 |
Изменят ли новые технологии, реализованные в CPU, подходы к виртуализации компьютеров?
Несколько дней назад VMWare провела конференцию 2005 VMWorld в отеле Mandalay Bay (Лас-Вегас, Невада, США). Как известно, компания VMWare занимается виртуализацией компьютерного “железа”. Система VMWare позволяет запускать параллельно больше одной операционной системы на одном ПК, причём они изолированы друг от друга.
Конечно же, большинство из наших читателей уже знакомо с подобной виртуализацией и даже имеет некоторый опыт работы в виртуальном окружении. Если вы не слишком хорошо представляете себе технологию виртуализации, рекомендуем прочитать наш обзор VMWare.
Технология виртуализации достаточно давно используется на мэйнфреймах, но до недавнего времени она не применялась на обычных ПК из-за слишком низкой производительности. За последние десять лет производительность существенно возросла, и сегодня уже есть определённое число платформ (или появятся в ближайшем будущем), которым по силам реализовать виртуализацию.
Существует несколько виртуальных операционных систем.
a) Проект XEN с открытым исходным кодом, который позволяет запустить внутри VM паравиртуализованные операционные системы, поддерживающие “virtual hardware” XEN, а также, используя аппаратную поддержку Intel VT, практически любые ОС. Пока же паравиртуализацией и такой поддержкой обладают несколько версий ядер Linux.
b) Microsoft Virtual Server 2005, по своей сути являющийся надстройкой виртуализации над Windows Server 2003. Осенью выйдет Virtual Server 2005 R2, который будет поддерживать функции вроде V-Motion, используя кластерную технологию, уже введённую в Windows Server.
c) VMWare предлагает продукты VMWare Workstation и GSX, где в качестве окружения используются Microsoft Windows или Linux. Кроме того, у VMWare есть сервер ESX, являющийся высоко специализированной ОС на базе Linux, обеспечивающей лучшую производительность виртуальных машин (Virtual Machines, VM), “близкую к аппаратной”, по сравнению с решениями, работающими поверх других ОС. Сервер ESX также поддерживает расширенные функции вроде V-Motion, которые могут, к примеру, дать VM больше процессорных ресурсов по сравнению со стандартным аппаратным решением. Это возможно благодаря “прозрачному” переносу VM между серверами в реальном времени.
В этой статье мы рассмотрим ESX и другие продукты VMWare, поскольку на данный момент они могут похвастаться длительной историей разработки.
Что делать с виртуализацией?
Но как я могу использовать виртуализацию, и какие преимущества эта технология даст в будущем?
Самое очевидное использование виртуализации – тестирование. Вы можете создать программный продукт под несколько операционных систем и протестировать его на виртуальных машинах.
Если вы хотите продемонстрировать новую программу клиентам, просто возьмите VM с собой на ноутбуке и запустите их на встрече. Если нужно быстро развернуть серверы, достаточно скопировать существующие VM и инициализировать их.
Представим, что у вас есть сервер, который каждый день меняется, а вы хотите получить возможность вернуться ко вчерашнему образу сервера. Достаточно создать скрипт копирования VM, после чего у вас будет целостная и оперативно доступная копия сервера каждый день.
Этот список можно продолжать. Как мы думаем, даже VMWare не обладает исчерпывающим списком применений своих продуктов.
Существующие преимущества
Если посмотреть на виртуализацию серверов, то можно выделить следующие преимущества:
- меньшее число физических серверов, работающих с меньшей нагрузкой на CPU;
- консолидация наследственного аппаратного обеспечения;
- меньшее число серверов, подключённых к KVM-коммутатору;
- меньшее число серверов, которые следует физически подключать к сетевой инфраструктуре;
- обслуживание меньшего числа физических серверов;
- более быстрый выход на рынок;
- преимущества по резервированию;
- и так далее.
Однако виртуализацию пока нельзя назвать дешёвой. Мы знаем примеры, когда компании предлагали стойку с 16 blade-серверами дешевле, чем один сервер с 16 VM на нём, поскольку и сервер ESX стоит довольно дорого, да и машины с двумя CPU тоже не дешёвые.
