Kaikki virtualisoinnista, osa 2/4
Pertti Hämäläinen • Piirros: Petri Rotsten
Kaikki virtualisoinnista, osa 2/4
Hallitusti ylös ja uneen
Palvelinvirtualisointi on muuttunut lisäarvon tuojasta perustoiminnoksi, josta ei enää voi periä erillistä hintaa. Tekniikan arkipäiväistyessä ohjelmistotalojen kilpailu on siirtynyt hallintaratkaisuihin.
irtualisointi ei ole mikään uusi asia tietokoneiden maailmassa. Usean sovelluksen tai käyttäjän tukeminen ajamalla samassa tietokoneessa rinnakkain useita käyttöjärjestelmäinstansseja lanseerattiin alun perin jo nelisenkymmentä vuotta sitten, kun IBM toi tekniikan suurtietokoneisiinsa.
Sittemmin keksintöä on toteutettu mitä erilaisimmissa valmistajakohtaisissa arkkitehtuureissa, joista osa on jo ehtinyt poistua markkinoilta. Nykyään virtualisointi on perustekniikkaa muun muassa IBM:n suurtietokoneissa sekä monien valmistajien unix-pohjaisissa palvelimissa.
Virtualisoinnista on kehitetty lukuisia teknisesti erilaisia versioita. Terminologia on hiukan horjuvaa, mutta yleensä täysvirtualisoinnin nimellä tunnetut ratkaisut tarjoavat käyttöjärjestelmille ajoympäristöksi täydellisen virtualisoidun laitteiston. Silloin ei vieraskäyttöjärjestelmiä eikä sovelluksia tarvitse erikseen sovittaa virtualisoituun ympäristöön, ellei niiden ohjelmoinnissa ole käytetty erityisen laitteistoriippuvia ratkaisuja.
Virtualisointia massoille
Pc-maailmasta lähtöisin olevissa Intelin tai AMD:n suorittimiin perustuvissa palvelimissa ei alun perin ollut otettu virtualisointia mitenkään huomioon suoritinarkkitehtuuria suunniteltaessa. Suoritinten käskykannan ongelmallisimmat käskyt jouduttiinkin korvaamaan virtualisointiohjelmissa toteutetuilla emuloinneilla.
Tämä onnistui vihdoin vuonna 1999 Vmware-nimiselle yritykselle, joka on nykyään tallennusjärjestelmillä suuruutensa luoneen EMC:n tytäryhtiö. Jo ennen fuusiota nopeasti kasvanut yritys sai myös kilpailijoita – virtualisointiohjelmien tekijöitä on markkinoilla tätä nykyä kirjaimellisesti kymmenittäin.
Suoritinvalmistajat huomasivat pian tuotekehittelyn paikan ja kehittivät tukeaan virtualisoinnille. Intel VT ja AMD-V kypsyivät markkinoille pitkällisen kehitys- ja markkinointirumban jälkeen pari vuotta sitten. Vielä tämänkään jälkeen pc-palvelimet eivät toteuta virtualisointia valmistajakohtaisten palvelinarkkitehtuurien tapaan alusta loppuun laitteistotasolla.
Uusi arkkitehtuuri kuitenkin helpotti virtualisoinnin ohjelmoimista merkittävästi. Virtualisoinnin toteuttamiseen ei enää tarvittu täydellistä isäntäkäyttöjärjestelmää, vaan kevyt ja kompakti, hypervisorin nimen saanut virtualisointikerros. Sen alaisuudessa voidaan ajaa erillisiä käyttöjärjestelmäinstansseja rinnakkain.
Hypervisoreista onkin tullut kulutustavaraa, jota myydään nimelliseen hintaan, levitetään palvelinlaitteiden vakio-ohjelmina tai tarjotaan ilmaiseksi ladattavina versioina. Näillä voi jo toteuttaa yhden fyysisen palvelimen virtualisointiratkaisuja, mutta ajan kuluessa tarpeet kasvavat. Varsinainen liiketoiminta rakennetaankin lisäarvoa tuovien hallintaohjelmistojen ja palvelujen varaan.
