Palveluiden konsolidointi Vmware ESX -järjestelmään

Tässä insinöörityössä vertaillaan fyysisten koneiden konsolidointitekniikoita ja perehtyy tarkemmin Vmware ESX Server 2.5 -arkkitehtuuriin. Konsolidointimenetelmistä käsitellään: palveluiden keskittäminen, fyysinen konsolidointi, tietojen integrointi sekä sovellusten integrointi. Virtuaalijärjestelmistä vertailtiin markkinoiden yleisimmin käytössä olevat tuotteet. Vertailuun otettiin Vmwaren ESX sekä Server -tuote. Vastaavasti Microsoftilta valittiin tuote Virtual Server 2005. Projektissa toteutettiin Vmware ESX 2.5 -järjestelmän asennus sekä konfigurointi. Järjestelmään luotiin standardi virtuaalikoneita varten sekä määriteltiin Golden master -levykuva. Varsinaisessa konsolidointiosuudessa toteutettiin fyysisten laitteiden keskittämistä ja virtualisointia. Kohteena oli NT4-toimialue, tiedosto, tulostus, Exchange Outlook Web Access, Exchange 5.5 -tietokanta sekä SMTP -palvelimen siirto VMware ESX -järjestelmään. Työn lopputuloksean saavutettiin toimiva virtuaali-infrastruktuuri, johon voidaan tarvittaessa helposti luoda virtuaalikoneita.

Palvelinten siirto virtuaalialustalle

Virtualisoinnin ideana palvelinten tapauksessa on käyttää fyysisen palvelimen resurssit mahdollisimman tehokkaasti hyödyksi ja näin vähentää fyysisten palvelinten lukumäärää. Palvelinten virtualisointi onpaljon keskusteltu aihe ja se on yleistynyt viime vuosina rajusti kaiken kokoisissa yrityksissä. Aiemmin se on ollut käytössä ainoastaan suurissa keskustietokoneissa, mutta nykyisin sitä käytetään yhä kasvavissa määrin tavallisissa x86 - pohjaisissa palvelimissa. Tässä diplomityössätutustutaan palvelinten virtualisointiin ja siihen läheisesti liittyviin asioihin. Työssä pohditaan virtualisoinnin soveltuvuutta erityisesti pienen pk- yrittäjän tietojärjestelmään toimivuuden ja kannattavuuden näkökulmasta. Työssä keskustellaan erikseen ylläpitoon, suorituskykyyn ja kustannuksiin liittyvistä asioista. Virtuaalisen palvelimen suorituskyky ei vielä tällä hetkellä ole fyysisen palvelimen tasolla, mutta suorituskyky on kuitenkin useimpiin tarpeisiin riittävä. Huolellisella suunnittelulla virtualisointi on toimiva ratkaisu, jonka avulla tietojärjestelmästä saadaan helposti hallittava ja toimiva. Päätös virtualisoinnin käyttöönotosta tulee tehdä harkitusti ja sen vaikutuksia tulee pohtia tarkkaan aina tapauskohtaisesti. Kustannussäästöjen tavoittelu ei saa olla ainoa syy virtualisoinnin käyttöönottoon, vaan taustalta tulee löytyä myösmuita tarpeita.

Server Virtualization

Virtualisoinnin ideana on kuvata tietotekniikkaan liittyvät laiteresurssit ryhminä. Kun jonkin tehtävän suoritukseen tarvitaan resursseja, ne kerätään erikseen jokaisesta ryhmästä. Virtualisoinnin yksi osa-alue on palvelimen tai palvelinten virtualisointi, jossa pyritään hyödyntämään palvelinlaitteisto mahdollisimman tehokkaasti. Tehokkuus saavutetaan käyttämällä erillisiä instansseja, joita kutsutaan virtuaalikoneiksi. Tässä diplomityössä esitellään ja verrataan erilaisia palvelinten virtualisointimalleja ja tekniikoita, joita voidaan käyttää IA-32 arkkitehtuurin kanssa. Eroa virtualisoinnin ja eri partitiointitekniikoiden välillä tarkastellaan erikseen. Lisäksi muutoksia, joita palvelinten virtualisointi aiheuttaa infrastruktuuriin, ympäristöön ja laitteistoon käsitellään yleisellä tasolla. Teorian oikeellisuutta todistettiin suorittamalla useita testejä käyttäen kahta eri virtualisointiohjelmistoa. Testien perusteella palvelinten virtualisointi vähentää suorituskykyä ja luo ympäristön, jonka hallitseminen on vaikeampaa verrattuna perinteiseen ympäristöön. Myös tietoturvaa on katsottava uudesta näkökulmasta, sillä fyysistä eristystä ei virtuaalikoneille voida toteuttaa. Jotta virtualisoinnista saataisiin mahdollisimman suuri hyöty tuotantoympäristössä, vaaditaan tarkkaa harkintaa ja suunnitelmallisuutta. Parhaat käyttökohteet ovat erilaiset testiympäristöt, joissa vaatimukset suorituskyvyn ja turvallisuuden suhteen eivät ole niin tarkat.

