Что такое виртуализация серверов

Технология виртуализации - это разделение аппаратных ресурсов одного сервера между большим числом виртуальных машин (VPS-серверов). Используя виртуализацию, можно “разделить” один физический сервер на несколько виртуальных, которые могут иметь разный набор программного обеспечения и операционных систем, а также разделены и изолированы друг от друга.

Зачем нужна виртуализация

Виртуализацию используют для таких целей:

1. Материальная выгода. Для реализации нескольких отдельных проектов достаточно купить только один физический сервер и на нем с помощью виртуализации развернуть несколько контейнеров с нужными ресурсами и набором ПО. К тому же парк серверов и количество администраторов сводятся к минимуму.
2. Безопасность. Виртуализация полностью изолирует виртуальные машины друг от друга. ПО, установленное на одном сервере, никак не “пересекается” с ПО другого виртуального сервера.
3. Универсальность. Виртуальные машины проще “перенести” на другой физический сервер, чем менять на нем оборудование. Это относится и к резервным копиям. Настроить копирование и развертывание виртуальных машин на другом “железе” удобнее и быстрее.
4. Гибкость. В любой момент вы можете урезать или увеличить любые выделяемые ресурсы (CPU, RAM, дисковое пространство)  для вашего виртуального сервера. Также вы можете легко и быстро удалить/создать новый сервер или выключить текущий. Остальные виртуальные машины на физическом сервере при этом и далее будут работать. 

Какими бывают типы виртуализации

Все VPS/VDS-серверы работают на основе технологии виртуализации. С точки зрения реализации технологии, виртуализацию можно разделить на:

• программную;
• аппаратную.

Сама технология виртуализации невозможна без использования гипервизора - функции, которая позволяет создавать и управлять на сервере множеством виртуальных машин. Гипервизором может быть как обычная операционная система (ОС) с функцией гипервизора, так и специализированная операционная система-гипервизор.

На виртуальной машине находится своя собственная операционная система, называемая гостевой. Операционная система, работающая на физическом сервере, называется хост-системой.

Гипервизор применяется и при программной, и при аппаратной виртуализации.

Программная виртуализация

Разделение ресурсов сервера осуществляется средствами операционной системы, и все виртуальные машины  используют общее программное ядро. 

Требование программной виртуализации: гостевая ОС должна быть одинакова с хост-системой.

Преимущество программной виртуализации - скорость и легкость настройки. Виртуальные машины создаются очень быстро. 

Недостаток - это невозможность полноценного разделения ресурсов, в связи с чем нагрузка на одну из виртуальных машин может сказаться на работе других виртуалок,  расположенных на том же сервере.

Схема работы программной виртуализации

Аппаратная виртуализация

При аппаратной виртуализации на сервере-хосте устанавливается обычная операционная система и создаются полностью изолированные друг от друга виртуальные машины, каждая из которых имеет свою собственную полноценную ОС и использует в работе ее ядро.

При аппаратной виртуализации гостевая операционная система не обязательно должна совпадать с ОС-гипервизором. 

Преимущество аппаратной виртуализации - полноценное разделение ресурсов сервера. Одна виртуальная машина не может влиять на скорость работы других и уменьшать количество выделенных им ресурсов. 

Недостаток - аппаратная виртуализация работает немного медленнее программной, так как необходимо эмулировать работу всей аппаратуры сервера-хоста для виртуальных машин и контролировать функционирование операционной системы каждой из них.

Для ускорения работы аппаратной виртуализации используется паравиртуализация, принцип действия которой основан на том, что гостевая операционная система “знает”, что работает внутри виртуальной машины и может пользоваться некоторыми функциями, предоставляемыми гипервизором. Это ускоряет работу системы за счет того, что ей не приходится эмулировать работу всей виртуальной машины.

Полноценная поддержка паравиртуализации со стороны гостевых ОС есть в системах с открытым исходным кодом, таких, как Linux.

Схема работы паравиртуализации

Решения для виртуализации и их особенности

Рынок решений виртуализации предлагает различные варианты.

Они могут быть платными и бесплатными, различаться:

• по типу хост-платформ;
• по специализации для гостевых систем (Windows или Linux);
• по варианту виртуализации (программная или аппаратная);
• и другим критериям. 

Рассмотрим популярные системы виртуализации, их преимущества и недостатки.

OpenVZ

Рейтинг VPS серверов с типом виртуализации OpenVZ

Тип виртуализации - программная.

Платформа - Linux.

Популярна у хостинг-провайдеров для дешевых тарифов виртуальных серверов.

VPS/VDS-серверы на OpenVZ нестабильны в работе из-за неравномерного распределения ресурсов между отдельными виртуальными машинами.

Провайдеры часто практикуют на этой платформе оверселлинг, то есть запускают на одном физическом сервере слишком большое количество виртуальных серверов, что приводит к недостатку ресурсов и медленной работе.

Оверселлинг - принцип, когда провайдер услуги продает больше ресурсов, чем может предоставить. Расчет делается на то, что не все пользователи одновременно применяют все ресурсы. Умеренный оверселлинг практикует большинство провайдеров, и он почти незаметен для пользователей. Если провайдер экономит на количестве серверов и продает в разы больше ресурсов, чем владеет, тогда виртуальные серверы могут заметно “тормозить” и работать нестабильно.

Virtuozzo

Рейтинг VPS серверов с типом виртуализации Virtuozzo

Тип виртуализации - программная.

Платформа - Linux.

