peterbrecelj

Transkripcija

1 Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študija Informatika v organizaciji in managementu UVEDBA TANKIH ODJEMALCEV Mentor: red. prof. dr. Robert Leskovar Kandidat: Peter Brecelj Kranj, september 2016

2 ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Robertu Leskovarju za razumevanje, podporo in strokovne usmeritve pri izdelavi naloge. Hvala najboljšemu prijatelju Tinetu za pomoč pri literaturi. Hvala sodelavcem in vodstvu podjetja Hit d.d. za pomoč in nasvete pri izdelavi diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi lektorici prof. Brigiti Slejko, ki je lektorirala mojo diplomsko nalogo.

3 POVZETEK Diplomsko delo obravnava tanke odjemalce in oblike virtualizacije. Predstavljene so možnosti zamenjave debelih odjemalcev s tankimi odjemalci v podjetju HIT d.d., Nova Gorica. Prikazana je testna postavitev strukture tankih klientov in virtualnega namizja. Primerjava stroškov vpeljave tankih odjemalcev in debelih odjemalcev z virtualnim namizjem je pokazala, da so slednji sprejemljivejši. Vzpostavljena je bila testna virtualna učilnica z debelimi odjemalci. Te poganja operacijski sistem Lubuntu z grafičnim vmesnikom LXDE (Lightweight X11 Desktop Environment). Na odjemalca je nameščen program rdesktop za dostopanje do oddaljenih namizij. Uporabljen je protokol RDP. Strežniški del temelji na VMware ESXI z več virtualnimi stroji z operacijskim sistemom Windows 7. Ti so bili izdelani s postopkom pretvorbe P2V (Physical-to-Virtual) in kloniranjem. Prikazane so nastavitve gostiteljskega in gostujočega operacijskega sistema. KLJUČNE BESEDE: Tanki odjemalec Debeli odjemalec Virtualizacija Virtualizacija namizja

4 ABSTRACT This dissertation evaluates thin clients and different types of virtualisation. The possibility of PC clients being replaced by thin clients at HIT d.d., a Nova Gorica company is considered. An example of a test structure of thin clients and virtual desktop deployment is given. The cost comparison of thin clients and thick clients with virtual desktop implementation has shown that the latter are more acceptable. Test virtual classroom with thick clients was configured. The thick clients were powered by the Lubuntu operating system with LXDE (Lightweight X11 Desktop Environment) graphic interface. The rdesktop program was installed onto the client in order to access the remote desktops. The RDP protocol was used. The server part is based on VMware ESXI with more virtual machines running Windows 7 operation system. These were made with P2V (Physical-to-Virtual) conversion and further cloning. The configuration settings of host and guest operation system are presented. KEYWORDS: Thin Client Fat Client Virtualization Virtual Desktop

5 KAZALO 1. UVOD METODOLOGIJA DELA OPREDELITEV PROBLEMA CILJI IN NALOGE METODE IN ORODJA VIRTUALIZACIJA IN TANKI KLIENTI INFRASTRUKTURA VIRTUALNIH NAMIZIJ OPREDELITEV VIRTUALIZACIJE RAZVOJ VIRTUALIZACIJE (IN EVOLUCIJA RAČUNALNIŠKIH OMREŽIJ) TEHNIČNO OZADJE VIRTUALIZACIJE VRSTE VIRTUALIZACIJE IN TANKIH KLIENTOV VRSTE VIRTUALIZACIJE VIRTUALIZACIJA IN RAČUNALNIŠTVO V OBLAKU TANKI KLIENTI RAZLIKE MED SODOBNIM TANKIM ODJEMALCEM IN OSEBNIM RAČUNALNIKOM VPELJAVA TANKIH ODJEMALCEV V POSLOVNA OKOLJA SMERNICE VIRTUALIZACIJE V POSLOVNEM OKOLJU MODELI UVAJANJA VIRTUALIZACIJ V POSLOVNEM OKOLJU UPRAVIČENOST VPELJAVE VIRTUALIZIRANIH DELOVNIH OKOLIJ TEŽAVE IN IZZIVI VDI IMPLEMENTACIJE VDI TESTNA POSTAVITEV VIRTUALIZIRANEGA DELOVNEGA OKOLJA V PODJETJU HIT D.D KRATEK OPIS INFORMACIJSKE INFRASTRUKTURE V PODJETJU HIT D.D FAZA NAČRTOVANJA: POGOJI POSTAVITVE OKOLJA ZA VIRTUALNA NAMIZJA FAZA IMPLEMENTACIJE: TESTNA POSTAVITEV OKOLJA TER ZAGON VIRTUALNIH NAMIZIJ IZDELAVA VIRTUALNEGA NAMIZJA FAZA EVALUACIJE: OCENA UČINKOV IN EKONOMSKI VIDIK PREHODA STROŠKOVNI VIDIK PREHODA 100 DELOVNIH POSTAJ NA VMWARE HORIZON ZAKLJUČEK LITERATURA IN VIRI... 48

