Гипервизор: технология виртуализации для современной IT-структуры

Гипервизор — что это

Гипервизор — это специально разработанный софт, позволяющий запускать некоторое количество виртуальных машин (ВМ) на одних и тех же физических мощностях. У каждой ВМ имеется собственная ОС и программное обеспечение. Hypervisor распределяет имеющееся физическое пространство и основные ресурсы, обеспечивая полноценное функционирование виртуальных машин и, соответственно, всей IT-структуры организации или ее части.

В чем важность гипервизора

Технология гипервизоров позволяет виртуальным машинам пользоваться аппаратными ресурсами главного физического устройства — ЦПУ, хранилищем, графическим ускорителем. Широко применяются облачные разработки в программном обеспечении, предназначенном для корпоративного использования. Получить доступ к вычислительным сервисам возможно, даже если аппаратная инфраструктура организации сильно ограничена. Например, используя один сервер и несколько ВМ, подразделения компании могут эффективно распределить между собой функционал и выполнять различные задачи независимо друг от друга. Технология Hypervisor позволяет уменьшить расходы, которые организация могла понести, если бы разворачивала облачную вычислительную среду или систему виртуализации на дорогостоящих серверных мощностях.

Как работает гипервизор

Гипервизор в виде особой программы устанавливается на физическом сервере (хосте). Затем здесь же загружаются образы ВМ для развертывания нескольких виртуальных ОС (гостей). Hypervisor, занимая место между гостевыми машинами и основными физическими мощностями, передает хосту запросы от ВМ на использование ресурсов и памяти, а затем выделяет их, ориентируясь на настройки конкретной виртуальной машины. Для передачи запросов используются разные способы, в т. ч. вызовы API. 

Виды гипервизоров

Существует 2 разновидности гипервизоров:

• Тип I. Автономный. Запуск таких гипервизоров осуществляется на аппаратной части хоста, что дает прямой доступ к вычислительным мощностям, впоследствии распределяемым между гостевыми виртуальными машинами. В этом случае ПО гипервизора выступает как облегченная ОС. Представители: Microsoft Hyper-V, Citrix XenServer.
• Тип II. Хостовый, встроенный. Представляет программное обеспечение, установленное на хостовой ОС. Полностью не контролирует вычислительные мощности. Задача такого Hypervisor заключается в распределении между ВМ тех ресурсов, которые для этих целей выделил системный администратор. Представители: VMware Workstation, Oracle VM VirtualBox.

I тип более эффективен за счет непосредственного доступа к вычислительным ресурсам и безопасен (он не обращается к хостовой ОС). II тип функционирует с задержками из-за своей зависимости от работы операционной системы хоста. В различном ПО применяют разные типы гипервизоров. К примеру, ЦОДы предпочитают работать с I типом. Он рационально распределяет ресурсы между ВМ, обладает безопасностью, гибкостью, стабильностью, масштабируемостью. А системные администраторы используют II тип из-за простоты инсталляции, настройки и работы.

Преимущества применения гипервизора

Цель применения Hypervisor в организациях — эффективное распределение ресурсов и сокращение вложений в оборудование. Также существенны и другие достоинства программы:

• Изолированность хостовых аппаратных мощностей от гостевых ОС. Системные администраторы могут управлять любым софтом, несмотря на имеющуюся аппаратную конфигурацию. Например, если нет устройства iMac, то macOS возможно запустить на ВМ.
• Эффективность управления. Вручную долго устанавливать серверную ОС и сопутствующие компоненты. Специалисты производят специальные настройки гипервизора, и он самостоятельно быстро создает нужную виртуальную среду.
• Масштабируемость. Установка гипервизоров в компаниях максимально повышает рациональность использования ресурсов на физических устройствах. Вместо того, чтобы выделять реальные машины для конкретных задач, на одном компьютере создается несколько ВМ под различные рабочие нагрузки. В этом случае ускоряется масштабирование и снижаются затраты на оборудование.
• Эффективность распределения ресурсов. Если программному обеспечению требуется больше ресурсов, Hypervisor по его запросу предоставляет дополнительные мощности.

К недостаткам гипервизора можно отнести сложность настройки и управления, зависимость от аппаратной части и ограниченные возможности производительности.

