1. Що таке шаблони віртуальних машин (Virtual Appliances)
2. Відмінність шаблонів віртуальних машин від переносних призначених для користувача середовищ
3. Типові застосування шаблонів віртуальних машин
4. Основні виробники та розповсюджувачі шаблонів віртуальних машин
5. Virtual Appliance Marketplace
6. Microsoft VHD Test Drive Program
7. Як побудувати свій шаблон віртуальної машини
8. Як оптимізувати гостьову систему віртуального шаблону
9. Переваги і недоліки віртуальних шаблонів

Комп'ютерні технології кожен день пропонують все нові і нові варіанти використання персональних комп'ютерів і серверів. Серед безлічі з'явилися технологій, віртуалізація займає особливе місце. За останні кілька років платформи віртуалізації отримали стрімкий розвиток, яке багато в чому було обумовлено вдосконаленням апаратного забезпечення, яке дозволило запускати кілька примірників операційних систем на одній фізичній машині одночасно. Технології віртуалізації, нарешті, завоювали довіру користувачів і стали застосовуватися як в корпоративному середовищі, так і на домашніх комп'ютерах. В даний момент, досить велике число організацій різного рівня використовують їх для підвищення гнучкості, керованості і надійності інформаційної інфраструктури. Користувачі настільних комп'ютерів також побачили переваги віртуальних машин, як для домашнього використання з метою навчання і створення зручних і безпечних для користувача оточень, так і для роботи в виробничому середовищі, де віртуальні машини інтегровані в загальну інфраструктуру підприємства.

Розвиток програмних і апаратних технік віртуалізації дозволило істотно знизити втрати продуктивності на підтримку хостовой платформи і віртуальних машин, а вдосконалення засобів управління дозволило ефективно використовувати віртуальні машини навіть самим недосвідченим користувачам. На даний момент, безліч вендорів платформ віртуалізації пропонують використовувати віртуальні машини в самих різних контекстах і масштабах. Лідируючі компанії на ринку технологій віртуалізації, такі як VMware, Microsoft, Parallels, Xen та InnoTek, пропонують дружній призначений для користувача інтерфейс, що дозволяє контролювати запущені віртуальні машини на рівні «відеоплеєра» (Stop, Play, Pause). При цьому користувачам доступний також широкий набір можливостей по налаштуванню різних параметрів віртуальної машини і оптимізації її швидкодії. Така модель використання гостьових систем дозволяє створювати віртуальні машини з мінімумом зусиль, встановлюючи в них різні операційні системи і додатки, які повністю готові до перенесення на іншу фізичну машину - досить лише скопіювати папку з файлами. Додатки, встановлені в гостьовій операційній системі віртуальної машини, при її запуску на іншому комп'ютері, не вимагають установки і настройки. Ця особливість віртуальних систем дозволила застосовувати ще один цікавий варіант використання технологій віртуалізації - виготовлення повністю готових до роботи додатків і сервісів, «зашиті» всередині віртуальної машини і виконують певну функцію. Такі пакети на основі віртуальних систем отримали назву «шаблони віртуальних машин» (Virtual Appliances), які також іноді називають віртуальними шаблонами або віртуальними додатками, в зв'язку з тим, що ще не сформувалося чіткого визначення терміна Virtual Appliance в російській еквіваленті.

Що таке шаблони віртуальних машин (Virtual Appliances)

Шаблони віртуальних машин є встановлені і готові до запуску віртуальні системи (найчастіше на базі безкоштовних операційних систем), які містять в собі гостьову ОС, додатки, встановлені в ній, необхідні для вирішення певного кола завдань, а також документацію, що дозволяє зрозуміти, як працює шаблон віртуальної машини і які функції він виконує, а також надає всю необхідну інформацію для його використання (паролі на вхід в гостьову систему, інструкції користувача, розташування ком ентов додатків і т. п.). Виробники популярних систем віртуалізації всіляко сприяють поширенню таких шаблонів, за умови дотримання ліцензійних угод вендорів операційних систем і розповсюджуваних додатків.

Документація, що додається до віртуального шаблоном, описує його з точки зору використання і нерідко буває Wiki-орієнтованої, з метою представлення користувачеві найповнішої інформації про шаблон. Крім цього, віртуальна машина, гостьова система і додатки, встановлені в ній, оптимізуються за швидкодією щодо виконуваної завдання, а також максимально урізаються непотрібні компоненти гостьовий ОС і додатків для економії займаного шаблоном місця на диску. У переважній більшості випадків, встановлена ​​гостьова ОС і всі програми є безкоштовними і поширюються вільно, в той час як сам шаблон віртуальної машини може бути платним, захищений спеціальними засобами, такими як VMware ACE, і поширюватися як Shareware з обмеженим періодом дії.

