Технологии и методологии виртуализации рабочих мест

Sergey Khalyapin_2
Сергей Халяпин, главный инженер представительства Citrix в России и странах СНГ

Впервые концепция виртуализации десктопов была официально оформлена в 2006 г. созданием Virtual Desktop Infrastructure Alliance (VDI альянса). Следовательно, в текущем году можно отмечать десятилетний юбилей предложения осуществлять удаленное подключение к клиентской операционной системе Windows XP посредством протокола RDP (Remote Desktop Protocol). Если же говорить о зарождении концепции использования виртуальных ресурсов, то она берет начало в 60-х гг. прошлого столетия – тогда были впервые артикулированы идеи IBM об использовании виртуальных машин, размещенных на мейнфреймах. Таким образом, с момента появления протоидеи виртуализации прошло уже почти полстолетия.

Первые шаги виртуального мира

Движение к современной реализации идеи VDI началось с двух сторон: от производителей гипервизоров и от поставщиков терминальных сервисов. Со стороны производителей гипервизоров в лидеры вышла компания VMware с решением Virtual Desktop Manager (VDM), развившимся в ПО View и далее в его текущую версию Horizon 7. Со стороны разработчиков терминальных решений явным лидером стала компания Citrix, чей первый бесплатный продукт по виртуализации десктопов Desktop Broker со временем расширил свою функциональность и поменял название, превратившись в комплексное решение XenDesktop, текущей версией которого является XenDesktop 7.7.

Рис. 1. Программное обеспечение VMware Horizon View 7 представляет собой удобное средство управления настольными рабочими станциями
Рис. 1. Программное обеспечение VMware Horizon View 7 представляет собой удобное средство управления настольными рабочими станциями

На первых этапах решения по виртуализации десктопов предлагали только удаленный доступ к виртуальной машине, в которой предполагалось установить все необходимые пользователю приложения. На том этапе многие считали, что терминальные сервисы устарели и в дальнейшем все пользователи должны просто перейти на работу с виртуальными компьютерами. Но, как это часто бывает, революционные идеи разбились о реалии жизни. Выяснилось, например, что переход всех пользователей исключительно на виртуальные десктопы в большинстве случаев оказывается экономически неоправданным и не позволяет решить все потенциальные задачи заказчиков. В результате поставщики решений, работающие в этом сегменте рынка, стали расширять функциональность своих продуктов, добавляя работу с физическими компьютерами, терминальными сервисами, виртуальными приложениями, и даже обеспечивать работу при длительном отсутствии подключения к дата-центру. Расширение возможностей сопровождалось поглощениями стартапов, предлагающих интересные дополнения к классической схеме.

Решение проблем с обработкой графики

После того как заказчикам были предоставлены все стандартные возможности, развитие решений пошло по принципу вовлечения все новых групп пользователей, которые ранее по технологическим причинам не рассматривались как кандидаты на работу с удаленными системами. Самым ярким примером таких групп являются операторы «тяжелых» графических приложений. До определенного момента сотрудники, работавшие с системами проектирования, моделирования, управления жизненным циклом изделий, с медицинскими системами обработки рентгеновских и томографических снимков, могли использовать только аппаратные локальные устройства – то, что называется графическими станциями. Чтобы такие пользователи смогли пересесть на новые виртуальные десктопы, необходимо было, во-первых, обеспечить позволяющий работать по стандартным каналам связи уровень сжатия передаваемой на клиентское устройство информации, во-вторых, в виртуальные машины передать ресурсы графической карты.