6 KAZALO SLIK KAZALO TABEL SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC... 54

7 1. UVOD V IT tehnologiji se trenutno nahajamo sredi bistvenega obdobja sprememb v načinu zagotavljanja računalniških storitev. Uporabnik lahko brska po spletu preko pametnega telefona, pridobiva koordinacije s pomočjo GPS naprave na telefonu ter prenaša filme in glasbo iz oblaka. V središču vsega tega se nahaja proces virtualizacije možnost abstrakcije fizičnega strežnika v virtualne naprave (Portnoy, 2012). Virtualizacija postaja med največjimi novostmi v informacijski tehnologiji. Vedno več je podjetij, ki se odloča za implementacijo v virtualne sisteme zaradi prednosti, ki jih ponuja na vseh ravneh delovanja. Predvsem se organizacije, ne glede na njihovo velikost za virtualizacijo odločajo zaradi zmanjševanja stroškov in da bi sledila trendom poslovanja. Po eni strani virtualizacija ni nič drugega kot bolj učinkovita uporaba obstoječih virov, ki prinaša velike prihranke v zelo kratkem času. Po drugi strani pa virtualizacija ponuja podjetju nove modele uvajanja aplikacij. Za boljšo izkoriščenost sistemov so na voljo nove funkcije, ki vnašajo na primer avtomatsko izravnavo obremenitve, prilagodljivost brez izpadov in še veliko drugih funkcionalnosti za podporo ključnih poslovnih aplikacij. Virtualizacija izboljšuje tradicionalno arhitekturo in tako se izpolnjujejo pričakovanja uporabnikov (Portnoy, 2016). V zadnjih dveh desetletjih so namizni osebni računalniki postali v današnjih podjetjih vsepovsod razširjeni, kar predvsem pri velikih podjetjih lahko pomeni neobvladljive stroške lastništva, licenciranja in administracije. Uporaba prenosnih računalnikov (in ostalih naprav, na primer tabličnih računalnikov) za shranjevanje in obdelavo informacij, povzroča podjetjem dodatne težave in izpostavlja ključni problem varnosti shranjevanja podatkov (Barratto et al., 2005). Poleg tega je v delovnih okoljih prišlo do redefinicije samega delovanja in potreb po fleksibilnosti (kot na primer 'prinesi svojo napravo' ang. Bring Your Own Device). Proces virtualizacije je vključen v več trendov in ne predstavlja nič več kot ločitev informacijskih virov. V primeru virtualizacije namizij to pomeni proces, ki temelji na principu dostopnosti aplikacij neodvisno od lokacije in vrste naprave (npr. mobilni telefon). Dinamična distribucija aplikacij je bistvena funkcionalnost in del širše strategije sodobnega delovnega prostora (Sprujit et al., 2015). Arhitektura tankih odjemalcev pomeni vrnitev centralizirane obdelave podatkov in ponuja številne prednosti pred tradicionalnim namiznim računalništvom. Računalniški viri se lahko združijo in delijo med več uporabnikov, zaradi česar je uporaba računalniške strojne opreme cenejša. Podatki so varno shranjeni v podatkovnem centru. Administracija poteka centralizirano, kar poleg povečanja nadzora nad podatki pomeni tudi lažje vzdrževanje in cenejšo nadgradnjo (Barratto et al., 2005). Prav tako virtualizacija lahko pomeni za podjetja nov način krepitve vloge zaposlenih in hitrejši odziv na spremembe. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 1

8 2. METODOLOGIJA DELA 2.1 OPREDELITEV PROBLEMA V podjetju HIT d.d. so debeli klienti oziroma osebni računalniki na različnih delovnih mestih zelo kompleksno konfigurirani. Veliko je aplikacij, nastavitev in tudi periferije (vhodnih in izhodnih naprav). Ob kompleksni konfiguraciji in posledično veliki obremenitvi, se pojavlja tudi slaba odzivnost. Tu je tudi potreba po pogostem posodabljanju strojne opreme. Drugi problem je zanesljivost in razpoložljivost. Na določenih delovnih mestih je potrebna razpoložljivost 24 ur na dan, vse dni v letu. V primeru izpada je potrebno zagotoviti operativnost v najkrajšem možnem času. To povzroča potrebo po vedno pripravljeni presežni opremi in tudi po razpoložljivosti usposobljenih sistemskih administratorjev tako v nočnem času, kot tudi med vikendi. Z implementacijo virtualizacije v delovna okolja, se strojna računalniška oprema vse bolj umika iz pisarn v sistemske prostore. Administratorji imajo zagotovljen boljši nadzor delovanja in lažje upravljanje odjemalcev. Uvajanje tankih klientov v podjetje HIT d.d, bi tako lahko prineslo boljšo razpoložljivost, boljšo odzivnost, lažje vzdrževanje in enostavnejšo administracijo in morda tudi nižje stroške. 2.2 CILJI IN NALOGE Cilji diplomskega dela so: predstavitev delovanja virtualizacije in tankih odjemalcev, podati primere tankih odjemalcev in oblik virtualizacije, v konkretnem primeru vzpostaviti rešitev v obliki virtualnih strojev za potrebe izobraževanj, predvideti in oceniti učinke, preučiti nadaljnje možnosti za virtualizacijo delovnih postaj v podjetju 2.3 METODE IN ORODJA Metode so: - študij literature, - sistemski inženiring in izvedba eksperimenta ter - vrednotenje učinkov. V diplomskem delu so uporabljena naslednja orodja oz. programska oprema: VMware ESXi, Lubuntu, Windows XP in rdesktop. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 2

