Журнал об IT-бизнесе, технологиях и цифровой трансформации

Виртуализация в облаке: справляемся с дефицитом IT-инфраструктуры Mail.ru Cloud Solutions
Mail.ru Cloud Solutions
  • 07 ноября
  • Технологии

Виртуализация в облаке: справляемся с дефицитом IT-инфраструктуры

Автор: Екатерина Кушнир
Популярное
Разработка
Путь к Kubernetes и его преимущества для разработки
Бизнес
Анализ больших данных в облаке: как бизнесу стать дата-ориентированным
Бизнес
Опыт Lamoda: как пережить «черную пятницу»

IT-инфраструктура должна справляться с потребностями бизнеса: обслуживать клиентов, хранить нужный объем данных, позволять разрабатывать и выпускать приложения в срок. Компания несет убытки, если система не способна закрывать поставленные задачи и быстро выделять нужное количество ресурсов, когда растет нагрузка. Преодолеть дефицит IT-инфраструктуры поможет виртуализация. Расскажем, что это и при чем здесь облака.

Что такое дефицит инфраструктуры и зачем ее масштабировать

Традиционная IT-инфраструктура построена на каком-то количестве физических серверов. Часто на один сервер устанавливают несколько приложений, но тогда они не изолированы и не могут работать независимо друг от друга. Если одно приложение «оттягивает» на себя ресурсы сервера или из-за ошибки «выедает» все его ресурсы, остальные зависают.

Есть подход, когда каждый сервер используется одним приложением. Такая структура помогает гарантированно обеспечить приложение нужными ресурсами и изолировать от других приложений, чтобы его сбои не влияли на работу системы. Однако не всегда хочется покупать отдельный сервер под каждый корпоративный сервис.

Другая проблема появляется, когда нагрузка на традиционную IT-инфраструктуру растет, и возникает ее дефицит — мощностей не хватает для корректной работы приложений. Тогда требуются дополнительные ресурсы — надо докупить новые серверы либо заменить их на более мощные. Добавление к IT-инфраструктуре новых ресурсов называют масштабированием.

В общем смысле масштабирование — это изменение мощности IT-ресурсов: ее наращивание при возрастании требований приложений или снижение на время предсказуемой недозагрузки.

Масштабирование традиционной IT-инфраструктуры часто проходит с даунтаймом, то есть остановкой работы приложения на время его миграции с менее мощного сервера на более мощный.

Кроме того, число физических серверов линейно растет с ростом нагрузки, также растут расходы на покупку и обслуживание оборудования. Избежать дефицита IT-инфраструктуры и сделать масштабирование более гибким поможет виртуализация.

Что такое виртуализация IT-инфраструктуры

Виртуализация инфраструктуры — это когда вычислительные ресурсы абстрагируют от физического оборудования. То есть то, сколько в ней железных серверов, не связано с тем, сколько есть фактически работающих серверов для приложений. Например, можно «нарезать» один железный сервер на много виртуальных или, наоборот, «слить» несколько железных в один мощный виртуальный сервер для требовательного приложения. В этом суть абстрагирования.

При этом вычислительные процессы, выполняемые на одном реальном сервере или кластере серверов, изолируются.

Компонент, объединяющий пул физических ресурсов (процессоры, память, жесткие диски) в пул виртуализированных ресурсов и разделяющий их на виртуальные серверы, называется гипервизором. Это специальная операционная система, которую устанавливают на физические серверы. Гипервизор нарезает получившийся «пирог», пул виртуальных серверов, на «кусочки». На каждый из «кусочков» — отдельный виртуальный сервер — устанавливают свои гостевые операционные системы и приложения.

Виртуальный сервер, виртуальная машина (ВМ), инстанс — это разные названия для совокупности виртуальных вычислительных и дисковых ресурсов, гостевой операционной системы и приложений на ней.

Без виртуализации приложение либо занимает целый физический сервер, либо разделяет сервер с другими, от которых неизолировано полностью. С виртуализацией можно разместить несколько изолированных приложений на одном сервере или объединить серверы в кластер

Виртуализация дала ряд преимуществ IT-системам, которые на ней построены:

