Virtualizzazione per Windows: una panoramica sulle tecnologie

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1 Virtualizzazione per Windows: una panoramica sulle tecnologie David Chappell, Chappell & Associates Agosto 2008 Copyright Microsoft Corporation Tutti i diritti riservati.

2 Sommario INTRODUZIONE ALLA VIRTUALIZZAZIONE...3 TECNOLOGIE DI VIRTUALIZZAZIONE...3 Virtualizzazione dell'hardware...4 Virtualizzazione della presentazione...5 Virtualizzazione dell'applicazione...7 Altre tecnologie di virtualizzazione...8 GESTIONE DI UN AMBIENTE VIRTUALIZZATO...9 TECNOLOGIE DI VIRTUALIZZAZIONE DI MICROSOFT...10 VIRTUALIZZAZIONE DELL'HARDWARE...10 Hyper-V...11 Virtual Desktop Infrastructure (VDI)...12 Virtual PC Il futuro: Microsoft Enterprise Desktop Virtualization (MED-V)...14 VIRTUALIZZAZIONE DELLA PRESENTAZIONE: SERVIZI TERMINAL WINDOWS...16 VIRTUALIZZAZIONE DELL'APPLICAZIONE: VIRTUALIZZAZIONE DELL'APPLICAZIONE MICROSOFT (APP-V)...17 GESTIONE DI UN AMBIENTE WINDOWS VIRTUALIZZATO...20 SYSTEM CENTER OPERATIONS MANAGER SYSTEM CENTER CONFIGURATION MANAGER 2007 R SYSTEM CENTER VIRTUAL MACHINE MANAGER COMBINAZIONE DI TECNOLOGIE DI VIRTUALIZZAZIONE...26 CONCLUSIONI...27 INFORMAZIONI SULL'AUTORE

3 Introduzione alla virtualizzazione Oggi la virtualizzazione è uno dei trend di maggiore successo nel settore IT. Non a caso: anche se in realtà con "virtualizzazione" ci si riferisce a una gamma di tecnologie, nel loro complesso queste soluzioni innovative stanno modificando radicalmente l'it. Questa panoramica presenta le tecnologie di virtualizzazione di Microsoft, concentrandosi su tre aree principali: virtualizzazione dell'hardware, virtualizzazione della presentazione e virtualizzazione dell'applicazione. Poiché ogni tecnologia, virtuale o meno, deve essere gestita con efficacia, la presente discussione considera anche i prodotti di gestione di Microsoft per il mondo virtuale. L'obiettivo è chiarire le funzionalità di tali offerte, descrivere sinteticamente come operano e mostrare come possono collaborare fra loro. Tecnologie di virtualizzazione Per comprendere le attuali tecnologie di virtualizzazione, in primo luogo è opportuno pensare a un sistema che ne sia privo. Ad esempio, si può immagine un'applicazione come Microsoft Word eseguita su un computer desktop autonomo. Nella Figura 1 viene illustrato questo sistema di base. Figura 1: un sistema senza virtualizzazione L'applicazione viene installata ed eseguita direttamente nel sistema operativo, la cui esecuzione a sua volta si basa sull'hardware del computer. L'interfaccia utente dell'applicazione viene presentata tramite uno schermo connesso direttamente al computer. Questo semplice scenario è familiare a tutti coloro che hanno utilizzato Windows. Ma non rappresenta l'unica possibilità. In realtà, spesso non è la scelta migliore. Anziché connettere rigidamente queste varie parti tra loro (il sistema operativo all'hardware, l'applicazione al sistema operativo e l'interfaccia utente al computer locale) è possibile introdurre una certa flessibilità, rendendole più autonome le une dalle altre. 3

4 Ciò significa "virtualizzare" alcuni aspetti di questo ambiente: uno scopo che si può conseguire in vari modi. Ad esempio, il sistema operativo può essere separato dall'hardware sul quale viene eseguito, tramite la virtualizzazione dell'hardware, mentre la virtualizzazione dell'applicazione consente di separare in modo simile il sistema operativo e le applicazioni che lo utilizzano. Analogamente, la virtualizzazione della presentazione permette di separare l'interfaccia utente di un'applicazione dal computer fisico sul quale l'applicazione viene eseguita. Tutti questi approcci alla virtualizzazione contribuiscono a rendere meno rigidi i collegamenti fra i componenti. Ciò consente di utilizzare hardware e software in modi più eterogenei e, inoltre, permette di modificarli più facilmente. Poiché la maggior parte dei professionisti IT si dedica prevalentemente ai componenti già installati, invece di attuare nuove distribuzioni, rendere il loro mondo più malleabile è un fatto positivo. Ogni tipo di virtualizzazione, inoltre, conduce ad altri vantaggi, specifici per il problema affrontato. Per comprenderli è necessario conoscere meglio le tecnologie stesse. Di conseguenza, nelle sezioni successive verranno esaminate le tecnologie principali, una per una. Virtualizzazione dell'hardware Oggi, per la maggior parte dei professionisti IT, la parola "virtualizzazione" indica genericamente la possibilità di eseguire più sistemi operativi su un singolo computer fisico. Più precisamente, questa è la virtualizzazione dell'hardware; benché non si tratti dell'unico tipo di virtualizzazione di una certa importanza, oggi è senza dubbio quello più diffuso. L'idea alla base della virtualizzazione dell'hardware è molto semplice: utilizzare il software per creare una macchina virtuale (VM, Virtual Machine) in grado di emulare un computer fisico. Fornendo più VM simultaneamente, questo approccio consente di eseguire vari sistemi operativi allo stesso tempo su un singolo computer fisico. Nella Figura 2 viene illustrato questo sistema di base. Figura 2: illustrazione della virtualizzazione dell'hardware Se utilizzato su computer client, questo approccio è spesso definito virtualizzazione del desktop, mentre nei sistemi server è noto come virtualizzazione del server. La virtualizzazione del desktop può essere utile in una molteplicità di situazioni. Una delle più comuni è quando occorre risolvere un'incompatibilità fra le applicazioni e i sistemi operativi desktop. Ad esempio, si supponga di utilizzare Windows Vista e di aver bisogno di un'applicazione supportata esclusivamente in 4