9 3. VIRTUALIZACIJA IN TANKI KLIENTI 3.1 INFRASTRUKTURA VIRTUALNIH NAMIZIJ "Prinesi svojo napravo" (BYOD) postaja normativ (Forrest, 2016) in študije kažejo, da okrog 60 odstotkov podjetij v razvitih družbah že uporabljajo to obliko dela. Ta odstotek naj bi v naslednjem letu narastel kar na 75 odstotkov vseh podjetij. Večina IT odločevalcev v podjetjih meni, da gre za zelo pozitivno razvojno spremembo za organizacije, ki poleg drugega prinaša v povprečju 37 minut privarčevanega dela v delovnem tednu (Forrest, 2016). Eden od petih BYOD uporabnikov celo navaja, naj bi lahko v delovnem tednu privarčevali tudi do štiri ure dela z delom na svoji napravi (Forrest, 2016). Kot rezultat spremenjenih zahtev uporabnikov, se torej IT oddelki podjetij vse bolj zatekajo k virtualizaciji namizij. S tem zaposlenim ponudijo prožnost, ki jo zahtevajo, hkrati pa ohranjajo enako raven nadzora in varnosti. Poročilo Frost & Sullivan (2015) opredeljuje virtualizacijo namizij kot tehnologijo, ki omogoča končnemu uporabniku popolnoma funkcionalno navidezno delovno okolje, delujoče na kateremkoli namiznem ali prenosnem računalniku, mobilnem telefonu ali drugi napravi, ki ni prostorsko ali zasnovno odvisna od enega samostojnega računalnika. Virtualna namizja odmaknejo fizično prisotnost dejanskega namizja in ponudijo uporabniku njeno virtualno izvedbo. Z virtualiziranimi namizji se je podjetjem, ki želijo ostati v stiku s hitro razvijajočo se informacijsko tehnologijo ponudila možnost sledenja napredku. Sistem navideznih namizij deluje kot logična predstavitev računalnika, s pomočjo ločene programske opreme od strojne opreme. Operacijski sistem torej ne deluje v okviru fizične strojne opreme, temveč je z njo povezan virtualno. Če pri klasični računalniški postavitvi operacijski sistem vodi nadzor nad programsko in strojno opremo, v virtualiziranem okolju na enemu fizičnemu računalniku teče programska oprema, si sposoja sistemske vire in jih deli naprej navideznim računalnikom. Vsak navidezni računalnik pa je lahko upravljan z drugačnim operacijskim sistemom. Ti sistemi delujejo po principu ene enote, kar pomeni, da programska odpoved ali napaka na eni od virtualnih enot ne vpliva na ostale. S tem se poveča fleksibilnost in izraba sistemskih sredstev (Frost & Sullivan, 2015). Frost & Sullivan (2015) navajata, da so virtualizacijo sprva dosegali predvsem programsko, kasneje pa se je tudi zaradi boljše učinkovitosti selila na posebej za to namenjene mikroprocesorje. Pri osnovni postavitvi virtualiziranih namizij so ključni trije elementi: klient za dostop do virtualnega okolja, mreža in samo virtualno okolje (Slika 1). Klient, kot naprava je lahko tanek klient (ang. thin client) ali debeli odjemalec (ang. thick client). V zadnjih letih so se začeli uvajati tudi t.i. lahki klienti (ang. zero client). Pri lahkih klientih na sami terminalski napravi ni programske opreme, katero bi lahko uporabnik spreminjal. Prednost lahkih klientov je predvsem v izločitvi možnih napak stojne opreme kot posledice uporabnikovih napak. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 3

10 Uporabnik do svojega virtualnega namizja dostopa preko lokalnega omrežja (LAN), preko svetovnega spleta (WLAN) ali dostopa do internega omrežja preko povezave navideznega zasebnega omrežja. Slika 1: Infrastrukture virtualnega namizja, (Frost & Sullivan, 2015) Samo virtualizacijsko okolje je sestavljeno iz gostiteljskih strežnikov, ki skrbijo za samo izvedbo virtualnih namizij, nadzornika virtualnih namizij in povezovalnega posrednika (ang. connection broker). Povezovalni posrednik je sistem za upravljanje in nadzor sej in upravlja povezavo med navideznim omrežjem in samim odjemalcem. Nadzornik virtualnih namizij ali hipervizor pa je program, ki omrežja virtualizira in jih istočasno tudi nadzira. Vrste virtualnih namizij delimo glede na potrebe uporabnika in glede na dodelitev resursov oziroma na obstojnost (ang. persistant). Tako lahko uporabnikom, z različnimi potrebami dodelimo različne tipe navideznih namizij. O lastnem virtualnem namizju govorimo, ko uporabnik potrebuje lastno namizje, ki mu omogoča shranjevanje sprememb. Takšno namizje lahko ustvarimo ob prehodu iz klasične postavitve delovnih postaj v virtualizirano, brez da se za samo uporabniško izkušnjo karkoli spremeni ali da pride do kakršnekoli izgube podatkov. Tudi ob uporabnikovi odjavi iz sistema bo to namizje ostalo virtualizirano in mu bo vedno na voljo (Savill, 2012; Cartwright, Mills, Langone in Leibovici, 2014). Obstojna virtualna namizja so odslikava predloge oziroma glavnega namizja. To namizje se ob prvi prijavi dodeli uporabniku in ta ga ohrani celoten čas. Gre za najpogostejšo in najprimernejšo obliko virtualnih namizij za splošne uporabnike (Cartwright et al., 2014). Pri neobstojnih virtualnih namizjih gre za preslikave virtualnih namizij, ki izhajajo iz zaloge virov in imajo lastnosti glavnega namizja, iz katere so preslikani. Dodeljena so uporabnikom naključno ob prijavi. Ker niso obstojna, uporabniku ni zagotovljeno, da bo ob naslednji prijavi dobil isto namizje (Cartwright et al., 2014). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 4

