Sunday, October 22, 2017

Методика расчета снижения совокупной стоимости владения (TCO) серверной инфраструктурой при помощи технологий виртуализации VMware

19/01/2009 Автор: mkozloff · View Comments · 5 658 views · Сохранить ·

Михаил Козлов,
VMware Россия/СНГ

В последние 3 недели прошлого уже года я встретился более чем с двадцатью директорами по информационным технологиям (ИТ), рассказывая им о том какой экономический эффект приносят технологии VMware вообще и в условиях кризиса в частности. Ключевой вопрос звучит как: какой реальный эффект дает ваша технология и как отстоять бюджет на покупку VMware в условиях кризиса.

Интересно наблюдать, как в ходе разговора отношение собеседника иногда меняется от активного неприятия нашей методики расчета снижения TCO (total cost of ownership, совокупная стоимость владения) для ИТ-инфраструктуры до ее полного одобрения.

За этими интересными делами я вовремя не отследил публикацию в блоге Андрея Колесова, в которой он задает множество похожих вопросов. Далее я хочу сформулировать свой взгляд на методику оценки возможности снизить стоимость владения ИТ при помощи VMware, а также прокомментировать некоторые тезисы Андрея.

Для лучшего понимания предмета «спора» рекомендую вначале ознакомиться с его полной статьей в PC Week (Переход на технологии виртуализации (PC Week/RE №40 (646) 28 октября — 3 ноября 2008, Андрей Колесов). Иначе мне пришлось бы цитировать практически ею всю.

Что такое показатель TCO и зачем его нужно уменьшать?

Одно из определений утверждает, что (http://ru.wikipedia.org/wiki/Total_cost_of_ownership): совокупная стоимость владения (англ. Total cost of ownership, TCO) — это методика, предназначенная для определения затрат на информационные системы (и не только), рассчитывающихся на всех этапах жизненного цикла системы. При этом в расчет принимаются прямые и косвенные затраты.

Видно, что речь идет о затратах на ИТ. Под затратами экономистами понимается отток (выбытие, использование, трата…) ресурсов предприятия, направленный на решение стоящих перед ним задач. Чем меньше у предприятия ресурсов, тем меньше оно может решать задач. Поэтому если появляются технологии, позволяющие меньшими ресурсами решать тот же объем задач (или теми же ресурсами – больший), то разумные менеджеры обычно начинают ими интересоваться и рано или поздно использовать. Связано это с интересом к росту прибыли, который можно обеспечить только путем увеличения доходов и/или снижения расходов.

Такой подход, конечно, не является обязательным, т.к. в условиях быстрого роста рынка нет времени на внедрение новых технологий, а прибыльность проще поддерживать за счет увеличения доходов. Однако в условиях стагнации и кризисов уменьшение затрат является первоочередной задачей, т.к. доходы обычно падают и такие показатели как прибыльность и ликвидность можно поддерживать уже как раз за счет снижения собственных затрат. Обычно в это время появляется гораздо больше стимулов по оптимизации бизнеса, в том числе за счет улучшения бизнес-процессов и информационных технологий.

Много копий сломано на тему как именно ИТ влияют на эффективность бизнеса. При этом всем очевидно, что сами ИТ обходятся бизнесу достаточно дорого. Сопоставимо на расходы, например, на маркетинг. Поэтому, если вам предложат сделать ИТ дешевле (т.е. снизить стоимость их владения), при этом продолжая решать тот же объем поставленных задач, на мой взгляд странно не рассмотреть такую возможность.

Магия виртуализации серверов

Не все CIO и CFO не подозревают, что существует способ существенно до 4-х раз сократить стоимость владения ИТ-инфраструктурой за счет консолидации (уменьшения) количества эксплуатируемых серверов. При этом качество инфраструктуры и объем решаемых задач не только не пострадает, но наоборот существенно возрастут ее гибкость, скорость реакции на изменения требований бизнеса, надежность и масштабируемость. Скажете чудес не бывает!? Да, но это не чудо, а проверенная десятками тысяч внедрений технология виртуализации от VMware, насчитывающая уже более чем 10-ти летнюю историю развития и инноваций.

Про собственно технологию виртуализации все более или менее понятно, т.к. давно и подробно описано здесь. Просто напомню, что секрет кроется в очень низкой загрузке работающих на предприятиях серверов – около 5%! Консолидация физических серверов на платформе VMware Virtual Infrastructure позволяет перенести в среднем 10 физических серверов в виртуальные машины (ВМ), которые запускаются на 1 физическом сервере и поднимают его загрузку до 50-60%.

Если посчитать уменьшение всех связанных с этим фактом затрат, то как раз и получиться диапазон снижения TCO в среднем на 60-80%.

Методика расчета снижения TCO серверной инфраструктуры на платформе VMware Virtual Infrastructure

Рассмотрим базовую методику расчета, в которой с точки зрения бюджета затрат на проект консолидации можно выделить два основных сценария:

  • Консолидация на существующем оборудовании. Новые серверы и системы хранения данных (СХД) для проекта виртуализации не покупаются. Другое оборудование покупается только в случае крайней необходимости.
  • Консолидация серверов с одновременной модернизацией инфраструктуры, например, переход на серверы—лезвия (blades) и покупка СХД.

