ČLÁNEK

(tento článek napsal Karel Florian pro časopis společnosti MHM)

Když se řekne slovo „virtuální“, většina z nás si představí cosi nehmotného, nereálného a veskrze fantastického. Dalo by se říci, že na tom něco pravdy bude, ovšem podobná diskuze není předmětem tohoto článku. Dnes se totiž vydáme do světa informačních technologií a především do oblasti, která mu v dnešní době vládne. Virtualizace!

Slovo virtualizace je zmiňováno na všech stranách již několik měsíců a důvody pro to jsou nasnadě. Díky překotnému vývoji hardwaru se IT svět dostal do situace, kdy výkonové možnosti fyzických počítačů nezřídka převyšovaly nároky aplikace či systémů, které na nich běžely. V takovou chvíli si běžný administrátor či IT manager položí jednoduchou otázku: „Jak využít zbylou výkonovou kapacitu?“ A ke  slovu rázem přichází termín konsolidace. Jinými slovy sdružení aplikací či systémů na jeden fyzický hardware a plné využití jeho výkonových možností. Jenže i v takovou chvíli se velmi lehce může stát, že administrátorovi zbydou výkonové prostředky, které by nadále mohl využívat. Přesně v takovou chvíli přichází ke slovu virtualizace. Zjednodušeně řečeno tedy provozování více počítačů na jednom fyzickém hardwaru.  A právě o té se dnes budeme bavit, byť na konci článku zmíníme i další virtualizační techniky.

Jak na produkční virtualizaci dnes?
K dosažení cíle a využití výkonu serveru za pomoci virtualizace dnes můžete několika rozličnými způsoby. Na platformě Microsoft jsou vám již delší dobu k dipozici dva stěžejní nástroje – Virtual PC 2007 a Virtual Server 2005 R2 SP1. Jedná se o vyspělé virtualizační produkty, které můžete zdarma získat prostým stažením z internetu. Oba se instalují jako standardní aplikace nad běžící operační systém Windows a z toho vyplývá několik zásadních faktů. Tím prvním je samotná filozofie virtualizace v pojetí Microsoftu, která vznikla společně s první verzí virtualizačních produktů. Totiž že fyzickému počítači dominuje operační systém a vše ostatní běží jako aplikace. Tedy i virtualizované počítače.

Tato filozofie historicky vychází z dobového hardwaru, dostupných ovladačů a virtualizovatelných operačních systémů. V době, kdy se začalo virtualizovat na trhu nebyl dostupný hardware s přímou podporou virtualizace, paměť byla drahá a omezená, a navíc musela být pro virtuální stanice zajištěna téměř 100% zpětná kompatibilita ovladačů ve většině operačních systémů. Dosáhnout tohoto cíle se sice podařilo tzv. emulací zařízení i ovladačů, ovšem za cenu citelné ztrátu výkonu. K tomu přičtěte fakt, že virtuální stanice běží na úrovni aplikací bez přímého přístupu k hardwaru a celkový obraz nabyde jasnějších kontur.

Virtualizované stanice ovšem v každém případě fungovaly a bylo jen na správci dané infrastruktury zvážit, zda je dané řešení z hlediska výkonu, správy či zálohování dostačující.

Z hlediska koncepčního řešení a výhledu do budoucna však tato varianta nebyla dostatečná a Microsoft proto přichází v novém Windows Serveru 2008 se zcela novou virtualizační filozofií, kterou si představíme v následující části článku.

Jak na produkční virtualizaci dnes a zítra?
Díky tomu, že se virtualizace přetřásá v rámci firemních infrastruktur dnes a denně, bylo celkem nasnadě, že je třeba vytvořit zcela nový přístup k virtualizaci jako takové. Microsoft si vytyčil jasný cíl a do své produktové vlajkové lodi zabudoval nový virtualizační modul stojící na zbrusu nové architektuře a filozofii.

Před samotným představením horké novinky je třeba připomenout základní požadavky, kterým by měla virtualizace dostát. V prvé řadě jde o snadnost nasazení a správu. Tedy aby instalace virtuálních strojů na fyzický hardware byla jednoduchá, popř. automatizovaná, stejně jako management. Další klíčovou vlastností je rozhodně výkon, kdy se od virtuálního systému očekává srovnatelná rychlost ve srovnání s fyzickým. Třetím aspektem je potom přenositelnost virtuálních serverů či stanic mezi fyzickými servery, jinými slovy nezávislost na hardwaru. A nakonec v neposlední řadě jde o spolehlivost a podporu různých architektur, operačních systémů, hardwaru a dalších.
Microsoft Hyper-V nás bude provázet po zbytek našeho společného putování na poli virtualizace. Hyper-V je totiž tou horkou novinkou, která se objeví v novém Windows Serveru 2008 a která si klade za cíl všechny požadavky výše uvedené splnit.

V současné době je už sice Hyper-V dostupný, ovšem stále v testovací verzi, která není určena do ostrého produkčního prostředí. Plně funkční verze bude potom dostupná zhruba za půl roku. Nicméně to vám nijak nebrání si Hyper-V vyzkoušet, osahat a poznávat jeho nové vlastnosti. Nejdůležitější z nich si nyní představíme.