11 Če neobstojna navidezna namizja priredimo, da se ob končani uporabi sama izbrišejo, ustvarimo začasna navidezna namizja. Taka namizja se kreirajo dinamično, glede na povpraševanje uporabnikov; sistem ob prijavi uporabniku dodeli prvo prosto namizje iz zaloge. Tu je pomembno poudariti, da je uporabniku po potrebi še vedno možno dodeliti varno shranjevanje datotek. To dosežemo s preusmeritvijo map (ang. Folder Redirect). Takšne primere najdemo v okoljih, kjer se na eni delovni postaji izmenjuje več uporabnikov (predstavitvene sobe, knjižnice, itd.). Nadzornik navideznih naprav lahko preko strežnika ureja število teh namizij, ter z dodatnimi polnilniki skrbi, da ne pride do preobremenitve ob prijavnih konicah (Cartwright et al., 2014). O hibridnih navideznih namizjih govorimo predvsem pri delu na terenu, ko uporabnik nima stalno zagotovljene povezave z lokalnim omrežjem. Takrat se mu dodeli hibridno navidezno omrežje. Uporabnik lahko opravlja delo nemoteno tudi ko nima omrežne povezave. Ob ponovni povezavi z lokalnim omrežjem pa se namizje sinhronizira z navideznim namizjem (Cartwright et al., 2014). 3.2 OPREDELITEV VIRTUALIZACIJE Virtualizirano okolje doda abstraktno plast med aplikacije in strojno opremo, zmanjša stroške in kompleksnost, izboljša zanesljivost in varnost, izboljša kvaliteto delovanja storitve, zbližuje IT procese in poslovne cilje, zmanjša odvečnost periferne opreme in posledično optimizira izrabo IT infrastrukture (Savill, 2012 in Portnoy, 2012). Sevill (2012) definira virtualizacijo kot razbijanje vezi med različnimi aspekti računalniškega okolja; izvzemanje določenih lastnosti ali funkcij od drugih komponent. Vsa ta odtujevanja in razbijanja trdnih vezi pa omogoča veliko fleksibilnost v razvoju sistema in omogoča nove razsežnosti razvoja IT tehnologije. Sicer je na splošno virtualizacija lahko vsako ločevanje in izvzemanje konceptualnih vezi v različnih tehnologijah. V primeru računalniške tehnologije večina virtualizacijo, ko je ta uporabljena brez specifičnih kvalifikacij, razume kot strojno virtualizacijo, saj je ta tudi najlažje razumljiva in predstavljiva. Tu gre za razdvajanje med operacijskim sistemom in strojno opremo preko hipervizorja (Sevill 2012). Virtualni računalnik je sistem, ki se predstavlja in deluje kot prava strojna oprema. Izkušnje končnega uporabnika so povsem enake kot pri uporabi fizičnega računalnika. Ključno vlogo pri tem seveda igra hipervizor. Ta upravlja in razporeja sredstva fizičnega računalnika in nadzira delovanje mreže virtualnih računalnikov. Hipervizor ima sposobnost upravljanja večjega števila med seboj ločenih virtualnih računalniških platform. Isti računalnik tako v virtualnem okolju upravlja različne operacijske sisteme. S tem virtualizacija omogoča veliko boljši izkoristek strojne opreme in posledično večjo ekonomičnost (TechTarget, 2016). Hipervizor (tudi VMM ang. Virtual Machine Monitor) je program, ki formira in poganja virtualni računalnik. Fizični računalnik, na katerem se hipervizor nahaja ter upravlja z enim ali več virtualnimi računalniki, se imenuje gostitelj (ang. host), vsaka virtualna računalniška enota pa se imenuje gost (ang. guest). Hipervizorje ločimo med tiste, ki delujejo neposredno na strojni opremi računalnika (primer: Oracle VM Server for x86, Oracle VM Server for SPARC, Citrix XenServer in VMware ESX/ESXi) in hipervizorje, kjer je med strojno opremo in Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 5

12 hipervizorjem nameščen še operacijski sistem (VMware Player, VMware Workstation, QEMU in Oracle VirtualBox) (Apolinario, 2015). Portnoy (2016) opiše hipervizorje enostavno kot plast programske opreme, ki leži med strojno opremo in virtualnimi enotami, ki jih podpira. Njihova naloga je tudi zelo enostavna, ali kot opišeta Popek in Goldberg (1974), hipervizor nudi identično okolje fizičnemu okolju, nudi okolje z minimalnimi operativnimi stroški, ter ohranja popoln nadzor nad sistemskimi sredstvi. Hipervizor ločuje fizične resurse strežnika, kot sta na primer pomnilnik in procesor v virtualne enote. V predstavitveni virtualizaciji (virtualizaciji seje) se uporabnikova seja izvzame in loči od lokalne enote in poteka na oddaljenem strežniku.. Posamezni uporabnik spremlja le svoje zaslonske posnetke, medtem ko vsi računalniški procesi potekajo na ločenem strežniku. Predstavitev dejanske seje je povsem ločena od poteka računalniških procesov. Terminal Services ter Citrix XenApp sta primera ponudnikov virtualizacije sej. Virtualizacija aplikacij je razširjena oblika virtualizacije. Gre za virtualizacijo, ki omogoča ločitev aplikacije od operacijskega sistema. V tradicionalnem računalniškem okolju bi za zagon in uporabo aplikacije le-ta morala biti nameščena na uporabnikov računalnik. Pri virtualizaciji aplikacij dosežemo, da se iz ločene strani naloži le aplikacijski zapis ter se zažene lokalno na računalniku brez sprememb na operacijskem sistemu in z ničnim odtisom na lokalni enoti. Pri tem pa računalniški procesi potekajo na lokalnem računalniku in ne na oddaljenem strežniku kot je to v primeru virtualizacije sej. Primer virtualizacije aplikacij je Microsoftova tehnologija App-V (Savill, 2012). Virtualizacija lahko omogoča več operacijskim sistemom, da potekajo istočasno na enem računalniku; je način ločevanja strojne opreme od enega samega operacijskega sistema. Vsak posamični operacijski sistem upravlja hipervizor. Ker pa se hipervizor nahaja med gostujočim operacijskim sistemom in strojno opremo, lahko nadzira tudi porabo CPU-ja, pomnilnika in tudi shranjevanja podatkov ter celo omogoča gostujočemu operacijskemu sistemu migracijo med različnimi računalniki (Sevill 2012). Virtualizacijo mnogi avtorji (Portnoy, 2016; Sevill, 2012; Wall, 2009; Rule in Dittner, 2007) tako opisujejo kot most med centraliziranim in decentraliziranim sistemom. Namesto nakupa, namestitve in vzdrževanja računalnika in njemu pripadajočih perifernih naprav in programske opreme, lahko več računalnikom dodelimo unikatno operacijsko okolje s pripadajočimi vhodno-izhodnimi napravami in zahtevano močjo procesorja ter pomnilnika. Tako si celotna programska oprema, potrebna za delovni proces v organizaciji deli skupno strojno opremo. S tem se povežejo prednosti decentralizacije (varnost in stabilnost), ter prednosti centralizacije (boljši izkoristek sistemskih virov računalnika). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 6