Сразу отмечу, что при прочих равных условиях снижение TCO в обоих случаях будет отличаться не на принципиальную величину. В первом случае ниже затраты на дополнительное оборудование, но меньше степень консолидации и выше затраты на администрирование, электричество и место в ЦОД. Во втором случае выше затраты на дополнительное оборудование, но выше степень консолидации и меньше затраты на администрирование, электричество и место в ЦОД. Это означает, что нет большого смысла откладывать модернизацию на потом, если она вам действительно необходима. Необходимость же определяется в каждом случае индивидуально и должна подкрепляться тщательными расчетами возможности снижения существующего TCO, о чем собственно и будет рассказано далее.

Считаем CapEx и OpEx

CapEx (от Capital Expenditures — http://en.wikipedia.org/wiki/Capex ), это капитальные затраты предприятия, которые создают его будущую выгоду. Обычно они возникают, когда предприятие тратит деньги на приобретение новых активов или обновление существующих. Часто используемый синоним – это инвестиции в недвижимость, оборудование, программное обеспечение и т.д.

OpEx (Operational Expenditures — http://en.wikipedia.org/wiki/Operating_expense) – это деньги, которые предприятия тратят на то, что бы из существующих активов получить какой-либо бизнес результат. Обычно говорят, что это стоимость бизнес операций: продажи, маркетинг, учет и т.д.

Например, приобретение сервера – это CapEx, а оплата ежемесячных счетов на его питание, охлаждение и обслуживание – это OpEx.

В большинстве случаев предприятия заинтересованы в снижении операционных затрат, а в условиях кризиса из-за необходимости уменьшения объемов инвестиций, также и в снижении капитальных.

Давайте теперь посмотрим на довольно простой способ оценить влияние технологий VMware на уровень капитальных и операционных затрат применительно к ИТ-инфраструктуре. Для упрощения модели мы рассматриваем TCO как совокупность CapEx и OpEx для серверов, систем хранения данных и локальных сетей в центре обработки данных (ЦОД) или, если хотите, серверной комнате. Таким образом, мы считаем, что речь идет о сценарии централизации и консолидации серверной инфраструктуры на уровне ЦОД, без учета стоимости самого ЦОД!

Мы рассматриваем следующие статьи затрат, которые обычно сводим в следующую таблицу:

Статьи TCO за период N лет

Затраты до внедрения VMware

Затраты после внедрения VMware

Снижение TCO

1. CapEx
1.1. Серверы
1.2. Локальные вычислительные сети (ЛВС)
1.3. Лицензии на ПО (ОС Windows, антивирусы, резервное копирование, системы управления…) + поддержка
1.4. ПО + поддержка VMware
2. OpEx
2.1. Площадь в ЦОД для размещения оборудования
2.2. Администрирование серверов
2.3. Стоимость ввода в эксплуатацию новых серверов
2.4. Электричество (питание и охлаждение), ИБП
2.5. Инфраструктура для систем хранения данных (СХД)

1.1. Серверы

В традиционной физической инфраструктуре на одном сервере установлена одна операционная система и обычно одно «большое» серверное приложение. Оно использует при этом около 5 процентов физического ресурса (средняя оценка по нашему опыту). После консолидации на одном физическом сервер запускаются несколько параллельно выполняющихся образов виртуальных компьютеров, каждый из которых, в свою очередь, будет занимать свои 5 процентов. Это означает, что, создав 10 виртуальных машин на одном физическом компьютере, можно добиться использования 50–60 процентов потенциала оборудования. При этом возможно использовать уже существующее на предприятии серверное оборудование. Высвобождающиеся при этом серверы можно использовать для разных задач:

  • Передать в филиалы
  • Использовать в резервном ЦОД
  • Использовать для виртуализации ПК
  • Просто добавить в пул ресурсов VMware Virtual Infrastructure для увеличения его емкости
  • Отдать детям в школы и т.д.

Исходя из консервативного сценария консолидации 10 к 1, можно констатировать снижение стоимости владения серверами в 10 раз. В реальных проектах часто одновременно происходит модернизация серверного парка с консолидацией, например, на лезвия (blades). Это приводит к необходимости учесть стоимость новых, возможно, более дорогих серверов, но позволяет повысить степень консолидации до 15 к 1 и выше.

Элементы прямых затрат для расчета TCO:

  • Количество физических серверов (до и после консолидации)

1.2. Сетевое оборудование ЛВС

В результате консолидации серверов общее количество необходимых для них сетевых портов и маршрутизаторов может быть уменьшено прямо пропорционально, например, в случае с БТА Банком с 160 до 24 и с 20 до 2 соответственно. Тем не менее, в некоторых случаях для меньшего количества серверов могут понадобится дополнительные порты, что определяется на стадии планирования и разработки архитектуры решения.

Элементы прямых затрат для расчета TCO:

  • Количество сетевых портов и маршрутизаторов
  • Может потребоваться полная или частичная модернизация сетевой инфраструктуры для поддержки работы виртуализированных серверов.

