Virtualizzazione

Cos’è la virtualizzazione?

La virtualizzazione è un processo che consente la creazione di più ambienti di elaborazione simulati da un unico pool di risorse di un sistema fisico. Viene spesso utilizzata per eseguire più sistemi operativi sullo stesso sistema hardware contemporaneamente.

L'hardware è separato dal software

Attraverso la virtualizzazione, le risorse che una volta erano disponibili solo in forma fisica, come server, dispositivi di storage o sistemi desktop, vengono astratte in forma digitale. La tecnologia separa l'hardware fisico dal software in esecuzione su di esso. Questo consente un utilizzo più efficiente delle risorse hardware attraverso la segmentazione delle risorse di sistemi di grandi dimensioni in parti più piccole, più efficienti e più facilmente condivisibili. Questi segmenti possono quindi essere distribuiti tra più applicazioni e utenti diversi con una varietà di esigenze tramite macchine virtuali (VM). Uno degli usi più comuni di questa tecnologia è l'esecuzione di applicazioni destinate ad altri sistemi operativi senza doverle eseguire su un sistema hardware specifico.

Nessuna limitazione e dipendenza dall'hardware fisico

La virtualizzazione offre inoltre maggiore flessibilità e controllo, poiché elimina la dipendenza da ogni singolo componente hardware. Le applicazioni eseguite su una macchina virtuale hanno accesso alle stesse risorse hardware e software che avrebbero se fossero in esecuzione sulla propria macchina dedicata. Tuttavia, anche se possono essere eseguite sullo stesso sistema host, ogni VM è isolata e garantisce ulteriore sicurezza per le altre VM e l'host.

Storia della virtualizzazione

Le origini della virtualizzazione risalgono ai tempi dei grandi computer mainframe negli anni '60, quando ciascuno di questi enormi elementi hardware poteva eseguire un processo alla volta. I clienti hanno in seguito cominciato a chiedere che questi importanti investimenti fossero in grado di supportare più di un utente o processo alla volta. Alla fine degli anni '60, IBM ha sviluppato il sistema operativo CP-67, uno dei primi hypervisor a introdurre la memoria virtuale nella famiglia di server System 360 dell'azienda. Sono state tuttavia sviluppate altre soluzioni per consentire a un maggior numero di utenti di lavorare su un singolo server dato che, per diversi anni, la virtualizzazione è stata considerata una tecnologia di nicchia.

Negli anni '90, molte aziende sono state costrette a tenere il passo con gli stack IT di un singolo fornitore e le applicazioni legacy: si sono rese quindi conto della necessità di sfruttare al meglio le loro risorse server spesso sottoutilizzate. Adottando la virtualizzazione, non solo potevano partizionare la loro infrastruttura server in modo più efficiente, ma anche eseguire le applicazioni legacy su diversi tipi e versioni di sistemi operativi. Per la sua vasta rete composta da numerosi tipi di computer dove venivano eseguiti diversi sistemi operativi, la crescita di Internet ha contribuito a dare impulso all'adozione della virtualizzazione. La virtualizzazione, che vedeva una maggiore diffusione, riduceva la dipendenza da un fornitore per i server ed è stata la base per lo sviluppo del cloud computing.

Come funziona la virtualizzazione?

Un livello software chiamato hypervisor consente la virtualizzazione. Questo software astrae le risorse del suo sistema host, che si tratti di CPU, GPU, memoria, storage o larghezza di banda di rete per allocarle in modo dinamico tra un numero di macchine virtuali (VM) in esecuzione sul sistema in base alle richieste di risorse ricevute. Ogni VM viene eseguita come singolo file di dati sul sistema host e può essere facilmente spostata da un sistema all'altro, o anche nel cloud e funziona allo stesso modo quando viene riaperta.

Tipi di virtualizzazione

Poiché la tecnologia di virtualizzazione continua ad evolversi, aumenta di conseguenza anche il numero delle sue modalità di applicazione.

