Che cos'è la virtualizzazione dei data center?

La virtualizzazione dei data center è il processo di astrazione dell'infrastruttura IT fisica, server, storage e rete, in risorse software-defined che possono essere raggruppate, automatizzate e gestite come un ambiente unificato. Invece di dedicare singoli server fisici a singoli workload, la virtualizzazione consente a più workload di condividere lo stesso hardware, migliorando l'utilizzo, la flessibilità e l'efficienza operativa nel data center.

Per le organizzazioni che si trovano sotto pressione per modernizzare l'IT e al tempo stesso controllare i costi, la virtualizzazione dei data center costituisce una base strategica. E la posta in gioco è in aumento. Gli analisti del settore prevedono che il cloud computing passerà da un rivoluzionario tecnologico a una necessità aziendale entro il 2028, con previsioni di spesa per il Public Cloud a livello mondiale che supereranno 1.000 miliardi di dollari entro il 2027. La virtualizzazione è la base tecnica che rende possibile questa transizione.

Nel frattempo, l'acquisizione di VMware da parte di Broadcom ha rivoluzionato le strutture dei prezzi, i modelli di licenza e le opzioni di supporto in tutta l'azienda. Le organizzazioni lungimiranti non si limitano a chiedere se continuare a utilizzare VMware, ma stanno ripensando a come creare architetture flessibili in grado di adattarsi indipendentemente dalla piattaforma di virtualizzazione scelta.

Evoluzione della virtualizzazione del data center

La tecnologia di virtualizzazione affonda le sue radici negli anni '60, quando IBM è stata pioniera nei concetti di macchine virtuali per i computer mainframe. Ma l'era moderna è iniziata alla fine degli anni '90 con tecnologie di virtualizzazione x86 che avrebbero trasformato l'IT aziendale.

I primi prodotti di virtualizzazione di VMware nel 1999 hanno segnato un punto di svolta, portando la virtualizzazione ai server x86 commodity. L'adozione precoce è stata guidata dal consolidamento dei server, che ha eseguito più workload su un singolo computer fisico per migliorare i tassi di utilizzo dell'hardware. Secondo il Natural Resources Defense Council, i server non virtualizzati funzionano in genere con un utilizzo del 12-18%. La virtualizzazione porta queste tariffe al 60% o a un livello superiore.

Verso la metà degli anni 2000, la virtualizzazione si è espansa oltre i server:

• Virtualizzazione dello storage: Astrazione dello storage fisico in risorse in pool e gestite a livello centrale
• Virtualizzazione della rete: Disaccoppiamento dei servizi di rete dall'hardware sottostante
• Virtualizzazione desktop: Centralizzazione degli ambienti desktop sui server dei data center per l'accesso remoto

Il prossimo traguardo importante è stato l'emergere di data center software-defined (SDDC), in cui l'elaborazione, lo storage e il networking sono tutti virtualizzati e gestiti tramite l'automazione software. L'architettura SDDC estende il concetto di virtualizzazione dai singoli tipi di risorse all'intero data center, consentendo il provisioning e l'orchestrazione basati su policy.

Oggi, la virtualizzazione dei data center continua a evolversi con tecnologie di container, microVM e calcolo serverless. Il cambiamento più significativo è l'estensione della virtualizzazione oltre gli ambienti on-premise nel public cloud, creando architetture di hybrid cloud che coprono più ambienti.

Tipi di virtualizzazione del data center

La virtualizzazione dei data center non è un'unica tecnologia. È una raccolta di approcci correlati, ciascuno mirato a un livello di infrastruttura diverso.

Virtualizzazione dei server

La virtualizzazione dei server è la forma più consolidata e utilizza un hypervisor per suddividere un server fisico in più macchine virtuali (VM). Ogni macchina virtuale esegue i propri Operating System e applicativi in modo isolato. Questo è il fondamento dei data center più moderni.

Virtualizzazione dello storage

La virtualizzazione dello storage riunisce lo storage fisico da più dispositivi in un'unica unità logica gestita tramite software. Elimina i silos di storage, semplifica la gestione della capacità e abilita data services avanzati come thin provisioning, tiering automatizzato e replica, il tutto senza legare le operazioni a hardware specifico.

Virtualizzazione della rete e SDN

La virtualizzazione della rete astrae switch, router e firewall in strutture software-defined. Il software-defined networking (SDN) porta tutto questo a un livello superiore separando il piano di controllo della rete dal piano dati, consentendo la gestione centralizzata, la programmabilità e l'automazione. Insieme alla virtualizzazione del data center, l'SDN consente un provisioning più rapido dei servizi di rete e una maggiore sicurezza tramite la microsegmentazione.