1.3. Лицензии на программное обеспечение (ПО)

При уменьшении количества физических серверов может уменьшиться количество необходимых лицензий на:

  • Операционные системы Microsoft
  • Антивирусы
  • Системы резервного копирования
  • Системы управления физическими серверами

Экономия на лицензиях операционных систем Microsoft основывается на правилах лицензирования Microsoft http://www.microsoft.com/rus/licensing/products/server/virtualization.mspx

Одну лицензию Windows Server 2008/2003 Enterprise Edition можно использовать на одном физическом и 4-х виртуальных серверах. Одну лицензию Windows Server 2008/2003 Data Center Edition можно использовать на одном физическом и в неограниченном количестве виртуальных серверов.

Изменение количества лицензий для прочего ПО необходимо каждый раз оценивать индивидуально, исходя из особенностей серверной архитектуры ЦОД и правил лицензирования соответствующего ПО.

Элементы прямых затрат для расчета TCO:

  • Количество необходимых лицензий на серверное и клиентское ПО до и после консолидации.

1.4. Лицензии и стоимость поддержки ПО VMware

Стоимость лицензий и поддержки программного обеспечения VMware составляет в среднем 4-6% от снижения совокупной стоимости владения ИТ-инфраструктурой и обычно является одной из самых незначительных статей бюджета проектов по консолидации, на фоне возможности модернизировать парк серверов, СХД и другого оборудования.

Элементы прямых затрат для расчета TCO:

  • Количество необходимых лицензий на серверное и, возможно, клиентское ПО VMware для перехода на виртуальную инфраструктуру.

2.1. Площадь в ЦОД для размещения оборудования

С уменьшением количества серверов в ЦОД снижается занимаемый ими объем в серверных стойках и как следствие требуется меньше: стоек, площади для их размещения, блоков бесперебойного питания, соединительных проводов, кондиционеров, электричества для питания и охлаждения. Уменьшение объема и площади ЦОД сильно зависит от характеристик конкретного оборудования и должно тщательно рассчитываться в каждом отдельном случае.

На примере проекта консолидации в БТА Банке, экономия пространства в серверной комнате составила 8 раз. Ферма из 8 blade-серверов BL460c размещается в корзине размером 10U (используется корзина для лезвий с7000 на 16 Blade-серверов). 80 физических серверов HP DL360G5 заняли бы 80U, то есть в 3 раза больший объем. С учетом необходимости размещения большего количества проводов, мониторов, источников бесперебойного питания и т.д. экономия площади составит до 5 раз. На рынке сейчас доступны Blade-корзины с3000, рассчитанные на 8 серверов. Размер такой корзины всего 6U. В случае её использования преимущество в занимаемом объеме составило бы 10 раз.

В качестве косвенного эффекта от консолидации можно отметить возможность не покупать дополнительные электрические мощности ещё на протяжении нескольких лет. ЦОД становится компактнее и требует меньше энергетических ресурсов. Это важно, т.к. в ряде случаев получить новые мощности бывает очень дорого или просто невозможно.

Элементы прямых затрат для расчета TCO:

  • Объем в серверных стойках
  • Количество серверных стоек
  • Площадь ЦОД

2.2. Администрирование и стоимость ввода в эксплуатацию новых серверов

image По данным IDC производительность труда системных администраторов в виртуальной среде возрастает в среднем в три раза. Это означает, что один администратор становится способен обслуживать в три раза больше серверов.

Скорость разворачивания новых серверов, время резервного копирования, отказоустойчивость, удобство управления и перераспределения ресурсов, а также время восстановления после сбоев при использовании решения виртуализации от VMware гораздо эффективнее чем в физической среде. По данным БТА Банка преимущество по срокам восстановления работоспособности у решения на базе VMware Virtual Infrastructure будет от 10 до 100 раз (!!!) лучше, чем у обычных физических серверов.

С точки зрения уменьшения стоимости ввода в эксплуатацию новых серверов необходимо учесть следующее. Виртуальный сервер не нужно заказывать о продавцов оборудования и ждать его отгрузки и доставки, что стандартно занимает 2 и более месяцев. После этого физический сервер еще нужно распаковать, оттестировать, установить обновления ПО и установить на место эксплуатации, что по нормативам некоторых наших клиентов занимает еще 1-3 дня. Виртуальный сервер разворачивается из шаблона в худшем случае за пару часов. Даже если не учитывать время на приобретение физического оборудования, количество человеко-часов, необходимых на его чистую установку, может быть уменьшено до 10 раз.

2.3. Стоимость ввода в эксплуатацию новых серверов

Рассчитывается как функция рабочего времени администратора, исходя из стоимости человеко-часа и количества часов, требуемых для ввода в эксплуатацию нового сервера по внутренним нормативам ИТ подразделения предприятия. Скорость инсталляции и запуска новых виртуальных серверов возрастает в 5-10 раз, без учета экономии времени, необходимого на приобретение физических серверов.