Первая задача решалась в несколько этапов и с нескольких сторон: развивались используемые кодеки, повышая коэффициент сжатия, но это влияло на требуемые ресурсы в сервере (виртуальной машине) и на клиентском устройстве. Фактически, складывалась следующая ситуация: переход на виртуальные десктопы часто проходил под лозунгом замены ПК «тонкими клиентами» – устройствами с маломощным процессором и небольшим объемом оперативной памяти. Однако, для того чтобы в режиме реального времени декодировать видеопоток, требовался мощный многоядерный процессор, что не позволяло использовать «тонкие клиенты». К счастью, электронная база развивалась столь же динамично, как и рассматриваемые технологии виртуализации, что обеспечило появление маломощных процессоров/мультимедийных сопроцессоров, способных аппаратно декодировать современные кодеки. Это привело к тому, что для удаленной работы с серьезными системами проектирования вполне достаточно было иметь канал от 1–2 Мбит/с на одного пользователя, на рабочем месте которого используется «тонкий клиент» или планшет.

Forrester Wave.jpg – Рис. 2. В отчете Forrester Wave за III квартал 2015 г. по VDI компания Citrix идет с небольшим опережением VMware
Forrester Wave.jpg – Рис. 2. В отчете Forrester Wave за III квартал 2015 г. по VDI компания Citrix идет с небольшим опережением VMware

Вторая задача – передача графических ресурсов внутрь виртуальной машины – также решалась постепенно и потребовала вовлечения производителей графических процессоров, среди которых наиболее активно работала компания NVidia. Сначала была реализована возможность простого подключения к удаленной физической машине, где устанавливался графический ускоритель. Затем была решена задача проброса через слой гипервизора графического ядра, после чего стало возможным среди множества виртуальных машин на физическом сервере получить несколько VM с полноценным графическим адаптером, поддерживающим последние спецификации OpenGL и DirectX. Логическим развитием технологий виртуализации в области графики стало появление технологии vGPU – виртуального разделения ресурсов физической графической карты с поддержкой самых последних спецификаций OpenGL и DirectX. Безусловным лидером здесь является компания NVidia, но в последнее время о разработке похожих технологий объявляют и другие производители графических подсистем. В настоящее время виртуальные машины с поддержкой графики востребованы не только пользователями «тяжелых» приложений, но и обычными офисными пользователями, получающими повышенную комфортность работы с обычным программным обеспечением, которое за последнее время также стало более требовательным к графическим ресурсам.

Появление вспомогательных технологий виртуализации

Развитие систем виртуализации рабочих мест шло и вглубь – появлялись вспомогательные технологии, не видимые конечному пользователю, но снижающие совокупную стоимость владения, облегчающие администрирование и поддержку инфраструктуры, обеспечивающие разделение общего стека ресурсов на дополнительные изолированные слои и т. д. К таким полезным технологиям можно отнести:

  • решения по виртуализации пользовательской среды (управление профилями пользователей);
  • системы мониторинга решений, позволяющие получать детальную информацию об отдельных элементах инфраструктуры;
  • технологии по работе с «золотыми» образами виртуальных машин, позволяющие легко обеспечивать загрузку сотен и тысяч VM с одного реального образа системы.

Происходила интеграция виртуализации десктопов с системами контейнерной доставки приложений – Microsoft App-V, VMware ThinApp, Symantec Workspace Streaming и др. Для облегчения миграции имеющихся приложений стали предлагаться продукты, способные автоматически анализировать возможность переноса соответствующего ПО в виртуальную инфраструктуру, заранее предупреждающие о вероятных проблемах и предлагающие пути их устранения. Ярким примером такого решения является AppDNA компании Apptitude, которое в дальнейшем было куплено Citrix и стало одним из компонентов в составе топовой редакции XenDesktop.

Для повышения безопасности инфраструктуры удаленного доступа проводилась интеграция с VPN-шлюзами и тщательная проработка политик, позволяющих осуществлять тонкую настройку решения с точки зрения информационной безопасности. С целью обеспечить снижение нагрузки на каналы связи осуществлялась интеграция с решениями по оптимизации передаваемых данных. Еще одним важным направлением для улучшения экономических показателей стала работа с подсистемой хранения данных. Одни компании предлагают воспользоваться локальными SSD-дисками серверов, другие рекламируют гибридные СХД для уменьшения стоимости, третьи направили свои усилия на разработку технологий работы с образами виртуальных машин, резко снижающих требования к количеству операций ввода-вывода. Также активно развивается направление виртуализации дисковых ресурсов – SDS (программно-определяемых СХД).