5 Windows XP con il Service Pack 2. Creando una VM che esegue questo sistema operativo meno recente, quindi installando l'applicazione in tale VM, è possibile risolvere il problema. Tuttavia, benché la virtualizzazione del desktop sia utile, i vantaggi più significativi della virtualizzazione dell'hardware si ottengono con i server. Innanzitutto è innegabile un beneficio economico: anziché sostenere il costo di molti computer server sottoutilizzati, ciascuno dedicato a un carico di lavoro specifico, la virtualizzazione dei server permette di consolidare tali carichi di lavoro in un numero più limitato di computer utilizzati in modo più efficiente. Inoltre, limitando il numero dei computer, si riducono il personale necessario a gestirli, lo spazio per alloggiarli e i kilowatt orari per alimentarli, ottenendo un significativo risparmio di denaro. Infine la virtualizzazione dei server facilita il ripristino dei sistemi in caso di guasto. Le VM vengono memorizzate come file, pertanto per ripristinare un sistema guasto può essere sufficiente copiarne i file su una nuova macchina. Poiché le VM possono presentare configurazioni hardware diverse da quella del computer fisico sul quale vengono eseguite, questo approccio consente anche di ripristinare un sistema, dopo un guasto, su qualsiasi macchina disponibile. Infatti non è necessario utilizzare un sistema fisicamente identico. La virtualizzazione dell'hardware può essere attuata in vari modi; per questo motivo Microsoft offre una serie di tecnologie diverse, che rispondono a esigenze differenti. Sono incluse: Hyper-V: componente di Windows Server 2008, Hyper-V offre la virtualizzazione dell'hardware per server. Virtual Desktop Infrastructure (VDI): basata su Hyper-V e Windows Vista, la tecnologia VDI definisce un metodo per creare desktop virtuali. Virtual PC 2007: scaricabile gratuitamente per Windows Vista e Windows XP, Virtual PC consente la virtualizzazione dell'hardware per sistemi desktop. Microsoft Enterprise Desktop Virtualization (MED-V): utilizzando MED-V, un amministratore può creare VM basate su Virtual PC e comprendenti una o più applicazioni, quindi distribuirle in computer client. Tutte queste tecnologie sono utili in situazioni diverse e vengono descritte più dettagliatamente in seguito, nella presente panoramica. Virtualizzazione della presentazione Gran parte del software attualmente più diffuso è concepito per funzionare e presentare l'interfaccia utente sullo stesso computer. Le applicazioni di Microsoft Office sono un esempio comune, ma ne esistono molti altri. Benché accettare questa situazione predefinita sia appropriato nella maggior parte dei casi, occorre considerare alcuni aspetti negativi. Ad esempio, le organizzazioni che gestiscono molti computer desktop devono assicurarsi che qualsiasi dato sensibile al loro interno sia protetto. Sono inoltre obbligate a spendere molto tempo e denaro per gestire le applicazioni residenti su tali sistemi. In questi casi, la possibilità di eseguire un'applicazione su un server remoto e allo stesso tempo visualizzarne l'interfaccia utente a livello locale - ovvero la virtualizzazione della presentazione - può facilitare le cose. Nella Figura 3 viene illustrato questo sistema di base. 5

6 Figura 3: illustrazione della virtualizzazione della presentazione Come illustrato in figura, questo approccio consente di creare sessioni virtuali, ciascuna delle quali in grado di interagire con un sistema desktop remoto. Le applicazioni attive in tali sessioni si affidano alla virtualizzazione della presentazione per proiettare le loro interfacce utente in remoto. Ogni sessione può eseguire una sola applicazione o presentare all'utente un desktop completo, dotato di varie applicazioni. In ogni caso, diverse sessioni virtuali possono utilizzare la stessa copia installata di un'applicazione. L'esecuzione di applicazioni su un server condiviso come questo offre diversi vantaggi, tra i quali: I dati possono essere centralizzati, tramite l'archiviazione sicura su un server centrale, anziché su più computer desktop. In questo modo si aumenta la protezione, in quanto le informazioni non si disperdono fra numerosi sistemi diversi. Il costo di gestione delle applicazioni può essere notevolmente ridotto. Anziché aggiornare ogni applicazione su ciascun desktop, ad esempio, è sufficiente modificare solo una singola copia, risiedente sul server. La virtualizzazione della presentazione inoltre consente di utilizzare immagini di sistemi operativi desktop più semplici o periferiche desktop specializzate, denominate comunemente thin client, entrambe in grado di limitare i costi di gestione. Le organizzazioni non devono più preoccuparsi sulle incompatibilità fra un'applicazione e un sistema operativo desktop. Benché anche la virtualizzazione dei desktop possa risolvere questo problema, come descritto in precedenza, talvolta è più semplice eseguire un'applicazione su un server centrale, quindi avvalersi della virtualizzazione della 6

