Virtualizzazione dei server: definizione e funzionamento

Sfruttamento ottimale delle risorse e consolidamento dei server per riduzione dei costi e dell’hardware: sono questi i vantaggi offerti dalla virtualizzazione dei server. A tal fine sono disponibili tre tipologie di virtualizzazione: la virtualizzazione completa, la paravirtualizzazione e la virtualizzazione a livello di sistema operativo.

I server fisici dedicati che svolgono determinate funzioni sono dotati di un sistema operativo fisso e di capacità di memoria e calcolo definite chiaramente. Lo svantaggio di avere singoli server fisici in un data center è che richiedono notevoli quantità di spazio, costi di manutenzione e per l’energia, a seconda dei compiti svolti e dei carichi di lavoro. I server a cui vengono assegnati un compito o un’applicazione non possono condividere l’hardware e il SO con altre applicazioni. Nella maggior parte dei casi non sono neppure in grado di svolgere più compiti contemporaneamente. La soluzione a questo problema si chiama virtualizzazione dei server.

Anziché ingrandire l’infrastruttura IT aggiungendo ulteriori server fisici, la virtualizzazione dei server permette di distribuire le risorse hardware fisiche già disponibili su più ambienti virtuali, che possono essere utilizzati indipendentemente l’uno dall’altro. L’infrastruttura vera e propria non cambia, ma diventa possibile usare le capacità in modo più efficiente. La virtualizzazione su un server fisico permette di utilizzare più sistemi operativi indipendenti e configurati in modo diverso e di far girare le applicazioni in parallelo. I server virtuali funzionano isolati gli uni dagli altri, evitando di funzionare a vuoto grazie alla distribuzione efficiente dei processi e consentendo di sfruttare le risorse disponibili in modo ottimale. In questo modo potete trarre vantaggio da un consolidamento dei server con risparmio di costi ed energia.

Per suddividere uno o più server fisici tramite la virtualizzazione su più istanze e ambienti indipendenti, gli amministratori dei server utilizzano speciali software di virtualizzazione, che fanno girare i server virtuali isolando gli uni dagli altri. I server indipendenti sono quindi in grado di utilizzare i propri sistemi operativi e le proprie applicazioni e di eseguire i compiti in modo indipendente e separatamente da altri server virtuali.

Le istanze virtuali create per mezzo della virtualizzazione dei server sono note anche come virtual private server (VPS), container, sistemi ospiti o emulazioni. Di solito la virtualizzazione porta al mascheramento delle risorse fisiche dei server, come sistemi operativi e processori. È possibile utilizzare il software di virtualizzazione per tenere nascoste le risorse fisiche ai server virtuali oppure renderle visibili a tutti i server virtuali, a seconda del tipo di virtualizzazione.

In generale, il principio di funzionamento della virtualizzazione dei server è facile da capire. Nella pratica, la virtualizzazione è utilizzata nel modo seguente:

Per prima cosa, scegliete un server per la virtualizzazione prevista. Di norma si tratta di un singolo server dedicato che deve usare le risorse in modo più efficace e gestire meglio i carichi di lavoro. La fase successiva consiste nel verificare l’utilizzo di memorie, processori e dischi fissi per individuare le capacità disponibili per una o più macchine virtuali. In questo modo è possibile stimare il numero di istanze virtuali impiegate e la potenza di calcolo che possono offrire.

Per la virtualizzazione si utilizza di solito uno speciale software hypervisor, come Hyper-V di Microsoft, vSphere di VMware o PlateSpin Migrate. Un hypervisor svolge la funzione di partizionamento dell’hardware e del software disponibili. Al riguardo, è possibile suddividere gli hypervisor nelle due tipologie seguenti:

• Hypervisor di Tipo 1: eseguito direttamente sul server come cosiddetto hypervisor di tipo bare-metal (ad esempio per macchine virtuali).
• Hypervisor di Tipo 2: eseguito a livello software del sistema operativo host (adatto in particolare per ambienti di test).

Con la virtualizzazione e il partizionamento è possibile realizzare, tra le altre cose, applicazioni, memorie, risorse, server o reti virtuali.

La virtualizzazione professionale dei server offre molti vantaggi, in particolare in termini di minore consumo energetico e riduzione dei costi. Non essendovi la necessità di acquisto, configurazione e manutenzione di ulteriori infrastrutture server fisiche, gli utenti beneficiano di flessibilità e scalabilità ottimali. Le capacità esistenti possono essere sfruttate efficacemente con un utilizzo ottimale delle risorse e aumentando le capacità stesse nei server già disponibili. I carichi di lavoro vengono distribuiti sui server virtuali e gestiti in parallelo senza funzionamenti a vuoto.

Dal punto di vista della sicurezza nei data center e della sicurezza nel cloud, i server virtualizzati offrono una maggiore facilità di ripristino e backup dei dati con un netto vantaggio in termini di disaster recovery. La virtualizzazione consente la compartimentazione reciproca dei server e riduce l’esposizione agli attacchi.