Virtualizzazione desktop (VDI)

Virtual Desktop Infrastructure (VDI) ospita ambienti desktop su server centralizzati anziché su singoli endpoint. Gli utenti accedono ai desktop da remoto da qualsiasi dispositivo con una connessione di rete. Il VDI semplifica la gestione dei desktop, rafforza la sicurezza mantenendo i dati nel data center e supporta il lavoro remoto su vasta scala.

Virtualizzazione delle applicazioni

La virtualizzazione delle applicazioni separa le applicazioni dal Operating System operativo sottostante, confezionandole in containers isolati o ambienti virtuali. Ciò consente di eseguire le applicazioni su qualsiasi sistema compatibile senza installazione tradizionale, semplificando il deployment e riducendo i conflitti tra le applicazioni.

Componenti fondamentali della virtualizzazione dei data center

Hypervisor: La base

Al centro della virtualizzazione c'è l'hypervisor, un livello software che astrae l'hardware fisico e alloca le risorse alle macchine virtuali. Gli hypervisor sono disponibili in due tipi:

• Gli hypervisor di tipo 1 (bare metal) si installano direttamente sull'hardware e gestiscono le macchine virtuali senza un Operating System sottostante. Esempi includono VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, KVM e Nutanix AHV.
• Gli hypervisor di tipo 2 (in hosting) vengono eseguiti su un Operating System convenzionale. VMware Workstation e Oracle VirtualBox sono esempi comuni, in genere utilizzati per lo sviluppo e i test invece che per i workload di produzione.

L'hypervisor gestisce l'allocazione di CPU, memoria, storage e rete in tutte le macchine virtuali su un host, mantenendo l'isolamento tra i workload e abilitando funzionalità come la migrazione live, spostando le macchine virtuali in esecuzione tra gli host fisici senza downtime.

Risorse di elaborazione, storage e rete virtualizzate

La virtualizzazione dei server trasforma le risorse di calcolo fisico in pool che possono essere allocati dinamicamente. I costrutti chiave includono macchine virtuali, pool di risorse e allocazione CPU/memoria virtuale.

La virtualizzazione dello storage astrae lo storage fisico in risorse logiche gestite centralmente. La scelta dell'architettura storage influisce direttamente sulle performance della virtualizzazione. Gli approcci tradizionali spesso creano silos di storage, mentre una piattaforma di storage unificata fornisce performance costanti e una gestione semplificata in tutti i workload virtualizzati.

La virtualizzazione della rete crea reti virtuali sottoposte a provisioning e gestite in modo indipendente dall'infrastruttura fisica, fornendo l'agilità necessaria per modificare rapidamente e proteggere la connettività di rete per i workload virtualizzati.

Gestione e orchestrazione

L'unione di questi componenti è un livello di gestione e orchestrazione che fornisce un controllo unificato sull'ambiente virtualizzato, tra cui il monitoraggio delle risorse, il provisioning automatizzato, la pianificazione della capacità e la gestione del ciclo di vita. Negli ambienti SDDC, questo livello può automatizzare l'intero stack dell'infrastruttura tramite workflow basati su policy.

Vantaggi aziendali della virtualizzazione del data center

Ottimizzazione delle risorse ed efficienza dei costi

La virtualizzazione migliora notevolmente l'utilizzo delle risorse. L'analisi di settore indica che le aziende in genere riscontrano miglioramenti nell'utilizzo dell'hardware dal 15% al 65% dopo l'adozione della virtualizzazione, riducendo l'ingombro dell'hardware di circa il 40% e il consumo energetico fino al 30% nei deployment su larga scala.

I vantaggi specifici in termini di costi includono:

• Aumento dell'utilizzo dell'hardware: Consolidamento di più workload su un minor numero di server fisici
• Ingombro ridotto del data center: Riduzione significativa dei requisiti di spazio
• Riduzione dei consumi energetici: Riduzione dei costi di alimentazione e raffreddamento
• Ciclo di vita hardware esteso: Migrazione dei workload a server più recenti secondo i tuoi ritmi

Maggiore agilità operativa

• Provisioning accelerato: Implementazione di nuovi server virtuali in pochi minuti anziché in giorni o settimane
• Allocazione dinamica delle risorse: Riallocazione delle risorse di elaborazione, storage e rete in base alla domanda effettiva
• Test e sviluppo semplificati: Creazione rapida di ambienti di dev/test isolati, quindi eliminazione al termine
• Manutenzione semplificata: Esecuzione di operazioni come patch e aggiornamenti con interruzioni minime durante la migrazione in tempo reale

Miglioramento della business continuity e della sicurezza

La virtualizzazione trasforma il Disaster Recovery, rendendo la protezione completa più raggiungibile e conveniente. Le macchine virtuali possono essere replicate in siti secondari, sottoposte a snapshot per il Point-in-Time Recovery e trasferite in automatico all'infrastruttura di standby.

