Na czasie

Niezależnie od wielkości przedsiębiorstwa ciągłość działania systemów zawsze ma swój wymiar finansowy. Wszelkie przestoje, w szczególności te wynikające z awarii, mogą przynieść straty liczone w tysiącach czy nawet w milionach złotych.

Specjaliści IT pytają: jak zapewnić ciągłość działania systemu, jak zminimalizować czas niedostępności systemu przekładający się bezpośrednio na zmniejszenie wynikającej z jego straty.

Wyniki ankiety przeprowadzonej wśród 300 dyrektorów IT amerykańskich firm, opublikowanej na stronie www.cio.com, wskazują, że aż 85% z nich wykorzystuje technologię wirtualizacji do tworzenia wirtualnych serwerów i centrów danych. 37% badanych odpowiedziało, że wykorzystuje wirtualne serwery do przechowywania danych.

Najciekawsze okazały się jednak odpowiedzi na pytanie: „jakie są powody, dla których warto wirtualizować serwery?”. Respondenci najczęściej wskazywali redukcję kosztów dzięki tworzeniu kilku wirtualnych serwerów na jednej fizycznej maszynie (81%). Drugą, również często wymienianą (63%), była poprawa planów przywracania sprawności serwerów w razie awarii oraz tworzenia kopii bezpieczeństwa.

To nie jest zaskakujące. Każdy administrator wie, że przywracanie rozbudowanej maszyny fizycznej może trwać kilka godzin, podczas gdy przywrócenie kopii bezpieczeństwa maszyny wirtualnej ograniczone jest właściwie wydajnością systemu dyskowego i może trwać tylko kilkanaście minut.

Obecnie świadomość wartości i siły tego rozwiązania mają nie tylko administratorzy, ale również osoby decyzyjne w działach IT, które potrafią docenić zalety dynamicznie rozwijającej się technologii wirtualizacji.

Dlaczego warto wirtualizować serwery

  • wysoka dostępność serwerów
  • zwiększenie wydajności serwerów
  • efektywne wykorzystanie dostępnych zasobów sprzętowych
  • redukcja kosztów infrastruktury IT
  • łatwiejsza administracja serwerami
  • skrócenie czasu przywracania sprawności serwerów w razie awarii oraz tworzenia kopii bezpieczeństwa

Uroki wirtualizacji

Wirtualizacja jest szerokim pojęciem odnoszącym się do rozdziału dostępnych zasobów sprzętowych środowiska IT w celu ich lepszego wykorzystania. Zasoby są modyfikowane przez dostosowanie ich do indywidualnych potrzeb użytkownika końcowego.

W przypadku pojedynczego fizycznego systemu zasoby są wykorzystywane bardzo nieefektywnie. Dostępna pamięć, moc obliczeniowa czy dostęp do zasobów dyskowych w maksymalnym wymiarze wykorzystywane są bardzo rzadko. Maksymalne obciążenie występuje tylko w momentach wykonywania skomplikowanych obliczeń matematycznych, operujących na modelu biznesowym wymagającym przetworzenia dużej liczby danych wejściowych. Przez większość czasu dostępna moc pozostaje niewykorzystana.

Technologia wirtualizacji pozwala w efektywny sposób wykorzystywać dostępne zasoby sprzętowe. Podstawą technologii jest transformacja warstwy sprzętowej w softwarową. Oprogramowanie takie jak VMware Infrastructure, transformujące zasoby sprzętowe do wirtualnych pozwalają utworzyć w pełni funkcjonalną wirtualną maszynę, która posiada własny system operacyjny oraz aplikacje identycznie jak w „rzeczywistym” serwerze.

Na jednej maszynie fizycznej może równocześnie pracować kilka lub nawet kilkanaście maszyn wirtualnych, w zależności od jej mocy obliczeniowej. Ze względu na pełnioną funkcję maszynę fizyczną nazywamy maszyną hosta, a maszyny wirtualne – systemami gościa.

Wirtualne maszyny alokują zasoby w sposób dynamiczny i przezroczysty dla wielu pracujących równolegle systemów operacyjnych systemów gościa. Są one w pełni niezależne od siebie. Dzięki temu system gościa może posiadać niemal dowolny system operacyjny, np. MS Windows Server, Linux, Novell NetWare czy też Solaris, i to pracujący jako system 32- lub 64-bitowy.