Ulteriori vantaggi della virtualizzazione dei server:

• L’installazione degli aggiornamenti è nettamente più veloce, in quanto tutti i server si trovano all’interno di un unico sistema fisico.
• Il web hosting è non soltanto più semplice, ma anche più conveniente.
• Dati e processi possono essere spostati su un cloud privato o un cloud pubblico a seconda dell’impresa e del tipo di virtualizzazione.
• La configurazione di ambienti di test virtuali può essere utile per la verifica di nuove applicazioni e strumenti software.
• La migrazione in tempo reale dei sistemi risulta più semplice e senza anomalie grazie allo spostamento dei processi di lavoro.
• Le reti e le capacità di calcolo offrono un’elevata tolleranza agli errori, alta disponibilità e assenza di tempi morti o funzionamenti a vuoto non pianificati.
• Le istanze e gli ambienti virtuali funzionano in modo indipendente e isolato gli uni dagli altri e consentono di migliorare l’efficienza dei processi aziendali.

Nonostante tutti i vantaggi, occorre tenere conto anche dei possibili svantaggi e rischi della virtualizzazione dei server. Tra questi vi sono soprattutto i possibili costi iniziali elevati per il software di virtualizzazione o per gli esperti IT. Rispetto ai costi di acquisto e manutenzione di server fisici, questo svantaggio è tuttavia in gran parte trascurabile.

Dal punto di vista della sicurezza è vero che l’uso di server virtuali indipendenti tra loro offre maggiore sicurezza in caso di guasto e minore esposizione agli attacchi, ma d’altro canto un attacco alla piattaforma di virtualizzazione presa nel suo insieme costituisce un rischio da non sottovalutare. Questo vale soprattutto se i dati di più clienti si trovano su server virtuali in un ambiente fisico.

Ulteriori svantaggi sono:

• A seconda del software di virtualizzazione, le imprese possono essere vincolate con delle licenze (vendor lock-in).
• In caso di carichi di lavoro molto elevati, l’utilizzo e il consumo di memoria potrebbero essere eccessivi.

Per l’utilizzo della virtualizzazione dei server è possibile ricorrere a tre diversi approcci.

In questo caso, un software hypervisor, detto anche Virtual Machine Monitor (VMM), comunica direttamente con la memoria e con la CPU del server. Il software gestisce, coordina e monitora i server e le istanze virtuali nel sistema fisico per tenerli isolati e indipendenti gli uni dagli altri in base al principio host/guest. Le istanze ospiti (guest), quindi, non sanno che non stanno utilizzando risorse fisiche. In questo modo, tutte le risorse fisiche vengono mascherate: i server e gli ospiti virtuali sono “ignari gli uni degli altri”. Anche la distribuzione delle risorse virtuali avviene tramite l’hypervisor. Con questo approccio occorre tenere conto del fatto che l’hypervisor stesso necessita di sufficienti risorse fisiche.

Anche con la paravirtualizzazione si utilizza un Virtual Machine Monitor. Tuttavia, in questo caso le istanze virtuali non sono tenute nascoste le une alle altre. La rete fisica funziona quindi come un’unica unità. Poiché le risorse fisiche non sono mascherate, le istanze guest e le macchine virtuali rimangono informate sui requisiti di potenza di calcolo.

Con questo approccio non si utilizza alcun hypervisor. Il coordinamento e l’implementazione della virtualizzazione sono svolti dalla funzione di virtualizzazione integrata del sistema operativo in questione. Lo svantaggio consiste nel fatto che tutti i server virtuali devono usare lo stesso sistema operativo.

La soluzione per chi è alla ricerca di un’alternativa alla virtualizzazione dei propri server fisici è data dal cloud computing e dal distributed computing. In sostanza, le aziende possono fare completamente a meno di data center e server fisici e spostare le risorse IT sul cloud del provider di hosting e in architetture di sistema distribuite ad alte prestazioni. Software, hardware, capacità di calcolo e memoria sono quindi a vostra disposizione in base al principio XaaS.

Ulteriori alternative alla virtualizzazione delle proprie risorse sono:

• SaaS (Software as a Service)
• PaaS (Platform as a Service)
• IaaS (Infrastructure as a Service)

La virtualizzazione del server può ricordare un’illusione ottica, dove all’interno di una stanza sembra esserci più spazio di quanto appaia dall’esterno. Analogamente, anche i server virtualizzati possono essere sfruttati per espandere le infrastrutture fisiche verso l’interno anziché costruire e gestire sistemi IT costosi e impegnativi. Inoltre, la soluzione permette di offrire servizi di web hosting in modo economico ed efficiente. Anziché utilizzare soltanto piccole parti della capacità del server e distribuire i carichi di lavoro in modo non uniforme tra i server della rete, la virtualizzazione dei server permette di aumentare l’efficacia e la produttività. La gestione centralizzata dei server aumenta inoltre la sicurezza e la protezione dei dati.