  • La virtualizzazione dei server è l'applicazione più comune della tecnologia di virtualizzazione attualmente sul mercato. Poiché i server sono progettati per elaborare un volume elevato di attività, il loro partizionamento in modo tale che i loro componenti possano essere utilizzati in modo più efficiente per svolgere più funzioni all’interno del sistema può rappresentare un grande vantaggio per molte organizzazioni.
  • La virtualizzazione dello storage si compone di un gruppo di server gestiti da un sistema di storage virtuale. Questo sistema gestisce lo storage da più origini e lo tratta come un singolo pool di storage, indipendentemente da eventuali differenze hardware tra i sistemi host. Questa virtualizzazione semplifica l'esecuzione delle attività di backup, archiviazione e ripristino.
  • La virtualizzazione delle applicazioni dissocia l’applicazione dal sistema operativo e dall'hardware su cui viene eseguita. L'utente finale accede comunemente alle applicazioni virtualizzate su un thin client, mentre l'applicazione stessa viene eseguita su un server per il data center connesso tramite Internet. Questo contribuisce a semplificare l'esecuzione delle applicazioni che richiedono versioni del sistema operativo precedenti o possono mettere a rischio altre risorse di sistema.
  • La virtualizzazione desktop, nota anche come infrastruttura desktop virtuale (VDI), rispecchia l'ambiente desktop di un utente in un sistema basato su software al quale è possibile accedere da remoto tramite Internet. Tutti gli elementi dell'area di lavoro fisica sono archiviati sul server consentendo agli utenti finali di avere una soluzione analoga indipendentemente dal dispositivo che utilizzano. Tutti i dati e i programmi dell'utente sono archiviati nel server host e non nel dispositivo dell'utente finale.
  • La virtualizzazione di rete separa le reti virtuali dall'hardware sottostante. L’intera gestione delle reti è affidata agli switch virtuali. La virtualizzazione della rete semplifica l'allocazione e la distribuzione delle risorse da parte degli amministratori per prestazioni di rete più elevate e più stabili.

Usi comuni della virtualizzazione

La virtualizzazione offre vantaggi alle aziende di ogni dimensione, dalle PMI alle grandi imprese. Anche se può sembrare complicato adottare la virtualizzazione, i vantaggi a lungo termine ne giustificano l’impegno.

La virtualizzazione consente alle aziende di utilizzare in modo più efficiente l'infrastruttura IT. Consente l’hosting di più VM o VDI da un singolo componente hardware del server, riducendo i costi energetici, di raffreddamento e di sottoutilizzo dell'hardware. E, con meno hardware a disposizione, la manutenzione e la gestione del ciclo di vita degli asset diventano molto più facili.

La virtualizzazione dei server si è rivelata fondamentale per molte aziende che adottano in misura sempre maggiore ambienti di lavoro da remoto o ibridi. VDI, servizi di desktop remoto (RDS), desktop virtuali e tecnologie simili garantiscono la massima produttività ai lavoratori con prestazioni affidabili e facile accesso ai file e ai dati che hanno bisogno per svolgere il loro lavoro.

Il disaster recovery (DR) è un altro uso comune della virtualizzazione. Il backup dei file VM da un numero limitato di server richiede molto meno tempo rispetto al backup dei dati da un numero di macchine dedicate. Inoltre, la virtualizzazione semplifica notevolmente lo spostamento dei dati su altre macchine fisiche in caso di guasti hardware o altre calamità.

Per lo sviluppo di software o applicazioni, la virtualizzazione riduce i costi e semplifica il processo di messa a disposizione di nuove risorse per i team di sviluppo. Non solo le nuove VM possono essere attivate rapidamente, ma sono separate dall'infrastruttura sottostante e da altre istanze VM sullo stesso host. Questo impedisce a qualsiasi problema nell’ambiente di sviluppo di creare problemi al resto del sistema.

I vantaggi in termini di sicurezza delle VM vanno oltre gli utilizzi di sviluppo e test. Se si deve accedere a dati o file sospetti, è possibile eseguire la giusta applicazione in un ambiente in quarantena o “sandbox” che utilizza solo risorse di sistema e di storage minime. Separare software e applicazioni in questo modo rende più difficile la propagazione di malware o di altre minacce nel sistema.

Tipi di virtualizzazione

A. Virtualizzazione dei server:

  • La tecnologia di virtualizzazione dei server consente l’esecuzione di numerosi server virtuali su un unico server fisico, ottimizzando l’efficienza delle risorse.
  • Gli hypervisor, come quelli di tipo 1 (bare metal) e tipo 2 (in hosting), gestiscono le macchine virtuali e facilitano la virtualizzazione dei server.