  1. Для работы нужных приложений требуется меньше физических серверов, так как на одном сервере можно разместить несколько изолированных виртуальных машин. Благодаря виртуализации мы уходим от подхода — один физический сервер = одно приложение. Число независимых друг от друга изолированных приложений увеличивается без дополнительного оборудования.
  2. Объединение нескольких физических серверов в пул виртуализированных ресурсов позволяет сбалансировать нагрузку на них. «Железо» загружено равномерно, не возникает ситуации, когда один сервер перегружен, а другой простаивает. Работающие виртуальные машины могут переключаться с загруженных серверов на те, что нагружены меньше. При этом повышается и бесперебойность системы: выход из строя одного сервера кластера не приводит к отключению приложений, просто пропорционально увеличивается нагрузка на остальные серверы.
  3. Масштабирование IT-систем без виртуализации чаще всего подразумевает покупку или вывод из эксплуатации дополнительных серверов, а также переезд приложений на серверы другой мощности. При масштабировании виртуальной IT-инфраструктуры можно добавлять виртуальные машины в объеме, который позволяет мощность физических серверов, а также менять мощность уже работающих ВМ. Когда возможности реальных серверов исчерпаны, в пул виртуализированных физических ресурсов добавляют новые: докупают еще «железа». При этом масштабирование происходит без задержки на миграцию приложений (даунтайма) — пул физических ресурсов, доступных виртуальным машинам, увеличивается сразу.

Как от виртуализации перешли к облачным технологиям

Виртуализация стала основой для появления облачных вычислений — нового способа потребления вычислительных ресурсов, в котором участвуют провайдер ресурсов и их пользователь. В частном облаке в роли «провайдера» выступает IT-департамент, в роли пользователей — все остальные.

Облачные вычисления — модель потребления вычислительных ресурсов, когда пользователь получает к ним доступ по требованию через сеть. «По требованию» (on demand) значит, что пользователь, когда ему нужно, резервирует некоторое количество ресурсов провайдера из их общего пула. Когда ресурсы больше не требуются, резервирование аннулируется, и ресурсы может использовать другой пользователь.

По этой модели провайдеры публичных облаков сдают ресурсы в аренду пользователям на определенное время, пользователи обычно платят только за время использования (модель оплаты pay-as-you-go). В частных корпоративных облаках подразделения компании и различные сервисы могут резервировать ресурсы из общего пула по такой же схеме, только без фактической оплаты.

Само слово «облако» обозначает пул виртуализированных ресурсов, которые предоставляются потребителю провайдером в пользование.

Облака бывают частными, публичными и гибридными:

  1. Частное облако принадлежит одной компании, которая не делит ни с кем физические и виртуальные ресурсы. Оно обычно развернуто на базе инфраструктуры компании, иногда на арендованном оборудовании — все «железо» агрегируют в пул виртуализированных ресурсов, из которого делают облако. После этого на виртуальные машины в облаке мигрируют приложения из прежней IT-инфраструктуры. Миграция может быть достаточно сложной — это зависит от архитектуры системы и потребностей бизнеса.
  2. В публичных облаках IT-инфраструктура принадлежит провайдеру и предоставляется компании в аренду. Провайдер выделяет пул виртуальных ресурсов, на которых компания запускает приложения. Публичные облака упрощают работу с огромными инфраструктурами. С их помощью IT становится услугой для бизнеса — компания выбирает, какие ресурсы и мощности ей нужны с учетом потребностей в аппаратном и программном обеспечении.
  3. Кроме частных и публичных, существуют гибридные облака — это когда часть инфраструктуры размещена в публичном облаке провайдера, а часть в частном облаке компании.

Для технической организации облака над гипервизором и под набором виртуальных машин располагают специальное программное обеспечение (облачную платформу, например OpenStack), абстрагируя ВМ не только от оборудования, но и от гипервизоров. Это позволяет совместно использовать в одной IT-инфраструктуре различные гипервизоры, обычно несовместимые между собой. А также объединять все виртуальные ресурсы в единый пул с централизованным интерфейсом управления, распределения и контроля.

Структуру облачной виртуализации можно представить послойно: серверы, гипервизоры, облачная платформа, виртуальные машины с гостевыми ОС и приложениями

Получается, виртуализация — это мост для перехода к облакам. А облачные платформы открывают новые возможности использования виртуальной IT-инфраструктуры. Например, можно организовать доступ к ресурсам множеству пользователей, разместить на разных гипервизорах изолированные проекты и объединять разные гипервизоры под общим управлением. Это и есть задачи провайдера.

Облачные платформы помогают компаниям гибко управлять IT-инфраструктурой, и мгновенно ее масштабировать. По запросу пользователя выделяется столько ресурсов, сколько нужно приложениям компании. Это позволяет поддерживать бесперебойную работу даже в условиях меняющихся нагрузок.