В соответствии с запросами заказчиков в схему с операционными системами Windows (клиентскими и серверными) добавилась ОС Linux. В результате пользователи могут работать как со всеми ресурсами одновременно в рамках единого решения, так и с отдельными ресурсами, начав с использования какого-то одного и в дальнейшем развивая построенную инфраструктуру (рис. 1).

Лидеры рынка виртуальных технологий

К настоящему моменту среди решений по виртуализации рабочих мест можно выделить группу лидеров, в которую аналитики включают следующие компании: Citrix (www.citrix.com/products/xendesktop/overview.html), Microsoft (www.microsoft.com/en-us/server-cloud/products/virtual-desktop-infrastructure) и VMware (www.vmware.com/products/horizon-view), чьи решения развернуты у многих заказчиков разных отраслевых принадлежностей и масштаба.

Технологически продукт от Microsoft отстает от возможностей, предлагаемых компаниями Citrix и VMware, однако имеющиеся у решения Microsoft функциональные возможности вполне удовлетворяют требования компаний малого и среднего бизнеса. Также нужно учитывать, что, независимо от того, чье решение по виртуализации десктопов Windows используется заказчиком, необходимо обеспечить правильное лицензирование Microsoft, что существенно повышает продажи лицензий.

Остальные участники рынка виртуализации десктопов предлагают нишевые решения с определенными ограничениями по функциональности. К подобного рода решениям можно отнести, например, виртуализацию десктопов компании Red Hat (www.redhat.com/en/technologies/virtualization); решение Remote Access Server от компании Parallels, где сейчас происходит интеграция купленного в феврале 2015 г. стека продуктов компании 2X (www.parallels.com/ru/products/ras); интересное ПО vWorkspace от компании Dell, ранее принадлежавшее Quest Software (https://support.software.dell.com/vworkspace/8.6.1) и в настоящее время позиционируемое как продукт, поставляемый в составе программно-аппаратного комплекса компании Dell.

Также необходимо упомянуть о новом решении компании Huawei – FusionCloud Desktop (http://carrier.huawei.com/en/products/IT/cloud-transformation/fusioncloud-desktop). В России, кстати, при сложившейся политико-экономической ситуации и при объявленном импортозамещении, решения таких компаний, как Parallels и Huawei, более заметны, чем на Западе. Это связано с тем, что в первом случае компания позиционирует себя в качестве локального разработчика, а во втором – осуществляется продажа программно-аппаратных комплексов от не поддерживающего санкционную политику поставщика.

Технологические блоки виртуальных решений

Глобально все решения в указанном ИТ-сегменте состоят из следующих технологических блоков.

  1. Агент, использующий клиентские ресурсы (HTML5) или устанавливаемый на клиентском устройстве.
  2. Протокол удаленного доступа. Таких стандартов не так много: принадлежащие Microsoft RemoteFX и RDP; различные разновидности RDP от нишевых поставщиков; PCoIP от компании Terradici; SPICE, применяемый в решении Red Hat; Blast и Blast Extreme разработки VMware; используемый Citrix HDX, включающий в себя ICA и Framehawk.
  3. Портальная часть для входа в систему и отображения доступных пользователю ресурсов.
  4. Брокер или другой компонент системы, определяющий, к какому ресурсу нужно осуществить подключение пользователя.
  5. Ресурсы – виртуальные десктопы с клиентской или серверной ОС Windows, с клиентской операционной системой Linux, физические ПК, терминальные сервисы.
  6. Гипервизор, на котором размещаются требуемые ресурсы.

У одних вендоров есть полный стек решений своего собственного производства, другие сосредоточиваются на отдельных элементах, используя в качестве недостающих продукты партнеров, в частности активно задействуют технологии компании Microsoft.

