверной нагрузки | Обычно используется | Обычно не выбирается как основа инфраструктуры |
Примеры гипервизоров и платформ виртуализации
На рынке есть как отдельные технологии виртуализации, так и более широкие платформы на их основе. Например, KVM и Xen отвечают за базовые механизмы виртуализации, а
Поэтому названия из этой главы обозначают решения разного уровня. Это важно учитывать при сравнении: набор функций зависит не только от самого гипервизора, но и от платформы, в которую он входит.
VMware ESXi и vSphere
В экосистеме VMware роль гипервизора выполняет ESXi. Он устанавливается на физический сервер и создает среду для работы виртуальных машин.
vSphere охватывает более широкий набор компонентов для виртуальной инфраструктуры. Для централизованного управления узлами ESXi используется vCenter Server.
Microsoft Hyper-V
В
KVM
В Linux функции аппаратной виртуализации предоставляет KVM. Он встроен в ядро системы и создает основу, на которой работают виртуальные машины.
Сам KVM не является полноценной системой управления инфраструктурой. Для администрирования серверов, сети, хранилищ и кластеров используются дополнительные программы и платформы.
Proxmox VE
В основе виртуальных машин
При этом
XCP-ng
Основой
Сама
zVirt
В zVirt механизмы виртуализации построены с использованием KVM. Поверх них работает система управления физическими узлами, виртуальными машинами, хранилищами и другими ресурсами инфраструктуры.
Поэтому zVirt относится к платформам серверной виртуализации. При ее сравнении с другими решениями нужно учитывать возможности всей платформы, а не только базового гипервизора.
Как выбрать гипервизор
Выбор начинается с требований к рабочим системам и инфраструктуре, в которой они будут размещены. Сравнивать решения только по количеству функций недостаточно: значение имеют совместимость, архитектура хранения и сети, требования к доступности, используемое оборудование и условия эксплуатации.
Совместимость с операционными системами и приложениями
Сначала определяют, какие гостевые операционные системы и приложения предстоит запускать. Для них нужно учитывать поддерживаемые версии ОС, средства интеграции и требования производителей программного обеспечения к среде виртуализации.
Для корпоративных приложений поддерживаемая платформа может быть условием получения технической поддержки. Поэтому требования производителя лучше учитывать до переноса рабочих систем.
Кластер, перенос и отказоустойчивость
Для нескольких физических серверов важны возможности совместной работы узлов. Здесь оценивают построение кластера, поведение системы при отказе сервера и условия переноса работающих машин между узлами.
Возможность переноса без остановки зависит не только от программной платформы. На нее могут влиять поколения процессоров, схема хранения данных, сеть и конфигурация узлов.
Поэтому требования к доступности лучше определять заранее. Для одной инфраструктуры достаточно ручного запуска нагрузки на другом сервере, для другой требуется автоматическое восстановление работы после отказа узла.
Хранилища, сеть и резервное копирование
Выбранное решение должно соответствовать существующей архитектуре хранения и передачи данных. При использовании внешней СХД учитывают способы подключения, общие дисковые ресурсы и требования к сети между серверами.
Отдельно оценивают совместимость с системой резервного копирования. Важны поддерживаемые версии платформы, способы создания копий и доступные варианты восстановления.
Эти зависимости особенно важны при замене уже работающего решения. Смена платформы может затронуть не только сами виртуальные машины, но и схему хранения, сетевые настройки и действующий процесс резервного копирования.
Совместимость с серверным оборудованием
Процессоры, сетевые адаптеры, контроллеры и другие компоненты должны поддерживаться выбранным решением. Для части платформ доступны официальные матрицы совместимости, которые стоит сверять с конкретной конфигурацией сервера.
Возможности аппаратной виртуализации также зависят от процессорной архитектуры и настроек сервера. Дополнительные функции могут предъявлять отдельные требования к процессорам, встроенному программному обеспечению и устройствам ввода-вывода.
Лицензирование, поддержка и эксплуатация
При сравнении стоимости учитывают весь набор необходимых компонентов. В него могут входить лицензии на управление, дополнительные функции, обновления и техническая поддержка.
Имеет значение и опыт команды. Новая платформа потребует настройки процессов администрирования, обновления, резервного копирования и восстановления после сбоев.
Поэтому до выбора полезно зафиксировать исходные требования к инфраструктуре:
| Что определить | Какие данные нужны |
| Рабочие системы | Операционные системы, приложения и их версии |
| Физические узлы | Количество серверов и требования к кластеру |
| Доступность | Допустимый простой и сценарий работы при отказе |
| Хранение | Локальные диски или СХД, схема подключения |
| Сеть | Интерфейсы и требования к обмену данными между узлами |
| Резервное копирование | Используемое решение и требования к восстановлению |
| Оборудование | Серверные платформы и установленные компоненты |
| Эксплуатация | Лицензии, поддержка и компетенции администраторов |
Вопросы и ответы
Фиксированного количества нет. Число зависит от ресурсов физического узла и требований каждой нагрузки.
Ограничением могут стать процессор, оперативная память, дисковая подсистема или сеть. Поэтому количество виртуальных машин определяют после оценки их фактического потребления ресурсов.
Да, если оборудование поддерживает необходимые функции виртуализации и совместимо с выбранным решением.
Для учебных, тестовых и локальных задач может использоваться обычный компьютер. Требования к серверной инфраструктуре выше из-за нагрузки, режима работы и условий эксплуатации.
Виртуализация добавляет программный слой между гостевой системой и физическими ресурсами. Часть вычислительных ресурсов при этом используется самой средой виртуализации.
Фактическое влияние зависит от нагрузки, архитектуры платформы, настроек и оборудования. Производительность лучше оценивать для конкретного сценария.
В ряде случаев перенос возможен. Порядок зависит от исходной и новой платформы, формата виртуальных дисков, гостевой операционной системы и сетевых настроек.
Перед переносом рабочей системы нужно проверить совместимость и доступные средства преобразования.
Возможность зависит от требований конкретного решения к оборудованию. Для части платформ доступны официальные перечни или матрицы совместимости.
При объединении серверов в одну инфраструктуру дополнительно учитывают процессоры, сетевые адаптеры, контроллеры и другие компоненты, которые могут влиять на доступные функции.
Подробнее...
Подробнее...
Нагрузки растут постепенно и, медленно но верно, начинают мешать рабочему ритму. Сначала разберитесь, почему текущая инфраструктура мешает бизнесу работать. Иначе вы просто купите новое оборудование и перенесете на него старую проблему.
Подробнее...
Подробнее...
Компания планирует создать GPU‑кластер для машинного обучения? Если проверить только спецификацию серверов, можно получить дорогую конфигурацию, которая упирается не в вычисления, а в площадку.
Подробнее...
