W świecie wirtualizacji hipernadzorcy odgrywają kluczową rolę, stanowiąc podstawę do tworzenia środowisk wirtualnych. Aby efektywnie wykorzystywać i zarządzać zasobami IT, należy w pełni zrozumieć ich istotę, rodzaje i możliwości. Przyjrzyjmy się im bliżej.
Czym jest hipernadzorca?
Hipernadzorca to oprogramowanie do tworzenia maszyn wirtualnych, które umożliwia uruchamianie wielu systemów operacyjnych na jednym fizycznym serwerze. Pomaga optymalizować zasoby, zapewnia bezpieczeństwo danych, płynną pracę infrastruktury IT oraz jej skalowalność.
Zanim pojawiły się hipernadzorcy, większość komputerów mogła obsługiwać tylko jeden system operacyjny. Sprzęt komputerowy był zaprojektowany do przetwarzania zapytań tylko z jednego systemu operacyjnego, co zapewniało stabilną pracę. Jednak takie podejście miało swoje wady, ponieważ zasoby były wykorzystywane nieracjonalnie — system operacyjny nie angażował całej mocy obliczeniowej komputera.
Hipernadzorca pozwala na jednoczesne uruchamianie wielu instancji systemów operacyjnych, które korzystają z tych samych zasobów obliczeniowych. Proces ten nazywa się wirtualizacją, a instancje systemów operacyjnych nazywane są maszynami wirtualnymi (VM). Hipernadzorca logicznie oddziela maszyny wirtualne, przydzielając każdej z nich odpowiednią część mocy obliczeniowej, pamięci i przestrzeni dyskowej. Zapobiega to wzajemnemu zakłócaniu się maszyn wirtualnych. Na przykład, jeśli jedna maszyna wirtualna ulegnie awarii lub dojdzie do naruszenia bezpieczeństwa, pozostałe będą nadal działać bez zakłóceń.
W zależności od rodzaju, hipernadzorcy działają bezpośrednio na fizycznym sprzęcie lub jako aplikacje na poziomie oprogramowania.
Historia hipernadzorców
IBM jako pierwszy zastosował systemy wirtualizacji i hipernadzorców na swoich komputerach mainframe. Miało to miejsce pod koniec lat 60. XX wieku. Wykorzystywano je do współdzielenia czasu, testowania oraz udoskonalania nowych systemów operacyjnych, a także do badania nowych koncepcji sprzętowych.
Wirtualizacja pozwoliła na uruchamianie systemów oraz rozwiązywanie problemów bez ryzyka dla stabilności systemu głównego, eliminując konieczność wdrażania dodatkowych, kosztownych systemów.
W połowie lat 2000. hipernadzorcy osiągnęli nowy poziom, gdy systemy operacyjne Unix, Linux oraz inne systemy podobne do Unix’a zaczęły korzystać z technologii wirtualizacji.
Powodów rosnącego zainteresowania hipernadzorcami i wirtualizacją było kilka. Po pierwsze, poprawiły się możliwości sprzętowe, co pozwoliło jednej maszynie wykonywać więcej zsynchronizowanych zadań. Po drugie, skupiono się na kontroli kosztów, co doprowadziło do konsolidacji serwerów. Po trzecie, dzięki ulepszonym architekturom hipernadzorców poprawiły się bezpieczeństwo i niezawodność. Wreszcie, hipernadzorcy umożliwili uruchamianie aplikacji zależnych od określonych środowisk systemowych na różnym sprzęcie lub w różnych systemach operacyjnych.
W 2005 roku producenci procesorów zaczęli wprowadzać wirtualizację sprzętową do swoich produktów opartych na architekturze x86, co zwiększyło dostępność technologii wirtualizacji dla komputerów PC i serwerów.
Rodzaje hipernadzorców
Współczesne hipernadzorcy występują w dwóch typach:
Typ 1
Działa bezpośrednio na fizycznym komputerze, współpracując z jego procesorami, pamięcią i przestrzenią dyskową. Często nazywany jest również hipernadzorcą „natywnym” lub z ang. bare-metal. Zastępuje system operacyjny gospodarza i charakteryzuje się dużą wydajnością dzięki bezpośredniemu dostępowi do sprzętu. Ponadto zwiększa bezpieczeństwo infrastruktury IT, ponieważ nie ma niczego pomiędzy nim a procesorem centralnym, co mogłoby zostać uszkodzone. Jednak hipernadzorca wymaga oddzielnej maszyny do zarządzania różnymi maszynami wirtualnymi oraz sprzętem gospodarza.
Popularne przykłady to Microsoft Hyper-V, VMware vSphere i KVM.
Typ 2
Działa na systemie operacyjnym gospodarza. Ponieważ nie przydziela zasobów maszyn wirtualnych bezpośrednio w oparciu o sprzęt, proces ten jest wolniejszy i mniej efektywny.