Tänä päivänä johtavat palvelinvalmistajat tukevat Suomessa aktiivisesti kolmea palvelinvirtualisointiratkaisua. Vmwaren rinnalle ovat nousseet Microsoftin Windows Server 2008:n yhteydessä lanseeraama Hyper-v sekä Linux-lähtöinen Xen erityisesti Xensource-yhtiön vuonna 2007 ostaneen Citrixin Xenserver-tuotteistuksena. Kaikki tukevat sekä Windows- että Linux-palvelinten virtualisointia.
Tarjonnan eroja
Vmware on ehtinyt kehittää monipuolisimman ohjelmistotarjonnan Esx- ja Esxi-hypervisoriensa kylkeen. Perusohjelmistot ovat hallintakonsolin tarjoava Vcenter Server sekä kolmena laitoksena saatavissa oleva Vmware Virtual Infrastructure 3.
Virtual Infrastructure toteuttaa aina vähintään tallennustilan virtualisoinnin ulkoisille massamuistijärjestelmille sekä virtuaalikoneiden päivitysten hallinnan ja varmistukset. Kevein Foundation-versio ei muuta teekään, väliversio Standard osaa käynnistää virtuaalipalvelimia automaattisesti uudelleen korkean käytettävyyden takaamiseksi. Laajin ja kallein Enterprise-versio sisältää lisäksi Vmotionin eli virtuaalikoneiden ajonaikaisen siirron laitteistosta toiseen sitä tukevine resurssien- ja virranhallintatoimintoineen.
Yhtiö on havainnut, että asiakkaat ovat valmiita maksamaan hyvin toteutetusta hallinnasta ja automatisoinnista. Teknologiajohtaja Jussi Lehtinen Suomen EMC:ltä kertoo, että neljä viidestä Virtual Infrastructure -ratkaisun hankkivasta suomalaisasiakkaasta valitsee juuri Enterprise-version katkottomien päivitysten ja kapasiteetin lisäysten saavuttamiseksi.
Suurempien ja kriittisempien ympäristöjen käytettävyyden kohottamiseen Vmware tarjoaa Site Recovery Manageria. Lehtisen mukaan näitä on Suomeen implementoitu jo runsaasti; tuote alkaa kiinnostaa siinä vaiheessa, kun virtuaalipalvelinten määrä kasvaa muutamaa kymmentä suuremmaksi ja halutaan kahdentaa konesali jatkuvuuden turvaamiseksi.
Hallittavissa samoin välinein
Citrix puolestaan tarjoaa Xenserveristä neljää eri versiota. Yhtä palvelinta tukeva Express-versio sopii lähinnä kokeiluun, Standard-versio tukee jo monen palvelimen hallintaa Xencenter-konsolilta. Enterprise-versiossa on mukana muun muassa resurssipoolit sekä ensimmäisenä ja vieläkin ilmeisesti ainoana Xen-tuotteistuksena Vmwaren Vmotionia vastaava Xenmotion. Platinum-versio tarjoaa palvelinten dynaamisen provisioinnin.
Xenserver on hyvä vaihtoehto yritykselle, jonka palvelinvastaavat ovat kotonaan Linux-ympäristössä, vaikka senkin hallintakäyttöliittymä toimii Windowsin alla. Toiminnallisuudeltaan Xenserver on hyvinkin verrattavissa Vmwaren keskeisimpiin ohjelmistoihin.
Microsoft ehti virtualisointimarkkinoille viimeisenä, ja sen Hyper-v on vielä kilpailijoihinsa verrattuna toiminnoiltaan jäljessä. Esimerkiksi virtuaalipalvelimen ajonaikainen siirto fyysiseltä laitteistolta toiselle toteutuu vasta beetavaiheessa olevassa R2-versiossa.
Microsoftin vahvuutena on kuitenkin Hyper-v:n integroituminen Windows-palvelinten tuttuihin välineisiin kuten Server Manageriin ja Mmc-hallintakonsoliin. Enterprise Server Management Suiteen kuuluva Virtual Machine Manager tarjoaa edistyneempiä provisointi- ja migraatiotoimintoja.