La virtualizzazione offre anche vantaggi in termini di sicurezza grazie all'isolamento e alla segmentazione dei workload. Le macchine virtuali operano in modo indipendente, con incidenti di sicurezza all'interno delle macchine interessate, mentre la microsegmentazione limita il movimento laterale all'interno del data center.

Fondamenta per la strategia di hybrid cloud

Una strategia di virtualizzazione ben progettata costituisce la base per l'adozione dell'hybrid cloud. Astraendo i workload dall'hardware sottostante, le organizzazioni creano modelli operativi coerenti negli ambienti on-premise e cloud, consentendo la mobilità dei workload. Ciò è particolarmente importante perché i modelli di cloud computing, Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS) e Software as a Service (SaaS), continuano a ridefinire il modo in cui le aziende utilizzano le risorse IT.

Approcci di implementazione e best practice

Valutazione e pianificazione

Inizia con una valutazione approfondita dell'ambiente attuale e dei requisiti aziendali:

• Analisi dei workload: Valuta l'idoneità delle applicazioni alla virtualizzazione, dando priorità a quelle che richiedono risorse da basse a moderate
• Valutazione dell'infrastruttura: Documenta l'infrastruttura di server, storage e rete attuale, compresi i tassi di utilizzo
• Allineamento aziendale: Definire gli obiettivi e i criteri di successo misurabili
• Valutazione delle competenze: Valuta l'esperienza di virtualizzazione del tuo team e identifica le carenze di formazione

Strategia di implementazione a fasi

Implementa la virtualizzazione in fasi gestite con attenzione:

1. deployment pilota: Inizia con workload non critici per convalidare l'architettura e creare fiducia nel team
2. Implementazione della produzione: Migrazione graduale dei workload di produzione, a partire da applicazioni meno sensibili
3. Ottimizzazione ed espansione: Concentrati sulla messa a punto delle performance, sulla pianificazione della capacità e sull'espansione della virtualizzazione a livelli di infrastruttura aggiuntivi

Allocazione e gestione delle risorse

1. VM di dimensioni adeguate: Allocare le risorse in base ai requisiti effettivi dei workload, non alle stime di picco
2. Evita l'impegno eccessivo: Monitora i modelli di utilizzo e modifica le allocazioni per evitare conflitti tra le risorse
3. Implementare il monitoraggio: Implementa strumenti che offrono visibilità sull'utilizzo di CPU, memoria, storage e rete nell'ambiente virtualizzato
4. Automatizza le attività di routine: Utilizza l'automazione per il provisioning, il patching e il bilanciamento dei workload per ridurre gli sforzi manuali e gli errori umani

Sfide e limitazioni

La virtualizzazione dei data center non è priva di compromessi. Comprendere queste sfide in anticipo può aiutare le organizzazioni a pianificare in modo efficace.

• La proliferazione delle macchine virtuali è uno dei problemi più comuni. Poiché il provisioning delle macchine virtuali è semplice, le organizzazioni spesso creano molto più del necessario e dimenticano di disattivarle. Le macchine virtuali inutilizzate consumano ancora risorse e complicano la gestione.
• Il conflitto di risorse si verifica quando più macchine virtuali competono per le stesse risorse fisiche. Senza un'adeguata pianificazione della capacità e controlli della qualità del servizio, i workload più esigenti possono ridurre le performance di altre macchine virtuali sullo stesso host, il problema del "confinante rumore".
• I rischi per la sicurezza sono unici negli ambienti virtualizzati. Le vulnerabilità dell'hypervisor possono esporre tutte le macchine virtuali su un host. Gli attacchi inter-VM sono possibili se l'isolamento della rete non è configurato correttamente. Inoltre, gli ambienti di virtualizzazione rappresentano una quota crescente di superfici di attacchi informatici aziendali, rendendo le patch e i controlli degli accessi cruciali.
• La complessità delle licenze è diventata una delle principali preoccupazioni, soprattutto a seguito dei recenti cambiamenti nel panorama delle licenze VMware. Le organizzazioni devono valutare attentamente i modelli di licenza quando selezionano gli hypervisor, poiché i costi possono variare notevolmente in base al numero di CPU, al livello di funzionalità e al livello di supporto.
• Le carenze di competenze possono rallentare l'adozione. La gestione degli ambienti virtualizzati richiede competenze diverse rispetto alla gestione dell'infrastruttura fisica e le strategie multi-hypervisor complicano la sfida delle competenze.