Wirtualizacja znacznie obniża koszty infrastruktury IT. Potrzebujemy mniej platform fizycznych dla naszych systemów IT, lepiej wykorzystujemy zasoby sprzętowe, zaś centralne miejsce monitorowania i zarządzania zasobami znacznie ułatwia administrację. Wreszcie otrzymujemy wysoką dostępność systemów, co redukuje koszty ewentualnego przestoju.

Systemy wysokiej dostępności

Ciągłość działania systemów informatycznych w wielu przedsiębiorstwach jest najistotniejsza z punktu widzenia ciągłości produkcji. Dostrzegają to producenci oprogramowania do wirtualizacji, rozwijając tę funkcjonalność bardzo dynamicznie i z wielką atencją.

Platforma VMware Infrastructure została opracowana specjalnie, by zapewnić wysoką dostępność zwirtualizowanych systemów.

U podstaw technologii wirtualizacji leży konieczność zapewnienia dynamicznego mapowania zasobów sprzętowych na potrzeby biznesowe. Platforma WMware Infrastructure reprezentuje wszystkie sprzętowe zasoby w całym środowisku IT.

W celu zapewnienia wysokiej dostępności rozwiązanie VMware Infrastructure wymaga dostępu do co najmniej dwóch fizycznych maszyn z oprogramowaniem VMware ESX Server z opcjami VirtualCenter czy VMotion. W środowisku spełniającym te minimalne wymagania możemy zbudować bardzo wydajny i bezpieczny system wysokiej dostępność.

Oprogramowanie VMware umożliwia utworzenie dwóch typów klastra (HA oraz DRS), a bardziej szczegółowo również trzeciego, poprzez kombinację dwóch powyższych.

Klaster HA

Ten typ klastra zapewnia automatyczną migrację i restart wirtualnej maszyny na drugim węźle klastra w momencie, gdy pierwszy ulega awarii. Środowisko VMware Infrastructure prowadzi nieustanną kontrolę dostępności systemów. Jeśli zostanie wykryte, że jeden z węzłów klastra uległ awarii, następuje automatyczne uruchomienie wirtualnych maszyn na drugim węźle.

Klaster tego typu wymaga kompletnej redundancji zasobów. Aby było możliwe całkowite przełączanie, drugi węzeł musi posiadać minimum takie zasoby jak pierwszy lub większe. Możliwe jest tworzenie klastra z więcej niż dwóch maszyn fizycznych.

Klaster DRS

Klaster typu DRS zapewnia zarządzanie wirtualnymi maszynami, agregując je w pule zasobów. Dwa lub więcej węzłów klastra pracuje jednocześnie, a system dba o automatyczne rozłożenie obciążenia systemu przez pule zasobów lub przez wirtualne maszyny na wszystkie węzły klastra. Sterowanie tego rodzaju klastrem może odbywać się w sposób całkowicie automatyczny, półautomatyczny lub ręczny.

W przypadku sterowania automatycznego system sam przełącza wirtualną maszynę na inny węzeł klastra w celu rozłożenia obciążenia w klastrze. Podkreślmy, że przełączenie wirtualnej maszyny odbywa się z użyciem technologii VMotion i przebiega w sposób całkowicie niedostrzegalny dla użytkownika. Podczas przenoszenia wirtualnej maszyny system gościa nie przestaje świadczyć swoich usług.

Zaletą automatycznego trybu jest przeniesienie maszyn w celu zapewnienia zrównoważonego obciążenia dla całego środowiska IT.

Ogranicza to możliwość wystąpienia nadmiernego obciążenia jednego z węzłów, a tym samym spadek wydajności systemów gości pracujących na tym węźle.

Sterowanie półautomatyczne umożliwia samodzielne przenoszenie wirtualnych maszyn między węzłami. System rekomenduje przeniesienie wirtualnej maszyny na inny węzeł. Od naszej decyzji zależy, czy i kiedy to wykonać. Rekomendacje następują ze względu na obciążenie procesora lub ze względu na użycie dostępnej pamięci. Tryb jest półautomatyczny, ponieważ podczas uruchamiania wirtualnej maszyny system sam decyduje, na którym dostępnym węźle klastra ją uruchomić.