Щоб використовувати такий віртуальний шаблон, на цільовому комп'ютері повинна бути встановлена ​​платформа віртуалізації або спеціальний «програвач» віртуальних машин, наприклад, такий як VMware Player.

Практично всі виробники популярних платформ віртуалізації надають безкоштовні засоби для запуску віртуальних машин при їх застосуванні в якості шаблонів. При цьому, іноді пропонується відразу кілька таких продуктів: для використання на настільних комп'ютерах і у виробничому середовищі. У таблиці далі, наведено список популярних безкоштовних платформ віртуалізації, що дозволяють використовувати віртуальні шаблони:

Таблиця 1. Безкоштовні платформи віртуалізації, які підходять для запуску віртуальних шаблонів

Відмінність шаблонів віртуальних машин від переносних призначених для користувача середовищ

Віртуальні машини можуть використовуватися також як переносних призначених для користувача середовищ, спрямованих на вирішення певного кола завдань, з встановленим в них набором програмного забезпечення. Користувачі можуть застосовувати такі системи для підвищення гнучкості робочого середовища, яка не прив'язана до конкретного устаткування, і яку можна взяти з собою, наприклад, в поїздку.

Незважаючи на схожість із застосуванням віртуальних шаблонів, такий варіант використання істотно відрізняється від нього. Перш за все, віртуальний шаблон, на відміну від переносної користувальницької середовища, виконує строго певну функцію і використовується, в основному, як якийсь незмінний компонент, що надає певні послуги зовнішнім додаткам. Така модель використання шаблонів віртуальних машин нагадує концепцію Software as a Service (SaaS), яка передбачає доставку програмного забезпечення кінцевим користувачам в якості сервісу за допомогою тонкого або товстого клієнта, де вся бізнес-логіка винесена на сторону сервера, при цьому користувач платить не за володіння програмним продуктом, а за користування послугами сервісу. Так йдуть справи і з віртуальними шаблонами: шаблон віртуальної машини являє собою якийсь «чорний ящик», що надає користувачеві певний набір функцій. При цьому, цей ящик може бути закритим, коли користувачеві надається тільки можливість роботи з сервісами віртуальної машини (Purpose-Built Virtual Appliance), а вхід в саму гостьову ОС закритий, або відкритим, коли користувачеві надається можливість змінювати внутрішню конфігурацію ОС і додатків (Reference Implementation Virtual Appliance).

Крім того, віртуальний шаблон, на відміну від переносної користувальницької середовища, максимально оптимізований за швидкодією і обсягом займаного місця на диску і повністю готовий до використання як компонент загальної ІТ-інфраструктури. Шаблони віртуальних машин вирішують одну з найважливіших проблем розподілених обчислень (Grid Computing), яка полягає в необхідності розгортання додатків і сервісів в гетерогенному середовищі інфраструктури підприємства. За допомогою віртуальних шаблонів можливо розгортання програм, які потребують різних операційних системах і вимагають сполучення з іншими компонентами інфраструктури. Віртуальна інфраструктура на базі таких шаблонів володіє високою гнучкістю і керованістю.

Типові застосування шаблонів віртуальних машин

Віртуальні шаблони давно використовувалися багатьма ентузіастами для вирішення різних завдань і підвищення ефективності роботи, однак, лише порівняно недавно, в основному за рахунок зусиль компаній VMware і Microsoft, шаблони віртуальних машин набули неабиякої популярності. В даний момент на ринку присутня безліч як безкоштовних, так і комерційних віртуальних шаблонів, доступних для скачування на сайтах виробників платформ. Умовно їх можна розділити на кілька категорій за сферами використання:

• адміністрування
  У цю категорію входять віртуальні шаблони, що забезпечують підтримку мережевої взаємодії в інфраструктурі компанії, управління робочими станціями і серверами, а також різні утиліти для моніторингу мережевої активності.
• сервера додатків
  Ця сфера застосування віртуальних шаблонів одна з найширших: встановлені сервера додатків різних виробників можуть бути відповідним чином налаштовані й оптимізовані, а користувачам залишається лише запустити віртуальну машину завантажити на неї контент.
• Комунікація і управління контентом
  У даній області віртуальні шаблони можуть надавати різні сервіси систем управління контентом (Content Management System, CMS), систем управління відносин з клієнтами (Client Relationship Management, CRM), «Пошуку» для створення різних сховищ знань (Wiki) і репозиторії. Крім того, до цієї категорії входять різні корпоративні портали на кшталт IBM Web Sphere або Microsoft Sharepoint Server, звичайно менш потужні за своїми функціями в силу їх безкоштовності, але надають необхідний набір можливостей по підтримці та управління проектами і підтримки корпоративної комунікації.
• Сервери баз даних і поштові сервери
  У цю групу входять в основному безкоштовні сервери баз даних і поштові сервери, готові до використання зовнішніми додатками і захищені засобами безпеки. Вони можуть поширюватися з усіма необхідними налаштуваннями і готові до використання у виробничому середовищі. Така модель використання дуже зручна щодо простоти розгортання, тестування і гнучкості щодо апаратного забезпечення.
• Безпека та мережеве взаємодія
  У цю категорію входять віртуальні шаблони, які надають різноманітні засоби по захисту мережевих з'єднань (брандмауери), віртуальні машини з попередньо встановленими антиспамових фільтрами і антивірусами, які дуже зручно використовувати для перевірки потенційно небезпечних програм.
• Операційні системи
  Звичайно, самі по собі гостьові системи в віртуальних машинах теж можуть бути віртуальними шаблонами, оскільки деякі екзотичні системи для недосвідченого користувача складно встановити, не кажучи про те, щоб їх правильно налаштувати. Шаблони віртуальних машин дарують відмінну можливість для навчання роботі з різними ОС і їх модифікаціями.

Крім того, можна виділити такий варіант використання віртуальних шаблонів, як поширення пробних версій операційних систем і додатків, які можуть бути вільно завантажені з сайту виробника з усіма необхідними налаштуваннями, і, в разі, якщо програмне забезпечення підійде під потреби користувачів, його можна придбати. Таку модель розповсюдження програмного забезпечення використовує компанія Microsoft, яка поширює продукти в рамках програми VHD (Virtual Hard Drive) Test Program.

Основні виробники та розповсюджувачі шаблонів віртуальних машин

На даний момент безліч компаній і окремих ентузіастів займаються виробництвом шаблонів віртуальних машин. Компанія VMware проводила конкурси на побудову кращого шаблону на базі своїх продуктів. Тим часом, очевидно, що розповсюджується таким чином програмне забезпечення і сервіси «зав'язані» на платформи віртуалізації, виробники яких є кінцевими розповсюджувачами віртуальних шаблонів. На сьогоднішній день існують два основних ресурсу, де можна вибрати і завантажити ваш смак варіант оформлення віртуальної машини - Virtual Appliance Marketplace компанії VMware і VHD Test Drive Program компанії Microsoft. Крім цього, є такі ресурси, як VMFinfd - спеціалізований пошукач по віртуальним шаблонами, проект VirtualAppliances.net , Що поширює різні передвстановлені шаблони, а також ресурси вендорів інших платформ, такі як Parallels Virtual Appliances Directory . Крім того, варто виділити окремо компанію rPath, що займається переважно розповсюдженням програмного забезпечення на основі шаблонів за допомогою продукту rBuilder за наступною схемою:

Поширення програмного забезпечення компанією rPath

Virtual Appliance Marketplace

Компанія VMware в 2006 році оголосила про доступність ресурсу з розповсюдження віртуальних машин, «Ринок віртуальних шаблонів» ( Virtual Appliance Marketplace ). У різних розділах цього ресурсу можна знайти як пропозиції шаблонів віртуальних машин великими компаніями, так і безліч віртуальних машин, виготовлених і оптимізованих ентузіастами:

Віртуальні шаблони на Virtual Appliance Marketplace

При цьому компанія VMware розділяє віртуальні шаблони на сертифіковані, тобто пройшли перевірку інженерами компанії VMware, і не сертифіковані, які поширюються за принципом «як є». По кожному з шаблонів можна подивитися детальний опис і обсяг займаного місця на диску. Також можна ранжувати шаблони віртуальних машин за категоріями, в кожній з яких пропонується набір шаблонів для вирішення певного класу задач. В даний момент база Virtual Appliance Marketplace налічує понад 150 різних шаблонів і постійно поповнюється. При цьому, компанією VMware проводиться VMware Ultimate Virtual Appliance Challenge - конкурс, що дозволяє надсилати свої віртуальні шаблони і отримати не тільки популярність «кращого шаблоностроітеля», а й призи від компанії VMware. Віртуальні шаблони від VMware можуть бути побудовані за допомогою продуктів VMware Workstation, VMware Server, VMware ESX Server і VMware ACE і запущені на них же, а так само за допомогою VMware Player. На жаль, VMware не має права поширювати віртуальні шаблони на основі гостьових систем Windows, оскільки це суперечить умовам ліцензійної угоди.