Преимущество многоядерных процессоров
Несколько недель назад VMWare выпустила версию 2.52 сервера ESX, который поддерживает двуядерные процессоры AMD. При этом используется разумная идея лицензирования сервера ESX по числу сокетов процессоров, а не по ядрам, что эффективно снижает стоимость реализации. Теперь можно купить стоечный сервер 1U с двумя двуядерными процессорами (всего четыре ядра), которые практически удвоят ёмкость виртуального сервера, причём с меньшими затратами, если сравнить с сервером 2U с четырьмя физическими ядрами. Кроме того, подойдёт лицензия ESX-сервера на два ядра.
ESX любит AMD
Хотя на этих слайдах нет какой-то новой информации, они наглядно подчёркивают преимущества архитектуры памяти AMD: чем больше процессоров вы добавляете, тем больше увеличивается пропускная способность подсистемы памяти. Важно также понимать архитектуру HyperTransport и правильно использовать те преимущества, которые она даёт. Если VM требует больше памяти, чем можно получить на ближайшем узле NUMA, вы получите падение производительности, зависящее от удалённости дополнительного пространства памяти. Выделите для подобных VM достаточно памяти на каждом CPU, либо привяжите VM к CPU, к которому подключено достаточное количество памяти. ESX прекрасно поддерживает NUMA и постарается обеспечить наилучший сценарий.
Виртуализация конкурирует с физическими машинами
Внезапно виртуализация составила серьёзную конкуренцию физическим серверам, даже тем, которые работают с большой нагрузкой CPU. Производители ПО тоже пойдут таким же путём, поскольку гнать производительность по гигагерцам больше не получается. Дополнительная производительность в будущем будет обеспечиваться добавочными ядрами CPU, а не увеличением частоты.
Бизнес в ближайшем будущем будет более чувствителен к стоимости решений, чем в начале века. Чтобы оставаться в деле, производителям ПО также требуется гарантировать, что их клиенты тоже останутся в деле. Сегодня для сохранения конкурентоспособности требуется делать больше, но с меньшими затратами.
Поддержка виртуализации теперь перешла и в сами процессоры. AMD и Intel интегрируют поддержку виртуализации (VT), в результате чего работающие на машине VM получат доступ к дополнительным функциям. Подобные решения важны для обеспечения лучшей безопасности и надёжности, поскольку древняя архитектура x86 никогда не была предназначена для виртуализации. К счастью, архитектура эволюционирует, поскольку и для многозадачности она тоже не была предназначена.
Ограничения VMWare
Существует, конечно же, ряд ограничений VMWare. Пока не поддерживается работа VMWare ни на одной операционной системе, которая не относится к классу архитектуры x86. Не поддерживается также и эмуляция не-x86 систем. В принципе, это неплохо, поскольку VM работают в “родном” режиме x86. Но есть и недостаток: к сожалению, многие клиенты так и не могут избавиться от старых “ящиков” с экзотической начинкой. Пока что под ESX нельзя запускать операционную систему Sun, но в этом направлении ведётся работа.
Если вы хотите внедрить виртуализацию для увеличения производительности серверов, которые и так работают со 100% нагрузкой на CPU или близко к этому, то игра не стоит свеч. Помните, что виртуализация ОС снижает производительность. Запустить 16 серверов на одной машине означает запуск 16 виртуальных ОС. Поэтому убедитесь, что ваша машина обладает достаточным числом аппаратных ресурсов, а уже потом думайте о виртуализации.
На конференции VMWorld 2005
VMWorld по своим масштабам может сравниться с Citrix Iforum. Конференция прошла несколько дней назад в отеле Mandalay Bay. Число посетителей VMWorld с каждым годом растёт практически экспоненциально. И, похоже, эта тенденция сохранится. В этом году конференцию посетило 3700 человек и 700 партнёров. Сравните с 1600 посетителей в прошлом году.
Регистрация проходила без проблем. Присутствие VMWare было заметно повсюду.
Попасть на семинары было не всегда легко. На самые популярные семинары записывались задолго до их начала, поэтому на некоторые нам так и не удалось попасть.