O pár odstavců výše jsme zmínili, že předchozí virtualizační strategie vycházela z historických možností na poli hardwaru. Dnes je ovšem všechno jinak. Microsoft proto zcela změnil architekturu a filozofii celého systému a začal, dá se říci, na zelené louce. S využitím nových procesorů s hardwarovou podporou virtualizace, rychlých pamětí a 64-bitové architektury tak mohl vzniknout Hyper-V a jeho klíčová komponenta Hypervisor.

Jak tedy vypadá virtualizace ve stylu Hyper-V? Na obrázku si můžeme velmi stručně a jednoduše popsat, kde došlo k těm největším změnám. Protože už Microsoft mohl využít hardwarovou podporu virtualizace a funkce s tím spojené, vznikla klíčová komponenta Hypervisor. Ten si můžeme představit jako tenkou vrstu „sedící“ mezi hardwarem a instalovaným hlavním operačním systémem. Tato vrstva má za cíl řídit a rozdělovat komunikaci virtuálních stanic s prostředky fyzického počítače. Hypervisor neobsahuje kromě virtuální logiky vůbec nic. Ani ovladače.¨

Klíčovou roli ve virtualizaci potom hraje tzv. mateřský oddíl, což je právě instalovaný Windows Server 2008. Tento oddíl vlastní virtualizační systém, obsahuje ovladače, vytváří a spravuje jednotlivé virtuální stanice, a navíc poskytuje rozhraní jak pro vzájemnou komunikaci virtuálních stanic, ale zároveň i pro rozšířenou či automatizovanou správu celého systému.

Rozdělením celé architektury na vrstvu hardwaru, mateřského oddílu a posléze oddílů dětských s virtuálními systémy, bylo dosaženo několika zásadních změn. Celý systém je napsán „na míru“ virtualizaci a umí bezezbytku využívat fyzické možnosti počítače. Součinnost jednotlivých komponent je citlivě odladěna pro nejvyšší výkon. Díky reálným, nikoli tedy emulovaným, ovladačům odpadá faktor zpomalující celý systém. Ale hlavně – díky kombinaci Hypervisoru a mateřského oddílu bylo dosaženo snadné přenositelnosti virtualizovaných stanic.
Microsoft Hyper-V tedy v plné verzi nabídne celou řadu funkcionalit, které infrastruktura a její správci budou vyžadovat. Pokud bychom se pokusili velmi stručně vypsat charakteristiku Hyper-V, vypadala by následovně:

• Podpora 32-bitové i 64-bitové architektury na virtuálních stanicích
• Možnost až 32 GB operační paměti pro každou virtuální stanici
• Windows Server 2008 s Hyper-V podporuje až 2 TB RAM
• Podpora tzv. Quick Migration, tedy přesunu virtuálních stanic mezi fyzickými servery
• Podpora vysoké dostupnosti jak na úrovni mateřského, tak dětského oddílu (clustery)
• Podpora tzv. snímkování virtuálních stanic v reálném čase a jednoduchý návrat k předchozím verzím

Ve výčtu funkcí a možností bychom mohli dále pokračovat, ale kromě samotné funkcionality je tu ještě jedna kritická část, které je nutno věnovat pozornost – správa.

Administrovat virtualizované prostředí je komplexní činnost vyžadující znalost a pružnost administrátora, a především vyspělé nástroje, jakými efektivní správy dosáhnout. Microsoft Hyper-V s sebou přináší několik možností, jak prostředí spravovat.

Je tu samozřejmě standardní grafická konzola, s jejíž pomocí dosáhneme na veškeré parametry virtualizovaných strojů a s níž můžeme celý systém pohodlně spravovat. Tedy přidávat a konfigurovat nové stanice, ovládat již běžící, přidávat či ubírat hardware, paměť a mnohé další. Kromě toho je tu ovšem možnost využít stále hojněji používaného Powershellu, mocného skriptovacího jazyka, a navíc zdokumentovaného rozhraní WMI, které umožní správcům tvorbu vlastních skriptů či administračních balíčků.

V neposlední řadě musíme zmínit vyspělý nástroj z produktové rodiny System Center, tedy System Center Virtual Machine Manager 2007. Jde o nástroj, který razantně rozšiřuje standardní funkcionalitu ovládací konzoly Hyper-V Manager ve Windows Serveru 2008 a přidává navíc možnosti manipulace s jednotlivými virtuálními servery, jejich monitoring, řešení problémů, konverzi z fyzického na virtuální a mnohé další. Velmi zajímavou funkcí je potom např. import virtuálních strojů z konkurenčních virtualizačních platforem. Dlužno dodat, že SCVMM 2007 je kompletně postavený právě nad zmíněným Powershellem, takže jeho možnosti rozšíření či obsluhy z příkazové řádky jsou takřka neomezené.

Závěr
Troufnu si tvrdit, že virtualizace bude dlouhodobým trendem, kterému bude jen velmi těžké odolat či uniknout. Microsoft s novým Windows Serverem 2008 výrazně mění svůj filozofický přístup k tomuto tématu a přináší mnoho zajímavého a nového. Až bude dostupná plná verze Hyper-V a produkt se postaví do čela mnoha firemních infrastruktur, můžeme očekávat funkční srování s konkurenčními produkty a ostrý boj jednotlivých technologií. Už teď se dá ale bez větších pochybností říci, že Hyper-V bude důstojným a silným konkurentem a solidně zahýbe vodami virtualizace.

Martin Pavlis