7 presentazione per rendere tale applicazione accessibile a client dotati di qualsiasi sistema operativo. A volte la virtualizzazione della presentazione può migliorare le prestazioni. Ad esempio, si consideri un'applicazione client/server che trasferisce grandi quantità di dati da un database centrale a un client. Se il collegamento di rete fra il client e il server è lento o congestionato, anche l'applicazione risulterà rallentata. Un modo per migliorare le prestazioni è eseguire l'intera applicazione, ovvero sia il client che il server, su un computer dotato di una connessione al database a elevata larghezza di banda, quindi utilizzare la virtualizzazione della presentazione per rendere disponibile tale software ai relativi utenti. La tecnologia sviluppata da Microsoft per la virtualizzazione della presentazione è nota come Servizi terminal Windows. Questo componente, rilasciato per la prima volta per Windows NT 4, ora fa parte della dotazione standard di Windows Server Servizi terminal consente l'esecuzione di un'ordinaria applicazione desktop di Windows su un computer server condiviso e, allo stesso tempo, la presentazione della sua interfaccia utente su un sistema remoto, quale un computer desktop o un thin client. Anche se le interfacce remote non sono sempre state visualizzate mediante la virtualizzazione, questa prospettiva può suggerire come trarre vantaggio da una tecnologia tanto largamente utilizzata. Virtualizzazione dell'applicazione La virtualizzazione offre una visione astratta di alcune risorse di elaborazione. Ad esempio, un sistema operativo, invece di essere eseguito direttamente su un computer fisico, grazie alla virtualizzazione dell'hardware può funzionare su un'astrazione software di un computer. Analogamente, la virtualizzazione della presentazione consente di astrarre l'interfaccia utente di un'applicazione su una periferica remota. In entrambi i casi, la virtualizzazione aggiunge flessibilità, rendendo meno vincolante una relazione fra componenti. Un altro legame che può trarre vantaggio da un maggior livello di astrazione è il collegamento fra un'applicazione e il sistema operativo sul quale viene eseguita. Ogni applicazione dipende dal proprio sistema operativo per una serie di servizi, quali l'allocazione della memoria, i driver di periferica e altro ancora. Le incompatibilità fra un'applicazione e il relativo sistema operativo possono essere risolte dalla virtualizzazione dell'hardware o della presentazione, come descritto in precedenza. Ma come affrontare le incompatibilità fra due applicazioni installate nella stessa istanza di un sistema operativo? Di solito, le applicazioni condividono vari elementi con altre applicazioni nello stesso sistema, ma tale condivisione non è priva di problemi. Ad esempio, un'applicazione per funzionare potrebbe richiedere una versione specifica di una DLL (Dynamic Link Library), mentre per un'altra applicazione nel sistema potrebbe essere necessaria una versione diversa della stessa DLL. Installando entrambe le applicazioni si crea un grave conflitto di DLL, ovvero una situazione in cui la versione della DLL richiesta da un'applicazione sovrascrive la versione necessaria per l'altra applicazione. Per evitare questi casi, le organizzazioni di frequente eseguono test esaurienti prima di installare una nuova applicazione: un approccio praticabile ma lungo e costoso. La virtualizzazione dell'applicazione risolve il problema creando copie specifiche per applicazione di tutte le risorse condivise, come illustrato nella Figura 4. Gli elementi problematici che un'applicazione potrebbe condividere con altre nel sistema (voci del Registro di sistema, DLL specifiche e altro) vengono integrati nella dotazione dell'applicazione stessa, creando un'applicazione virtuale. Quando un'applicazione virtuale viene distribuita, utilizza una propria copia di tali risorse condivise. 7

8 Figura 4: illustrazione della virtualizzazione dell'applicazione Grazie alla virtualizzazione dell'applicazione, le operazioni di distribuzione risultano enormemente semplificate. Poiché le applicazioni non competono più per le versioni delle DLL o per altri aspetti condivisi dell'ambiente, non è più necessario testare nuove applicazioni alla ricerca di conflitti con quelle esistenti, prima di implementarle. Inoltre, come suggerito dalla Figura 4, queste applicazioni virtuali possono essere eseguite insieme alle applicazioni ordinarie, in quanto non occorre virtualizzare tutti i componenti. La virtualizzazione dell'applicazione Microsoft, denominata in breve App-V, è la tecnologia sviluppata da Microsoft per questo settore. Un amministratore App-V può creare applicazioni virtuali, quindi distribuirle come necessario. Fornendo una visualizzazione astratta delle parti principali del sistema, la virtualizzazione dell'applicazione riduce il tempo e le spese necessari per distribuire e aggiornare le applicazioni. Altre tecnologie di virtualizzazione In questa panoramica vengono considerati tutti e tre i tipi di virtualizzazione: dell'hardware, della presentazione e dell'applicazione. Comunque, tipi analoghi di astrazione vengono utilizzati anche in altri contesti. Fra i più importanti, è opportuno citare la virtualizzazione della rete e la virtualizzazione dell'archiviazione. L'espressione virtualizzazione della rete è associata a concetti eterogenei. Forse il più comune è l'idea di una rete privata virtuale (VPN, Virtual Private Network). Nelle reti VPN l'astrazione riguarda la connessione di rete, in quanto un utente remoto può accedere alla rete interna di un'organizzazione proprio come se vi fosse fisicamente connesso. Le reti VPN sono un concetto largamente implementato e possono basarsi su varie tecnologie. Oggi, negli ambienti Microsoft, 8

9 le principali tecnologie VPN sono Internet Security and Acceleration (ISA) Server 2006 e Internet Application Gateway Anche l'espressione virtualizzazione dell'archiviazione è piuttosto diffusa. In termini generali, indica fornire una visualizzazione logica e astratta delle periferiche di archiviazione fisiche; una prospettiva che in pratica comprende qualsiasi dispositivo di archiviazione, eccetto le unità disco collegate localmente. Un esempio molto semplice è il reindirizzamento delle cartelle in Windows, grazie al quale le informazioni in una cartella possono essere archiviate in qualsiasi unità accessibile tramite la rete. In questa categoria rientrano anche approcci molto più potenti (e complessi), quali le reti SAN (Storage Area Network) e altre. Qualunque approccio si scelga, i vantaggi della virtualizzazione dell'archiviazione sono analoghi a quelli di qualsiasi altro tipo di virtualizzazione: un livello di astrazione maggiore e un legame meno vincolante fra i componenti. Gestione di un ambiente virtualizzato Le tecnologie di virtualizzazione offrono un'ampia gamma di vantaggi. Tuttavia, man mano che l'ambiente IT di un'organizzazione diventa sempre più virtualizzato, aumenta anche il suo livello di astrazione. Una maggiore astrazione può fare aumentare la complessità, rendendo più difficile per il personale IT controllare il proprio ambiente. Il corollario è ovvio: se un mondo virtualizzato non viene gestito adeguatamente, i vantaggi possono annullarsi. Ad esempio, si consideri cosa accade quando i carichi di lavoro di numerosi computer server esistenti vengono trasferiti in computer virtuali in esecuzione su un server singolo. Quest'ultimo computer fisico ora è importante per l'organizzazione quanto tutti i sistemi che ha sostituito. Se dovesse subire un guasto, determinerebbe una situazione di grave emergenza. Un ambiente virtualizzato non gestito adeguatamente può risultare meno affidabile e forse più costoso della sua controparte non virtualizzata. Per risolvere il problema, Microsoft offre una famiglia di prodotti concepiti per la gestione dei sistemi. In linea di massima, le specifiche di gestione di un ambiente virtualizzato sono analoghe a quelle degli ambienti fisici, pertanto si possono utilizzare gli stessi strumenti. Ciò è positivo, in quanto consente a chi si occupa di gestire gli ambienti di avvalersi delle stesse competenze e conoscenze per entrambi. Tuttavia, rimangono casi in cui è preferibile utilizzare strumenti finalizzati esplicitamente alla virtualizzazione. Con System Center Operations Manager 2007, System Center Configuration Manager 2007 R2 e System Center Virtual Machine Manager 2008, Microsoft fornisce prodotti sviluppati per entrambe le situazioni. Una sfida essenziale nella gestione dei sistemi riguarda il monitoraggio e la gestione dell'hardware e del software negli ambienti distribuiti. System Center Operations Manager 2007 è il prodotto leader di Microsoft per rispondere a tale preoccupazione. Consentendo al personale operativo di monitorare sia il software in esecuzione nei computer fisici, sia questi ultimi, Operations Manager permette di sapere cosa accade nell'ambiente. Inoltre il personale può rispondere in modo appropriato, eseguendo attività e intervenendo come necessario per risolvere i problemi, man mano che si presentano. Considerate le forti somiglianze fra ambienti fisici e virtuali, Operations Manager può inoltre essere utilizzato per monitorare e gestire macchine virtuali e altri aspetti del mondo virtualizzato. Un altro inevitabile motivo di preoccupazione per chi deve gestire un ambiente informatico riguarda l'installazione del software e la gestione della sua configurazione. Benché sia possibile eseguire queste attività manualmente, le soluzioni automatizzate rappresentano un approccio molto più indicato in tutti gli ambienti, tranne quelli più piccoli. Per rispondere a questa esigenza, Microsoft offre System Center Configuration Manager 2007 R2. Analogamente a Operations 9

10 Manager, Configuration Manager gestisce gli ambienti virtuali in modo molto simile a quelli fisici. Ancora una volta, lo stesso strumento è utilizzabile in entrambe le situazioni. Sia Operations Manager che Configuration Manager sono concepiti per le organizzazioni più grandi, con personale IT più specializzato. E per le aziende di medie dimensioni? Anche se utilizzare in combinazione questi due prodotti è certamente possibile, Microsoft offre uno strumento più semplice per gli ambienti meno complessi: System Center Essentials 2007, che implementa le funzionalità più importanti di Operations Manager e Configuration Manager. Come i suoi fratelli maggiori, visualizza le tecnologie virtuali in modo molto simile ai sistemi fisici e, di conseguenza, può essere utilizzato per gestire entrambi. Gli strumenti che supportano sia gli ambienti fisici che quelli virtuali sono particolarmente interessanti. E tuttavia, esistono ambienti con decine, o persino centinaia, di VM installate. Come vengono create queste macchine virtuali? Come vengono eliminate? E come vengono eseguite altre funzioni di gestione specifiche per le VM? Per rispondere a queste domande è necessario uno strumento concepito per gestire la virtualizzazione dell'hardware. La risposta di Microsoft, per le VM di Windows, è System Center Virtual Machine Manager Fra l'altro, grazie a questo strumento è più semplice per il personale operativo scegliere carichi di lavoro per la virtualizzazione, creare le VM che li eseguiranno e trasferire applicazioni alle loro nuove ubicazioni. Per comprendere il quadro generale della virtualizzazione è necessario scoprire come gestire un ambiente virtualizzato. Inoltre occorre comprendere le stesse tecnologie di virtualizzazione. Per facilitare le cose, nella sezione successiva verrà esaminata dettagliatamente ogni offerta di virtualizzazione di Microsoft. Tecnologie di virtualizzazione di Microsoft Ogni tecnologia di virtualizzazione crea versioni astratte delle risorse IT, in modi diversi, per renderle più utili. Indipendentemente dalla risorsa in oggetto - un computer, l'interfaccia utente di un'applicazione o l'ambiente di esecuzione - la virtualizzazione si riduce a questo concetto fondamentale. E, anche se tutte queste tecnologie sono importanti, si può tranquillamente sostenere che oggi è la virtualizzazione dell'hardware a riscuotere maggiore attenzione. Per questo motivo, è il punto di partenza migliore per la panoramica sulle tecnologie di virtualizzazione. Virtualizzazione dell'hardware Nel settore dell'it, molti trend dipendono da una tendenza generale sottostante: la crescita esponenziale nella potenza di elaborazione descritta dalla legge di Moore. Uno degli approcci per realizzare l'entità di questa crescita è comprendere che, nei prossimi due anni, la capacità dei processori registrerà un aumento equivalente a quello che ha conosciuto dall'alba della sua storia. Considerato un tale indice di crescita, diventa sempre più difficile tenere occupati i computer. Se si unisce a questo aspetto la difficoltà di eseguire diversi carichi di lavoro forniti da applicazioni differenti in un singolo sistema operativo, si ottiene un grande numero di server sottoutilizzati. A ciascuno di questi computer server sono associati dei costi di acquisto, ubicazione, esecuzione e gestione. Ne consegue che una tecnologia volta ad aumentare l'utilizzo dei server sarebbe particolarmente interessante. La virtualizzazione dell'hardware è proprio questa tecnologia e, senza dubbio, è decisamente attraente. Anche se il concetto di virtualizzazione dell'hardware risale a 40 anni fa, solo adesso sta diventando dominante per gli ambienti informatici mainstream. In un futuro non troppo lontano, 10

11 è facile prevedere che la maggior parte delle applicazioni verrà distribuita su server virtualizzati, anziché su computer fisici dedicati. I vantaggi sono semplicemente troppo significativi per essere ignorati. Per consentire ai clienti di Windows di approfittarne, oggi Microsoft offre due essenziali tecnologie di virtualizzazione dell'hardware: Hyper-V per server e Virtual PC 2007 per desktop. Su queste tecnologie si basano anche altre offerte Microsoft, quali Virtual Desktop Infrastructure (VDI) e l'imminente Microsoft Enterprise Desktop Virtualization (MED-V). Le tecnologie di cui sopra vengono descritte nelle sezioni seguenti. Hyper-V Il problema principale nella virtualizzazione dell'hardware è la creazione di macchine virtuali tramite il software. Il metodo più efficiente a questo scopo consiste nell'affidarsi a un sottile strato di software noto come hypervisor, eseguito direttamente sull'hardware. Hyper-V, parte di Windows Server 2008, è l'hypervisor di Microsoft. Ogni VM fornita da Hyper-V è completamente isolata dalle altre, in quanto viene eseguita su un proprio sistema operativo guest. Di conseguenza, l'esecuzione del carico di lavoro di ciascuna avviene come se si svolgesse su un proprio server fisico. Nella Figura 5 viene illustrato questo sistema di base. Figura 5: illustrazione di Hyper-V in Windows Server 2008 Come illustrato nella figura, le VM nel mondo di Hyper-V corrispondono a partizioni. Una di queste, la partizione padre, deve eseguire Windows Server Le partizioni figlio possono eseguire qualsiasi altro sistema operativo supportato, compresi Windows Server 2008, Windows Server 2003, Windows Server 2000, Windows NT 4.0 e distribuzioni di Linux quali SUSE Linux. Per creare e gestire nuove partizioni, un amministratore può utilizzare uno snap-in MMC in esecuzione nella partizione padre. 11

12 Si tratta di un approccio sostanzialmente diverso dalla precedente tecnologia server di Microsoft per la virtualizzazione dell'hardware. Virtual Server 2005 R2, la tecnologia di virtualizzazione utilizzata con Windows Server 2003, operava prevalentemente basandosi sul sistema operativo, anziché come hypervisor. Una differenza importante fra questi due approcci è che il supporto di basso livello fornito dall'hypervisor di Windows consente di attuare la virtualizzazione in modo più efficiente, ottenendo prestazioni migliori. Anche altri aspetti di Hyper-V sono concepiti per ottimizzare le prestazioni. Ad esempio, grazie a Hyper-V è possibile assegnare più CPU a una singola VM. Inoltre Hyper-V è una tecnologia a 64 bit nativa (in realtà, fa parte di tutte e tre le edizioni a 64 bit di Windows Server 2008: Standard, Enterprise e Data Center, ma non è disponibile per le edizioni a 32 bit). Il grande spazio di memoria fisica che ciò rende disponibile è molto utile quando numerose macchine virtuali devono essere eseguite su un singolo server fisico. Hyper-V inoltre consente alle VM che supporta di avere a disposizione fino a 64 gigabyte di memoria per ciascuna. Inoltre, anche se si tratta di una tecnologia a 64 bit, Hyper-V supporta le VM sia a 32 bit che a 64 bit. Ciò significa che entrambi i tipi di VM possono essere eseguiti simultaneamente su un singolo computer dotato di Windows Server Indipendentemente dal sistema operativo utilizzato, ogni VM richiede spazio di archiviazione. Per soddisfare questa esigenza, Microsoft ha definito il nuovo formato dei dischi rigidi virtuali (VHD, Virtual Hard Disk). Un VHD in pratica è semplicemente un file, ma una macchina virtuale lo riconosce come un'unità disco collegata. I sistemi operativi guest e le relative applicazioni si affidano a uno o più VHD per l'archiviazione. Al fine di stimolarne l'adozione nel settore, Microsoft ha incluso la specifica VHD nella propria Open Specification Promise (OSP), rendendo questo formato disponibile gratuitamente per l'implementazione. Inoltre poiché Hyper-V utilizza lo stesso formato VHD di Virtual Server 2005 R2, la migrazione dei carichi di lavoro da questa tecnologia precedente è relativamente lineare. Windows Server 2008 include un'opzione denominata Server Core che consente di installare solo un sottoinsieme limitato di funzioni del sistema. In questo modo si semplifica la gestione e si riducono le possibili minacce alla protezione del sistema. L'opzione rappresenta la scelta consigliata per i server che distribuiscono Hyper-V. Tuttavia, i sistemi che la utilizzano non supportano l'interfaccia utente grafica, per cui non possono eseguire localmente lo snap-in di gestione della virtualizzazione di Windows Server. D'altra parte, la gestione delle VM può essere effettuata in remoto tramite Virtual Machine Manager. È inoltre possibile distribuire Windows Server 2008 in una configurazione tradizionale non virtualizzata. In tal caso, Hyper-V non viene installato e il sistema operativo viene eseguito direttamente sull'hardware. Oggi la virtualizzazione dell'hardware è una tecnologia mainstream. La decisione da parte di Microsoft di farne un componente fondamentale di Windows ne sottolinea soltanto l'importanza. Dopo probabilmente la più lunga adolescenza nella storia dell'informatica, questa utilissima idea ha finalmente raggiunto la maturità. Virtual Desktop Infrastructure (VDI) Le VM fornite da Hyper-V sono utilizzabili in molti modi diversi. Ricorrendo a un approccio denominato Virtual Desktop Infrastructure, ad esempio, si può utilizzare Hyper-V per eseguire desktop client su un server. Nella Figura 6 viene illustrato questo concetto. 12

13 Figura 6: illustrazione di Virtual Desktop Infrastructure Come illustrato nella figura, VDI esegue un'istanza di Windows Vista in ogni partizione figlio di Hyper-V (ovvero le relative VM). Vista offre il supporto integrato del protocollo RDP (Remote Desktop Protocol), che consente di accedere in remoto alla sua interfaccia utente. Il computer client può essere qualsiasi sistema dotato di supporto RDP: Macintosh, Windows o thin client. Se tutto questo ricorda la virtualizzazione della presentazione, è vero: il protocollo RDP è stato creato per i Servizi terminal Windows. Ma con VDI non è necessario distribuire una tecnologia esplicita di virtualizzazione della presentazione: Hyper-V e Vista fanno tutto da soli. Analogamente alla virtualizzazione della presentazione, VDI fornisce a ogni utente un proprio desktop, ma senza i costi e i rischi per la protezione associati all'installazione e alla gestione di tali sistemi su computer client. Un altro vantaggio potenziale consiste nella possibilità di ridistribuire per altri scopi notturni i server utilizzati per VDI durante il giorno. Ad esempio, quando gli utenti tornano a casa al termine della giornata di lavoro, un amministratore potrebbe utilizzare Virtual Machine Manager per archiviare le loro VM, quindi caricarne altre, dedicate all'esecuzione di carichi di lavoro differenti, come l'elaborazione in batch notturna. Quindi, all'inizio del giorno di lavoro successivo, si potrebbero ripristinare i desktop di tutti gli utenti. Grazie a questo approccio, basato su desktop ospitati, è possibile utilizzare l'hardware con maggiore efficienza e semplificare la gestione di un ambiente distribuito. 13

14 Virtual PC 2007 Oggi, l'aspetto commercialmente più importante della virtualizzazione dell'hardware è la capacità di consolidare carichi di lavoro da più server fisici su un computer singolo. Ma può anche essere utile eseguire sistemi operativi guest su un computer desktop. Virtual PC 2007, illustrato nella Figura 7, è concepito per queste situazioni. Figura 7: illustrazione di Virtual PC 2007 Virtual PC è supportato in Windows Vista e Windows XP e può eseguire un'ampia gamma di sistemi operativi guest x86. Fra questi sono inclusi Windows Vista, Windows XP, Windows 2000, Windows 98, OS/2 Warp e altri. Virtual PC inoltre utilizza per l'archiviazione lo stesso formato VHD di Hyper-V e Virtual Server 2005 R2. Come illustrato nella Figura 7, comunque, Virtual PC segue un approccio diverso da Hyper-V: non utilizza un hypervisor. Al contrario, per eseguire il software di virtualizzazione si sfrutta prevalentemente il sistema operativo del computer client, in modo molto simile a Virtual Server 2005 R2. Benché questo approccio si dimostri normalmente meno efficiente della virtualizzazione basata su hypervisor, è abbastanza rapido per molte, se non per la maggior parte, delle applicazioni desktop. Inoltre le applicazioni native possono essere eseguite parallelamente a quelle attive nelle VM, per cui il calo di prestazioni si avverte solo quando necessario. Il futuro: Microsoft Enterprise Desktop Virtualization (MED-V) Come la virtualizzazione dei server offerta da Hyper-V è utilizzabile in molti modi diversi, la virtualizzazione dei desktop di Virtual PC si presta a vari scopi. Un esempio può essere Microsoft Enterprise Desktop Virtualization, il cui rilascio è pianificato per il Grazie a MED-V, i client con Virtual PC installato possono ricevere immagini di VM preconfigurate da un server MED-V. Nella Figura 8 viene illustrato questo sistema di base. 14

15 Figura 8: illustrazione di Microsoft Desktop Virtualization (MED-V) Un computer client potrebbe eseguire alcune applicazioni in modalità nativa e altre in VM, come illustrato a sinistra nella figura, oppure tutte le proprie applicazioni in una o più VM, come si può notare a destra. In ogni caso, un amministratore centrale sarà in grado di creare e fornire ai computer client immagini VM con funzionalità complete. Tali immagini, che potranno contenere un'applicazione singola o più applicazioni, renderanno possibile fornire su richiesta tutto o parte del desktop di un utente. Ad esempio, si supponga che sui computer client di un'organizzazione sia stato installato Vista, ma sia ancora necessario utilizzare un'applicazione supportata da Windows XP. Un amministratore può creare una VM che esegue Windows XP e solo questa applicazione, quindi affidarsi al server MED-V per fornire tale VM ai computer client che la richiedono. Un'applicazione con questa configurazione può sembrare simile a qualsiasi altra, in quanto l'utente l'avvia dal menu Start e ne visualizza solo l'interfaccia, mentre in realtà viene eseguita in modo sicuro nella propria macchina virtuale. 15

16 Virtualizzazione della presentazione: Servizi terminal Windows Servizi terminal Windows è disponibile da diversi anni e non è sempre stato considerato una tecnologia di virtualizzazione. Eppure, vederlo in questa luce è utile, se non altro perché aiuta a comprendere cosa sta accadendo oggi: una risorsa diventa un'astrazione e offre all'utente solo il necessario. Come la virtualizzazione dell'hardware fornisce a un sistema operativo solo ciò che occorre, ovvero l'illusione di componenti hardware reali, la virtualizzazione della presentazione offre a un utente ciò di cui ha veramente bisogno: un'interfaccia utente. In questa sezione viene riportata una breve descrizione di Servizi terminal di Windows Server 2008, la versione più recente di questa tecnologia Microsoft. Oggi normalmente il software interagisce con gli utenti tramite uno schermo, una tastiera e un mouse. A tale scopo, un'applicazione può fornire un'interfaccia utente grafica per un utente locale. Ma esistono numerose situazioni in cui consentire a un utente di accedere a un'applicazione remota come se fosse locale rappresenta un approccio migliore. Rendere l'interfaccia utente dell'applicazione disponibile in remoto, ovvero la virtualizzazione della presentazione, è un metodo efficace per ottenere questo risultato. Come illustrato nella Figura 9, Servizi terminal di Windows Server 2008 lo consente. Figura 9: illustrazione di Servizi terminal di Windows Server

17 Servizi terminal è compatibile con le applicazioni standard Windows: non richiede modifiche. Al contrario, consente di presentare in rete un intero desktop, completo delle interfacce utente di tutte le applicazioni. In alternativa, come illustrato nella Figura 9, sul desktop locale di un utente è possibile visualizzare solo l'interfaccia di una singola applicazione. Questa opzione si basa su Remote App di Servizi terminal, una nuova funzionalità di Windows Server Con RemoteApp di Servizi terminal, l'interfaccia utente di un'applicazione viene visualizzata sul desktop come se l'applicazione fosse eseguita a livello locale. In pratica, un'applicazione a cui si ha avuto accesso tramite RemoteApp di Servizi terminal viene visualizzata nella Barra delle applicazioni ed è avviabile come il software locale: dal menu Start, tramite un collegamento o in altro modo. Entrambe le opzioni, ovvero la visualizzazione di un desktop completo o solo di un'applicazione singola, si basano su Connessione desktop remoto. In esecuzione su un computer client, il software comunica con Servizi terminal mediante il protocollo RDP citato in precedenza, inviando solo i segnali relativi alla pressione dei tasti e ai movimenti del mouse, oltre ai dati sullo schermo. Un approccio minimalista come questo consente a RDP di operare su connessioni a bassa larghezza di banda, come le linee di connessione remota. RDP inoltre effettua la crittografia dei dati, permettendo un accesso più protetto alle applicazioni. La funzionalità Connessione desktop remoto è supportata solo in Windows XP e Windows Vista, ma anche le versioni precedenti di Windows forniscono client di Servizi terminal. Sono comunque possibili altre opzioni client, inclusi Pocket PC e Apple Macintosh. Per l'accesso tramite browser, un client con supporto di RDP è disponibile come controllo ActiveX e offre alle applicazioni un accesso basato sul Web. Servizi terminal Windows inoltre fornisce altro supporto per accedere alle applicazioni via Web. Anziché richiedere l'intero client di Connessione desktop remoto, ad esempio, la funzionalità Accesso Web di Servizi terminal consente di accedere a singole applicazioni (mediante RemoteApp di Servizi terminal) e desktop completi utilizzando un browser Web. La versione 2008 inoltre comprende Gateway di Servizi terminal, che incapsula il traffico RDP in HTTPS. Ciò offre agli utenti all'esterno del firewall di un'organizzazione un accesso più protetto alle applicazioni interne senza utilizzare una VPN. La virtualizzazione della presentazione trasferisce la maggior parte delle operazioni di un'applicazione dal desktop di un utente a un server condiviso. Assicurare agli utenti la velocità di risposta di cui hanno bisogno può richiedere notevoli risorse di elaborazione, in particolare in un ambiente di grandi dimensioni. Per risolvere questo problema, Servizi terminal consente di creare server farm che distribuiscono il carico di elaborazione fra più computer. Servizi terminal inoltre può tenere traccia del sistema al quale è connesso un utente, quindi consentire a quest'ultimo di connettersi nuovamente a tale sistema se si disconnette o se la connessione si interrompe. Benché non sia appropriata per qualsiasi situazione, la virtualizzazione della presentazione può rappresentare la scelta ideale per un certo numero di scenari. Virtualizzazione dell'applicazione: virtualizzazione dell'applicazione Microsoft (App-V) Sia la virtualizzazione dell'hardware che la virtualizzazione della presentazione sono concetti familiari per molti utenti. La virtualizzazione dell'applicazione è un'idea più recente, ma semplice da comprendere. Come descritto in precedenza, l'obiettivo principale di questa tecnologia è evitare conflitti fra applicazioni in esecuzione sullo stesso computer. A tale scopo, in ogni applicazione virtuale sono incluse copie specifiche per applicazione di tutte le risorse potenzialmente condivise. Nella Figura 10 viene illustrato come la virtualizzazione dell'applicazione Microsoft (nota inizialmente come SoftGrid) renda possibile tale accorgimento. 17

18 Figura 10: illustrazione della virtualizzazione dell'applicazione Microsoft Come illustrato nella Figura 10, è possibile archiviare le applicazioni virtuali su un computer centrale dotato di System Center Application Virtualization Management Server (come descritto in seguito, poiché anche System Center Configuration Manager 2007 R2 può assumere lo stesso ruolo, non è necessario ricorrere a questo server specializzato). Quando un utente avvia per la prima volta un'applicazione virtuale, il server invia il relativo codice al sistema dell'utente mediante un processo denominato flusso. Quindi l'applicazione virtuale viene eseguita, probabilmente in parallelo ad altro software non virtuale nello stesso computer. Dopo questo download iniziale, le applicazioni vengono archiviate in una cache App-V locale sul computer. Per l'utilizzo futuro dell'applicazione si ricorre al codice nella cache, pertanto il flusso è necessario solo per il primo accesso a un'applicazione. Dal punto di vista dell'utente, un'applicazione virtuale è simile a qualsiasi altra. Può essere stata avviata dal menu Start di Windows, da un'icona sul desktop o in altri modi. L'applicazione è visibile in Gestione attività e può utilizzare stampanti, connessioni di rete e altre risorse sul computer. Ciò accade poiché l'applicazione in realtà viene eseguita a livello locale, sul computer. Comunque, tutte le risorse che utilizza e che potrebbero causare conflitti con altre applicazioni nel sistema sono diventate parte dell'applicazione virtuale stessa. Se ad esempio l'applicazione scrive una voce nel Registro di sistema, tale modifica viene in realtà apportata a una voce memorizzata nell'applicazione virtuale, mentre il Registro di sistema del computer rimane inalterato. Per consentire questo meccanismo, prima del download le applicazioni devono essere pacchettizzate, tramite un processo denominato sequenza. Grazie allo strumento Sequencer di App-V, basato su procedure guidate, un amministratore crea un'applicazione virtuale dalla sua controparte ordinaria. Sequencer non modifica il codice sorgente dell'applicazione, bensì ne 18

19 considera il funzionamento per identificare le informazioni di configurazione condivise utilizzate. Quindi include l'applicazione in un pacchetto con formato App-V, inserendo anche copie di tali informazioni, specifiche per l'applicazione stessa. Se le applicazioni virtuali vengono archiviate in una posizione centrale, per poi essere scaricate su richiesta nel sistema di un utente, la gestione diventa più semplice. Ma se un utente dovesse attendere il download completo di un'applicazione virtuale prima di poter iniziare a utilizzarla, il suo primo accesso sarebbe molto lento. Per evitare questo problema, il processo di flusso di App- V scarica solo il codice indispensabile per eseguire l'applicazione (identificare esattamente di quali parti si tratta rientra nel processo di sequenza). Quindi è possibile scaricare il resto dell'applicazione in background, come necessario. Poiché le applicazioni virtuali scaricate vengono archiviate in una cache fornita da App-V, possono essere eseguite più volte, senza ripetere il download. Quando un utente avvia un'applicazione contenuta nella cache, App-V effettua automaticamente il confronto tra la sua versione e quella del software archiviato al momento nel server centrale. Se sul server è disponibile una nuova versione, qualsiasi parte modificata dell'applicazione viene scaricata nel computer dell'utente. Così è possibile applicare patch e altri aggiornamenti alla copia dell'applicazione virtuale archiviata sul server centrale, quindi distribuirli automaticamente a tutte le copie dell'applicazione conservate nella cache. App-V inoltre consente di utilizzare le applicazioni virtuali in modalità non in linea. Ad esempio, si supponga che il client sia un computer portatile. L'utente può accedere alle applicazioni di cui necessita, causandone il download nella cache di App-V. Dopo di che, può disconnettere il computer portatile dalla rete e utilizzarlo come di consueto. Le applicazioni virtuali vengono eseguite dalla cache del computer. Indipendentemente dal tipo di computer, desktop o portatile, nel quale vengono copiate le applicazioni virtuali, a queste ultime è associata una licenza. Il server tiene traccia delle applicazioni e dei computer che le stanno utilizzando, assumendo il ruolo di posizione centrale per la gestione delle licenze. Alla fine, comunque, ogni applicazione raggiunge la scadenza, quindi l'utente che ha scaricato software sul computer portatile deve contattare il server centrale di App-V per acquisire nuovamente le licenze necessarie. Un'altra difficoltà per i creatori di App-V è stato stabilire quali applicazioni virtuali dovessero essere visibili per ciascun utente. Per risolvere il problema, le applicazioni virtuali vengono assegnate agli utenti in base ai gruppi di Active Directory ai quali appartengono. Se un nuovo utente viene aggiunto a un gruppo, può accedere alle relative applicazioni virtuali di App-V da qualsiasi computer nel dominio. I vantaggi dell'utilizzo delle applicazioni virtuali con i computer desktop e portatili sono evidenti. Ma questa tecnologia può essere utilizzata anche in un altro modo, che potrebbe sembrare meno ovvio. Come le applicazioni sul computer di un utente singolo entrano in conflitto tra loro, possono verificarsi conflitti anche per il software usato con Servizi terminal Windows. Ad esempio, si supponga che un'organizzazione installi due applicazioni sullo stesso computer server di Servizi terminal (di solito denominato semplicemente server terminal) che richiedono versioni diverse della stessa DLL. Un conflitto di questo genere risulta ancora più complesso di quanto non sarebbe sul desktop di un utente, poiché influisce su tutti i client di Servizi terminal basati sul server specifico. Se è necessario rendere disponibili entrambe le applicazioni, la soluzione più comune consiste nel distribuirli su server terminal separati. Anche se risolve il problema, questo metodo lascia sottoutilizzati i server. 19

20 Qui interviene la virtualizzazione dell'applicazione. Se le applicazioni vengono virtualizzate prima di essere caricate su un server terminal, possono evitare i conflitti tipici che conducono all'utilizzo di server separati. Anziché creare sili di server distinti, lasciando tali sistemi sottoutilizzati, le applicazioni virtuali possono essere eseguite su qualsiasi server terminal. In tal modo le organizzazioni possono ridurre il numero di computer server e limitare di conseguenza i costi relativi all'hardware e all'amministrazione. In effetti, un'applicazione virtuale di App-V viene gestita più come una pagina Web che come normale software installato. Un'applicazione virtuale può essere scaricata da un server su richiesta, analogamente a una pagina Web, e come non occorre testare le pagine Web per conflitti potenziali prima di accedervi, non è nemmeno necessario testare le applicazioni virtuali prima di distribuirle. Di nuovo, il concetto sottostante è l'astrazione: fornire una visualizzazione virtuale delle informazioni di configurazione di un'applicazione. Come con altri tipi di virtualizzazione, i vantaggi derivano dall'aumento della separazione fra elementi diversi dell'ambiente IT. Gestione di un ambiente Windows virtualizzato Per molte organizzazioni IT, il costo principale riguarda il personale. Se la virtualizzazione riducesse i costi dell'hardware ma provocasse un aumento dell'impegno di gestione, si tradurrebbe probabilmente in una perdita netta, in quanto il personale ha un costo superiore alle attrezzature. Considerato questo aspetto, risulta essenziale gestire le tecnologie di virtualizzazione con la massima efficacia. In questa sezione viene descritto come gli strumenti di System Center di Microsoft, ovvero Operations Manager, Configuration Manager e Virtual Machine Manager, siano utilizzabili per gestire un ambiente Windows virtualizzato. System Center Operations Manager 2007 Per tutte le organizzazioni, tranne quelle più piccole, gli strumenti necessari per monitorare e gestire i sistemi in un ambiente distribuito costituiscono un requisito inevitabile. Microsoft offre Operations Manager per affrontare questa sfida negli ambienti Windows. Concepito per la gestione di hardware e software in desktop, server e altre periferiche, il prodotto supporta un ampio approccio alla gestione dei sistemi. Gli ambienti informatici contengono numerosi componenti eterogenei: computer server e client, sistemi operativi, database, server di posta e altro ancora. Per gestire tale eterogeneità, Operations Manager si basa su management pack (MP). Ogni MP include conoscenze e altre informazioni relative a come gestire un componente particolare; inoltre ciascuno viene creato da esperti del settore. Ad esempio, Microsoft offre MP per la gestione di Windows, SQL Server, Exchange Server e quasi tutti i propri prodotti aziendali. Sia HP che Dell forniscono MP per gestire i loro computer server, mentre anche molti altri fornitori distribuiscono MP per i loro prodotti. Installando gli MP appropriati, un'organizzazione può avvalersi delle conoscenze dei creatori di un prodotto, al fine di gestirlo con maggiore efficacia. Ciò comprende la gestione di un ambiente tramite la virtualizzazione, come viene illustrato nella Figura

21 Figura 11: Operations Manager in un ambiente virtualizzato Come mostra il sistema a sinistra, Operations Manager è in grado di gestire sia computer fisici, sia macchine virtuali. In pratica, il prodotto opera allo stesso modo in entrambi i casi. Operations Manager si basa su un agente che viene eseguito su ogni computer che gestisce, quindi ogni computer fisico o macchina virtuale integra un proprio agente. Nel diagramma di cui sopra, ad esempio, il sistema a sinistra presenterebbe due agenti: uno per il computer fisico e uno per la VM fornita da Hyper-V. Nella prospettiva di un operatore della console di Operations Manager, entrambi i sistemi sembrano due normali computer Windows e vengono gestiti allo stesso modo. Anziché distribuire strumenti diversi per gestire ambienti fisici e virtuali, Operations Manager applica la stessa interfaccia utente e gli stessi MP a entrambi gli ambienti. Tuttavia, se la gestione dei computer fisici e delle macchine virtuali viene effettuata tramite gli stessi MP, esistono anche MP specifici, concepiti per gestire le tecnologie di virtualizzazione. Ad esempio, l'mp per Hyper-V consente a un operatore di enumerare le VM in esecuzione su un particolare computer fisico, monitorare lo stato di tali VM, nonché effettuare altre operazioni. Grazie all'mp per Servizi terminal Windows, un operatore può monitorare le prestazioni e la disponibilità di questa tecnologia di virtualizzazione della presentazione, mentre l'mp per App-V supporta tipi analoghi di operazioni di gestione. Applicando la stessa tecnologia agli ambienti fisici e virtuali, Operations Manager contribuisce ad assicurare un approccio coerente alla gestione di entrambi i mondi. 21