Элементы прямых затрат для расчета TCO:

  • Время и расходы, связанные с необходимостью заказа, оплаты и получения нового физического сервера
  • Количество человеко-часов администраторов предприятия, необходимых для ввода в эксплуатацию одного нового сервера

2.4. Электричество (питание и охлаждение)

Энергопотребление и тепловыделение современных серверов сопоставимо с серверами 3-4 летней давности производства. Например, одно лезвие HP BL460c требует 300 Ватт потребляемой мощности. Соответственно, при консолидации 80 физических серверов на 8 лезвий потребуется в 10 раз меньше электроэнергии на питание серверов и кондиционирование серверного помещения. Кроме того сопоставимо уменьшится потребность в резервировании физических серверов по питанию, т.е. в источниках бесперебойного питания. При этом необходимо помнить, что для использования всех преимуществ виртуализации VMware (технологии VMotion, DRS, DPM, SRM) необходима система хранения данных (СХД), для которой могут потребоваться дополнительные питание, охлаждение и место в ЦОД.

Элементы прямых затрат для расчета TCO:

  • Энергопотребление (серверы и СХД)
  • Охлаждение (серверы и СХД)
  • Источники бесперебойного питания

Элементы косвенных затрат для расчета TCO:

  • В ряде случаев рост числа физических серверов в ЦОД приводит к исчерпанию всей доступной электрической мощности. Тогда возникает необходимость докупить дополнительную мощность. В крупных городах стоимость подключения дополнительной электрической мощности может составлять десятки миллионов рублей при условии ее физической доступности. Уменьшение количества физических серверов в ЦОД приводит к возможности избежать покупки дополнительного электричества в течение нескольких лет.

2.5. Инфраструктура для систем хранения данных (СХД)

Виртуальные машины должны храниться в виде файлов. Для использования всех преимуществ виртуализации VMware (технологии VMotion, DRS, DPM, SRM) необходима внешняя система хранения данных (СХД). Соответственно в проектах по консолидации серверов возможны различные сценарии изменения совокупной стоимости хранения данных, как в сторону ее уменьшения, так и увеличения.

Основные элементы прямых затрат для расчета TCO применительно к СХД включают:

  • Собственно сама система хранения данных (СХД)
  • Host Bus Adapters (HBA), через которые серверы подключаются к СХД
  • Контроллеры сети хранения данных, для Fiber Channel (FC), iSCSI и т.д.
  • Стоимость хранения данных, исходя из стоимости 1 Гб данных и общего объема хранения

СХД может существовать до начала проекта по консолидации серверов или ее придется приобрести

При уменьшении количества физических серверов может соответственно уменьшится количество HBA и контроллеров СХД

Стоимость хранения 1 Гб может измениться незначительно при переходе от внутренних дисков к выделенной СХД, а может и возрасти при использовании дорогих и производительных моделей.

Ответы на типичные оставшиеся вопросы

Андрей Колесов в конце 2008 г. опубликовал в PC Week статью, где сформулировал типичные вопросы, которые нам задают люди только что узнавшие про возможности VMware. Хороший повод подискутировать в режиме «цитата – комментарий». Начну немного издалека, т.к. Андрей затрагивает такие глобальные проблемы, как, например, отношение гипервизоров с многоцелевыми операционными системами общего назначения.

Итак, механизм ВМ понадобился для запуска на одном компьютере нескольких разных ОС. Но зачем это нужно при консолидации серверов и уж тем более при запуске разных приложений на одном ПК в случаях, когда используется одна и та же версия OC? Ведь ОС и так обеспечивает многозадачный, многопользовательский режим. Почему же один ее экземпляр нельзя использовать для запуска, скажем, двух Web-серверов?

Короткий ответ на эти вопросы таков: на самом деле многозадачность ОС для x86-архитектуры является весьма и весьма условной. По большому счету, к ним лучше относиться как к однозадачным системам. Запускать в их среде несколько приложений можно, но с точки зрения надежности и балансировки нагрузки это не нужно. Упрощенно говоря, традиционные ОС не обеспечивают нужного (для бизнес-применения) уровня изоляции приложений, и современные методы виртуализации (тут есть несколько разных подходов) направлены на повышение этого уровня.

Я бы вместо «не нужно», сказал что скорее не разумно. Собственно отсюда растут ноги у традиционного подхода «один сервер – одно приложение». Потом это одно приложение не может загрузить сервер более чем на 5% и 95% ваших серверных ресурсов начинают расходоваться впустую.

Здесь можно сформулировать промежуточный вывод: средства виртуализации сегодня являются не самодостаточным видом ПО (альтернативой современных операционных систем), а некоторым дополнением и расширением традиционных ОС.

Давайте посмотрим на это с другой стороны. С точки зрения пользователей ИТ операционная система является довольно бессмысленной вещью, поскольку сама по себе не решает никаких полезных для них прикладных задач. Эти задачи решают приложения. С точки зрения разработчиков приложений ОС решает полезную задачу по абстрагированию приложения от уровня аппаратного обеспечения, на котором можно запускать прикладные программы. Сейчас мало кто думает про прямое управление жесткими дисками, клавиатурами, мышами, видеопамятью драйверами сетей, принтеров и т.д. Эти задачи решает операционная система, для которой написано то или иное приложение. Это, несомненно, большой плюс для ускорения разработки. Есть и минусы.

Многоцелевые ОС разрослись настолько, что существенно утяжеляют используемые нами приложения. Windows Server 2008 занимает около 2,5 Гб и сделана на все случаи жизни. Если ваше приложение занимает 100 Мб и использует 10% функций Windows, то оптимизированный под вашу задачу размер кода составил бы 350 Мб. Вместо этого общий размер будет 2,6 Гб. При этом 2,25 «лишних» Гб кода приводят к снижению безопасности, производительности, надежности и повышению TCO.