Microsoft VHD Test Drive Program

Помітивши величезну популярність проекту Virtual Appliance Marketplace, компанія Microsoft також побачила великі перспективи в новому способі поширення програмного забезпечення в якості встановлених віртуальних шаблонів. Але на відміну від компанії VMware, Microsoft вирішила зробити ставку на поширення, таким чином, програмного забезпечення. Як результат цього рішення, громадськості була представлена ​​програма VHD Test Drive Program , Що надає можливість спробувати серверні продукти Microsoft, які встановлені в віртуальних машинах і можуть бути запущені на платформах Virtual PC і Microsoft Virtual Server.

В даний момент, компанія Microsoft пропонує спробувати наступні продукти на платформах віртуалізації:

• Exchange Server 2007
• ISA Server 2006
• SQL Server 2005
• SQL Server 2005 / Exchange 2007
• System Center Essentials 2007
• System Center Virtual Machine Manager 2007 Beta 2
• Visual Studio 2005 Team Suite
• Windows Server 2003 R2
• Windows Vista

Як побудувати свій шаблон віртуальної машини

Якщо вам сподобалася ідея виготовлення власного віртуального шаблону, не тільки заради інтересу, але який також можна і продати, для початку ви повинні визначитися з його призначенням і платформою віртуалізації, на якій буде запускатися даний шаблон. При виборі варіанту використання шаблону необхідно вивчити ринок Virtual Appliances на предмет наявності подібного шаблону. Якщо ви все-таки вирішили, що ваша ідея ще нікому не приходила в голову, то потрібно визначитися з платформою віртуалізації, на якій буде запускатися шаблон віртуальної машини. Потрібно враховувати, що найбільший сегмент користувачів систем віртуалізації є прихильником платформ від VMware і Microsoft, і саме на нього треба орієнтуватися при виготовленні шаблону. Потім операція по створенню шаблону віртуальної машини проводиться в кілька кроків:

1. Завантаження Платформи віртуалізації з сайту виробника.
2. Створення віртуальної машини і установка в ній гостьової системи. При створенні віртуальної машини необхідно виділити гостьовий системі досить пам'яті для виконання необхідних завдань, а також мати у своєму розпорядженні всі ресурси віртуальної машини в одній папці, архів якої буде віртуальним шаблоном. Необхідно також пам'ятати про правила ліцензійної угоди при установці гостьової ОС.
3. Оптимізація пристроїв. В налаштуваннях віртуальної машини потрібно відключити всі невживані пристрої і правильно налаштувати потрібні (найбільше значення мають віртуальні диски і мережеві адаптери).
4. Установка засобів підтримки. Більшість вендорів платформ віртуалізації надають спеціальні утиліти для оптимізації гостьової системи (VMware Tools, Guest VM Additions і т.п.), які обов'язково необхідно встановити з метою збільшення швидкодії віртуальної машини і підвищення зручності взаємодії з користувачем.
5. Установка необхідного програмного забезпечення, яке буде надавати послуги віртуального шаблону.
6. Видалення непотрібних компонентів і модулів гостьовий операційної системи і додатків, які можуть уповільнити роботу віртуального шаблону.
7. Налаштування гостьовий ОС і додатки на максимальну швидкодію, використовуючи документацію виробника операційної системи і платформи віртуалізації.
8. Документування методики роботи з віртуальним шаблоном, створення файлу "Getting Started", в якому будуть описані всі необхідні операції по роботі з віртуальним шаблоном, а також вся необхідна користувачеві інформація про запуск і його використанні (паролі, шляхи до додатків, інструкції по налаштуванню).
9. Видалення всіх налаштувань, що залежать від конкретного оточення (відключення ISO-файлів в якості CD-ROM, адреси проксі-серверів і т. П.).
10. Упаковка папки з віртуальною машиною архиватором.
11. Тестування шаблону на різних платформах.

Після того, як шаблон віртуальної машини буде відтестували, подбайте про засоби його захисту, якщо це необхідно. І пам'ятайте, що все програмне забезпечення, встановлене в віртуальній машині, включаючи операційну систему, має володіти ліцензіями на вільне поширення, в іншому випадку це буде порушенням закону про авторські права.

