Virtuella maskiner och hypervisorer

En Type 1 hypervisor körs direkt på hårdvaran utan något värdoperativsystem under sig. Eftersom den körs direkt på bare metal är den snabb, effektiv och säker, vilket gör den lämplig för produktionsservrar och molnmiljöer.

• VMware ESXi
• Microsoft Hyper-V
• KVM (Kernel-based Virtual Machine)
• Xen

Datacenter kör Type 1-hypervisorer så att en enda värd kan betjäna många klienter samtidigt.

En Type 2 hypervisor körs som ett program ovanpå ett vanligt operativsystem som Windows eller macOS. Den är enkel att installera och passar bra för testning, inlärning och persondatorer, men är långsammare eftersom förfrågningar först måste gå genom värdoperativsystemet.

• VMware Workstation och Fusion
• Oracle VirtualBox
• Parallels Desktop

Använd Type 2 för att köra Linux på en bärbar dator och Type 1 för att köra en serverpark.

Värden är den fysiska datorn och hypervisorn som kör allt. Ett gästoperativsystem är det operativsystem som installerats i en VM. Ni kan blanda gäster fritt: en enda värd kan till exempel köra Windows Server, Ubuntu Linux och en äldre Windows-version sida vid sida.

Varje gäst tror att den har dedikerad hårdvara, men alla delar på värdens pool av processorkraft och minne enligt hypervisorns schemaläggning.

Administratörer tilldelar varje VM en andel av vCPU (virtuella processorkärnor), RAM och disk. Överallokering innebär att tilldela mer virtuella resurser totalt än vad värden fysiskt har, med antagandet att inte alla VM:ar når sin toppbelastning samtidigt.

Om det görs försiktigt ökar effektiviteten, men om det görs vårdslöst uppstår resurskonkurrens, där VM:ar konkurrerar om processor eller minne och blir långsammare. Genom att dimensionera varje VM rätt blir prestandan förutsägbar.

En ögonblicksbild fångar en VMs exakta tillstånd vid en viss tidpunkt. Om en patch eller ändring orsakar problem kan ni återställa till ögonblicksbilden på några sekunder. Kloning kopierar en hel VM för att snabbt skapa en identisk ny.

Dessa funktioner gör VM:ar betydligt mer flexibla än fysiska servrar, där det kan ta timmar att bygga om en trasig dator. Ögonblicksbilder är dock inte säkerhetskopior, eftersom de lagras på samma värdlagring.

Containrar (som Docker) är en lättare form av virtualisering. I stället för att varje container har ett komplett gästoperativsystem delar containrar på värdens kärna och paketerar endast programmet och dess beroenden. De startar på millisekunder och använder betydligt mindre minne.

VM:ar isolerar på hårdvarunivå och har varsitt komplett operativsystem, medan containrar isolerar på operativsystemnivå. Båda används ofta, och många verkliga driftsmiljöer kör containrar inuti VM:ar för isolering i flera lager.

Live-migrering flyttar en VM som körs från en fysisk värd till en annan med liten eller ingen driftstörning. Hypervisorn kopierar VM:ens minne över nätverket till den nya värden och växlar sedan över så smidigt att användarna sällan märker något.

Detta möjliggör hårdvaruunderhåll, lastbalansering och redundansväxling utan att tjänster behöver stängas av. VMware kallar detta vMotion, och det är en viktig anledning till att virtualiserade miljöer kan ha så hög tillgänglighet.

Molnleverantörer kör enorma hypervisorparker. När ni hyr en molnserver får ni i praktiken en VM på delad hårdvara. Virtualisering gör att leverantören kan starta er VM på några minuter, skala den och endast ta betalt för det ni använder.

För en nätverkstekniker är detta viktigt eftersom nätverket nu även sträcker sig inuti värden och ansluter virtuella maskiner via virtuella switchar, som ni får lära er om i nästa lektion.

Fördelar: konsolidering av hårdvara, snabb provisionering, enkla säkerhetskopior via ögonblicksbilder, isolering och live-migrering för hög tillgänglighet.

Avvägningar: hypervisorn medför en liten overhead, överallokering innebär risk för resurskonkurrens och många VM:ar på samma värd skapar en enda felpunkt om värden slutar fungera. En bra design sprider kritiska VM:ar över flera värdar för att hantera denna risk.

Virtualisering delar upp en fysisk server i många isolerade virtuella maskiner som hanteras av en hypervisor. Type 1-hypervisorer körs direkt på hårdvaran för produktion, medan Type 2 körs ovanpå ett värdoperativsystem för persondatorer och testning. VM:ar får varsin vCPU, RAM och disk, stöder ögonblicksbilder, kloning och live-migrering och utgör byggstenen för molnbaserad databehandling.