Supermatrix-hankkeen vahvuudet, heikkoudet, mahdollisuudet ja uhat

Supermatrix on Finnet-liitto ry:n jäsenyritysten hanke, joka tuo nopeiden valokuituyhteyksien avulla erilaisia sähköisiä palveluita kuluttajien koteihin ja yritysten toimipisteisiin. Näitä palveluita ovat mm. virtualisoidut henkilö-kohtaiset tietokoneet, tiedon tallennuspalvelut ja multimediasisältö, kuten teräväpiirtotelevisio. Tässä diplomityössä arvioidaan Supermatrixin palveluiden toteutumis-mahdollisuuksia sekä teknologian, että markkinoiden kannalta. Työn tarkoituksena oli myös laskea virtualisoitujen tietokoneiden avulla tuotetun työpöytäpalvelun tuotantokustannus. Kustannuslaskentaa varten testattiin useiden valmistajien teknologioita, ja parhaimmista vaihtoehdoista laskettiin tuotantokustannukset. Tulevia Supermatrix-operaattoreita varten kehitettiin työkalu, jolla työpöytäpalvelun vaatimien investointien kannattavuus saadaan nopeasti selville. Tuotantohintojen laskelmat osoittavat, että työpöytäpalvelua on taloudelli-sesti mahdollista tuottaa luomaan lisäarvoa nopeille laajakaistayhteyksille. Yrityksissä työpöytien virtualisointi on jo tämän päivän teknologiaa, mutta kuluttaja-asiakkaiden innostuminen palvelusta vaatii uuden markkinan luomisen. Uhkana on, että kuluttajien ostokäyttäytymisen muuttaminen ei onnistu, koska Supermatrix ei tuota fyysisen tuotteen ostamisen tarjoamaa mielihyvää.

Monialustaisten ohjelmien tekeminen C++-kielellä

Käyttöjärjestelmiä ja prosessoriarkkitehtuureita on olemassa useita erilaisia. Näiden kahden yhdistelmää yhdessä käyttöjärjestelmän tarjoamien kirjastojen kanssa kutsutaan tässä diplomityössä alustaksi. Tietylle alustalle tarkoitettuja konekielisiä natiiviohjelmia voidaan yleensä suorittaa vain kyseistä alustaa käyttävissä tietokoneissa. Natiiviohjelmien tekemiseen käytetään tavallisesti C- ja C++-ohjelmointikieliä. Monesti ohjelmia on voitava käyttää useammalla kuin yhdellä alustalla. Koska kehitystyö vie aikaa ja resursseja, on toivottavaa, että ohjelma toimisi uudella alustalla joko ilman muutoksia tai mahdollisimman paljon olemassa olevaa lähdekoodia hyödyntäen. Tässä diplomityössä esitellään erilaisia monialustaisten ohjelmien toteutustapoja. Myöhemmin arvioidaan niiden soveltuvuutta kaupallisen kameravalvontaohjelmiston toteutukseen. Keskeisimmät esiteltävät toteutustavat ovat natiiviohjelmat, tulkattavat kielet, virtualisointi sekä web-selain, joka on osittainen toteutustapa monialustaisille ohjelmille. Tämä diplomityö käsittelee monialustaisten ohjelmien kehitystä erityisesti C++-kielellä, joka on yksi maailman eniten käytetyistä ohjelmointikielistä, ja myös tarkasteltavana olevan kameravalvontaohjelmiston nykyinen toteutuskieli. Kielen syntaksin ja C++-standardikirjaston määrittelevä C++-standardi on alusta-agnostinen. Tästä johtuen C++-lähdekoodi voi olla täysin alustariippumatonta vaikka konekielelle käännetyt ohjelmat ovatkin sidottuja tiettyyn alustaan. Useimmat käytännön C++-ohjelmat käyttävät standardikirjaston lisäksi alustan tarjoamia lisäkirjastoja. Toteutusratkaisuiden arvioinnin ja vertailun perusteella voidaan todeta, että C++-kielellä tehty natiiviohjelma on monialustaisen kameravalvontaohjelmiston toteutukseen hyvin soveltuva ratkaisu, mutta myös muiden esiteltyjen tapojen käyttöä kannattaa harkita joissakin ohjelmiston osissa käytettäväksi. Nykyisen natiivitoteutuksen monialustaista kehitystä voitaisiin mahdollisesti tehostaa vaihtamalla käytettävä ohjelmistokehys toiseen sekä tekemällä käännösympäristöstä monialustaisempi ja automatisoidumpi. Johtopäätökset ovat sovellettavissa myös muihin samankaltaisiin ohjelmistoihin.