Citrixin teknologiajohtaja Simon Crosby, joka työskenteli vastaavissa tehtävissä Xensource-yhtiössä ennen sen sulautumista Citrixiin, on kertonut Microsoftin Hyper-v:n olevan itse asiassa eräs toteutus Xenin referenssiarkkitehtuurista. Yhteisen vhd-formaatin ansiosta Microsoftin Hyper-v ja Citrixin Xenserver ovat pitkälle yhteensopivia ja helposti hallittavissa samoin välinein.
Microsoft ja Citrix tekevätkin läheistä yhteistyötä jo entuudestaan tutun kaavan mukaisesti: kun Citrix on laajentanut Microsoftin Terminal Services -toimintoa laajempiin ja raskaampiin ympäristöihin omilla ratkaisuillaan, Xenserver tarjoaa Microsoftin palvelinvirtualisoinnin käyttäjille kivuttoman kasvupolun ennen Microsoftin oman tarjonnan kypsymistä.
Standardeja peliin
Hypervisorien perustoiminnoista alkaa alalla jo vallita melko pitkälle viety yksimielisyys. Tekniikan kehityksen tässä vaiheessa käyttäjäkunnassa herää halu standardointiin ja yhdenmukaisiin menettelyihin.
Pc- ja palvelinhallinnan rajapintojen standardointia jo vuodesta 1992 edistänyt DMTF (Distributed management task force) käynnistikin viime vuonna virtualisoinnin hallinnan standardointihankkeen vmanin. Työryhmä toivoo uuden hankkeensa tulosten yleistyvän yhtä laajaan käyttöön kuin aiempien standardiensa cimin ja wbemin kohdalla on käynyt
DMTF:llä on keskeisten toimijoiden tuki takanaan: Virtualisointiohjelmien tekijöistä Microsoft, Vmware ja Citrix, hallintaohjelmien tekijöistä Dell, HP ja IBM osallistuvat aktiivisesti työryhmän toimintaan.
Ensimmäinen määritys, ovf (open virtualization format), julkaistiin jo syksyllä, ja se standardoi virtuaalikoneiden rajapinnat Linux- ja Windows-ympäristöissä. Vmanin käytäntöjä noudattavat hallintaohjelmistot voivat ottaa käyttöön ja hallita ovf:n mukaisia virtuaalikoneita riippumatta niiden sisäisestä toteutustavasta.
Vaikka palvelinkeskuksissa ei vielä moneen vuoteen päästänekään täysin valmistajariippumattomaan virtuaalikoneiden automaatioon, käsityön määrä vähenee vuosi vuodelta.
Palvelinten nousu ja tuho
Vmwarella on joukko lisäarvo-ohjelmistoja, joilla on käyttöä erityisesti määräaikaisten ja tilapäisten virtuaalikoneiden hallinnassa.
Varsinkin palvelutalojen käyttämällä Lifecycle Managerilla varmistetaan, että virtuaalikoneita provisioidaan hallitun prosessin mukaisesti eikä tarpeettomaksi jääneitä koneita jää turhaan syömään resursseja. EMC:n tuotteita edustavan Proact Finlandin toimitusjohtajan Osmo Laidan mukaan tuote sopii hyvin myös korkeakouluympäristöihin, joissa projektien ja oppilaiden jatkuvasti vaihtuessa virtuaalikoneita joudutaan luomaan ja hävittämään jatkuvasti.
Lab Managerilla taas voidaan luoda helposti ja nopeasti tilapäisiä virtuaalikoneita tai useamman koneen ympäristöjä virtuaaliverkkoineen sovelluskehityksen ja testauksen tarpeisiin. Tuotetta tapaa Suomessa etenkin ohjelmistotalojen käytössä.