Considerazioni sullo storage per i data center virtualizzati

Lo storage spesso ha l'impatto più significativo sulle performance complessive della virtualizzazione, sulla scalabilità e sulla flessibilità operativa.

Perché lo storage è importante

Le performance dello storage influiscono direttamente sull'esperienza utente negli ambienti virtualizzati:

• Concentrazione I/O: La virtualizzazione consolida l'I/O da più workload allo storage condiviso, amplificando la domanda.
• Effetti rumorosi vicini: Un singolo workload esigente può ridurre le performance di ogni altra macchina virtuale sullo stesso storage.
• Complessità di gestione: Le architetture di storage tradizionali spesso richiedono competenze specializzate e configurazione manuale.
• Limiti di scalabilità: Le architetture di storage rigide possono diventare colli di bottiglia man mano che l'ambiente virtualizzato cresce.

Requisiti di storage moderni

I data center virtualizzati di oggi richiedono uno storage con funzionalità specifiche:

• Latenza bassa e costante: Performance prevedibili indipendentemente dal mix di workload
• Scalabilità non disruptive: Aggiunta di capacità e performance senza downtime o migrazione dei dati
• Data services avanzati: snapshot, clonazione e replica con riconoscimento delle macchine virtuali integrate nella piattaforma
• Automazione e integrazione API: Integrazione nativa con l'orchestrazione della virtualizzazione e le piattaforme Kubernetes

Un approccio di storage unificato riduce la complessità, migliora le performance e offre la flessibilità necessaria per l'evoluzione futura, che si tratti di scalabilità on-premise o di estensione al cloud.

Tendenze future nella virtualizzazione dei data center

Convergenza di macchine virtuali e containers

Le macchine virtuali e i containers tradizionali stanno convergendo. Tecnologie come KubeVirt consentono l'esecuzione di macchine virtuali all'interno dei cluster Kubernetes, fornendo un ponte tra architetture tradizionali e cloud-native. Ciò significa che le organizzazioni non devono scegliere tra macchine virtuali e containers, ma possono eseguirli entrambi su una piattaforma unificata.

Strategie multi-hypervisor

Con il panorama delle licenze VMware in continua evoluzione, le aziende stanno adottando sempre più approcci multi-hypervisor. L'esecuzione di workload su VMware, KVM, Nutanix AHV o Microsoft Hyper-V riduce la dipendenza dei vendor e offre la flessibilità necessaria per posizionare i workload sulla piattaforma migliore in base alle loro esigenze.

Ottimizzazione basata sull'AI

L'Artificial Intelligence artificiale sta trasformando la gestione della virtualizzazione. L'allocazione predittiva delle risorse, il rilevamento delle anomalie e l'ottimizzazione automatizzata riducono i costi generali di gestione manuali e prevengono i problemi di performance prima che influiscano sugli utenti. Le piattaforme di gestione basate sull'AI possono analizzare i pattern su migliaia di macchine virtuali ed eseguire le ottimizzazioni in tempo reale.

Virtualizzazione dell'edge e modelli a consumo

La virtualizzazione si estende alle edge location con piattaforme leggere progettate per ambienti con risorse limitate. Al tempo stesso, la virtualizzazione viene sempre più utilizzata come servizio, con modelli di abbonamento che allineano i costi dell'infrastruttura all'utilizzo effettivo anziché agli investimenti di capitale anticipati.

Costruire una base di virtualizzazione a prova di futuro

Il vantaggio più significativo di una strategia di virtualizzazione ben progettata è l'adattabilità. Le organizzazioni hanno bisogno di un'infrastruttura che possa evolversi man mano che i requisiti cambiano, le tecnologie progrediscono e i vendor cambiano.

Alla base di questa adattabilità c'è un'architettura storage che fornisce performance, data services e gestione coerenti in tutti gli ambienti. Implementando uno storage non legato a una piattaforma di virtualizzazione specifica, le organizzazioni hanno la libertà di scegliere il percorso giusto per ogni workload.

Everpure™ FlashArray™ e FlashBlade® offrono le performance, la densità e i data services richiesti dagli ambienti virtualizzati, con latenza inferiore al millisecondo, rdata reduction inline e snapshot con riconoscimento delle macchine virtuali tramite SafeMode™. Evergreen//One™ fornisce un modello basato sul consumo che allinea i costi di storage all'utilizzo effettivo, mentre Portworx® estende i data services a Kubernetes e ai workload containerizzati per le organizzazioni che perseguono strategie cloud-native.

Queste soluzioni si integrano con tutte le principali piattaforme di virtualizzazione, come VMware, Hyper-V, KVM e Nutanix, fornendo al contempo aggiornamenti non disruptive che mantengono le basi dello storage sempre aggiornate senza downtime o interruzioni.

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