Диплом_Пушкин_СВ

трудностью правильной оценки возвращения инвестиций, многие проекты по виртуализации увенчались неудачей. По результатам исследований,

проведенных Computer Associates среди различных компаний,

предпринявших попытки виртуализации, 44 процента не могут охарактеризовать результат как успешный. Это обстоятельство сдерживает многие компании, планирующие проекты по виртуализации. Проблему составляет также факт отсутствия по-настоящему грамотных специалистов в этой области.

За последнее время множество новых игроков пришли на этот рынок,

множество релизов платформ виртуализации и средств управления, а также немалое количество заключенных партнерских соглашений и альянсов,

говорят о том, что в будущем технология окажется очень и очень востребованной. Рынок средств виртуализации находится в заключительной стадии своего формирования. Множество производителей аппаратного обеспечения заявили о поддержки технологий виртуализации, а это верный залог успеха любой новой технологии. Виртуализация становится ближе к людям: упрощаются интерфейсы для использования виртуальных машин,

появляются, не закрепленные пока официально, соглашения об использовании различных средств и техник, упрощается миграция с одной виртуальной платформы на другую. Безусловно, виртуализация займет свою нишу в списке необходимых технологий и инструментальных средств при проектировании IT-инфраструктуры предприятий. Обычные пользователи также найдут свое применение виртуальным машинам. С ростом производительности аппаратных платформ настольных компьютеров появится возможность поддерживать на одной машине несколько пользовательских окружений и переключаться между ними.

Производители аппаратного обеспечения также не собираются оставаться на месте: помимо существующих техник аппаратной виртуализации, вскоре появятся аппаратные системы, нативно

поддерживающие виртуализацию и предоставляющие удобные интерфейсы

51

для разрабатываемого программного обеспечения. Это позволит быстро разрабатывать надежные и эффективные платформы виртуализации.

Возможно, что любая устанавливаемая операционная система будет сразу виртуализовываться, а специальное низкоуровневое ПО, при поддержке аппаратных функций, будет осуществлять переключение между запущенными операционными системами без ущерба для производительности.

Сама идея, заложенная в технологиях виртуализации, открывает широкие возможности по их использованию. Ведь, в конечном счете, все делается для удобства пользователя и упрощения использования привычных ему вещей.

2.5. Выводы.

Безусловно, в рамках данной работы невозможно рассмотреть и учесть все аспекты виртуализации. Выше были рассмотрены основные понятия и термины для понимания «облачных технологий».

Проанализировав данные, я пришел к выводу, что виртуализация серверов – это эффективное вложение средств. Если компания развивается,

то будет необходимо развивать и инфраструктуру, т.к. виртуальная среда имеет такое важное свойство как «легкая масштабируемость» - это возможно сделать быстро и без потерь. Поэтому и другим свойствам, можно сделать вывод – виртуализация сегодня, это вложение финансов в будущее компании.

Компании, которые занимаются информационными технологиями,

следят за последними тенденциями в сфере ИТ. Чтобы быть конкурентоспособными, следует не только следить за тенденциями, но и находить им реальное применение.

52

Раздел 3. Проектная часть

3.1. Анализ требования к системе.

Исходя из деталей технического требования, следует выбрать направление и метод решения поставленной задачи.

Для упрощения поиска решения следует разбить общую задачу планирования на подзадачи.

Требуется спроектировать гибкую систему, с широкими возможностями конфигурирования и настройки. Система должна обеспечивать сокрытие внутренней структуры сети и возможности внешнего доступа к избранным сервисам.

Планирование применения решений виртуализации. Требуется оценить преимущества внедрения этих решений, а так же выявить основные недостатки и найти решения для минимизации этих недостатков.

Программное обеспечение выбирается платное, т.к оно более простое в обслуживании, по сравнению с open sourse имеет широкий функционал возможностей.

Планирование сетевой архитектуры ЦОД. Сетевая архитектура планируется, исходя из сервисной нагрузки ЦОД. Это необходимо для планирования вычислительной сети ЦОД.

3.1.1. Анализ требований к сетевым сервисам и серверному

сегменту.

Согласно техническому заданию центр обработки данных должен

предоставлять возможности работы следующих сервисов:

HTTP-сервер для доступа к сайту компании.

Сервисы терминального доступа пользователей компании из внешней сети к внутренним ресурсам предприятия.

53

Согласно задаче, надо использовать серверное программное относящиеся к линейке Windows.

Веб-сервер - это сервер, принимающий HTTP-запросы от клиентов,

обычно веб-браузеров, и выдающий им HTTP-ответы, обычно вместе с

HTML-страницей, изображением, файлом, медиа-потоком или другими данными. Существует кроссплатформенные реализации HTTP-серверов.