B. Virtualizzazione della rete:

  • La virtualizzazione della rete comporta la virtualizzazione delle funzioni e delle risorse di rete per ottimizzare la flessibilità e l’efficienza.
  • L’SDN (Software-Defined Networking) e gli overlay di virtualizzazione della rete consentono la creazione di reti virtuali e la loro gestione centralizzata.

C. Virtualizzazione dello storage:

  • La virtualizzazione dello storage prevede la virtualizzazione delle risorse di storage e la gestione dei dati.
  • Le architetture e le tecnologie di virtualizzazione dello storage consentono il provisioning efficiente dello storage, la migrazione dei dati e la gestione centralizzata.

D. Virtualizzazione desktop:

  • La virtualizzazione desktop virtualizza gli ambienti desktop e le aree di lavoro degli utenti, fornendo flessibilità e accesso da diversi dispositivi.
  • L’infrastruttura desktop virtuale (VDI) e le tecnologie di virtualizzazione delle applicazioni consentono la delivery e la gestione di desktop e applicazioni virtuali.

Vantaggi e casi d’uso della virtualizzazione

A. Risparmi sui costi ed efficienza:

  • La virtualizzazione consente di risparmiare denaro consolidando l’infrastruttura e riducendo i costi dell’hardware e lo spazio necessario.
  • Migliora l’utilizzo delle risorse e l’efficienza energetica, oltre a ottimizzare la gestione dell’infrastruttura per risparmiare sui costi.

B. Scalabilità e flessibilità:

  • La virtualizzazione consente un provisioning veloce delle risorse virtuali, supportando la scalabilità rapida per soddisfare le esigenze in evoluzione.
  • Offre l’allocazione flessibile e a costi contenuti delle risorse, che possono essere scalate in orizzontale o verticale in base ai requisiti dei carichi di lavoro.

C. Disaster recovery e continuità operativa:

  • La virtualizzazione garantisce la protezione dei dati e la disponibilità elevata attraverso funzionalità quali la replica e la migrazione dal vivo, per la massima continuità operativa.
  • Supporta strategie di disaster recovery come il failover del sito, riducendo il downtime e garantendo la sicurezza dei dati.

D. Ambienti di test e sviluppo:

  • La virtualizzazione semplifica la creazione di ambienti di test isolati, riducendo i conflitti e garantendo risultati accurati.
  • Accelera i cicli di test e sviluppo con il provisioning e la replica rapidi degli ambienti virtuali, ottimizzando l’efficienza dello sviluppo software e dei test.

Tecnologie e componenti della virtualizzazione:

A. Hypervisor:

  • Gli hypervisor di tipo 1 (bare metal) vengono eseguiti direttamente sull’hardware host, mentre quelli di tipo 2 (in hosting) vengono eseguiti su un sistema operativo.
  • Gli hypervisor forniscono diverse funzionalità, capacità di gestione e opzioni di fornitori per ottenere la flessibilità e il controllo sugli ambienti virtualizzati.

B. Macchine virtuali (VM):

  • Le macchine virtuali sono emulazioni software di computer fisici in grado di eseguire sistemi operativi e applicazioni.
  • Le VM vengono create, gestite e migrate con il software di virtualizzazione e consentono di ottenere flessibilità, portabilità e un’allocazione efficiente delle risorse.

C. Rete virtuale:

  • Switch virtuali, LAN virtuali (VLAN) e router virtuali consentono la connettività di rete e la sua segmentazione all’interno di ambienti virtualizzati.
  • La configurazione e la connettività della rete negli ambienti virtualizzati vengono gestite attraverso componenti di networking virtuali che offrono flessibilità e controllo.

D. Tecnologie di virtualizzazione dello storage:

  • SAN (Storage Area Network) e NAS (Network-Attached Storage) forniscono le risorse di storage per gli ambienti virtualizzati.
  • Le piattaforme di virtualizzazione dello storage e le soluzioni di storage software-defined astraggono e gestiscono le risorse di storage per un’amministrazione e un’archiviazione dei dati efficienti.

Problematiche e considerazioni in materia di virtualizzazione:

A. Prestazioni e allocazione delle risorse:

  • L’ottimizzazione delle prestazioni comporta la gestione dei conflitti di risorse tra le macchine virtuali e il raggiungimento di un’allocazione efficiente.
  • I tool di monitoraggio assistono nell’identificazione e nella risoluzione dei problemi di prestazioni nei sistemi virtualizzati per garantire il funzionamento ottimale.