Stage Manager on tarkoitettu automatisoimaan esituotanto- ja tuotantoonsiirtovaiheita, joissa tarvitaan käyttöönottotestauksia ja pilotointia varten runsaasti virtuaalipalvelimia tiukan projektinhallinnan alaisuudessa. Tuote on uusi, ja Suomessa siitä on Vmwaren mukaan vasta muutamia asennuksia.
Järjestelmänhallinta virtualisoidussa ympäristössä
Vähänkään isommissa datakeskuksissa ei palvelinlaitteita hallita pelkästään laitetoimittajien hallintaohjelmien avulla, vaan hallinnan rutiinit on tuotu yhdenmukaisten käyttöliittymien alle. Riippumattomia järjestelmänhallintaohjelmien toimittajia ovat muun muassa Computer Associates ja BMC Software, ja laitteistotoimittajista palvelutaloiksi laajentuneista toimittajista esimerkiksi IBM ja HP tarjoavat kehittyneitä hallintaohjelmia.
Vaikka IBM on tarjonnut virtualisointiteknologiaa itse kehittämilleen laitteistoarkkitehtuureille jo vuosikymmeniä, Intel- ja AMD-palvelimissa yhtiö tukee Vmwaren ja Microsoftin virtualisointiohjelmistoja sekä Xeniä Suse- ja Redhat-alustoilla. Järjestelmäarkkitehti Teppo Seesto yhtiön järjestelmä- ja teknologiaryhmästä kertoo, että vielä muutama vuosi sitten asiakkailla tapasi lähes pelkästään Vmwaren ratkaisuita, mutta useamman ympäristön käyttö on yleistynyt nopeasti.
Seeston mukaan virtualisointiohjelmisto ei ole monellekaan asiakkaalle strateginen päätös, vaan tekniikka tulee taloon kokeilujen myötä tai sovellusten tarpeiden mukaan. Tämä johtaa fragmentoitumiseen ja luo tarvetta alustasta riippumattomien hallintaohjelmien käytölle.
IBM:n palvelinhallinnan perusohjelmisto, IBM Systems Director, on laajennettavissa lisäosilla. IBM Virtualization Manager tukee paitsi edellä mainittuja x86- ja x64-ratkaisuja myös IBM:n omia Power-unix-laitteita. Sen avulla voi helpottaa virtuaalikoneiden määrittelyä, luontia, käyttöönottoa ja hallintaa yhdenmukaisin menettelyin alustasta riippumatta.
Ohjelma ei keksi pyörää uudelleen, vaan integroituu virtualisointiohjelmistojen tarjoamiin hallintamenettelyihin, selvittää Seesto. Esimerkiksi virtuaalikoneen ajonaikainen siirto fyysiseltä laitteistolta toiselle tapahtuu Vmware-ympäristössä Vcenter Serverin Vmotion-toiminnon avulla. Xen-ympäristössä käytetään hyväksi tämän omia korkean käytettävyyden toimintoja. Yhteinen käyttöliittymä helpottaa palvelinhallinnan rutiineita ja vähentää alustakohtaisen osaamisen tarvetta.
Pitemmälle viedyt järjestelmänhallintaohjelmistot ottavat huomioon myös virtuaalipalvelimissa toimivat sovellukset sekä niiden tarpeet ja auttavat suurtenkin ympäristöjen automatisoimisessa. Konsultoiva asiantuntija Kauko Kautto IBM:n ohjelmistoryhmästä kertoo, että tähän tarkoitukseen on tarjolla IBM Tivoli -hallintaohjelmistot.
Esimerkiksi IBM Tivoli Provisioning Manager hoitaa nimensä mukaisesti virtuaalikoneiden provisioinnin. Saman tuoteperheen Intelligent Orchestrator osaa siirrellä virtuaalikoneita ja työkuormia fyysisten palvelinten välillä kuormituksen ja aikataulutuksen mukaisesti optimoiden. Application Dependency Discovery Manager puolestaan tutkii sovellusten ja virtuaalikoneiden väliset riippuvuudet, joiden tunteminen on välttämätöntä siirryttäessä yksinkertaisesta palvelinvirtualisoinnista kohti palvelujen tuottamisen automatisointia