Предположительно будем использовать веб сервер с открытым исходным кодом, для уменьшения затрат на лицензирование.

Так как предприятию нужно использовать терминальный доступ пользователей компании из внешней сети к внутренним ресурсам предприятия, должны быть предоставлены соответствующие сервисы. Такие сервисы представлены множеством служб, например telnet, ssh, vnc, radmin, rdesktop. Существует как проприетарные сервисы терминального доступа,

так и ПО с открытым исходным кодом под различные ОС.

Сервисы для резервного копирования могут быть представлены как простыми автоматизированными скриптами копирования информационных баз в отдельное хранилище, так и сложными системами,

предусматривающими использование различных методов создания резервных копий, схем и расписаний, для управления процессом резервного копирования. Эти сервисы будут планироваться исходя из конфигурации программной среды и аппаратной составляющей ЦОД.

Для того чтобы обеспечить возможность автоматического восстановления работоспособности этих сервисов в случае аппаратных или программных сбоев должна быть избыточность серверного оборудования.

Увеличить эффективность использования серверного оборудования может применение решений виртуализации. Кластер виртуализации это множество систем виртуализации, имеющих общую систему управления,

единое хранилище данных и общие сетевые ресурсы (планирование виртуализации будет подробно рассмотрено далее).

Для реализации возможности создания кластера должно быть

54

использовано как минимум два физических сервера, имеющих соответствующую производительность и возможности для обеспечения работы всех сервисов на одном из них, в случае аппаратного или программного сбоя другого сервера.

Выбор аппаратной составляющей для физических серверов будет вытекать из решений виртуализациии. Возможности этих решений будут рассмотрены далее.

Единое хранилище должно предоставлять серверам возможности для совместного доступа к информации.

Выбор системы хранения для центра обработки данных это относительно непростая задача. Согласно техническому заданию должна быть использована надежная и гибкая система, поддерживающая возможности создания отказоустойчивого массива дисковых накопителей, с

возможностями масштабирования и расширения возможностей системы.

Дополнительные требования на основное хранилище данных накладывает система виртуализации:

Должен предоставляться единовременный доступ к ресурсу основного хранилища для всех мониторов виртуальных машин.

Высокое быстродействие основного хранилища для эффективного взаимодействия сервисов.

Отказоустойчивость на уровне выхода из строя любого накопителя в массиве.

Наиболее подходящим решением для организации требуемого хранилища будет использование NAS (Network Attached Storage) с

высокоскоростным дисковым интерфейсом SAS (Serial Attached SCSI), что обеспечит высокое быстродействие и возможности масштабирования системы хранения.

Подобные возможности накладываются на хранилище для резервного копирования, с некоторыми дополнениями:

55

Хранилище должно быть надежным, при необходимости должен обеспечиваться быстрый доступ к резервным копиям.

Требования к накопителям, применяемых в системе для хранения резервных копий следующие: невысокая стоимость, большой объем, но умеренное быстродействие (допускается меньшее быстродействие, чем подсистема накопителей основного хранилища)

Таким образом, для хранилища резервных копий также подходит NAS-

хранилище, но с меньшими требованиями к быстродействию.

Для устранения "узких мест" в сетевой среде передачи данных должна использоваться технология объединения каналов. При этом полоса пропускания между коммутатором и основным хранилищем по скорости должна быть приближена к скорости работы интерфейсов накопителей данных, для эффективного использования скоростных дисковых массивов.

Отказоустойчивость на уровне накопителей нужно создать как на уровне дисковой подсистемы отдельных серверов, так и на уровне систем хранения данных. Для этого будут использованы дисковые массивы с чередованием и зеркалированием. Для хранилища резервных копий согласно заданию нужно обеспечить большую надежность хранения данных. Для этого можно использовать отказоустойчивый массив с большей избыточностью. Возможности создания перечисленных массивов должны быть предусмотрены при выборе аппаратного обеспечения NAS.

3.1.2. Анализ требований доступа к корпоративной сети.

Функционально подсистема доступа к интернету будет являться шлюзом, с функциями межсетевого экрана (firewall).

Подсистема должна обеспечивать гибкую фильтрацию трафика,

защиту серверного сегмента. Для решения этих задач должно быть реализовано гибкое и удобное управление шлюзом и межсетевым экраном.

Для защиты от угроз из интернета должна быть возможность

56

управления трафиком (блокировка, правила трансляции и перенаправления,

управление маршрутизацией).