Основные преимущества виртуальной IT-инфраструктуры в облаке

Экономия. Виртуализация в облаке позволяет сэкономить на развертывании и обслуживании IT-инфраструктуры. Если облако развернуто на собственном оборудовании компании, требуется меньше физических серверов. Значит, ниже энергопотребление системы, а это основная статья расходов на IT. При использовании публичного облака не нужно организовывать и обслуживать собственную систему, этим занимается провайдер. Также у публичных облачных сервисов прозрачное ценообразование, расходы на IT предсказуемы — чаще всего используется модель оплаты за реальное потребление (pay-as-you-go). Если компания не потребляет ресурсы виртуальной инфраструктуры, то ничего не платит.

Эластичное масштабирование. Виртуальная IT-инфраструктура легко подстраивается под потребности бизнеса. Компания покупает только те ресурсы, которые ей нужны, а при необходимости мощности можно добавить. В период простоя бизнеса не придется переплачивать за простаивающие мощности. Кроме того, облако поможет справиться с пиковыми нагрузками. Например, в публичных облаках возможности масштабирования почти безграничны — провайдер может выделить практически любой объем ресурсов. Гибкое масштабирование полезно и в периоды тестирования бизнес-гипотез — дополнительные мощности можно развернуть на время тестов, а потом свернуть. Стартапы могут тестировать идеи без затрат на создание инфраструктуры — она растет вместе с компанией, по мере роста подключаются дополнительные мощности облака.

Оптимизация процессов, упрощение работы IT-отдела. Можно быстрее разрабатывать программное обеспечение, построив масштабируемую и надежную среду автоматизированной разработки и тестирования в облаке. Крупные провайдеры создают в облаке экосистемы из всех нужных для этого сервисов. Они дают не только базовые ресурсы, но и приложения в маркетплейсе и PaaS-сервисы (базы данных, среды обучения ИИ и так далее). Это позволяет получать из облака уже настроенные платформы и приложения без расходов на администрирование. Многие новые технологии первым делом появляются в облаках, в частности в публичных.

Безопасность данных, выполнение требований регулятора и аттестации. Законы, регулирующие обращение с персональными данными (ПДн), такие как ФЗ-152 и GDPR, подразумевают выполнение ряда сложных требований. Вместо того чтобы строить инфраструктуру, соответствующую требованиям, самостоятельно, можно сразу получить ее в облаке. Перенос инфраструктуры в виртуальную среду снижает риски потери данных. Проще и дешевле делать бэкапы и восстанавливать систему, обеспечить катастрофоустойчивость инфраструктуры в случае отказа оборудования, сети, сбоя приложений — многие облака по умолчанию предлагают встроенные сервисы для решения этих задач.

Надежность. Провайдер облака гарантирует определенные показатели доступности сервисов, заданные параметры уровня обслуживания (SLA). Например, SLA 99,95% означает, что время простоя системы не превышает 5 часов в год.

Как бизнес использует виртуальную IT-инфраструктуру

Современные облачные сервисы подходят для большинства задач. Технологии виртуализации и систем хранения данных позволяют переносить в облако даже сложные системы.

Компании используют облачную модель и в качестве основной архитектуры, и в гибридной схеме, сочетая её с частными облаками, собственными или взятыми в аренду физическими серверами.

Часто встречается гибридная схема, когда у компании есть и локальная инфраструктура, и облачная. При этом облако может быть основной площадкой, и резервной — например, использоваться для хранения резервных копий или служить полноценной резервной инфраструктурой для оперативного аварийного восстановления.

Бывает и так, что различные IT-сервисы распределены между собственной и облачной инфраструктурой. Например, на облачной платформе может быть боевая система, а в локальной инфраструктуре — среда разработки и тестирования, или наоборот.

Источник

Когда нужна виртуальная IT-инфраструктура в облаке

Облачные платформы нужны, если только виртуализация не позволяет удовлетворить потребности компании:

  1. Потребность в IT-ресурсах неодинакова: бывают сильные всплески и простои — облако проще и дешевле масштабировать, чем физическое оборудование, не надо платить за простаивающие мощности.
  2. Компания только начинает работу, например, это стартап. Проще организовать IT-инфраструктуру в облаке, которая будет расти вместе с компанией, чем покупать и обслуживать собственные серверы.
  3. Нужно снизить нагрузку на собственную инфраструктуру, оптимизировать расходы на электроэнергию, обслуживание ЦОД и персонал.
  4. Бизнес быстро растет и надо постоянно добавлять новые мощности к работающей IT-инфраструктуре.
  5. Нужно протестировать новое направление — это дешевле и проще сделать в облачных средах без покупки дополнительного оборудования. Также облачную IT-инфраструктуру можно постоянно использовать для тестирования и разработки нового ПО без риска для боевой системы.
Ссылка скопирована!

Что еще почитать про ИТ-бизнес