13 3.3 RAZVOJ VIRTUALIZACIJE (IN EVOLUCIJA RAČUNALNIŠKIH OMREŽIJ) Prve korake v smeri virtualizacije je mogoče zaslediti že leta 1960, ko so si raziskovalci prizadevali omogočiti zagon več aplikacij ter operacijskih sistemov na enem procesorju naprave, ki je delovala v izoliranem okolju navidezni napravi (ang. Virtual Machine). Izraz virtualni je tako prvič omenil profesor oxfordske univerze Christopher Strachey v raziskovalnem delu Time Sharing in Large Fast Computers. Strachey je bil vodja prve multi-programerske raziskovalne skupine. Ta sistem je privedel do vzpostavitve izraza Virtual Machine Monitor (VMM). S tem so bila postavljena izhodišča za postavitev glavnih okvirjev virtualizacije v 70- tih letih (Rule in Dittner, 2007) Virtualizacija; termin, kot ga danes poznamo je bil v tistem času znan pod konceptnim imenom 'time sharing' (slv.: dodeljevanje časa). Prvi že omenjen pomen 'time sharing'-a je vključeval sinhrono uporabo različnih delov strojne opreme za različne naloge t.i. 'multiprogramming' z namenom efektivnega izkoriščanja komponent. Programerjem je bilo omogočeno, da so istočasno razvijali in odpravljali programske napake na različnih konzolah in se s tem izogibali običajnemu čakanju na strojno opremo (Hoopes, 2009). Drugi aspekt se nanaša na učinkovitost uporabnikov samih (Corbatto, Daggettin Daley, 1962). Razvoj nove serije superračunalnikov, zasnovanih na konceptih deljenja časa, multiprogramiranja in nadzora zunanjih naprav (ang. peripheral control) je pomembno začrtal pot današnji virtualizaciji (Hoopes, 2009). Eden prvih superračunalnikov v šestdesetih z zmožnostjo izkoriščanja konceptov deljenja časa, multiprogramiranja in nadzora zunanjih naprav je bil Atlas. Uporabljala ga je Manchestrska univerza (Rule in Dittner, 2007). Hitrost Atlasa so dosegli z ločitvijo procesov operacijskega sistema v nadzorni komponenti (ang. supervisor) in komponente odgovorne za izvajanje uporabniških programov. Supervisor je upravljal s ključnimi viri, kot je na primer procesorski čas ter dobival posebna navodila z namenom oskrbovanja in upravljanja računskega okolja za navodila programu. Ta komponenta je funkcijsko predhodnik upravitelja navideznih naprav VMM ali hipervizorja, kot ga poznamo še danes. Z Atlasom so vpeljali tudi koncept navideznega pomnilnika, imenovanega one-level store in tehnike odstranjevanja (ang. paging) pomnilnika. Celoten koncept je nekakšen razvoj in zasnova abstraktne plasti, ki je danes skupna vsem tehnologijam virtualizacije. Kot odgovor na superračunalnik Atlas je podjetje IBM, kot glavna razvojna sila na področju računalništva na svetu, začel razvijati koncept M44/44X. Arhitektura IBM-ovega računalnika je sledila Atlasovi, a M44/44X je bil prvi računalnik, ob katerem se je uporabil izraz za navidezne naprave (ang. virtual machine) (CloudTweaks, 2012; History of Virtualization, 2014). Danes lahko rečemo, da je virtualizacija že spremenila način upravljana in nadzora v računalništvu. Klasično IT okolje je kmalu postalo premalo dinamično in ni omogočalo dovolj fleksibilnosti pri prilagajanju hitrim spremembam v industriji. Z razvojem strojne opreme, nižjimi stroški in uvedbo fleksibilnejših tehnologij se je tako ustvarila možnost za učinkovito in odzivno administriranje in nadgrajevanje računalniškega okolja (CloudTweaks, 2012; StorageCraft, 2013; The History of Virtualization, 2014). Virtualizacija je torej nadomestila preobremenjene a hkrati neizkoriščene podatkovne centre s strežniki ter jih Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 7

14 združila v manjše število strežnikov, ki upravljajo večje število virtualiziranih enot. To počnejo fleksibilnejše z večjo stopnjo izkoriščenosti (Portnoy, 2016). Kar se tankih klientov tiče, lahko ugotovimo, da se je interes in uveljavljanje ponovno pojavilo v začetku tega desetletja. Z uveljavljanem računalništva v oblaku (ang. Cloud Computing) se je potencial teh majhnih, a zmogljivih računalnikov končno realiziral. Tanki klienti z virtualiziranimi namizji naj bi se tako začeli masovno uveljavljati za strežnike in infrastrukture računalnikov v oblakih (ang. Cloud Computing Infrastructure) na številnih trgih, vključno s finančnimi in vladnimi službami, klicnimi centri, univerzami ter v zdravstvenih ustanovah (Gonzales, 2016). Večina tankih klientov še ni imela pospeševalnika grafičnega procesorja (GPU), kar je močno vplivalo na aplikacije za prenos video vsebin. Kvaliteta prenosa enostavno ni bila dovolj dobra, poleg tega je proces prenosa grafičnih vsebin preveč odžiral pasovno širino centralne procesne enote (CPU). Vse se je spremenilo leta 2012, ko podjetje AMD predstavi t.i. pospeševalne procesne enote ali APU-je (ang. accelerated processing units), ki vključujejo CPU in GPU. Izdatno se poveča zmogljivost procesorja, tanki klienti pa so sposobni kodirati in dekodirati video vsebine ob prenosu multimedijskih vsebin. Grafična zmogljivost in dovršenost je tankim odjemalcem dala popolnoma novo vrednost in tako popolnoma spremenila trg (Gonzales, 2016). Kot navajajo CloudTweaks (2012) (Slika 2), StorageCraft (2013) ter Hess (2016), bi lahko časovnico razvoja virtualizacije razdelili na: 1965: pri računalniku IBM 360/65 je prvič uporabljen izraz hipervizor. 1967: IBM razvije CP-40 s prvim operacijskim sistemom, ki je uporabljal popolno virtualizacijo, saj je podpiral istočasno uporabo 14 virtualnih računalnikov. 80-ta: Nadaljnji razvoj računalnikov in x86 arhitekture, s posledično spremembo smeri razvoja računalništva in razvoj novih virtualnih opcij. Virtualizacija je bila večinoma spregledana zaradi priljubljenosti osebnih računalnikov. 1987: Locus Computing Corporation izdela virtualni program Merge na katerem MS-DOS teče na okolju SCO-UNIX. 90-ta: potrebe po zmogljivejši strojni opremi. 1997: Connectix Corporation izdela Virtual PC, kar je omogočilo virtualizacijo za uporabnike sistema MAC (leta 2003 se proda podjetju Microsoft). 1999: VMware predstavi prvi virtualizacijski proizvod za arhitekturo x86, in sicer VMware Virtual Platform. Virtualizacija se začne množično uporabljati. 2003: Xen postane prva odprtokodna platforma za virtualizacijo. Projekt Xen je razvila organizacija XenSource, Inc. (2007 jo prevzame Citrix systems, Inc.). 2005: VMware izda prvi množični brezplačni proizvod za virtualizacijo VMware Player. 2010: virtualizacija se ponovno pojavi v obliki storitve oblaka (Cloud services). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 8

15 2012: Podjetje AMD uvede APU-je, ki vključujejo CPU in GPU. Povečana je zmogljivost GPU procesorja, tanki klienti pa so sposobni kodirati in dekodirati video vsebine ob prenosu multimedijskih vsebin. Slika 2: Infrastrukture virtualnega namizja, (Frost & Sullivan, 2015) 3.4 TEHNIČNO OZADJE VIRTUALIZACIJE Popek in Goldberg sta prvič leta 1974 navajala potrebne zahteve, da računalniška arhitektura učinkovito podpre sistemsko delovanje virtualizacije. Po njuni teoriji virtualizacija dovoljuje, da večje število procesov operacijskega sistema istočasno poteka na isti strežniški strojni opremi, medtem ko je vsaka posamična virtualizirana enota funkcionalno popolnoma neodvisna od ostalih enot (Popek in Goldberg 1974; Portnoy, 2016). Stran vodilnega ponudnika virtualiziranih sistemov VMware v dobesednem prevodu opisuje virtualizacijo, kot "idejo, katere čas je nastopil". Pojem virtualizacija na splošno opisuje ločitev vira ali zahteve za storitev od fizične izvedbe te storitve. Navidezni pomnilnik recimo omogoča programski opremi, da preko v ozadju delujoče menjave podatkov z diskom za shranjevanje pridobi dostop do večjega pomnilnika, kot je fizično nameščen na enoti. Podobno se lahko tehnike Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 9

16 virtualizacije uporabljajo za druge infrastrukturne plasti: vključno z omrežji, enotami za shranjevanje podatkov, strojno opremo za prenosne računalnike ali strežnike, operacijskimii sistemi in aplikacijami (Virtualization, 2016). Ta mešanica virtualizacijskih tehnologij oz. virtualna infrastruktura zagotavlja plast delovanja med računalniško, pomnilniško in mrežno strojno opremo ter aplikacijami, ki potekajo na njej (Slika 3). Uvajanje same virtualne infrastrukture pa poteka nemoteče, saj se uporabnikova izkušnja v večini primerov ne spreminja. Vse to daje administratorjem prednost pri upravljanju računalniških enot znotraj podjetja ter mu omogoča večjo dinamičnost, odzivnost in bolj ekonomično porazdelitev infrastrukture (Virtualization, 2016; History of Virtualization, 2014). Pred virtualizacijo: - en OS na enoto, - Po virtualizaciji: neodvisnost OS in aplikacij od strojne - programska in strojna trdno povezani, opreme, - potek več aplikacij na isti enoti večkrat povzroči konfliktne situacije, - viri premalo izkoriščeni, - - virtualne enote so omogočene za vsak sistem, z zajetjem v virtualne računalnike, lahko - nefleksibilna in draga infrastruktura upravlja z OS in z aplikacijami kot z eno enoto Slika 3: Sistem pred in po virtualizaciji (Vir: Virtualization, 2014) 3.5 VRSTE VIRTUALIZACIJE IN TANKIH KLIENTOV VRSTE VIRTUALIZACIJE Kot navaja Hoopes (2009), na področju informacijske tehnologije obstaja več oblik virtualizacije. Delimo jih predvsem glede na področje delovanja: Strežniška virtualizacija (ang. Server Virtualization) je med najbolj razširjenimi oblikami virtualizacije. Deli se na dve obliki virtualiziranja: Polna virtualizacija, (s popolnoma virtualizirano strojno opremo) in paravirtualizacija (delno simulirana strojno opremo, virtualizirana je večina, ne pa vsa strojna oprema) ). Gre za delitev procesorskih in pomnilniških zmogljivosti strežnika med več operacijskih sistemov. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 10