Для реализации этого функционала можно использовать как аппаратные (например, CISCO PIX Firewall), так и программные решения

(Kerio, Netfilter, Uncomplicated Firewall, Outpost и.т.п.).

Наиболее надежным решением с точки зрения информационной безопасности для этой роли будет аппаратная реализация данной подсистемы.

Так же одним из требований было обеспечение отказоустойчивости подключения на уровне каналов связи. Для этого можно добавить и сконфигурировать дополнительный физический сетевой интерфейс и добавить скрипты проверки состояния канала связи.

3.1.3. Планирование применения решений виртуализации.

Виртуализация - это процесс представления набора вычислительных ресурсов, или их логического объединения, который даѐт какие-либо преимущества перед оригинальной конфигурацией. Помимо широко применяемых возможностей виртуализации отдельных вычислительных ресурсов компьютера (виртуальная память, виртуальна файловая система,

виртуальный режим работы процессора), существует так же возможность преобразовать («виртуализировать») аппаратные ресурсы компьютера,

включая ЦП, ОЗУ, жесткий диск и сетевой контроллер, для создания полнофункциональной виртуальной машины, на которой можно установить отдельную ОС и выполнять приложения, как на «физическом» компьютере.

57

Рис. 3.1. Модель работы гипервизора.

Преимущества таких решений я рассматривал выше. Сейчас я перечислю основные и самые значительные:

Повышение отказоустойчивости.

Возможность плавного обновления и наращивания аппаратной

платформы.

Возможность гибкого распределения ресурсов между службами.

Использование ОС, которая наилучшим образом подходит для решения задачи.

Основные недостатки решений виртуализации:

Сложность реализации.

Проблемы с поддержкой оборудования на уровне гостевых ОС (надо

заранее планировать взаимодействие внутри виртуальной среды).

Некоторые платформы виртуализации требовательны к конкретному

аппаратному.

Снижение производительности гостевых ОС (с применением

технологий "паравиртуализации" и "аппаратной виртуализации"

потери производительности минимальны).

58

В структуре ЦОД для достижения описанных преимуществ можно виртуализировать все серверы. С учетом предварительного планирования виртуальной среды недостатки систем виртуализации, возможно свести к минимуму.

Таким образом, применение решений виртуализации возможно при использовании ПО мониторов виртуальных машин (гипервизоров).

Подобные решения виртуализации представлены гипервизорами Hyper-V (Microsoft), VMware (vSphere) и CitrixXEN, каждый из которых обладает высоким быстродействием и широкими возможностями конфигурирования.

Важным требованием к системе виртуализации является поддержка операционных систем, которые будут использованы для выполнения требуемых сервисов.

Использование систем виртуализации позволит эффективно распределить сервисы, уменьшить количество простоев и непродуктивной работы серверного оборудования. Так же с помощью этих систем будет возможно автоматическое восстановление работоспособности в случае аппаратных или программных сбоев серверов.

Для обеспечения этих возможностей необходимо использовать как минимум два физических сервера, единообразие сетевой среды в сегменте виртуализации и единое хранилище для реализации концепции кластера виртуализации. При этом, в случае отказа одного сервера, мощности оставшихся серверов должно быть достаточно для выполнения всех сервисов.

3.2. Выбор аппаратной составляющей.

Ввиду использования систем виртуализации следует предусмотреть возможность размещения информации виртуальных машин в едином хранилище, для организации совместного доступа к хранилищу каждого

монитора виртуальных машин. Для взаимодействия самих гипервизоров, без

59

использования каналов данных основной сети, следует создать отдельный сетевой канал связи гипервизоров: это снизит загрузку основной сети и увеличит надежность сегмента виртуализации. Так же стоит предусмотреть возможность добавления дополнительных физических платформ в сегмент виртуализации.

Дополнительные требования, касающиеся отказоустойчивости,

резервного копирования и прочего функционала ЦОД диктуются условиями технического задания.

Выбор аппаратной составляющей можно условно разбить на несколько этапов:

-Выбор серверных платформ и связанных комплектующих.

-Выбор систем хранения данных.

-Выбор сетевого оборудования.

-Выбор дополнительного оборудования.

3.2.1.Выбор серверных платформ.

Основные требования к серверным платформам, независимо от применения следующие:

надежность;

гарантированное хранение данных;

приспосабливаться под растущую нагрузку;

обеспечение бесперебойной работы.

Для доступности сервисов, в случае отключения одного из физических серверов, накладывают дополнительные требования на производительность серверных платформ: в случае отказа одной из платформ,

производительности оставшихся вычислительных мощностей должно быть достаточно для работы на них сервисов отказавшей платформы. Более того,

60