Ręczne sterowanie zapewnia nam całkowitą kontrolę nad klastrem. Administratorzy decydują, gdzie ma zostać uruchomiona wirtualna maszyna i kiedy ma zostać przeniesiona. Problemem może się okazać nadmierne obciążenie węzła klastra. Administrator musi śledzić rekomendacje i podejmować decyzje o przerzuceniu wirtualnej maszyny. Oczywiście administrację ułatwia system powiadomień, który może być elastycznie konfigurowany.

Klaster HA i DRS

Klaster tego typu zapewnia wysoką dostępność oraz rozkład obciążenia pomiędzy węzłami. Konieczne jest posiadanie podwojonych zasobów fizycznych w celu zapewnienia wysokiej dostępności HA.

Wirtualna technologia

Technologia VMotion posunęła świat zwirtualizowanych systemów mocno do przodu. W „tradycyjnych” klastrach, opartych na dwóch fizycznych maszynach, w momencie przełączenia paczek następowała chwilowa przerwa w świadczeniu usług. System nie był dostępny w chwili jego przełączania. W nowym wymiarze technologii WMware VMotion nie ma niebezpieczeństwa zaprzestania świadczenia usług przez system gościa.

Oczywiście, podobnie jak każda technologia, ta również ma pewne wymagania. Kluczowym wymaganiem dla niej, jak również dla wszystkich wymienionych typów klastra, jest magazynowanie na wspólnej przestrzeni dyskowej dostępnej dla wszystkich węzłów klastra (np. sieci SAN). Drugim, czysto technicznym warunkiem jest wykorzystanie sieci minimum w technologii 1 GB/s.

Przy spełnieniu tych warunków przerzucenie wirtualnej maszyny między węzłami klastra czy między klastrami w obrębie jednego centrum danych odbywa się „w locie”. Przenoszony system jest cały czas dostępny dla użytkownika końcowego.

Spokojnie, to tylko awaria

Planując tworzenie infrastruktury IT, należy uwzględniać jej podatność na awarię, a w szczególności czas potrzebny na przywrócenie dostępności systemu oraz odtworzenie danych. Nie ma możliwości zbudowania systemu niezawodnego w 100%. Systemy informatyczne bazują na technologiach podnoszących poziom niezawodności.

Technologie wirtualizacyjne w znacznym stopniu ułatwiają tworzenie systemów wysokiej dostępności, jednak należy także uwzględnić możliwość awarii wirtualnej maszyny. Dbanie o dostępność aktualnego backupu wirtualnej maszyny jest w takim przypadku kluczowe.

W tym zakresie oczekiwania wobec technologii wirtualizacji są olbrzymie. Czas konieczny do odtworzenia, sposób odtwarzania czy też konieczność posiadania przeszkolonego personelu – wszystko to wpływa na proces postępowania podczas awarii. Przerwa w świadczeniu usług przez system gościa wynikająca z wykonywania kopii bezpieczeństwa stanowiła poważny problem w tworzeniu planów ciągłości działania systemu. Dotychczasowy sposób backupowania wirtualnych maszyn przez ich zamknięcie i wykonanie backupu plikowego zaczyna być wypierany przez ciągle rozwijaną technologię VMware Consolidated Backup.

Główne zalety nowej technologii wykonywania kopii bezpieczeństwa to:

  • redukcja obciążenia pojedynczego serwera ESX dzięki przeniesieniu obciążenia na jeden lub więcej dedykowanych pośredników,
  • zwolnienie centralnej infrastruktury sieciowej
  • dzięki wykonywaniu kopii bezpośrednio przez infrastrukturę SAN,
  • wyeliminowanie planowanych przestojów maszyny dzięki wykonywaniu kopii zapasowej przez snapshot,
  • uproszczenie wykonywania kopii bezpieczeństwa,
  • wsparcie wykonania kopii bezpieczeństwa systemu plików na poziomie wirtualnej maszyny stanowiącej platformę dla systemu operacyjnego MS Windows,
  • wsparcie wykonania kopii bezpieczeństwa obrazu wirtualnej maszyny niezależnie od systemu operacyjnego gościa.

Wykonywanie kopii bezpieczeństwa z użyciem nowej technologii zapewnia nieprzerwaną dostępność systemu gościa podczas trwania procesu backupu. Wykonywany jest backup aktualnego zrzutu wirtualnej maszyny. W przypadku wykonywania kopii bezpieczeństwa na poziomie systemu plików wirtualnej maszyny system dba o buforowanie danych i blokady zapisu kopiowanych plików, by nie dopuścić do ich niespójności.

