V rámci veřejného cloudu asi nikdy nezískáme stoprocentní garance nebo kontrolu nad designem a bezpečností poskytovaných služeb. To ale nebrání využití virtualizace na vlastních serverech firem nebo vytvoření privátního cloudu, který bude plně pod kontrolou interního IT dané organizace. Kromě úspor mohou firmy díky virtualizaci nebo vlastnímu privátnímu cloudu dosáhnout i větší spolehlivosti a flexibility IT. Marginální náklady na vytvoření dalšího serveru se na vybudované infrastruktuře blíží nule a konfigurace nového serveru zabere řádově pouze hodiny, nikoliv týdny jako při nutnosti dodávat nový hardware.

Využití cloudu a virtualizace nahrává i fakt, že stále více organizací přesouvá své aplikace do specializovaných datacenter. Provozování serveroven na jednotlivých pobočkách je z hlediska správy serverů a aplikací noční můrou. Servery na pobočkách je nutné v létě klimatizovat, řešit jejich správu, zabezpečení a po čase i obnovu. Zajištění třeba jen zálohovaného napájení je na mnoha místech prakticky nemožné. Po přesunu serverů do datacenter mohou na pobočkách zůstat pouze pracovní stanice. Zaměstnanci mohou na aplikace hostované v datacentrech rovněž většinou zabezpečeně přistupovat přes internet z mobilních zařízení a domácích počítačů.

Jak na virtualizaci?

Nejčastěji využívanými formami virtualizace ve firemním prostředí jsou virtualizace na úrovni operačního systému, plná virtualizace nebo paravirtualizace. Virtualizace na úrovni operačního systému umožňuje konfiguraci několika virtuálních prostředí nebo virtuálních privátních serverů na jednom fyzickém serveru. Z pohledu uživatele se každá část chová jako zcela samostatný server. Při tomto typu virtualizace není možné na jednom fyzickém serveru provozovat více různých operačních systémů. Například na linuxovém serveru je možné takto virtualizovat pomocí open source software OpenVZ.

Plnohodnotná virtualizace vyžaduje, aby se každá důležitá součást hardwaru promítla i v rámci virtuálního stroje. Díky tomu je možné na takto koncipovaných virtuálních strojích provozovat jakýkoliv software, a především jakýkoliv operační systém, který si zvolíme. Plná virtualizace je možná pouze s vhodnou kombinací hardwarových a softwarových elementů, a proto k jejímu významnějšímu rozšíření došlo relativně nedávno. Nyní je ale k dispozici mnoho výrobců softwaru, kteří různé virtualizační platformy nabízejí. K nejznámějším řešením patří VMware, Xen od společnosti Cisco a Hyper-V od Microsoftu.

Cloud vs. virtualizace

Slovo cloud je zpravidla asociováno s poskytováním služeb pro mnoho různých klientů na robustní a zálohované sdílené infrastruktuře. Privátní cloud chápeme tedy jako clusterovou infrastrukturu serverů, které se vzájemně zálohují a na nichž je zprovozněna nějaká virtualizační platforma, která umožní konfigurovat na clusteru separátní virtuální stroje.

Výhodou privátního cloudu by přitom měla být jeho velká spolehlivost a flexibilita a relativně snadná rozšiřitelnost přidáním nebo upgradem fyzických serverů. V praxi žádná aplikace po většinu doby neběží na plný výkon, takže při konfiguraci většího počtu strojů na jedné fyzické infrastruktuře se díky statistickému rozložení zátěže dostáváme k větší efektivitě využití serverů. Na druhou stranu cluster musí být kapacitně naddimenzovaný, aby funkcionalita mohla být nahrazena v případě výpadku některých fyzických komponent jinými částmi clusteru. Návrh a správná konfigurace a správa privátního cloudu vyžadují vyšší míru expertních znalostí oproti virtualizaci na jednom fyzickém serveru. Také licenční politika některých výrobců softwaru někdy nepřeje umístění aplikací do cloudu a rozdíl za poplatky za licence může být tak významný, že se vyplatí určitou aplikaci provozovat na fyzickém serveru. Projekt na vytvoření privátního cloudu a přesun všech firemních aplikací do této infrastruktury nebývá jednoduchý ani levný. Je nutné počítat s relativně velkými vstupními náklady na vybudování infrastruktury. Důležitou a bohužel často opomíjenou součástí takového projektu je, aby firma v rámci IT rovněž upravila své procesy související s konfigurací a provozem serverů.

Kde jsou přínosy virtualizace?

Dle výzkumu provedeného pro společnost CA v roce 2011 bylo 65 procent uživatelů virtualizace nespokojeno s dosaženými úsporami. V šestnácti procentech případů konstatovali uživatelé, že žádných úspor nedosáhli, a v pěti procentech případů dokonce prohlásili, že se jejich náklady v souvislosti s virtualizací zvýšily. Pokud odhlédneme od faktu, že v mnoha organizacích mohl být projekt na virtualizaci serverů špatně připravený nebo provedený a žádná pozitiva uživatelům nepřinesl, tak dalším pravděpodobným vysvětlením je, že mnoho respondentů při kalkulaci přínosů nezohledňuje všechny úspory, zatímco náklady přímo bijí do očí. Typicky náklady na housing a energie nemusí vstupovat do rozpočtu IT oddělení, naopak náklad na servery je třeba opakovaně obhájit jako novou investici. Aktivní IT manažer, který se snaží ušetřit a implementuje změny, může narazit na nejrůznější technické problémy, které okamžitě pocítí celá firma. Proto bývají aplikace často provozovány neefektivním způsobem, protože nikdo nechce zasahovat do systémů, které bez poruch běží. Dalším faktorem, proč je těžké přesně vyhodnotit dopady změn serverové infrastruktury, je i dynamika změn v IT, které se stále vyvíjí. Objemy dat i výkon aplikací neustále stoupají a málokdy je možné porovnávat souměřitelné hodnoty mezi staršími a novějšími serverovými řešeními.

Úspory na spotřebě energie a housingu

Měřením efektivity IT zařízení se zabývá organizace SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation). Pro výkonnost serverů vyvinuli metriku ssj_ops/watt, která měří množství Java operací provedených na jednotlivých serverech vztažené ke spotřebě energie měřené ve Wattech. Metodologie měření vyhodnocuje efektivitu serverů při různých úrovních zatížení (0–100 %) a následně zprůměruje výsledky testů pro daný server. Měření probíhá od roku 2007 a celkem specialisté této společnosti provedli 354 měření serverů prakticky všech významných výrobců. Pokud výsledky měření u jednotlivých serverů, které byly dávány do provozu v jednotlivých kvartálech, zprůměrujeme a vložíme do grafu, získáme představu, jak se dařilo zvyšovat efektivitu serverů v poměru IT výkonu na spotřebovanou energii. Za přibližně pět let vzrostla díky lepší technologii efektivita jedné jednotky energie přepočtené na IT výkon průměrně osmkrát. Největší rozdíl mezi spotřebou starších a nových serverů je při stavu, kdy server běží naprázdno, nebo pouze málo využívá svůj výpočetní výkon. Většina firem sice pracuje v režimu 5×8, servery se však nevypínají, a starší servery tedy velmi neefektivně spotřebovávají elektřinu, když neposkytují žádný výpočetní výkon. Rozdíl ve výkonu serverů z poslední roky je natolik významný, že pokud by se dařilo stejným způsobem například snižovat spotřebu u automobilů, kde si náklady na provoz každý finanční ředitel pečlivě hlídá, a poměr nákladů na provoz (tisíce korun měsíčně) vzhledem k investici (desetitisíce) by byl podobný jako u serverů, všechny firmy by bezpochyby hromadně obnovovaly svůj vozový park. To, že se v posledních letech přesun na nový hardware vyplácí, potvrzuje například strategie Dial Telecomu. Zákazníci využívající službu pronájmu serverů v datacentru si mohou pronajímaný fyzický server po třech letech odkoupit za 99 korun a přesunout své aplikace na nový server. Obnova serverů se díky rostoucí efektivitě ICT zařízení vyplatí pouze na úsporách energie. Kromě toho jsou nové servery méně poruchové a není nutné držet mnoho starých servisních dílů, pro dodavatele je tím pádem levnější poskytovat hardwarovou podporu.

Modelový business case pro virtualizaci

Měření SPECu jsou velmi detailní a je možné z nich vyčíst spotřebu energií a výpočetní výkon při různé úrovni zátěže serverů. Díky tomu je možné detailně vypočítat modelový business case na obnovu serverů stejné značky, kdy by firma nahradila infrastrukturu z roku 2007 výkonnějšími stroji z roku 2012. Předpokládejme, že pro zajištění IT modelové firmy stačí deset serverů značky Supermicro, které firma pořídila v roce 2007 (servery této značky prošly měřeními SPECu v roce 2007 i v roce 2012). V roce 2012 se firma rozhodne tyto servery nahradit jediným serverem téže značky.

Servery z roku 2007:

• 10× Supermicro 6025B-TR+ (Intel Xeon processor L 5160) – prostor v racku 2U
• Průměrná hodnota SPECpower_ssj: 338

Server z roku 2012:

• Supermicro SYS-7047R-72RF – prostor v racku 4U
• Průměrná hodnota SPECpower_ssj: 3 145

Z hlediska výkonu měřeného prostřednictvím metriky ssj je při každé úrovni zatížení serveru server z roku 2012 alespoň osmkrát výkonnější oproti měřenému stroji z roku 2007. Vzhledem k tomu, že situace, kdy všechny aplikace běží na sto procent výkonu serveru, v praxi nenastává, při přechodu na virtualizované řešení mají aplikace pro svůj běh k dispozici téměř vždy více výkonu než při provozu na deseti odlišných fyzických serverech. Komfort uživatelů aplikací (například rychlost odezvy) se tedy zvýší. Naopak spotřeba energie je u nového serveru výrazně nižší než u každého jednoho fyzického serveru z roku 2007. Rozdíl je zvláště patrný, pokud je server málo zatížen.

Pro kalkulaci rozdílu ve spotřebě energií je nutné učinit určité odhady vytížení serverů. Při architektuře na deseti fyzických serverech z roku 2007 budeme předpokládat, že aplikace v průměru pracují dvacet dní v měsíci osm hodin denně a servery zatěžují v průměru na čtyřicet procent (spotřeba 234 W), po zbytek času v měsíci běží ve stand-by módu (spotřeba 191 W). U virtualizovaného řešení předpokládejme vytížení stroje na šedesát procent výkonu po dobu osm hodin denně dvacet dní v měsíci (spotřeba 234 W) a po zbytek doby v měsíci vytížení na úrovni deseti procent (125 W). Náklady na housing serverů z roku 2007 (10×2U) odhadněme na úrovni devět tisíc korun měsíčně, jeden server z roku 2012 (1×4U) stojí zhruba jeden a půl tisíce korun měsíčně. Při této kalkulaci dojdeme k závěru, že celkové měsíční náklady na energie a housing při využití deseti fyzických serverů z roku 2007 dosahují 17 086 Kč, zatímco náklady na jeden nový výkonnější server, který je více než ekvivalentně zastoupí, dosahují pouhých 2 102 Kč. Rozdíl pouze u housingu a energií je tedy takřka patnáct tisíc korun měsíčně. Návratnost investice do virtualizace v tomto případě vychází zhruba na tři měsíce.

Pokud chce firma ušetřit na provozu IT a přitom mít všechny aplikace na vlastních serverech pod přímou kontrolou, zodpovědní IT manažeři by si měli dávat pozor zejména na to, zda jsou jejich servery dostatečně vytížené a zda nemají v provozu zbytečně staré stroje, které neefektivně polykají watty energie při běhu naprázdno. Rostoucí ceny energií a snaha organizací, aby byly o něco zelenější, budou i do budoucna směrovat firmy k častějšímu využití virtualizace, což jim umožní elegantně se zbavovat starých a málo využívaných fyzických serverů.

Dalibor Premus
Autor je vedoucím oddělení produktového managementu společnosti Dial Telecom.