Альтернативой может стать использование так называемых виртуальных устройств (virtual appliance) [1]. Их идея состоит в том, что разработчики ПО собирают готовую для использования виртуальную машину и отдают ее своим заказчикам в виде файла. Виртуальная машина уже содержит готовое к работе приложение, установленное на модифицированную версию ОС, в которой отключены или убраны все лишние части, модули, настройки и т.д. При таком подходе решается одна из ключевых проблем – сложность во внедрении и настройке, а также повышается безопасность за счет уменьшения объема используемого программного кода. Далее файл виртуальной машины просто запускается на VMware ESXi или VMware Virtual Infrastructure со всеми вытекающими преимуществами по мобильности, отказоустйчивости, снижению времени простоев и т.д.

В этом смысле, средства виртуализации конечно нельзя рассматривать как простое дополнение и расширение традиционных ОС.

Возникает естественный вопрос: зачем нужны какие-то «примочки» для исправления «кривой» архитектуры? Не проще ли создать качественно иные ОС на новых архитектурно-технологических принципах?

Совершенно очевидно, что исправить накопленные за многие годы особенности архитектуры быстро не получиться даже у Microsoft, т.к. по хорошему нужно полностью изменить существующую архитектуру ОС (например, сделав ее модульной) и при этом обеспечить преемственность для возможности запуска большого количества существующих приложений . О простоте здесь не может быть и речи.

Да, сегодня можно вполне определенно говорить, что общая тенденция развития ОС будет направлена именно на повышение уровня поддержки многозадачности систем и в том числе более высокой изоляции приложений. И в этом плане скорее нужно говорить о глобальной тенденции к использованию новой модели распределенных вычислений в «облачном» стиле (Cloud Computing). Но очевидно и то, что такой процесс будет эволюционным и весьма долгим, более того — сегодня нельзя уверенно сказать, до какой степени нынешние средства виртуализации будут интегрированы в ОС. В этом плане нужно отметить два момента в пользу сохранения нынешнего статуса ОС.

Что бы мы ни говорили о преимуществах виртуализации, но функционал нынешних ОС большинство пользователей вполне устраивает.

Как я уже говорил выше, большинству пользователей нет никакого дела до ОС, а волнует только простота и удобство работы с необходимыми приложениями. Пока Windows приложения обеспечивали максимум удобств, никому особенно не хотелось переплачивать за красивости на Apple. Стоило начаться проблемам с работоспособностью на Vista, как доля пользователей Apple стала стремительно расти.

В то же время включение средств виртуализации на уровне ядра ОС может привести к неоправданному «утяжелению» систем в целом, в частности — негативно отразиться на их производительности.

Да, может. Как мы знаем, общая модель драйверов в Hyper-V и Xen приводит к снижению производительности всей системы [2] (весь обмен данными идет через одну область в родительской системе) и снижению безопасности, т.к. отсутствует полная изоляция виртуальных машин. Использование стандартной файловой системы не эффективно с точки зрения поддержки и автоматизации работы с системами хранения данных (СХД) и т.д.

Поэтому VMware считает, что слой виртуализации должен быть отделен от традиционных многоцелевых ОС. Встроить гипервизор в Windows или Linux это примерно такая же благодарная задача, как пристроить еще один трюм c машинным отделением и атомным реактором к дизельному авианосцу в разгар боевых действий. Архитектура стандартных ОС разработана в те времена, когда о виртуализации и других современных задачах на платформе х86 мало кто думал. Бесконечная пристройка комнат и этажей к старому дому не может продолжаться бесконечно. Архитектура ОС в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, должна уйти в прошлое. Судя по бесконечным рассказам о преимуществах Windows 7, в Microsoft это понимают и по мере сил пытаются бороться с «тяжелым» наследием прошлого.

И вот что еще важнее. Прикладные программы создавались и создаются для работы в среде традиционных ОС. Не говоря уже о проблеме поддержки унаследованных приложений, переход на чисто виртуализационную модель потребует радикального изменения всей схемы разработки ПО.

Этот тезис мне не понятен, т.к. в случае с VMware все ровно наоборот: использование виртуализации ни как не влияет на способы разработки и использования приложений. Они как разрабатывались для традиционных ОС, так и продолжают разрабатываться. Возможно, Андрей имеет ввиду концепцию переноса .Net приложений в Облако, объявленную Microsoft в рамках Windows Azure. В этом случае действительно меняются требования к разработке за счет использования новых методов и классов Azure. Опять же из-за попытки все делать на основе Windows изначально не приспособленной к облачным задачам.

Вся эта проблема очень хорошо видна на примере развития технологий нынешнего лидера в области виртуализации — компании VMware. В начале нынешней осени ее руководство объявило о намерении создать ОС нового поколения — ОС для виртуальных дата-центров, virtual datacenter OS, VDC OS. Однако хотя реализация этого проекта уже находится в весьма высокой стадии готовности, все же прозвучавшая из уст CEO VMware Пола Марица угроза «отправить традиционные ОС на задворки истории» пока выглядит откровенным рекламных ходом. Собственно, более трезвая оценка ситуации была дана им же: «VDC OS не заменяет традиционные ОС, а вносит коррективу в общую структуру комплекса ПО».