Odtwarzanie wirtualnej maszyny z kopii jej obrazu jest prostą czynnością administracyjną, a czas odtwarzania jest uwarunkowany jedynie wydajnością systemu dyskowego i backupowego. Po odtworzeniu maszyna wirtualna jest natychmiast dostępna dla wszystkich węzłów klastra oraz do świadczenia usług systemu gościa.

Wsparcie SAP

11 grudnia 2007 r. firma SAP AG ogłosiła oficjalne wsparcie dla platformy VMware. SAP podjął decyzję o wsparciu produktywnych systemów ERP opartych na 64-bitowych systemach operacyjnych MS Windows 2003 Server oraz Linux umieszczonych na systemach hosta VMware ESX Server.

Od tego momentu menedżerowie IT decydujący się umieścić aplikacje SAP na maszynie wirtualnej mogą korzystać ze wsparcia SAP w rozwiązywaniu potencjalnych problemów technicznych. Tym samym przeniesienie SAP ERP platformę zwirtualizowaną staje się znacznie bardziej bezpieczne, dając przy tym gwarancję efektywniejszego wykorzystania dostępnych zasobów oraz budowy systemów wysokiej dostępności w oparciu o technologię wirtualizacji.

Wirtualizacja serwerów w BCC

W BCC (aktualnie All for One Poland) wykorzystanie technologii wirtualnych pozwoliło znacznie zoptymalizować koszty zakupu i utrzymania platformy sprzętowo-programowej. W efekcie zmian kilkanaście serwerów fizycznych zostało zamienione na cztery, które zostały podzielone na dwa klastry, jeden dla systemów testowo-rozwojowych, drugi dla systemów produktywnych. Zastosowanie technologii wirtualizacji pozwala nam szybko i sprawnie reagować na potrzeby Grupy BCC w powoływaniu nowych systemów czy usług. W kontekście dostępności sytemu zaletą wirtualnego środowiska jest to, że w pewnym sensie wszystkie systemy działają w konfiguracji wysokiej dostępności. Nie bez znaczenia również jest prostota odtwarzania systemów zainstalowanych jako maszyny wirtualne.

Tomasz Wawrzonek
Menedżer IT w Dziale Usług Outsourcingowych All for One Poland

Dzięki decyzji o wsparciu platformy VMware użytkownicy systemu SAP mogą korzystać z zalet nowej technologii, do których zaliczmy:

  • zwiększenie automatyki i uproszczenie zarządzania infrastrukturą IT dedykowaną dla rozwiązań SAP, efektywniejsze zarządzanie zasobami zwiększające wydajność krytycznych aplikacji SAP umieszczonych na wysoko skalowalnych serwerach. Ograniczenie kosztów sprzętu dedykowanego pod rozwiązania SAP;
  • ciągłość działania systemu oraz ochrona danych. VMware Infrastructure znacznie redukuje przestój przez automatyczne zrestartowanie wirtualnej maszyny na innej maszynie fizycznej w przypadku awarii sprzętu oraz wspiera efektywne, niskie kosztowo, a przede wszystkim niezależne od platformy „disaster recovery”;
  • błyskawiczne utworzenie kopii wirtualnej maszyny z systemem SAP lub przeniesienie na nową platformę serwerową;
  • możliwość błyskawicznego tworzenia kopii systemów produktywnych na potrzeby projektów upgrade czy migracji.

Technologia wirtualizacji rozwija się bardzo dynamicznie. Od dłuższego czasu spadek jednostkowej wydajności w stosunku do fizycznej maszyny stał się praktycznie niezauważalny.

Sama technologia przynosi tyle korzyści z jej stosowania, że nie powinna pozostać niezauważona przez świat IT i biznesu. Redukcja kosztów utrzymania, redukcja kosztów sprzętu czy uproszczenie administracji w całkiem realny sposób mogą przełożyć się na wyniki finansowe firm.

Skuteczny i szybki dostęp do danych, jak również minimalizacja szkód związanych z czasem przestoju systemu, umiejscawia technologię wirtualizacji wśród najistotniejszych i najbardziej bezpiecznych metod zapewnienia ciągłości działania przedsiębiorstwa. Dostrzegają to szefowie działów IT, dostrzegł to również SAP AG, zapewniając bezpośrednie wsparcie.