Анализ частной облачной инфраструктуры на основе VMware vCloud Director (стр. 1 )

Анализ частной облачной инфраструктуры на основе VMware vCloud Director

АННОТАЦИЯ

В данной дипломной работе статье приведен анализ современных технологий виртуализации, их преимуществ и недостатков. Рассмотрены современные методы виртуализации  серверов и подходы к созданию виртуальных сред. Описаны основные возможности и состав VMware vCloud Director, приведены функциональные особенности

СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ        2

СОДЕРЖАНИЕ        3

ВВЕДЕНИЕ        5

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ВИРТУАЛИЗАЦИИ СЕРВЕРОВ        6

1.1. Понятия и принципы виртуализации        6

1.1.1 Основные методы виртуализации        7

1.1.2. Преимущества использования виртуализации серверов        12

1.2. Основные отличия общедоступной, частной и гибридной моделей развертывания облака        14

1.3. Основные компоненты и возможности VMware vSphere для частной облачной инфраструктуры        18

1.3.1. High Availability        25

1.3.2. vMotion        27

1.3.3. Storage vMotion        28

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1        31

2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И КОМПОНЕНТЫЙ СОСТАВ VCLOUD SUITE        32

2.1. vCloud API        37

2.2. vCloud Director Cell        42

2.3. NFS Server        45

2.4. vCloud Director Database        50

2.5. vCloud Director Web Console        51

2.6. Обзор интерфейса панели управления vCD        52

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2        55

3 СПЕЦИФИКА УСТАНОВКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ VMWARE VCLOUD DIRECTOR        56

3.1. Этапы развертывания и конфигурирования vСloud Director        56

3.2. Создание организации и vApp        63

3.3. Конфигурирование сети уровня организации        69

3.4. Настройка NAT        73

3.4.1 Создание правила SNAT        73

3.4.2. Создание правила DNAT        76

3.5. Настройка Firewall        78

ВЫВОДЫ        82

ЛИТЕРАТУРА        83

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время все более широкую актуальность приобретают технологии виртуализации. Во многом это обусловлено ростом вычислительных возможностей современных ЭВМ, т. к. благодаря разработке и внедрению новых компьютерных технологий на рынке существует обилие многоядерных процессоров. Регулярно изобретаются технические решения, повышающие  пропускные способности существующих интерфейсов обмена данными, а также оказывающие влияние на рост емкости, надежность и, гибкости систем хранения данных. В следствии этого часто возникают ситуации, когда предприятию, которое располагает существенными вычислительными мощностями на базе использования физического сервера, целесообразно осуществить перенос серверной базы в виртуальную среду. Целью такого подхода является повышение эффективности хранения данных  и их обработки. Решение такой задачи является возможным на базе интеграции существующих технологии виртуализации.

Анализ современных трендов в ИТ-отрасли показывает, что технологии виртуализации постоянно развиваются и становятся одним из приоритетных и ключевых компонентов крупных и успешных компаний. В современном мире развертывание нового узла сервера на базе практически любой  архитектуры редко обходиться без внедрения существующих технологий виртуализации. Распространенность и популярность данных решенийво многом обусловлена экономией вычислительных и метриальных средств, времени, возможностями обеспечения безопасности интеграции бизнес-процессов.

Актуальной задачей является проведение исследований в области существующих облачных решений виртуализации серверов, на базе использования современных технологий и инструментов.  В частности, в сравнеиии с существующими аналогами в данной отрасли выделяются решения от компании Vmware, предоставляющей комплексные продукты и средства виртуализации серверов (например vCloud Director).

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ВИРТУАЛИЗАЦИИ СЕРВЕРОВ

1.1. Понятия и принципы виртуализации

Виртуализация в широком смысле представляет собой предоставление комплекса вычислительных ресурсов или их объединения на логическом уровне, который полностью абстрагирован от конкретной реализации, способный обеспечить логическую изоляцию всех инициируемых вычислительных процессов, которые выполняются на базе физического ресурса.

Виртуализацией также часто называют ситуацию, в которой несколько вычислительных машин представляются в виде отдельного узла. В терминах вирутализации это означает серверный кластер (grid computing).