Пол Мариц создавал текущую архитектуру Windows и видимо знает, что говорит. Повторюсь: бесконечная пристройка комнат и этажей к старому дому не может продолжаться бесконечно. Архитектура ОС в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, должна уйти в прошлое. Это не означает, что дни Microsoft сочтены, как после VMworld 2008 поспешили отметить многие комментаторы. Это означает, что новые ОС когда-нибудь через много лет станут другими. Возможно, пригодными для виртуализации и облаков. VDC OS при этом позволит не ждать старости и не останавливать прогресс.

За этими словами скрывается вполне очевидная вещь: VDC OS может функционировать только при использовании традиционных ОС, в то время как сами эти ОС могут применяться и без каких-либо дополнительных средств виртуализации.

Позволю себе не согласиться с этим утверждением. Возьмите для примера BEA LiquidVM ™. Выпускается в виде virtual appliance. Где в нем традиционная ОС? В том то и дело, что процесс отказа от использования большой (2,5 Гб) DLL, прицепленной к приложениям на все случаи жизни, уже стартовал. Во многих случаях гораздо эффективнее иметь ОС, сделанную «на заказ», что невозможно на базе большинства традиционных ОС. В частности поэтому большинство virtual appliance сегодня делаются на Linux. Только потому, что там больше возможностей по кастомизации и нет проблем с лицензированием.

image

Подробнее об использовании виртуализации в продуктах BEA см. здесь.

Иное дело, что обнародованные VMware намерения обозначили другую ключевую проблему: кто будет играть лидирующую роль в этой новой структуре ПО (а точнее — всего программно-аппаратного комплекса)? До сих пор центром такой системы были именно ОС (под них делаются средства виртуализации). Пол Мариц обозначил глобальную для своей компании цель: изменить это положение вещей, чтобы традиционные ОС делались под VDS OS. Идея понятная, но реализовать ее будет весьма не просто.

Согласен полностью. Только время покажет, какая модель окажется более жизнеспособной и востребованной пользователями.

Далее мы будет говорить о консолидации серверов. Предпосылки использования виртуализации здесь вполне очевидны: сегодняшние информационные системы организованы так, что для работы каждого отдельного ИТ- или бизнес-сервиса (электронная почта, Web-сайт, бухгалтерская система и пр.) требуется отдельный физический сервер, загрузка процессора в котором при этом составляет 3—10%, в то время как оптимальный уровень — от 40 до 60%. Средства виртуализации позволяют использовать один физический сервер вместо пяти-шести. Посмотрим, чего это стоит клиенту и что он от этого выигрывает.

На оборудовании 2-3 летней давности средний показатель консолидации серверов для VMware Virtual Infrastructure в производственных средах составляет 10 к 1. На новом оборудовании – 15 к 1 и даже выше.

Отметим для начала, что такая виртуализация оборудования позволяет не только снизить затраты на «железо», но и на производственные помещения и электроснабжение, но как значительны эти статьи расходов, нужно обсуждать отдельно. К тому же нужно иметь в виду, что речь лишь только о процессорных модулях: к памяти, как внешней, так и оперативной, экономия ресурсов в общем случае не имеет отношения.

В случае с VMware это не совсем так (вернее совсем не так), поскольку VMware ESX поддерживает дедупликацию оперативной памяти (memory overcommitment), VMware View поддерживает дедупликацию мастер-образов настольных ОС (образ ОС хранится один раз, а для каждого виртуального ПК хранятся только изменения, внесенные пользователем – linked clones), СХД также поддерживают дедупликацию дисковой памяти. Соответственно, при прочих равных условиях виртуальной инфраструктуре нужно меньше памяти, чем физической. Другое дело, что использование VMotion и DRS дают принципиально новые качественные возможности, реализация которых может привести к росту объемов RAM на оставшихся виртуализованных серверах. Это как и все остальное нужно считать в каждом отдельном случае.

Что же касается техники, то тут к вопросу экономии нужно относиться очень осторожно. Даже если вы будете использовать один компьютер вместо уже имеющихся у вас пяти, то чисто финансовый эффект вы сможете получить, если вам удастся как-то с толком утилизировать освободившиеся четыре. Например, продать на вторичном рынке или использовать для расширения ИТ-инфраструктуры (передав их, скажем, в региональные отделения).

С точки зрения капитальных затрат (CapEx) уже купленные серверы больше вам ничего не стоят. Такие затраты называют утопленными (sunk cost) и на принятие управленческих решений в дальнейшем они влияния не оказывают. Грубо говоря, эти серверы можно просто выбросить. Однако при условии, что такое решение не приведет к возникновению альтернативных затрат: выбросив 10 серверов их в старой физической модели ИТ тут же придется заменить на 10 новых. Поэтому их не выбрасывают, а дают отработать положенный по учетной политике срок до полной амортизации. Потом через в среднем 3 года покупают новые 10 машин. В случае же с VMware альтернативные затраты состоят в покупке или использованию 1 сервера вместо 10. 9 серверов для поддержки старых задач покупать не придется больше никогда. Это означает, что почти 10-ти кратное снижение TCO от консолидации вы получите в течение в среднем 3-х лет независимо от использования старого или нового оборудования.