Optymalizacja zasobów oraz ich zarządzanie są również mniej elastyczne w porównaniu do hipernadzorców typu 1. Na przykład, nie mogą dynamicznie przydzielać zasobów obliczeniowych. Na przykład, jeśli przypiszesz 8 GB pamięci RAM do maszyny wirtualnej, zawsze będzie ona zużywać dokładnie tę ilość.
Mimo tych wad, hipernadzorcy typu 2 są łatwiejsi w konfiguracji i zarządzaniu. Można zainstalować technologię wirtualizacji jako aplikację na systemie operacyjnym osobistego urządzenia, tak jak każdy inny program komputerowy.
Ten rodzaj hipernadzorcy doskonale nadaje się do uruchamiania maszyn wirtualnych z różnymi systemami operacyjnymi, szczególnie w celach tworzenia i testowania oprogramowania. Popularne przykłady to Oracle VirtualBox, VMware Fusion oraz Windows Virtual PC.
Możliwości hipernadzorcy
Tworzenie maszyn wirtualnych. Hipernadzorcy umożliwiają użytkownikom tworzenie wielu odizolowanych instancji wirtualnych na jednej fizycznej maszynie. Oprócz optymalizacji kosztów, wirtualizacja serwerów poprawia rozkład obciążenia.
Alokacja zasobów. Za pomocą hipernadzorców użytkownicy mogą dynamicznie rozdzielać zasoby serwera pomiędzy wirtualne instancje. Dzięki temu nadmiarowa moc obliczeniowa może być wykorzystywana przez inne środowiska, co zapewnia bardziej stabilną pracę.
Tworzenie migawek. Hipernadzorca może uchwycić stan systemu i konfigurację maszyny wirtualnej w danym momencie. Ten punkt przywracania umożliwia łatwe odzyskanie danych po awariach lub klonowanie instancji serwera.
Migracja w czasie rzeczywistym. Użytkownicy mogą przenieść wirtualną instancję na inny fizyczny host bez przerywania bieżących procesów lub powodowania przestojów. Oprócz uproszczenia migracji danych, ta funkcja działa jako system awaryjny, przełączając uszkodzony system na inny serwer.
Monitorowanie i zarządzanie zasobami. Administratorzy systemu mogą zarządzać przydziałem zasobów sprzętowych pomiędzy różnymi instancjami. Dodatkowo, za pomocą oprogramowania hipernadzorcy, mogą łatwo monitorować zużycie zasobów przez wiele instancji w jednym miejscu.
Powody używania hipernadzorców
Oprogramowanie do wirtualizacji oparte na hipernadzorcach znajduje wiele zastosowań.
Organizacja infrastruktury wirtualnych pulpitów (VDI)
Hipernadzorca umożliwia uruchamianie różnych systemów operacyjnych na jednym serwerze, co pozwala na tworzenie infrastruktury wirtualnych pulpitów. Zapewnia użytkownikom zdalne środowisko pulpitu, do którego mogą uzyskać dostęp za pośrednictwem prywatnego protokołu.
Optymalizacja wykorzystania zasobów
Firmy korzystają z hipernadzorców, aby uruchomić wiele maszyn wirtualnych wykonujących różne zadania na jednym serwerze. Na przykład, jeśli zespoły sprzedaży, marketingu i wsparcia technicznego pracują na osobnych serwerach fizycznych, może to prowadzić do niewykorzystania zasobów. Dzięki hipernadzorcy maszyny wirtualne dla odpowiednich działów mogą być umieszczone na jednym serwerze, nawet jeśli wymagają różnych systemów operacyjnych lub komponentów oprogramowania.
Środowiska programistyczne i testowe
Dzięki izolacji zapewnianej przez hipernadzorcę programiści mogą z łatwością tworzyć odrębne środowiska do programowania i testowania, konfigurując maszyny wirtualne na tym samym serwerze lub w swoich lokalnych systemach. Pozwala to na testowanie nowych zmian w systemach lub aplikacjach bez wpływu na środowisko produkcyjne oraz na określenie optymalnych przydziałów zasobów dla aplikacji przed ich wdrożeniem na rzeczywistym serwerze.
Odzyskiwanie po awarii
Administratorzy systemów często korzystają z hipernadzorców do odzyskiwania po awarii i ochrony danych. Hipernadzorcy oferują funkcje replikacji, umożliwiając tworzenie lustrzanych kopii istniejących maszyn wirtualnych na serwerach zapasowych. Niektóre z nich replikują dane w czasie rzeczywistym, aby zminimalizować ich utratę. Dzięki temu w przypadku awarii systemu możliwa jest szybka migracja maszyn wirtualnych między hostami, co zapewnia im ciągłość działania. Jeśli aktywna maszyna ulegnie awarii, hipernadzorca automatycznie uruchamia przełączenie awaryjne, co sprawia, że system zapasowy staje się nowym hostem podstawowym.
