XEN - виртуализация для всех

А надо ли оно нам?

В самом деле, а стоит ли чисто академический вопрос о виртуализации внимания почтенной публики? И, тем более, стоит ли тратить финансовые ресурсы своего предприятия (или, тем более свои) на программный комплекс, который, быть может, и не принесет никакого результата? Все эти вопросы становятся ещё более важными для небольшой организации. Что же касается крупных компаний (или государственных агентств), то тут дело даже не в деньгах - их у таких организаций хватает - а в той пользе, какую комплекс может принести.

Для всех людей, задающих себе (или администратору компьютерного парка своей организации) подобные вопросы односложный ответ – «да» или «нет» - просто неуместен. Более того, потребность в обстоятельном изложении этой темы сейчас весьма высока. Поэтому стоит подробнее описать то внимание, которое привлечено к вопросам виртуализации в развитых странах.

Итак, давайте заглянем на стартовую страницу основного сайта компании Xensource, находящуюся по адресу http://www.xensource.com. И что мы видим - в списке партнеров есть такие имена как Intel, Microsoft и, даже, IBM. Не успокаивает? Тогда короткая справочная информация - это номера 58, 46 и 9 в перечне крупнейших компаний США. Их годовой оборот больше чем у многих государств. Если такие концерны вкладывают капитал в рынок виртуализации - то можно надеяться, что всё не так плохо, как кажется скептикам. «А что, если эти корпорации-гиганты просто морочат нам голову? Ведь уже не раз бывало, что широко разрекламированные технологии оказывались, пардон, ерундой» - спросит внимательный наблюдатель. В таком случае следует посмотреть не на тех, кто эту продукцию продаёт, а на тех, кто её приобретает. А приобретают её такие компании как Xerox, Coca-Cola, Siemens, General Motors. Как легко догадаться - это тоже организации весьма не бедные. Им есть что терять в случае неправильного построения своего электронного парка. В общем, вроде бы потребители должны быть спокойны за качество продукции.

Почему именно XEN?

А в самом деле - почему? Ведь есть и другие предложения по созданию виртуальности! Да просто потому, что XEN - продукт, построенный по принципу открытых исходных кодов. По этой причине его признали «своим» чуть ли не все корпорации, производящие вычислительную технику и компьютерные программы. Но чем же он всё-таки лучше остальных? Чтобы правильно ответить на этот вопрос следует провести краткий экскурс в историю виртуализации.

Всё начиналось с International Business Machines. Как, опять IBM, воскликнете вы, думая о том, что же всё-таки в области вычислительной техники осталось без внимания Голубого Гиганта. Если это вас всерьёз интересует, то легко дать правильный ответ – практически ничего. Но если, оставив в стороне опасения по поводу вездесущности Big Blue, перейти к делу, то было оно так: в 60-хх годах на рынке «больших машин» было несколько основных игроков - IBM, General Electric, UNIVAC, Honeywell, Control Data Corporation и Burroughs. Стоили компьютеры очень дорого - по несколько миллионов единиц вечнозеленой валюты. А ведь ломались они ничуть не реже современных. И ремонтировать их или наращивать мощность было очень нетривиальной задачей. Вот тогда и родилось гениальное решение дизайнеров из IBM - открытая архитектура, к которой так привыкли и которую так ценят все «продвинутые» пользователи PC. А сразу после появления открытой архитектуры на мейнфреймах самой богатой компьютерной корпорации возникла идея сэмулировать работу компьютеров других фирм - просто чтобы запускать написанные для этих машин программы. Правда, тогда виртуализация выполнялась ещё аппаратно - путём установки дополнительных компонент в мейнфрейм.