Однако на практике вам придется понести и расходы: при консолидации обычно надо переходить на более мощные серверы (объем ОЗУ в любом случае нужно увеличивать) — как правило, блейд-системы. Их покупка может вполне окупиться (скорее компенсироваться), если есть возможность «пристроить» освободившееся оборудование.

Даже, если вы сейчас купите более мощные блейды, то разница с текущим оборудованием составит цену, заплаченную за прирост мощности для каждого десятого сервера. Т.е. условно эффект будет не 10 к 1, а, например, 9 к 1. Это на фоне получаемого в целом эффекта – абсолютно неважно. При этом, если удастся продать или пристроить старые машины, то вы получите дополнительный финансовый эффект, а вовсе не основной (компенсирующий).

Что же касается ПО, то тут никакой экономии нет изначально. На лицензиях прикладных программ ее точно нет, а для операционных систем она может появиться только в виде специальных предложений со стороны поставщиков ОС. Плюс расходы на собственно виртуализационное ПО.

Это ошибочное утверждение, поскольку уменьшив в 10 раз количество серверов, вам нужно в 10 раз меньше всего, что относится именно к физическим машинам и потом не воспроизводится в виртуальных. Ситуация может быть разной, но обычно требуется меньше антивирусов, систем резервного копирования данных, систем управления и мониторинга физическим и сетевым оборудованием и т.д. Мы в своих расчетах эти показатели не учитываем, т.к. относим к косвенным эффектам, но они могут быть очень существенными.

Про уменьшение количества лицензий на ОС Microsoft в 4 раза для Windows Enterprise и в неограниченное количество для Windows Data Center сказано уже бесчисленное количество раз.

Очевидно, что при покупке ПО для виртуализации возникают дополнительные расходы. По нашим расчетам они обычно составляют около 4-6% от полученного снижения TCO. Поняв это, наши клиенты обычно спрашивают: а почему вы так дешево стоите?

Откуда же идут разговоры о снижении затрат заказчиков? Оно действительно возможно, но только относительно последующих эксплуатационных затрат (той самой совокупной стоимости владения), а также комплексной оптимизации дата-центра в целом за счет перехода от статической модели его функционирования к динамической.

Разговоры о снижении затрат идут от того, что VMware предлагает реальный, посчитанный вдоль и поперек и проверенный в сотнях и тысячах внедрениях способ снизить прямые затраты на ИТ на 60-80%. Кроме того достигается колоссальный косвенный эффект за счет повышения скорости, гибкости, надежности, доступности и масштабируемости всей ИТ-инфраструктуры без необходимости что-либо менять в существующих и будущих приложениях. Далее сам Андрей эту мысль и подтверждает:

Использование виртуальных сред должно дать принципиально новые возможности гибкого управления ИТ-инфраструктурой: ВМ можно легко, без остановки их работы, переносить с одного компьютера на другой, выделять дополнительные вычислительные ресурсы в случае повышения нагрузки и т. д. Развертывание ИТ-сервисов (в том числе по требованию бизнеса) теперь будет занимать вместо нескольких дней сколько-то часов или даже минут, ИТ-сотрудники могут забыть о временах, когда приходилось работать в выходные дни или по ночам — профилактические мероприятия и ввод в действие новых сервисов теперь выполняются без остановки работы пользователей.

Отметим сразу: экономическая оценка эффективности ИТ-проекта — задача сложная, субъективная и неблагодарная. Ее объективная сложность заключается в том, что далеко не всё определяется прямыми финансовыми показателями, зачастую гораздо важнее оказываются вещи, которые в деньгах оценить не всегда возможно (повышение гибкости организации в целом, изменение требований к персоналу и т. д.)

На мой взгляд, проверенный опытом десятков сделанных за последний год расчетов снижения TCO для клиентов VMware, задача это абсолютно тривиальная, объективная и очень благодарная. Объективность достигается за счет учета только жестких показателей с абсолютным минимумом субъективных допущений. Эти расчеты показывают среднее снижение TCO за 3 года на 60-80%. Все остальное – это дополнительные бонусы, эффект от которых могут существенно превышать базовый эффект.

Тем не менее рискнем привести черновой набросок финансовой эффективности проекта по переходу от физической инфраструктуры к виртуальной (рис. 2).

Капитальные (разовые) затраты ·

  • Оборудование. Скорее всего придется покупать новую технику. Прямой выигрыш тут может быть только в том случае, если удастся удачно утилизировать освободившееся старое оборудование.

Мы это уже обсудили выше. Новую технику все равно когда-нибудь придется покупать, но с VMware в 10 раз меньше.

  • Программное обеспечение. К уже имеющемуся ПО (ОС, приложения) нужно будет покупать ПО виртуализации.

Имеющегося ПО может стать меньше.

  • Услуги по реализации проекта. Понятно, что сам проект потребует дополнительных затрат человеческих ресурсов. Но тут нужно отметить важный момент: выполнение такого проекта в целом может быть по силам и имеющемуся ИТ-персоналу, т. е. его можно реализовать поэтапно в рамках текущих бюджетов.

По нашему опыту обычно проекты по внедрению делают партнеры, а администрированием VMware после соответствующего обучения занимаются системные администраторы.

Текущие (эксплуатационные) затраты

Здесь можно ожидать снижения расходов по всем статьям — аренда помещений, стоимость электроэнергии, администрирование, техническое обслуживание, модификация старых и развертывание новых ИТ-сервисов. Кроме того, могут быть получены качественно новые преимущества с точки зрения как ИТ (оптимизация ИТ-инфраструктуры в целом за счет гибкой балансировки нагрузок, повышение надежности и доступности), так и бизнеса (быстрая реализация требований пользователей).

Не в бровь, а в две J

Какой эффект будет в результате? В общем случае он видится скорее положительным, но более точно можно говорить только применительно к конкретным проектам. Вполне определенно можно сказать одно: успех проекта напрямую зависит от правильности общей методики его реализации, квалификации исполнителей, решимости руководства компании и ИТ-подразделений и т. д.

Мы рекомендуем в каждом конкретном случае не заниматься гаданием, а просто взять и посчитать к чему приведет внедрение VMware. Для этого нужно в общем случае выполнить следующую последовательность действий:

  1. Почитать про методы внедрения VMware в документе «Путь к виртуальной инфраструктуре: стратегии практического внедрения», иПочему покупка VMware выгоднее чем использование бесплатной виртуализации?
  2. Определить текущую загрузку своих серверов по процессорам, памяти и операциям ввода/вывода. Если вы не знаете этих цифр, то VMware Consulting Services и/или партнеры VMware со статусом VAC (VMware Authorized Consultant) помогут их получить при помощи системы VMware Capacity Planner в ходе проекта VMware Virtualization Assessment.
  3. На основании полученных данных по загрузке физических серверов готовится предложение по консолидации серверов, включающее параметры оборудования, необходимого для консолидации (серверы, СХД, сети) и делается расчет изменения TCO, включая разницу в затратах по статьям CapEx и OpEx, до и после использования технологий VMware.

На основании полученных данных принимается решение о целесообразности использования средств виртуализации в каждом конкретном случае. На моей практике минимальный прямой эффект от перехода на VMware Virtual Infrastructure измерялся двукратным снижением TCO для сети магазинов при консолидации 2-х серверов в один в каждом из магазинов сети. Во всех остальных случаях эффект был гораздо большим. Можно утверждать, что среднее значение степени снижения TCO составляет 75% или в четыре раза!

Далее Андрей затрагивает тему развития средств управления виртуальными машинами и физическими серверами:

Посмотрев на структуры такого динамического дата-центра, легко оценить значимость задачи управления всей этой сложной системой. До сих пор обсуждение проблем виртуализации сводилось преимущественно к теме среды функционирования ВМ (в частности, гипервизоров). Однако следует четко понимать: гипервизоры — это хотя и базовый, но всего лишь один из компонентов ПО виртуализации. Второй компонент, но сегодня он по сути выходит на первый план, — это средства управления.

В свою очередь, ПО управления включает две основные категории инструментов: ·

  • средства управления виртуальными машинами внутри отдельного сервера; ·
  • средства управления системой виртуальных и физических серверов в целом.

Тут стоит обратить внимание на то, что если первая категория инструментов довольно жестко связана с конкретным гипервизором и соответственно обычно поставляется самим его производителем, то вторая представляет собой сферу пересечения интересов как поставщиков виртуальных сред, так и независимых разработчиков.

Сложность задачи управления динамической ИТ-инфраструктурой легко себе представить, если учесть, что речь идет о сугубо неоднородной системе, которая имеет дело с несколькими группами поставщиков (оборудования, ОС, приложений, ПО виртуализации), причем в каждой такой группе есть своя неоднородность (например, могут использоваться виртуальные среды разных разработчиков). Понятно, что в этой ситуации независимые (от конкретных гипервизоров) вендоры (такие, как HP, IBM, CA) могут получить определенные преимущества в сфере управления ИТ по сравнению с поставщиками, озабоченными продвижением своих базовых технологий.

На сегодняшний день стратегия VMware включает развитие собственных средств управления средой виртуализации и интеграцию с ведущими системами управления инфраструктурой от BMC, CA, HP, IBM и другими. Кроме того на рынке широко представлены решения партнеров VMware, решающих схожие задачи, например Veeam Software с продуктами nWorks.

Заключение

Выше мы рассмотрели основные элементы расчета совокупной стоимости владения серверной ИТ-инфраструктурой и показали основные способы ее уменьшения при ми технологий виртуализации VMware.

Я буду рад любым отзывам и комментариям, что бы сделать эту методику максимально подробной и понятной самому широкому кругу наших партнеров и заказчиков.

В будущем я планирую расширить это описание добавив показатели TCO для инфраструктуры персональных компьютеров, виртуализируемой при помощи VMware View.

###

[1] Подробнее о преимуществах использования virtual appliance можно узнать в моей презентации «Почему виртуальные устройства полезны для разработчиков ПО»

[2] VMware edges out Microsoft in virtualization performance test, Network World http://www.networkworld.com/reviews/2008/090108-test-virtualization.html

blog comments powered by Disqus
©1999-2010, Михаил Козлов · Работает на WordPress · Войти