Таким образом, выбор сводится к возможностям, которые предоставляет та или иная редакция продукта, функциональности используемого протокола или протоколов, способности интегрироваться с имеющейся у заказчика инфраструктурой, а также к списку поддерживаемых ОС как на клиентских устройствах, так и в ресурсной части. Кроме того, необходимо учитывать расширяемость решения, поскольку на начальном этапе могут требоваться только виртуальные десктопы с клиентской ОС Windows, затем может возникнуть необходимость в серверных десктопах Windows и терминальных приложениях, а в дальнейшем клиенты захотят распространить это решение на пользователей Linux с приложениями, предъявляющими серьезные требования к графической подсистеме.

Как правильно пересесть на виртуальную машину

Заказчику, решившему перейти на технологию виртуализации рабочих мест, необходимо выполнить следующий набор простых инструкций.

  • Проанализировать, для чего он приступает к данному инфраструктурному проекту.
  • Определить, что из элементов решения в его компании уже есть, а что планируется внедрить при дальнейшем развитии инфраструктуры.
  • Определить, какие ресурсные элементы предполагается задействовать на первом этапе, а какие на последующих.
  • Оценить ситуацию с используемыми в компании приложениями (очень часто именно невозможность переноса или замены существующих приложений оказывается непреодолимым барьером на пути подобных проектов).
  • Оценить важность той или иной функциональности, расставив приоритеты и весовые показатели, с помощью которых будет проще осуществить выбор подходящего виртуального решения.

И только после того как будут получены ответы на эти вопросы и сформировано техническое задание, можно приступать к выбору решения. К сожалению, нередко наблюдается иная картина. Заказчик, не определившись, что именно ему нужно и что будет в дальнейшем использоваться, начинает тестирование продуктов трех или более вендоров, проверяя всю заявленную функциональность. В результате тестирование растягивается на долгие месяцы, тратятся силы и ресурсы как самого заказчика, так и принимающих участие в тестировании партнеров и вендоров. За это время у кого-то из поставщиков выходит свежая версия (тут же объявляется о новой функциональности, обновляются ключевые приложения), что зачастую приводит к необходимости повторного тестирования. Собирается огромное количество информации, на основе которой очень сложно сделать выбор, так как «за деревьями леса не видно». Провести качественное тестирование всей заявленной функциональности, в частности осуществить полноценное нагрузочное тестирование, крайне сложно без команды высококлассных специалистов и выделенного на эти цели серьезного бюджета. В итоге заказчик имеет набор показателей (зачастую субъективных), потраченное время, недовольных партнеров, которые нередко финансируют подобные тестирования из своих ресурсов, и почти ту же неопределенность с выбором продукта, как в самом начале пути.

Динамика развития

Рынок виртуализации рабочих мест очень динамичен: у поставщиков решений новые версии выпускаются ежегодно, а иногда и чаще. Чего же нам ждать в ближайшее время? Сейчас для развертывания инфраструктуры важным направлением развития становится возможность применения облачных сред – частных, гибридных, публичных. И здесь, как и раньше, вендоры идут разными путями: одни предлагают исключительно стек своих решений, другие дают возможность конечному заказчику выбрать практически любую облачную инфраструктуру из наиболее распространенных на рынке.

Продолжается развитие технологий, позволяющих в рамках виртуализации рабочих мест использовать унифицированные коммуникации, – Skype for Business, Cisco UC и др. С активным развитием мобильности появился тренд на слияние решений и формирование рабочего пространства, включающего как технологии виртуализации, так и управление мобильными устройствами и приложениями, что позволяет сотрудникам задействовать наиболее подходящие для конкретных условий приложения или устройства.

Конечно, не так просто предугадать конкретные особенности развития рынка современных технологий виртуализации. Одно можно сказать с уверенностью: в ближайшее время в этом сегменте точно не будет скучно!

Поделиться:
Спецпроект

Форум «ИТОПК-2020» оценил потенциал господдержки

Подробнее
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку