Технология виртуализации была разработана в 1960-е годы для разделения крупных мейнфреймов и была призвана обеспечить более эффективное использование оборудования. Современные компьютеры на базе архитектуры x86 сталкиваются с теми же проблемами (неповоротливость и низкие коэффициенты использования), что и мейнфреймы того времени. Компания VMware изобрела виртуализацию платформы x86 в 1990-е годы, чтобы справиться с низкими коэффициентами использования и другими проблемами. В ходе работы над технологией было решено множество задач. Сегодня VMware является глобальным лидером в области виртуализации систем x86. Нам доверяет более 190,000 заказчиков, включая все компании из списка Fortune 100.

Начало: виртуализация мейнфреймов

Впервые технология виртуализации была реализована более 30 лет назад компанией IBM. Она применялась для логического разделения мейнфреймов на отдельные виртуальные машины. Эти части обеспечивали «многозадачность» мейнфреймов: одновременное выполнение нескольких приложений и процессов. Поскольку мейнфреймы того времени были дорогостоящими ресурсами, они проектировались с учетом разделения для эффективного использования инвестиций.

Потребность в виртуализации x86

Виртуализация была практически забыта в 1980-е и 1990-е годы, когда недорогие серверы и настольные компьютеры x86 вместе с приложениями архитектуры «клиент-сервер» привели к появлению распределенных вычислительных сред. Широкое распространение Windows и внедрение Linux в качестве серверной ОС в 1990-х сделали серверы x86 отраслевым стандартом. Увеличение сред с серверами и настольными компьютерами x86 создало ряд новых проблем, связанных с ИТ-инфраструктурой и их эксплуатацией. Среди этих проблем можно выделить следующие.

  • Низкие коэффициенты использования инфраструктуры. По данным компании IDC, специализирующейся на исследовании рынка, средний коэффициент использования в обычной среде с серверами x86 составляет всего 10-15% от общего объема ресурсов. Как правило, организации выполняют одно приложение на одном сервере, чтобы избежать воздействия уязвимостей одного приложения на доступность другого, работающего на том же сервере.
  • Растущие расходы на физическую инфраструктуру. Эксплуатационные расходы на поддержку растущей физической инфраструктуры стабильно росли. Большая часть вычислительной инфраструктуры должна работать постоянно, что влечет за собой расходы на электропитание, охлаждение и аренду, которые не зависят от коэффициентов использования.
  • Растущие расходы на ИТ. С усложнением вычислительных сред уровни специализированного образования и опыта, которыми должны обладать специалисты по управлению инфраструктурой, и связанные с этим расходы существенно выросли. Организации тратят непропорционально много времени и ресурсов на выполняемые вручную задачи по обслуживанию серверов. Это означает необходимость в найме дополнительных сотрудников для выполнение этих задач.
  • Неэффективное аварийное переключение и слабая защита от сбоев. Организации все больше страдают от простоев важных серверных приложений и недоступности важных пользовательских настольных компьютеров. Угроза атак системы безопасности, природных катастроф, пандемий и терроризма повышает важность плана обеспечения непрерывности бизнеса для настольных компьютеров и серверов.
  • Настольные компьютеры конечных пользователей требуют значительного объема работ по обслуживанию. Администрирование и защита корпоративных настольных компьютеров сопряжены с многочисленными проблемами. Внедрение управления распределенной средой настольных компьютеров и применения политик управления, доступа и безопасности без воздействия на способность пользователей эффективно делать свою работу — сложная и дорогостоящая задача. В средах настольных компьютеров необходимо постоянно устанавливать исправления и обновления для устранения уязвимостей.


Решение VMware: полная виртуализация оборудования x86

В 1999 г. компания VMware представила технологию виртуализации систем x86, призванную решить многие из этих проблем и превратить системы x86 в универсальную общую аппаратную инфраструктуру, обеспечивающую полную изоляцию, мобильность и возможность выбора ОС для сред приложений.

Проблемы и препятствия при виртуализации x86

В отличие от мейнфреймов компьютеры x86 не были разработаны для поддержки полной виртуализации, и специалисты VMware должны были преодолеть существенные трудности для их преобразования в виртуальные машины.

Базовая задача ЦП как в персональных компьютерах, так и мейнфреймах, заключается в выполнении последовательности сохраненных инструкций (т. е. программы). В процессорах x86 используется 17 инструкций, которые создают проблемы при виртуализации, вызывая предупреждение ОС, закрытие приложения или сбой всей системы. И эти 17 инструкций были заметным препятствием для первоначальной реализации виртуализации x86.

Чтобы справиться с инструкциями архитектуры x86, специалисты VMware внедрили адаптивный метод виртуализации, который перехватывает инструкции при их формировании, а затем преобразует в безопасные инструкции, допускающие виртуализацию. Все остальные инструкции выполняются без вмешательства системы. Результатом стала высокопроизводительная виртуальная машина, поддерживающая оборудование базовой системы и обеспечивающая полную совместимость с ПО. Компания VMware первой внедрила этот метод и на сегодняшний день является бесспорным лидером в области технологий виртуализации.