Як оптимізувати гостьову систему віртуального шаблону

Компанія VMware нещодавно випустила документ, в якому описуються дії по оптимізації гостьових систем на платформі VMware Workstation 6. Якщо вам необхідно побудувати шаблон віртуальної машини на основі цієї системи, то прочитання цього документа настійно рекомендується. Крім того, при використанні віртуальних шаблонів для швидкого розгортання віртуальних серверів на будь-якій платформі, рекомендації VMware, наведені в цьому документі, також допоможуть вам при оптимізації гостьових систем. Основні дії, які необхідно зробити для підвищення швидкодії гостьовий ОС:

1. Якщо віртуальна машина була створена на однопроцессорной або одноядерной фізичної машині, а використовується на багатопроцесорної або многоядерной системі, може знадобитися оновлення HAL (Hardware Abstraction Layer) або ядра для гостьової системи при використанні віртуального SMP (Symmetric Multi Processing). Більшість операційних систем самі визначають наявність декількох процесорів і замінюють HAL на мультипроцесорний. Однак якщо ви створювали віртуальну машину на багатопроцесорної платформі, то може знадобитися заміна HAL або ядра при використанні шаблону в однопроцессорной системі.
2. Визначте, чи правильно ви виділили гостьовий системі кількість використовуваної оперативної пам'яті хостовой платформи і достатній розмір файлу підкачки. Для цього, в гостьовій ОС Windows використовуйте Perfmon і лічильник Pages / sec, в Linux за допомогою команди vmstat і лічильниками si і so.
3. Використовуйте емуляцію SCSI дисків, якщо це дозволяє платформа віртуалізації, оскільки це забезпечує найкращу швидкодію. Переконайтеся, що в старих операційних системах включений DMA-режим для дисків.
4. Регулярно дефрагментируйте диски в наступній послідовності:
   • диски всередині гостьової ОС, використовуючи вбудовані засоби ОС або утиліти сторонніх виробників,
   • файли дисків віртуальної машини, використовуючи, наприклад, VMware Workstation Defragmentation tool,
   • диски хостовой системи.
5. Вимкніть всі непотрібні сервіси в гостьовій системі, які не знадобляться при використанні віртуального шаблону.

Крім цього, необхідно постійно стежити за продуктивністю гостьової системи і, в разі якщо показники не задовольняють необхідним, збільшувати кількість ресурсів, що виділяються гостьовий системі або переміщати її на інший, більш потужний, хост.

Переваги і недоліки віртуальних шаблонів

Шаблони віртуальних машин є принципово новим способом доставки програмного забезпечення користувачеві, який, безумовно, займе свою нішу на ринку ПЗ. Простота використання і розгортання віртуальних шаблонів відкривають необмежені можливості щодо забезпечення гнучкості ІТ-інфраструктури компанії, спрощення міграції серверів і робочих станцій на інше обладнання, створення резервних копій і відновлення після збоїв. Схоже, все йде до того, коли частина програмного забезпечення буде поширюватися за допомогою віртуальних шаблонів, при цьому користувач буде працювати з ними як зі звичайними програмами в якомусь плеєрі віртуальних машин на зразок VMware Player. При цьому не знадобиться додаткових знань, оскільки системи для програвання віртуальних машин інтуїтивно прості у використанні і поводяться так як і термінальна консоль засобів віддаленого доступу. Така поведінка буде значно сприяти розвитку концепції Software-as-a-Service за допомогою віртуальних машин, які є чорними ящиками, які надають користувачеві необхідні сервіси і приховують подробиці реалізації.

Багато експертів пророкують також поява таких комплексних систем на основі віртуальних машин, як Server-Farm-in-a-Box, в яких встановлено відразу кілька серверів (DHCP, DNS, сервера додатків і термінальні сервера), що виконують різні функції у виробничому середовищі. При цьому обслуговування такої системи може бути надзвичайно простим: якщо стало давати збої апаратне забезпечення сервера, то можна натиснути на «паузу», скопіювати файли з віртуальними машинами на інший сервер і натиснути на «play» або відразу запустити гостьові системи на іншому сервері, якщо використовується Shared Storage на основі SAN.

Безумовно, у віртуальних машин є недоліки. Головний недолік - в необхідності підтримувати хостовую платформу для віртуальних машин, яка або коштує чималих грошей (як, наприклад, VMware ESX Server), або втрачає на продуктивності. Однак з приходом апаратних технік віртуалізації, збільшення якості платформ і технології Windows Virtualization, віртуальні шаблони, безумовно, займуть гідне місце серед способів поширення і розгортання програмного забезпечення. Зараз доступні для скачування сотні різних шаблонів, службовців для підтримки серверних і клієнтських додатків, а різні компанії пропонують нові способи їх використання. Але все питання ліцензування закритих платформ, таких як Windows, перешкоджають поширенню по-справжньому ефективних продуктів на основі шаблонів і в цій сфері є простори для співпраці різних вендорів програмного забезпечення. І, можливо, коли-небудь ми побачимо спеціальну версію операційної системи від Microsoft, яку можна буде вільно використовувати для побудови віртуальних шаблонів в якості гостьової системи.