B. Sicurezza e isolamento:

  • La protezione degli ambienti virtualizzati richiede di impedire il “VM escape”, vale a dire l’evasione di un programma dalla macchina virtuale, così come l’implementazione di controlli degli accessi e di misure di segmentazione della rete.
  • Per preservare la sicurezza, è inoltre essenziale considerare come garantire l’isolamento tra le macchine virtuali e proteggerle dagli accessi non autorizzati.

C. Compatibilità e integrazione:

  • La virtualizzazione può presentare problematiche di compatibilità con i sistemi e le applicazioni legacy che richiedono un’attenta considerazione durante la migrazione.
  • Una pianificazione e un’esecuzione efficaci sono necessarie per integrare gli ambienti virtualizzati con i sistemi esistenti come quelli di rete e storage.

D. Gestione e amministrazione:

  • I tool di gestione e monitoraggio centralizzati consentono l’amministrazione efficiente dell’infrastruttura virtualizzata, garantendo prestazioni e stabilità.
  • I tool di automazione e orchestrazione semplificano le attività di gestione, ottimizzando la produttività e supportando una configurazione e una distribuzione coerenti.

Best practice della virtualizzazione

A. Pianificazione della capacità e ottimizzazione delle prestazioni:

  • Per garantire un uso efficiente delle risorse, è necessario valutare i requisiti e pianificare la capacità di conseguenza.
  • Migliora le prestazioni del sistema ottimizzando il posizionamento dei carichi di lavoro e modificando l’allocazione delle risorse attraverso le tecniche di messa a punto delle prestazioni.

B. Misure di sicurezza e compliance:

  • Rafforza la sicurezza degli ambienti virtualizzati implementando controlli di sicurezza come la segmentazione della rete e la verifica degli accessi.
  • Considera anche la compliance, ad esempio in termini di normative sulla privacy e sulla protezione dei dati, per garantire la conformità all’interno degli ambienti virtualizzati.

C. Strategie di disaster recovery e backup:

  • Proteggiti dalla perdita dei dati e supporta il recovery definendo procedure di backup e ripristino specifiche per i sistemi virtualizzati.
  • Per gestire in modo efficace le interruzioni, garantisci la continuità operativa attraverso una pianificazione completa del disaster recovery che includa test regolari.

D. Virtualizzazione in ambienti cloud:

  • Sfrutta la virtualizzazione negli ambienti di cloud pubblico, privato e ibrido per l’allocazione flessibile delle risorse e la scalabilità.
  • Ottimizza la gestione della virtualizzazione nelle distribuzioni del cloud sfruttando le apposite piattaforme di amministrazione, l’automazione e le tecniche di ottimizzazione delle risorse.

Soluzioni di virtualizzazione HPE

Per le aziende con un'infrastruttura virtualizzata è davvero difficile riuscire a evitare interruzioni e downtime delle applicazioni. HPE propone diverse opzioni di supporto per le macchine virtuali tramite HPE Infosight. Utilizza il machine learning basato su cloud per ottimizzare le prestazioni delle VM attraverso la diagnosi delle cause, consigliando al contempo la giusta risoluzione tramite la modellazione incentrata su applicazioni e risorse. Questa operazione autonoma basata sull’IA contribuisce a creare una visibilità approfondita e a eliminare le incertezze con la VM e l’analisi incentrata sui dati.

Aumentare l'agilità, l'affidabilità e la scalabilità delle applicazioni mission-critical e tier-1. L'infrastruttura di storage di HPE offre le prestazioni differenziate, l'integrazione, la gestione e la disponibilità necessarie per le implementazioni di virtualizzazione dei server. Lo storage HPE ottimizza la densità delle VM e l'efficienza dello storage; inoltre, semplifica l'amministrazione con architetture moderne progettate specificamente per la virtualizzazione e soluzioni per ambienti virtuali di ogni dimensione.

I sistemi HPE SimpliVity offrono una piattaforma iperconvergente di livello enterprise che accelera le prestazioni delle applicazioni, migliora l'efficienza e la resilienza ed esegue il backup/ripristino delle VM in pochi secondi. HPE Nimble Storage dHCI fornisce una piattaforma intelligente per applicazioni business-critical che abbina la semplicità dell'HCI alla la flessibilità dell'infrastruttura convergente. E HPE Primera offre lo storage per le applicazioni mission-critical più intelligente al mondo che garantisce resilienza e prestazioni estreme con l'agilità del cloud.

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