Конечно, на персональные компьютеры эта идея пришла ещё очень не скоро - просто потому, что появились первые PC только в 1981 году. Да и слабоваты они были - никакую другую платформу на них просто невозможно было виртуализировать. Более или менее пригодные к использованию персональные компьютеры появились только в 1995 году - когда компания Intel разочаровалась в возможностях архитектуры CISC и выпустила RISC-основанный процессор i686 (более известный пользователям как Pentium-Pro). К этому времени идеология компьютерного мира сильно изменилась - аппаратная реализация чего-либо, что можно реализовать программно, вышла из моды. Уж слишком велико в это время было влияние корпорации Microsoft. Итак, к 1995 году PC стали достаточно мощными, чтобы на них можно было программно реализовать хотя бы виртуальный PC. К сожалению, эта задача также была не из легких - дело в том, что фирма Intel в погоне за обратной совместимостью процессоров i686 с программным обеспечением, написанным для предыдущих процессоров аппаратно реализовала в них огромное количество инструкций, присущих CISC-процессорам. Но, если есть перспектива большого дохода, то в Америке не остановятся ни перед чем. Поэтому в 1996 году компания Enterprise Management Solutions выпустила линию продуктов под общим названием VMware. Примерно в это же время компания Connectix разработала виртуальную машину, которая так и называлась - VirtualPC. Но если первая компания существует и по сей день, то вторая была куплена корпорацией Microsoft, после чего всё развитие продукта приостановилось. Поэтому вплоть до самого последнего времени монопольным лидером рынка оставалась компания EMS.

Появление XEN

Как раз монопольное положение EMS на рынке виртуализационных технологий не устраивало корпорацию Intel, которая хотела бы производить аппаратные средства поддержки виртуальности.

Но следовало ещё убедить общественность в том, что аппаратная виртуализация лучше, чем программная. В результате этого в фирме Intel решили создать программный продукт для сопровождения своих чипов - что либо, что действительно превзошло бы все существующие решения. Разработку поручили не кому-нибудь, а лаборатории компьютерных наук в Кембриджском Университете. И Кембридж в очередной раз подтвердил свою высокую репутацию. Они создали гипервизор, который позволял запускать несколько операционных систем с производительностью, которая практически не отличалась от их производительности на реальном «железе». Для достижения столь впечатляющих результатов программисты из Кембриджа использовали так называемую технологию «паравиртуализации». Это означает, что операционная система должна быть написана специально для использования в XEN. Особо пугаться этого не следует - большинство существующих на данный момент операционных систем класса UNIX (таких как Linux, NetBSD, Plan9) уже портирована для использования из под XEN самими авторами. Более того - усилиями одной из самых значительных компаний Linux-рынка - Red Hat Corporation - поддержка XEN включена в основную ветку ядра операционной системы Linux. Это автоматически означает поддержку XEN на уровне ядра всеми игроками Linux-рынка, ориентированными на предприятия. То же самое наблюдается и на рынке других UNIX-основанных операционных систем.

«Ну почему всё лучшее всегда пишется только под UNIX?» - огорчится неисправимый поклонник операционных систем от Microsoft. Если и вы ещё не осознали всех преимуществ, которые даёт любая OS класса UNIX, то именно на вас и рассчитывает зарабатывать деньги корпорация Intel - поставляя вам процессоры со встроенным VT-чипом. Да, этот кусок силикона даёт возможность запускать из под XEN любые операционные системы, а не только специально портированные. Впрочем, что это мы всё про Intel, да про Intel? Ведь горячо любимая многими пользователями PC компания Advanced Micro Devices тоже выпустила процессоры со встроенной поддержкой виртуализации. И вообще, в августе 2005 года был организован консорциум Хensource, в состав которого вошли такие компании, как Intel, Hewlett Packard, Dell, Microsoft, AMD, IBM, Red Hat, Novell. Участники консорциума обязались продвигать на рынок идею открытых стандартов виртуализации и поддерживать XEN во многих своих продуктах.

«Как, и Microsoft тоже? Что-то тут неладно.» - решит последовательный сторонник open source – «Быть того не может, чтобы Microsoft стала участвовать в открытом проекте.». Оказывается, ещё как может - ведь собственный продукт софтверного гиганта, купленный вместе со всеми разработками фирмы Connectix уже фактически проиграл битву за место под солнцем из за своей архаичной архитектуры. И компания имени Билла Гейтса решила использовать уже имеющиеся сторонние разработки. Благо никаких запретов на это быть не может - XEN распространяется под лицензией GPL, а в развитых странах принято уважать лицензии на программное обеспечение.

По этим причинам, а также по многим другим, сейчас XEN является лучшим решением в области виртуализации из всех имеющихся на рынке.

А более подробно?

При намерении обстоятельно изучить XEN лучшим средством будет прочитать, что же говорят о своём продукте сами сотрудники компьютерной лаборатории Кембриджа. Итак «XEN - это монитор, предназначенный для безопасного исполнения нескольких виртуальных машин на платформе x86. Каждая виртуальная машина работает под управлением своей операционной системы. При этом производительность близка к абсолютной, то есть относящейся к системе запущенной непосредственно на физическом оборудовании. XEN работает также на архитектурах IA-64 и x86-64 в 64-х разрядном режиме.» Заметим также, что в последних версиях продукта появилась экспериментальная поддержка архитектуры Power, что является показателем серьёзной заинтересованности IBM в данном проекте. В дальнейшие планы разработчиков входит портирование гипервизора на популярные аппаратные платформы, отличные от вышеперечисленных. В качестве основных кандидатов называются архитектуры ARM, SPARC. В перспективе возможна работа XEN на таких платформах, как MIPS и m68k.

Разумеется, потенциальных корпоративных пользователей в первую очередь интересует вопрос о поддержке в XEN последних аппаратных новшеств из недавно приобретенных процессоров. В этом вопросе у разработчиков и потребителей, похоже, имеется полное взаимопонимание. XEN обеспечивает гостевым операционным системам полную поддержку многопроцессорных аппаратных комплексов. Также имеется поддержка технологии Hyper Threading, что обеспечивает значительный рост производительности при построении виртуальных машин. Поддержка многоядерных процессоров также реализована на достойном уровне: при тестировании виртуальных машин, к примеру, на 4-х ядерных процессорах Itanium-2 Montecito (а это последняя новинка от Intel) даже в самых жестких режимах, какие средний администратор и не всегда сумеет воспроизвести, КПД гостевых операционных систем не падал ниже 95%. И это при том, что процессоры Montecito ещё только появились на рынке и даже важнейшие операционные системы ещё не полностью оптимизированы для работы с ними.

В прочем, проект XEN создавался компаниями как сопроводительный продукт к аппаратным средствам и потому в хорошей поддержке даже самого нового серверного оборудования сомневаться не приходится. Гораздо интереснее обстоит дело с поддержкой со стороны производителей операционных систем. Взять хотя бы OS Linux в текущей версии 2.6. Тут поддержка виртуализации не только реализована на уровне операционной системы, но и включена в поставку основных дистрибьюторов. Речь идёт о таких продуктах, как Red Hat Enterprise Linux от Red Hat, SUSE Linux Enterprise Server и SUSE Linux Enterprise Desktop от Novell, Ubuntu Linux от Canonical и Mandriva Corporate Server от Mandriva.

Своё веское слово сказали и производители оборудования для телекоммуникаций. Уже более полугода прошло с тех пор как японский коммуникационный гигант Nippon Telegraph and Telephone включил в свой контракт с компанией Monta Vista заказ, напрямую касающийся поддержки XEN в их программных продуктах Carrier Grade, поставляемых как непосредственно NTT, так и их многочисленным клиентам. Аналогичный заказ получила компания Wind River от American Telephone and Telegraph и нескольких других крупных американских и европейских производителей. А ведь традиционно считается, что область телекоммуникаций одна из самых консервативных в плане программного обеспечения, пожалуй уступая здесь разве что атомной и аэро-космической промышленности.

Из всего этого следует, что технологию XEN стоит иметь в виду при построении или обновлении компьютерного парка организации практически любого масштаба - от предприятий класса SOHO (“small office, home office”) до транснациональных индустриальных гигантов.