17 Strojna virtualizacija strežnika je rešitev za mešanje različnih programskih okolij na enotni x86 platformi (Portnoy, 2016; Rule in Dittner, 2007). Virtualizacija diskovnega pomnilnika (ang. Storage Virtualisation ali tudi Storage Area Network) je deljenje pomnilniških zmogljivosti preko omrežja, največkrat preko Fibre Channel omrežja. Pomnilno napravo sestavlja več mrežnih pomnilnih enot, ki navzven delujejo kot ena pomnilna naprava. Posameznemu računalniku se dodeli določena kvota diskovnega pomnilnika in računalnik to zazna kot fizični disk (največkrat je predstavljen kot SCSI disk z virtualnim LUN-om). Dodeljeno kapaciteto in varovanje (RAID) je mogoče med delovanjem tudi spreminjati. Strežniki za svoje delovanje ne potrebujejo več lokalnih diskovnih polnilnikov. Tudi operacijski sistem lahko poganjajo iz SAN sistema. Prav tako je lahko preko SAN sistema predstavljen diskovni prostor direktno virtualnemu računalniku. Sistem imenujemo RDM (ang. Raw Device Mapping) (Rule in Dittner, 2007). Pri omrežni virtualizaciji (ang. Network Virtualisation) gre za kreiranje virtualnih omrežnih naslovov znotraj enega omrežja. Čeprav ta oblika virtualizacije ni nujno vedno prepoznana kot virtualizacija, se jo uporablja že dolgo. Najbolj poznana oblika je VLAN (Virtual LAN), kjer se na eno fizično omrežno stikalo dodeli več ločenih omrežij. Med ostale oblike štejemo Virtual IP (vmesni IP, ki posredno povezuje druge IP naslove gostiteljev) in VPN ali varovan kanal speljan preko interneta (ang. Virtual Private Network). Za povezavo virtualne infrastrukture z zunanjim svetom in med seboj se uporabljajo virtualna omrežna stikala, ki logično povežejo fizično omrežje in virtualne entitete. Komunikacija virtualnih računalnikov med seboj na nivoju enega gostitelja ne dela dodatnega mrežnega prometa (Bjork, 2012; Simpson in Novak, 2009). Virtualizacija aplikacij (ang. Application Virtualization) ali tudi virtualizacija programske opreme (ang. Software Virtualization) je relativno nova v skupini virtualizacije in predstavlja nov pristop k upravljanju in nadzorovanju programske opreme. Gre za izvajanje aplikacij ločeno od operacijskega sistema, kajti aplikacije se fizično nahajajo na gostiteljskem strežniku in se preko omrežja na uporabnikovo namizje prenašajo po potrebi (Rule in Dittner, 2007). Virtualizacija programske opreme tako prekinja klasični koncept in povezavo med programsko opremo, operacijskim sistemom in strojno opremo, na kateri teče operacijski sistem. Z virtualizacijo aplikacij se izognemo morebitnim nekompatibilnostim med različno programsko opremo, saj se vsaka izvaja v svojem ločenem računalniškem prostoru (Bjork, 2012; Simpson in Novak, 2009). Virtualizacija delovnih namizij ali postaj (ang. Desktop Virtualisation) je po komponentah, karakteristikah, prednostih in načinu virtualiziranja v bistvu izpeljava strežniške virtualizacije. Za virtualizacijo delovnih namizij ali postaj Vrhovec (2014) navaja: "Vrsta virtualizacije strežnika, kjer se na posamezni virtualni sliki sistema (slika 4) nahaja operacijski sistem, namenjen delovnim namizjem (Windows, Linux). Nadzorni program in protokoli prenosa podatkov so prirejeni končnemu odjemalcu na delovni postaji in niso tako kot pri strežniški virtualizaciji namenjeni večinoma izvedbi določenih programskih operacij (Portnoy, 2016; Simpson in Novak, 2009). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 11

18 Slika 4: Virtualizacija delovnih namizij ali postaj Razlika med delovnim namizjem in delovno postajo je v zmogljivostih sistema in možnostjo dodeljenega procesiranja grafičnih operacij. Tu lahko pride do problema, saj z virtualizacijo namizij in nadzornim programom ne moremo virtualizirati grafične kartice. Za reševanje tega problema sodobna programska oprema za virtualizacijo ponuja kombinirano enoto med delovnim namizjem in postajo, kjer se osnovno namizje izvaja na gostiteljskem strežniku, vse grafične operacije pa na napravi končnega uporabnika, ki ima že vgrajeno grafično kartico. Virtualizacija grafičnega procesorja je možna tudi preko programskih orodij proizvajalcev grafičnih kartic. Tak primer je GRID okolje proizvajalca NVIDIA, ki omogoča razdelitev zmogljivosti med več virtualnih enot (Portnoy, 2016; Bjork, 2012; Simpson in Novak, 2009)" VIRTUALIZACIJA IN RAČUNALNIŠTVO V OBLAKU Še pet let nazaj je bil pojem računalništva v oblaku poznan le omejeni skupini strokovnjakov, danes pa velja za eno najprodornejših in najbolj razširjenih tehnologij v računalništvu, ter evolucijo na področju virtualizacije. Podobno kot je v 90-ih in 2000-ih veljalo za uvedbo internetnih storitev, to danes velja za računalništvo v oblakih. Apple kot eden večjih in prvih masovnih ponudnikov storitev v oblaku ponuja sistem icloud, kje uporabniki lahko shranjujejo glasbo, slike, knjige ter ostalo digitalno imetje ter do njih dostopajo praktično po celem svetu. Ostala računalniška super podjetja, kot so Google, Microsoft ali Amazon prav tako ponujajo podobne storitve v oblaku. Računalništvo v oblaku torej nudi enostavno metodo dostopa in urejanja podatkov n podatkovnih baz (Portnoy 2016). Virtualizacija pri tem igra vlogo motorja, ki poganja računalništvo v oblaku, s tem ko transformira fizično nadzorovan podatkovni center v samonadzoren in visoko prilagodljiv skupek lahko dostopnih podatkov. Pred virtualizacijo so sistemski administratorji porabili 70 odstotkov svojega časa za rutinske funkcije, reagiranje na probleme, ter le malo časa delali na inovacijah in razširitvah. Virtualizacija in Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 12

