Технике виртуелизације и њене примене

Постоји више техника виртуелизације. Неке од најбитнијих су:

  • Потпуна виртуелизација (Full virtualization)
  • Хардверски подржана виртуелизација (Hardware-assisted virtualization)
  • Пара-виртуелизација (Para Virtuelization)
  • Виртуелизација на нивоу оперативног система (Operating system-level virtualization)
  • Виртуелизација апликација (Application Virtualization)
  • Виртуелизација десктопа (Desktop Virtualization)
  • Мрежна виртуелизација (Network Virtualization)
  • Меморијска виртуелизација (Memory Virtualization)
  • Виртуелизација података (Data Virtualization)
  • Виртуелизација сториџа (Storage Virtualization)

1. Потпуна виртуелизација

Ова техника у потпуности виртуелизује физички сервер. Обезбеђује виртуелизацију хардвера довољну за нормалан рад немодификованог гест оперативног система:

слика4-1

Потпуна виртуелизација

Гест оперативни систем је у потпуности изолован од физичког слоја хоста слојем хипервизора. Предност овог типа виртуелизације је повећање степена сигурности, флексибилност и скалабилност целог система. Уз помоћ оваквог приступа могуће је на једном физичком серверу по потреби комбиновати више виртуелних оперативних система. Резултат је један глобални систем који додаје вредности или елиминише недостатке постојећих система појединачно.

2. Хардверски подржана виртуелизација

Хардверски подржана виртуелизација представља начин побољшавања ефикасности хардверске виртуелизације. То укључује увођење специјално дизајнираних процесора и хардверских компоненти у сврху побољшања перформанси гест окружења. Произвођачи хардвера су рано увидели предности виртуелизације, па су почели да модификују своје производе, како би се постигао већи учинак и функционалност у коришћењу виртуелизације. Примери таквих произвођача су AMD, Intel и Oracle. Најчешће су то побољшања процесора и меморије за подршку виртуелизације. Тренутно постоји доста виртуелних решења која могу да искористе предности оваквог хардвера.

3. Пара-виртуелизација

Гест оперативни систем комуницира са матичним оперативним системом преко хипервизора. Гест оперативни систем податке о хардверу добија директно од матичног оперативног система:

слика4-2

Пара-виртуелизација

Хипервизор уноси одређене модификације у гест оперативни систем које се називају porting (портовање). У том случају драјвери гест оперативног система и драјвери хипервизора се међусобно интегришу да би ефикасније омогућили и делили приступ физичком уређају. То доводи до тога да симулација комплетног хардвера није потребна, па су перформансе драстично боље. Мана оваквог решења је смањена флексибилност, с обзиром на то да оперативни систем мора бити измењен како би могао да комуницира са хост оперативним системом. Паравиртуелне машине, као и код пуне виртуелизације, могу користити више различитих оперативних система.

4. Виртуелизација на нивоу оперативног система

Приступ овог типа виртуелизације је извршавање искључиво истих гест оперативни систем на једној хост машини, при чему је гуест оперативни систем исти као и хост оперативни систем. Виртуелизација се примењује на нивоу оперативног система:

лика4-3

Виртуелизација на нивоу оперативног система

Ова врста виртуелизационог решења омогућава постојање више изолованих и сигурних виртуелних сервера који раде самостално посматрано са стране корисника. Исто језгро оперативног система се користи за имплементацију гест окружења. Апликације које су покренуте у гест окружењу посматрају се као самостални системи. Оваква виртуелизација омогућава најбоље перформансе у поређењу са претходним решењима. Карактерише је изолованост и сигурност оперативних система, а додатни плус долази из чињенице да се сва администрација и конфигурација може извршавати на хост оперативном систему. Проблем ове врсте виртуелизације је немогућност коришћења виртуелних сервера са различитим оперативним системима.

5. Виртуелизација апликација

Виртуелизација апликација је релативно нов појам у свету виртуелизације. Срж технологије представља софтверски слој (енг. layer) који се налази између апликација и оперативног система. Виртуелизација апликација омогућава корисницима приступ једној или више апликација које нису инсталиране на главном оперативном систему рачунара који користе. Систем за виртуелизацију, емулатор, опслужује апликације и управља нижим слојевима оперативни систем тако да апликације немају „свест“ о томе да не раде директно са оперативним системом већ са емулираним окружењем:

слика4-4

Виртуелизација апликација

Овај приступ је вишеструко користан. Будући да апликације зависе од оперативни систем и већег броја компоненти на њему, често долази до неусклађености и проблема у раду. Виртуелизација у овом случају представља заштитни интерфејс, решава проблем некомпатибилности, багова и неусклађености верзија апликација са оперативни систем на којем се покрећу, као и framework окружењем које их опслужује. Често се примењује у случају тестирања апликација. Мана овакве врсте виртуелизације је чињеница да се не могу сви софтвери виртуелизовати. Један од тих примера су апликације које захтевају драјвере или неке врсте софтвера као што су анти-вирус пакети које је тешко виртуелизовати.

6. Виртуелизација десктопа

Виртуелизација десктопа је слична виртуелизацији апликација. То је још једна од технологија које су присутне већ дуже време, али тек последњих година постаје све популарнија. У овом типу виртуелизације , физичка машина је виртуелизована кроз клијент/сервер модел:

слика4-5

Виртуелизација десктопа

Код виртуелизације десктопа, корисници приступају удаљеном серверу на коме се налазе виртуелне машине са десктоп окружењима за сваког корисника. Медијум за приступ је RDP протокол (Remote Desktop Protocol) при чему корисници нису везани за одређено локално окружење већ са било које локације у мрежи, помоћу RDP сесије, могу приступати свом виртуелизованом окружењу, односно десктопу. Овакав модел се назива и VDI (Virtual Desktop Infrastructure), а технологија је применљива, пре свега у пословним и корпоративним окружењима. Оно што чини VDI веома популарним је могућност комбиновања оперативних система. Овај модел добија на све већем значају услед низа корисних примена. Једна од најпопуларнијих примена виртуелизације десктопа је рачунарство у облаку. Овај тип виртуелизације је у великој мери олакшао администрацију мреже. Сада администратори приступају централизованом серверу и контролишу сва десктоп окружења. Централизован приступ доноси већу дозу контроле и сигурности. Уколико корисник направи велики проблем у оквиру свог виртуелизованог окружења, као што је поремећај оперативног система, процедура опоравка виртуелне машине из претходно креираног snapshot-а је тривијална. Snapshot је снимак тренутног стања виртуелне машине и стања оперативног система на њој. Пошто се скоро сво процесирање врши на серверу, са клијентске стране су довољни јефтинији рачунари за приступ. Недостатак овог типа виртуелизације је што захтева веома моћну централну машину или машине, такозване кластере сервера, а и уз њих обучено особље за имплементацију и одржавање. У већим пословним окружењима виртуелизација десктоп окружења на дугорочном плану може се вишеструко исплатити.

7. Мрежна виртуелизација

Применом мрежне виртуелизације могуће је на једној физичкој мрежи направити више виртуелних мрежа или комбиновати ресурсе више физичких у једну виртуелну мрежу:

слика4-6

Мрежна виртуелизација

Виртуелна машина као део своје виртуелне платформе опремљена је виртуелном NIC картицом (Network Interface Card). Виртуелна NIC картица је повезана или са физичком NIC картицом на физичкој платформи или са виртуелном мрежном инфраструктуром у оквиру хипервизора. Данас већина хипервизора имплементира виртуелне мреже у неком облику. Пример за то може бити факултет са три виртуалне мреже од којих је једна намењена администрацији, друга професорима и трећа студентима. У позадини виртуелних мрежа је једна физичка мрежа са рутерима, свичевима и осталим мрежним уређајима. Корисници ових виртуелних мрежа могу, али и не морају да деле мрежне уређаје.

Најчешће коришћени типови виртуелизације мреже су:

  • VLAN (Virtual Local Area Network) – концепт који је смишљен како би се смањио број колизија виртуелном поделом на мање делове.

  • VIP (Virtual IP) адреса – представља IP адресу која није додељена конкретном уређају или мрежном интерфејсу.

  • VPN (Virtual Private Network) – обезбеђује механизме за безбедну комуникацију и пренос података и других високо поверљивих и осетљивих информације кроз јавну мрежу, као што је Интернет

8. Меморијска виртуелизација

Са најједноставнијим примером меморијске виртуелизације упознати смо кроз праксу свакодневног коришћења персоналних рачунара. Већини корисника су познати термини виртуелна меморија или swap фајл. Виртуелизација меморије у овом случају се односи на део радне меморије која се од стране оперативног система резервише на хард диску као додатак RAM меморији. Систем посматра ову меморију као додатни RAM и када се ресурси физичке RAM меморије искористе, процеси се не прекидају, већ се прелази на коришћење виртуелне меморије. Последица тога је пад перформанси, јер се упис и читање одвијају са знатно споријег хард диска. Права меморијска виртуелизација иде корак даље:

слика4-7

Меморијска виртуелизација

Ресурси RAM меморије неког система се могу партиционисати, виртуелизовати и заједно са RAM ресурсима других система укључити у заједнички скуп. Ресурси заједничког меморијског скупа се затим могу дистрибуирати, према потреби појединих ентитета. На тај начин се може остварити ефикасније коришћење укупних ресурса.

9. Виртуелизација података

Термин виртуелизација података односи се на систем који кориснику пружа јединствени презентациони интерфејс за приступ разнородним подацима који се налазе на већем броју логичких или физички структуираних извора:

слика4-8

Виртуелизација података

Корисник нема увид у механизме и локације ка којима и са којих се подаци дистрибуирају. Интерфејс који је ка њему усмерен врши апстракцију комплетне структуре за складиштење и допремање података. Извори података могу бити различите базе података, веб сајтови, апликације и многи други. Кориснику се ствара утисак да су сви подаци смештени на једној логичкој локацији. Пример за то би била друштвена мрежа Facebook. Постављање слика на профил, унос личних података, поруке и постављање постова из угла корисника обављају се на истом месту кроз јединствени интерфејс. Оно што није транспарентно је систем за дистрибуирање свих података, локација на којој се чувају слике, база података са високом безбедношћу за чување личних података и друга база података погодна за чување текста у којој се смештају поруке. Сви ови системи су оптимизовани да дају најбоље перформансе за одређени тип података. У комбинацији дају много боље перформансе у односу на случај када би се користио јединствени систем.

10. Виртуелизација сториџа

Ово је један од веома коришћених типова виртуелизације у пракси. Под њега спадају сви системи који омогућују да се засебни уређаји за складиштење података комбинују у једну логичку јединицу:

слика4-9

Виртуелизација сториџа

Оперативни систем посматра јединствену локацију за складиштење података, иако постоји више физичких локација уређаја које могу бити удаљене. Изнад физичког слоја за складиштење података налази се апстрактни слој. Систем за виртуелизацију има за циљ да податке са апстрактног нивоа преслика на физичку локацију, тако да кориснику омогући коришћење логичког простора без знања о реалним физичким уређајима у позадини. Једна од предности овог система односи се на миграцију података. Подаци се лако могу премештати, архивирати или реплицирати на другу локацију без ометања корисника у раду.

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се /  Промени )

Google photo

Коментаришет користећи свој Google налог. Одјавите се /  Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се /  Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се /  Промени )

Повезивање са %s