На базе использования технологий виртуализации реализуется возможность эксплуатации нескольких различных операционных систем (ОС) в рамках одной ЭВМ. Каждая из таких ОС может работать только со своим унитарным набором ресурсов (оперативной памяти, процессора, жесткого диска). Управление данными ресурсами и их предоставление ОС из общего пула, который является доступным на уровне «железа» осуществляет хостовая ОС или гипервизор (hipervisor). Основываясь на данном принципе  может быть выполнена виртуализация сетей передачи и хранения данных, прикладного и проприетарного (платформенного) программного обеспечения.

Виртуальная машина представляет собой рабочее окружение, предоставляющееся для гостевой ОС в качестве аппаратного. В реальности данное программное окружение эмулируется средставами программного обеспечения хостовой ОС. Реализация такой эмуляция должна быть высоко надёжной, для осуществления стабильной работы драйверов гостевых ОС. При использовании технологии паравиртуализации виртуальной машине нет необходимости эмуляции обеспечения на аппаратном уровне, достаточным является использование специальных API.

Примеры применения технологий виртуализации на практике:

Обучение и лаборатории тестирования. Тестирование приложений в виртуальных машинах удобно в случаях, когда программное обеспечение (ПО) оказывает влияение на настройки ОС (инсталляция). Благодаря простоте развёртывания существующих виртуальных машин их можно внедрять для задач обучения новым технологиям и программным продуктам. Распространение предустановленного ПО. Большая часть разработчиков ПО для упрощения процесса создания приложений создают готовые образы виртуальных машин, в которых интегрированы предустановленные средства. Услуги подобного рода широко предоставляются компаниями Vmware и Parallels.

1.1.1 Основные методы виртуализации

Для виртуализации ОС применяются методы, которые по типу реализации подразделяются на программные и аппаратные.

1. Программные методы

Динамическая трансляция реализует перехват команд гостевой ОС, благодаря чему гипервизор производит их модификацию с последующим возвратом гостевой операционной системе. Т. е. гостевая ОС по факту выступает одним из программных приложений основной ОС, из-под которой инициирован ее запуск. Гостевая ОС обладает достаточным уровнем абстракции, поэтому для пользователя создается впечатление, что он работает на базе физически реальной платформы.

Паравиртуализация это технология виртуализации, при использованию которой гостевые ОС предварительно подготавливаются для интеграции в виртуализированную среду, посредством незначительной модификации их программного ядра (рис.1.1). ОС взаимодействует гипервизором, предоставляющим ей гостевой API. Это необходимо для корректной работы виртуальных машин (ВМ) различной архитектуры могли интегрироваться с аппаратурой без конфликтов с другими ВМ.

Рис. 1.1. Схема паравиртуализации

Метод паравиртуализации позволяет в большей степени повысить производительность сервера, в сравнении с методом динамической трансляции.

Главным недостатком метода паравиртуализации является то, что он может использоваться только тогда, когда гостевые ОС имеют открытый исходный код, т. е. имеется возможность модификации ОС для работы с гипервизором. Данный метод актуален для тех случаев, когда гипервизор и гостевая ОС разработаны одним вендором и предусмоотрены возможности гибкой паравиртуализации гостевой ОС.

К преимуществам данного метода следует отнести отсутствие необходимости в использовании полноценной ОС, достаточным является использование гипервизора. В следствии ресурсы используются гораздо более эффективно, т. к. виртуальные среды работают между собой напрямую, без участия основной ОС.

Для полной виртуализации (рис.1.2) применяются не модифицированные экземпляры гостевых ОС. С целью поддержки работы таких ОС используется общий слой эмуляции, реализованный поверх основной ОС. Подобная технология используется в приложениях: MS Virtual PC, VMware Workstation, Virtual Iron, Parallels Desktop.

К преимуществам данного метода следует отнести относительную простоту в реализации, надежность и универсальность. Все функции  по управлению реализует основная ОС.

Недостатки: высокий уровень дополнительных нагрузок на аппаратную часть и низкая гибкость в использовании технических аппаратных средств.

Рис. 1.2. – Схема полной виртуализации

Встроенная виртуализация представляет собой метод виртуализации, который базируется на применении аппаратно-поддерживаемых возможностей, позволяя пользователям гибко использовать произвольные версии операционных систем с разными вариантами рабочих сред. Встроенная виртуализация, по сути, является полной виртуализацией, которая реализована на уровне «железа».

Наиболее часто используемым методом виртуализации в наше время является виртуализация ОС. Виртуальная ОС состоит из нескольких ОС, которые функционируют параллельно на базе конкретной аппаратной основы.