Что такое облачный гипервизор

Облачные провайдеры предлагают организациям использовать облачные гипервизоры. Сотрудники компании выполняют поставленные задачи в облаке, на мощностях поставщиков. Также можно создать многопользовательскую среду, где разграничиваются рабочие нагрузки либо независимо от всего остального хранится информация. Провайдеры предлагают организациям Hypervisor без ОС и все необходимые ресурсы.

Гипервизоры и контейнеры — в чем отличие

Контейнер — тоже софт, предназначенный для размещения нужных файлов и конфигураций, позволяющий запустить софт на любой ОС. Используется, чтобы упростить разработку ПО и повысить эффективность разворачиваемых программ. В каком бы пространстве ни работал контейнер, его производительность будет постоянна, т. к. он не зависит от основной ОС. Оба решения служат для обеспечения виртуализации, но работают на различных программных уровнях. Контейнер отделяет ОС от других мощностей, а гипервизор — «железо» от программного обеспечения.

Проблемы безопасности

Безопасность виртуальных машин, функционирующих на базе Hypervisor, зависит от мер защиты, принятых на последнем. Необходимо обеспечить санкционированный доступ к вычислительным мощностям (это обезопасит каждую ВМ от атак злоумышленников) и устранить уязвимости общих аппаратных кэшей, соединений с сетью и физическим сервером.

Обеспечивать безопасность гипервизора необходимо в течение всего времени его работы. Для этого применяют следующие методы:

• ограничение пользовательского доступа;
• работа Hypervisor на выделенном хосте, предназначенном только для решения конкретных задач;
• своевременные апдейты систем;
• корректная настройка хоста;
• шифрование ВМ и хранилищ, где они размещены, при помощи BitLocker либо аналогичных средств;.

Также в целях управления трафиком применяют выделенные физические сетевые адаптеры. Эти меры безопасности обеспечивают работоспособность и гипервизора, и функционирующих с его помощью виртуальных машин.

Где используют гипервизоры

Софт для виртуализации, функционирующий на основе Hypervisor, применяется для решения следующих задач:

• Виртуализация рабочих столов. Сотрудники моделируют версию своего рабочего стола на сервере, благодаря чему имеют удаленный доступ к необходимой информации.
• Грамотное распределение ресурсов. Посредством гипервизора происходит объединение нескольких рабочих станций в один сервер, несмотря на отдельные ОС и компоненты. Это дает возможность расположить в одном месте виртуальные машины различных подразделений для рационального использования вычислительных мощностей.
• Восстановление информации. Hypervisor создает образы виртуальных машин, где имеются все данные, с помощью которых можно восстановить информацию после сбоя или перенести ВМ на другой хост.

Гипервизор дает возможность организациям перенести в облако уже налаженные бизнес-процессы и продолжить работу с минимальными сбоями.

Выбор гипервизора — на что обратить внимание

Приобретая Hypervisor, организация должна убедиться, что ему под силу выполнить следующие задачи:

• имитация аппаратных компьютерных ресурсов;
• надежное и безопасное исполнение инструкций хоста;
• предотвращение вмешательства гостевых операционных систем в работу основного хоста.

Также необходимо проверить, сможет ли компьютер и его ПО поддерживать работу гипервизора, и обеспечена ли надлежащая техническая поддержка. 

Популярные гипервизоры

У каждого гипервизора есть свои преимущества и недостатки — от бесплатного доступа и отсутствия ограничений на количество операций до обязательного лицензирования ВМ и применения определенных инструментов управления. Организация перед установкой должна изучить все параметры и выбрать наиболее подходящее решение. Среди самых популярных вариантов можно назвать: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, Citrix Hypervisor (ранее XenServer), KVM (Kernel-based Virtual Machine).

Заключение

Гипервизоры являются важным инструментом для управления виртуализированными средами и обеспечения безопасности данных. Они дают возможность создать виртуальные машины, управлять ими и контролировать доступ к ресурсам. Существует два типа Hypervisor, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Однако, несмотря на отличия, все они способны обеспечить высокую производительность и надежность работы виртуальных сред. В целом, гипервизоры являются неотъемлемой частью современных технологий виртуализации и будут продолжать развиваться и улучшаться в будущем. Если у вас возникли трудности с выбором подходящего решения, обратитесь к специалистам «АйТи Спектр». Наши сотрудники помогут определиться с нужным вариантом, а также предложат услуги по администрированию сетей.