На стендах партнёров можно было выиграть множество призов. Скажем, та же AMD разыгрывала, кроме других призов, ноутбук Ferrari 3400. Для конференции, о которой некоторые профессионалы даже и не знают, это значит немало.
Новости о VMWare и виртуализации
В этом году появилось множество новостей. Ниже мы постараемся вкратце рассмотреть самые интересные из них.
Обратите внимание на бесплатный VMWare Player. Он использует ту же самую модель, что и Adobe Acrobat Reader: вы создаёте VM на полной версии продукта, после чего запускаете VM с помощью бесплатного VMWare Player на любой машине.
64-битные вычисления, улучшения виртуализации
Поддержка виртуализации от AMD (Pacifica) и Intel (Vanderpool) обеспечит большую производительность и большую безопасность и надёжность, добавив поддержку распространённых инструкций. Грядущие версии Hypervisor смогут использовать CPU с поддержкой VT.
AMD64, EM64T и грядущая аппаратная поддержка виртуализации Pacifica/Vanderpool (Intel/AMD) позволяет шире распространить 64-битные окружения. Грядущая 64-битная версия ESX будет поддерживать 64-битные и 32-битные VM, в то время как технологии Pacifica/Vanderpool позволят 64-битным VM работать на 32-битных серверах.
Серверы Pacifica/VT смогут запускать VM, опираясь на аппаратные ресурсы CPU и обходя уровень Hypervisor безопасным способом. В результате можно ожидать увеличения производительности без ущерба безопасности или стабильности, поскольку Hypervisor будет осведомлён об обходе и сможет распределять нагрузку, исходя из новых условий. 64-битная поддержка также приведёт к увеличению допустимого объёма памяти без трудностей с переводом адресов памяти, что, опять же, даст прирост производительности.
Все эти технологии облегчат тестирование приложений и, соответственно, переход на 64-битную платформу. С помощью Pacifica/Vanderpool можно избежать проблем, связанных с ограниченным количеством 64-битных драйверов. Достаточно запустить 32-битный хост с 64-битными VM.
VMWare ESX 3.0
В первом квартале 2006 года планируется большой выход следующей версии сервера ESX. Среди самых важных новостей можно назвать лучшую масштабируемость производительности, поддержку 64 бит, iSCSI и NAS, функций энергосбережения, 4-процессорных SMP-систем, кластеров, а также движка ускорения операций ввода/вывода (I/OAT).
iSCSI и NAS откроют путь виртуализации в сегмент среднего и малого бизнеса, поскольку можно будет сэкономить на стоимости накопителей. Технология V-Motion также даст преимущества небольшим компаниям, предоставив новые возможности.
Конечно, нельзя не приветствовать появление поддержки функций энергосбережения, которые позволяют снизить потребление энергии больших серверных ферм и избавиться от избыточного тепла. В ESX 3.0 будет поддерживаться технология AMD PowerNow. Кроме того, как мы ожидаем, в VMWare появится поддержка Intel Demand Based Switching.
Поддержка кластеров позволяет использовать несколько серверов ESX, консолидировав “гигагерцы и гигабайты”. Если один узел выйдет из строя, V-Motion автоматически переведёт “мёртвые” VM на другой ESX-сервер в кластере и перезапустит их, потеряв лишь текущее состояние памяти. Конечно, ресурсы кластера при этом уменьшатся, но работа не остановится. Новый V-Motion способен автоматически перемещать VM в зависимости от их потребности в производительности.
Неплохой добавкой можно считать поддержку ускорения операций ввода/вывода (I/OAT), поскольку сегодня мы наблюдаем всё большую конкуренцию за любые операции ввода/вывода при увеличении числа процессорных ядер (подумайте, скажем, о сети).
В общем, если вы уже используете сервер ESX, то модернизация до ESX 3.0 себя оправдывает. А если вы только планируете построить виртуальную инфраструктуру, то внимательно присмотритесь к новому серверу ESX.
Как насчёт многоядерных процессоров?
Sun показала машины 2U на двуядерных Opteron.
