Курсовая работа по программированию на тему Исследование технологий виртуализации для повышения эффективности использования ресурсов

Согласно статистике, средняя загрузка процессоров серверов Windows не превышает 10%, в то время как для систем Unix этот показатель лучше, хотя в среднем всё ещё не превышает 20%. Такая низкая загрузка серверов объясняется подходом «одно приложение — один сервер», широко распространённым с начала 1990-х годов.
На практике это означает, что компания приобретает новый сервер для каждого нового развёртывания приложения. Это приводит к быстрому росту парка серверов и, как следствие, к увеличению расходов на администрирование, энергопотребление и охлаждение, а также к необходимости в дополнительном пространстве для установки новых серверов и приобретения лицензий на серверные операционные системы.
Виртуализация физических ресурсов серверов позволяет гибко распределять ресурсы между приложениями. Каждое приложение «видит» только выделенные ему ресурсы и «воспринимает» себя как отдельный сервер. Этот подход, известный как «один сервер — несколько приложений», реализуется без ущерба для производительности, доступности и безопасности серверных приложений. Более того, решения для виртуализации позволяют различным операционным системам работать в разделах, эмулируя их системные вызовы к аппаратным ресурсам сервера.
В основе виртуализации лежит способность одного компьютера выполнять работу нескольких компьютеров, распределяя свои ресурсы по нескольким средам. Благодаря виртуальным серверам и рабочим столам несколько операционных систем и приложений могут размещаться на одной площадке. Таким образом, физические и географические ограничения исчезают.
Помимо экономии энергии и снижения затрат за счёт более эффективного использования аппаратных ресурсов, виртуальная инфраструктура обеспечивает высокую доступность ресурсов, более эффективное управление, повышенную безопасность и улучшенные возможности аварийного восстановления.
В общем случае виртуализация подразумевает сокрытие фактической реализации процесса или объекта от пользователя. Виртуализированный продукт удобен для пользователя, но его структура на самом деле сложнее или даже полностью отличается от той, которая воспринимается при использовании физического объекта. Другими словами, представление отделено от реализации. Виртуализация направлена на абстрагирование программного обеспечения от аппаратного обеспечения.
В информатике термин «виртуализация» обычно относится к абстракции вычислительных ресурсов и созданию системы, которая «инкапсулирует» (маскирует) свою собственную реализацию. Проще говоря, пользователь работает с упрощенным представлением объекта, базовая структура которого не имеет значения.
Возможность запуска нескольких виртуальных машин на одной физической машине в настоящее время вызывает значительный интерес у специалистов по информатике не только потому, что она повышает гибкость ИТ-инфраструктуры, но и потому, что виртуализация позволяет экономить средства.
История виртуализации насчитывает более сорока лет. IBM была первой компанией, которая задумалась о создании виртуальных сред для различных пользовательских задач, в то время как мэйнфреймы всё ещё были основным источником. В 1960-х годах виртуализация представляла собой исключительно научный интерес и представляла собой инновационное решение для изоляции компьютерных систем в рамках одного физического компьютера. После появления персональных компьютеров интерес к виртуализации несколько угас из-за быстрого развития операционных систем, предъявлявших высокие требования к аппаратному обеспечению того времени.
Однако быстрый рост компьютерного оборудования в конце 1990-х годов побудил ИТ-сообщество переосмыслить технологии виртуализации программных платформ.
В 1999 году компания VMware представила технологию виртуализации систем x86 как эффективный способ преобразования этих систем в единую общую аппаратную инфраструктуру, обеспечивающую полную изоляцию, мобильность и широкий выбор операционных систем для прикладных сред. VMware была одной из первых компаний, сосредоточившихся исключительно на виртуализации. Опыт показал, что эта приверженность полностью оправдала себя. Сегодня VMware предлагает комплексную платформу виртуализации четвёртого поколения VMware vSphere 4, включающую инструменты для отдельных ПК и центров обработки данных. Ключевым компонентом этого программного комплекса является гипервизор VMware ESX Server. Впоследствии такие компании, как Parallels (ранее SWsoft), Oracle (Sun Microsystems) и Citrix Systems (XenSource), включились в борьбу за место на этом перспективном рынке ИТ-разработки.
Сегодня поставщики технологий виртуализации предлагают надежные и простые в управлении платформы, и рынок этих технологий переживает значительный рост. По мнению ведущих экспертов, виртуализация входит в тройку наиболее перспективных ИТ-технологий. Многие прогнозируют, что к 2015 году примерно половина всех компьютерных систем будет виртуальными.
Растущий интерес к технологиям виртуализации не случаен. Вычислительная мощность современных процессоров стремительно растет, и вопрос о том, как ее использовать, уже не стоит. Текущая тенденция к двухъядерным и многоядерным системам, уже присутствующая в персональных компьютерах (ноутбуках и настольных компьютерах), прекрасно иллюстрирует огромный потенциал виртуализации операционных систем и приложений
Преимущества виртуализации
Основные преимущества технологий виртуализации:
Эффективное использование ИТ-ресурсов. Вместо трёх или даже десяти серверов, работающих на 5–20% своей мощности, можно использовать один сервер, загруженный на 50–70%. Это также экономит электроэнергию и значительно сокращает финансовые вложения: один высокопроизводительный сервер выполняет функции пяти–десяти серверов. Виртуализация позволяет гораздо эффективнее использовать ресурсы, объединяя стандартные ресурсы инфраструктуры и преодолевая ограничения устаревшей модели «одно приложение на сервер».
Снижение затрат на инфраструктуру: виртуализация позволяет сократить количество серверов и связанного с ними ИТ-оборудования в вашем центре обработки данных. В результате снижаются требования к обслуживанию, энергопотреблению и охлаждению, что приводит к значительному снижению ИТ-расходов.