Virtuozzo - коммерческая версия и более надежный аналог OpenVZ, разрабатывается компанией Parallels. Все нововведения сначала появляются в платной версии Virtuozzo и лишь затем переходят в OpenVZ. Но основные преимущества использования Virtuozzo заметны, в первую очередь, провайдерам хостинга.

Система стоит дорого, но все недостатки, описанные выше для бесплатной версии OpenVZ, сохраняются.

KVM 

Рейтинг VPS серверов с типом виртуализации KVM

Тип виртуализации - аппаратная.

Платформа - Linux.

KVM - бесплатная система аппаратной виртуализации.  

Система гарантирует:

• стабильность;
• постоянные обновления;
• широкую поддержку у хостинг-провайдеров.

Аппаратная система виртуализации обеспечивает полноценное выделение ресурсов для виртуальной машины, что гарантирует большую стабильность работы и затрудняет оверселлинг.

Для работы KVM требует на сервере центральный процессор с поддержкой виртуализации.

XEN

Рейтинг VPS серверов с типом виртуализации XEN

Тип виртуализации - аппаратная.

Платформа - Linux. 

XEN обеспечивает стабильное и гарантированное выделение ресурсов для виртуальных машин, как и KVM. Их достоинства идентичны. Для ядра хост-системы Linux XEN поставляется в виде отдельного модуля, соответственно, требуется перекомпиляция ядра.

Hyper-V

Рейтинг VPS серверов с типом виртуализации Hyper-V

Тип виртуализации - аппаратная.

Платформа - Windows Server. 

Hyper-V - решение аппаратной виртуализации от компании Microsoft. Hyper-V хорошо работает с виртуальными машинами Windows, поэтому в хостинге применяется в первую очередь для этой платформы.

Используется в качестве системы виртуализации на облачной платформе компании Microsoft - Azure.

Как коммерческая система требует оплату за лицензию на использование.

VMWare

Рейтинг VPS серверов с типом виртуализации VMWare

Тип виртуализации - аппаратная.

Платформа - Linux и Windows Server.

Бесплатная версия VMWare рекомендуется для владельцев выделенных серверов, которые хотят самостоятельно создавать VPS/VDS на своем физическом сервере.

В бесплатной версии отсутствуют некоторые возможности, например, создание кластеров, миграции сетевых хранилищ и т.п.  Для индивидуального использования это неплохое решение.

Лицензия на использование платной версии VMWare достаточно дорогая, поэтому, как правило, провайдеры хостинга не применяют ее для услуги “виртуальный сервер”.

Какую технологию виртуализации выбрать

Если вы выбираете VPS/VDS

Мы советуем выбирать провайдеров, которые применяют системы виртуализации KVM и XEN, обеспечивающих максимальную стабильность и  бесперебойную работу виртуальных серверов.

Обе системы:

• работают  надежно;
• поддерживают ускорение работы гостевой операционной системы за счет паравиртуализации. 

Провайдеры строят свою инфраструктуру на основе какого-то одного из этих решений и выбора пользователю не предоставляют.

Что касается OpenVZ, то ее используют на самых дешевых тарифах VDS. Для задачи хостинга сайтов их можно заменить дорогим тарифом обычного виртуального хостинга, который будет работать более стабильно.
 
OpenVZ подходит только для тех пользователей, которым обязательно нужен свой отдельный виртуальный сервер за минимальную цену и не слишком важна гарантия доступности ресурсов.

Этот вариант категорически не подходит тем пользователям, которым необходим полноценный сервер и определенные компоненты ядра Linux, например, драйвер аудио или модули криптографии.

Большинство хостеров сейчас уже не предлагают решения на базе OpenVZ.

Чтобы выбрать провайдера с нужной технологией виртуализации для своего выделенного сервера, воспользуйтесь рейтингами хостеров, применяющих  OpenVZ,  KVM и XEN.

Если вы создаете VPS/VDS на выделенном сервере

Для выделенного сервера стоит использовать одну из технологий аппаратной виртуализации.

Выбор между KVM и XEN для платформы Linux будет зависеть от того, с какой из этих систем лучше знаком заказчик или системные администраторы его организации.

Также для выделенного сервера можно рассмотреть применение коммерческой системы VMWare, которая предлагает высокую надежность и поддержку со стороны производителя. 

Для серверов, ориентированных на платформу Windows, самым логичным решением будет использование гипервизора Hyper-V.

Комментарий эксперта Григорий Бабич, менеджер по развитию продукта в Timeweb Мы в Timeweb прошли долгий путь к подходящей для нас системе виртуализации. В идеале хотели прийти к полной автономности клиентов VDS от соседей по их серверу. Забегая вперёд, скажу, что у нас это получилось. Но давайте по порядку: 1. OpenVz – использовали такую виртуализацию на ранних этапах и быстро пришли к выводу, что оверселлинг не про нас. Хотели сделать виртуальные машины клиентов автономными друг от друга, а такой формат виртуализации нас технически в этом ограничивал. Поэтому было решено переезжать на Xen. 2. XEN – классная система, с которой мы добились заветной автономности, а, значит, и стабильной производительности для наших клиентов. Мы как будто были на верном пути, но хотелось лучше, поэтому наши специалисты приступили к тестам доступных на тот момент систем. 3. KVM – система, установленная сейчас на всех серверах VDS (пока писали этот комментарий, переводились последние серверы). На первый взгляд, эта система не отличается от XEN, но результаты тестов показали повышение производительности. Это, кстати, не единственный способ, которым мы пытаемся прокачать услугу VDS. За последние годы вместе с виртуализацией прокачали наши серверы высокоскоростными SSD-дисками, сделали линейку тарифов с упором на мощный процессор и начали размещать серверы в Европе.