Переход на два ядра способен дать заметный рост индустрии виртуализации, поскольку он позволяет практически удвоить мощность сервера, да и снизить издержки больше, чем в два раза. Серверы на двуядерных AMD Opteron уже доступны от таких производителей, как Sun, HP или IBM, в то время как двуядерные чипы Intel Xeon тоже на подходе. Многие из посетителей конференции сообщали, что они уже используют двуядерные системы AMD для запуска ESX 2.52.
Fujitsu Siemens сообщила нам, что в ассортименте компании появился blade-сервер, позволяющий соединять два blade-сервера вместе для построения единого сервера с четырьмя CPU (восемь ядер). При этом для связи двух серверов используется интерфейс HyperTransport. Эта компания также работает над объединением вместе четырёх серверов, что потенциально даст 16-ядерный сервер. В итоге в blade-центре 7U можно собрать два 16-ядерных и один восьмиядерный сервер. При этом цена окажется настолько приятной, что серверы вроде сегодняшних IBM x400 будут казаться такими же дорогими, как и мэйнфреймы раньше.
Даже HP не отказалась от двуядерных Opteron из-за отсутствия серверных двуядерных процессоров Intel. Единственными машинами на конференции, работающими на двуядерных чипах Intel, оказались Dell, да и то на Pentium D.
Войны ядер и памяти
Будущее определённо за многоядерностью, и когда-нибудь мы увидим 16- и 32-ядерные компьютеры по намного более приятным ценам, чем сегодня. Чипы с числом ядер более двух будут, скорее всего, использовать единую архитектуру кэша, поскольку в современных CPU кэш занимает половину или даже больше площади кристалла. Как нам кажется, процессоры с четырьмя ядрами появятся в течение года.
Эти грядущие чипы позволят создавать довольно необычные конфигурации. Будет интересно увидеть, как AMD и Intel станут решать возникающие проблемы, особенно касающиеся доступа к памяти. Похоже, что у компьютера с двумя CPU и восемью ядрами (в сумме) возникнут серьёзные проблемы с конкуренцией по единой шине по сравнению со схожим компьютером, имеющим более одной шины памяти.
Технология AMD HyperTransport способна решить эту проблему намного более элегантно, чем технология общей шины Intel, хотя решение через две независимые и полноскоростные FSB обеспечивает ряд улучшений по сравнению с нынешней архитектурой. Линейка AMD Opteron 800, к примеру, может быть изменена, в результате чего процессор получит два контроллера памяти вместо интерфейса CPU-CPU для третьего и четвёртого процессоров. Представьте себе эту проблему с 16 ядрами на компьютере с двумя процессорами. Чтобы её решить, материнские платы должны существенно измениться.
Многоядерные процессоры больше всего будут оправданы в серверных фермах, где главенствуют параллельные вычисления. С другой стороны, процессоры с числом ядер большим, чем два, вряд ли имеет смысл использовать в настольных ПК. По крайней мере, пока большинство приложений однопоточны. Но ситуация будет меняться со временем, и в будущем мы увидим значимые преимущества по производительности даже в ноутбуках и настольных ПК. Мы с нетерпением ждём появления двуядерных ноутбуков, которые смогут устранить задержки в многозадачном окружении и обеспечат хорошую платформу для мобильных презентаций виртуальных машин.
Заключение
Виртуализация увеличивает гибкость ИТ-инфраструктуры предприятия, а все технологии, представленные на VMWorld 2005, ясно намекают на безоблачное будущее, в котором виртуализация будет осуществляться легче, дешевле, эффективнее и, в целом, лучше.
Практически все – даже Microsoft, анонсировавшая грядущий Virtual Server 2005 R2 – говорят о том, что будущее за виртуализацией. Если быть кратким, то можно привести фразу, сказанную представителем IBM: “Виртуализируйте всё и виртуализируйте сейчас!”
| Хотите получать анонсы статей THG.RU по электронной почте? Подпишитесь на рассылку! |
| Комментарии? Поправки? Дополнения? Пишите dch@tomshardware.com Желаете сотрудничать? Прочие вопросы? Пишите stanislav@tomshardware.com |
|