19 pa sploh računalništvo v oblaku nudita večjo možnost avtomatizacije, nižje stroške, ter ponujata možnost podjetju, da poveča možnosti uvedbe dinamičnih rešitev. Z možnostjo odstranitve fizične plasti z dejanske strojne opreme je računalništvo v oblaku uvedlo koncept virtualnega podatkovnega centra; konstrukt, ki naj bi imel vse, kar je ponujal fizični podatkovni center. Virtualni podatkovni centri, razporejeni v oblaku ponujajo resurse na bazi dejanskih potreb, podobno kot električni ponudniki ponujajo elektriko. Ta oblika računalništva dramatično poenostavlja ponudbo novih aplikacij in dovoljujejo podjetjem njihovo pospešeno uvajanje brez potrebnih kompromisov pri razširljivosti, prilagodljivosti ali razpoložljivosti storitev (Portnoy 2016) TANKI KLIENTI Tanki klienti so samostojni računalniki z manj komponentami kot klasični PC računalniki in posledično tudi manjšo možnostjo okvare. Na tankih odjemalcih tečejo tudi minimalni operacijski sistemi. V večini primerih gre ali za vgrajene izvedbe operacijskih sistemov Windows ali Linux (ang. embedded operation system), z močno okleščenima lupino in jedrom in enostavnejšo konfiguracijo operacijskega sistema (Wall, 2009). Tanki klienti so najpogostejša vrsta odjemalcev za povezovanje z navideznim namizjem. Kot nekoč t.i. terminali, tako danes tanki klient v globali potrebuje le vhodno enoto (npr. tipkovnica in miška) ter izhod (zaslon). Konfigurirano in prilagojeno računalniško delovno okolje poteka na centralnem strežniku, ki sprejema vhode v sejo iz tankega odjemalca in oddaja izhode na zaslonu. Na uporabnikovi strani se nahaja modul, ki deluje kot omrežni vmesnik na tankem klientu. Tanki klienti so bili ob koncu prejšnjega stoletja napovedani kot nosilci evolucije računalništva. Glede na pretekle izkušnje so tanki klienti lahko postali nosilci robustnega računalniškega okolja, ki bi naj omogočalo razširjenje potrebe predvsem izobraževalnih inštitucij. Če so bili prvotni "mainframe" računalniki masovne celostne enote, do katere so uporabniki dostopali preko terminalnih enot s tekstovnimi komandami na enostavni tipkovnici in monitorju; osebni računalniki so prestavili računalniško upravljanje iz strežniških sob na namizje; računalništvo je postalo dostopno, enostavno ter grafično upodobljivo. Z razvojem spleta in mreženega prenosa je postalo vedno lažje, hitreje in učinkoviteje pošiljati večje sklope informacij preko omrežji. Osebni računalniki so postali del mreže in so omogočali delitev resursov in podatkov. Z večjo virtualizacijo so tako postali osebni računalniki tudi strežniški klienti. Vseeno pa je prav upravljanje iz namizja, ki je PC računalnike naredil tako dostopne in popularne postal breme pri administraciji in podpori ter zmanjšal možnost komunikacije med PC enotami. Tanki klienti na drugi strani poenostavljajo upravljanje in dovoljujejo neopazno deljenje resursov med platformami. Kot "mainframe" računalniki, so odvisni od strežnika, kjer so resursi in upravljanje centralizirani, po drugi strani pa omogočajo enostavno in grafično dovršeno uporabo z najnovejšo programsko opremo in s tem popolnoma dohajajo osebne računalnike (Thin School, 1999). Po načinu delovanja in lastnostih je tanki klient zelo podoben lahkemu klientu, le da ima lasten operacijski sistem. Pri porabi energije je prav tako kot lahki klient Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 13

20 zelo ekonomičen, je pa neprimerno sistemsko močnejši od lahkega. V tem je tudi glavna prednost tankega klienta pred lahkim. Tanki klient podpira tudi več različnih protokolov (npr. PCoIP, HDX), praviloma tudi podpira vzpostavljanje povezave preko navideznega zasebnega omrežja, kar je še posebej pomembna finančna komponenta, če imamo veliko prostorsko ločenih enot. Sistemska programska oprema se lahko ob podpori proizvajalca tudi nadgrajuje in tako omogoči tudi izboljšave protokola (Wall, 2009). Kanter je že leta 1998 model tankega odjemalca opisal kot enoto, ki vključuje povezovanje programske ali strojne opreme tankega odjemalca s strežnikom, preko visoko učinkovitega omrežnega protokola. Infrastruktura tankega odjemalca omogoča strežniku 100-odstotno obdelavo, upravljanje, produktivnost, spletno baziranih ali drugih aplikacij ne glede na vrsto povezave, in to s katerokoli strojno opremo, ne glede na platformo. Strojna oprema je lahko bazirana na Windows terminalih, PC, NetPC, omrežju računalnikov, Apple Macintosh računalnikov ali napravah UNIX. Z upeljavo modela tankih klientov ni potrebno kupiti nadgradenj strojne opreme za podporo novejši programski opremi, s čimer se precej podaljša življenjsko dobo celotne računalniške infrastrukture (Kanter, 1998). DELOVANJE TANKIH KLIENTOV Tanki klient je mrežna delovna postaja, ki se nahaja v omrežju med klienti in strežnikom in omogoča centralnemu strežniku, da upravlja vse njegove procese. Uporaba besede "tanki" se nanaša na majhnost zagonske slike operacijskega sistema, ki ga klienti uporabljajo. Operacijski sistem mora ostati okrnjen, saj tanki klienti nimajo klasičnega trdega diska, temveč imajo OS vgrajen v napravo. Majhna zagonska slika zadošča za zagon oddaljenega namizja ali internetnega iskalnika. Tanki klienti so vedno neposredno povezani na vhodno -izhodne enote (monitor, tipkovnico, miško, itd.) (Brachfeld, 2001). ZAGON OPERACIJSKEGA SISTEMA NA TANKEM KLIENTU IZ MREŽNEGA ZAGONSKEGA OKOLJA Operacijski sistem se lahko naloži vsakokrat tudi preko mreže iz mrežnega vira. Tanki odjemalec mora imeti mrežno kartico, ki podpira zagon operacijskega sistema preko mreže - PXE (ang. preboot execution environment). Na strežniški strani pa mora biti ali DHCP ali TFTP strežnik. Na DHCP strežniku nastavimo na katerega tankega odjemalca naj se naloži katera slika operacijskega sistema. Za identifikacijo se lahko uporabi krajevni strojni naslov mrežne kartice odjemalca in tako po strojnem lokalnem naslovu vemo, katera slika operacijskega sistema se mora naložiti. S tem se izognemo prav vsem nastavitvam na končni točki oz. odjemalčevi strani (Bjork, 2012). OBDELAVA ZAHTEVNEJŠIH GRAFIČNIH VSEBIN Sodobni zmogljivejši tanki odjemalci lahko zadovoljijo večino trenutnih zahtev po grafični obdelavi. Za zmanjšanje latence visokoločljivostnih vsebin poslanih prek omrežja, strežnik te vsebine preusmeri tako, da se izvedejo na tankem odjemalcu. MMR (ang. Multi Media Redirection) kodeki za video vsebine so navadno že vgrajeni v tanke odjemalce. Zahtevnejše operacije, kot so 3D obdelava vektorskih slik, obdelava fotografij, animacije se prenašajo iz tankega klienta preko virtualnega grafičnega procesorja (vgpu) na tankem odjemalcu. Vseeno pa Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 14

21 nekatere zahteve z video vsebino ali pri obdelavi video vsebine še vedno ostajajo izziv za tanke odjemalce (Bjork, 2012). ZGRADBO TANKIH ODJEMALCEV RAZDELIMO NA NASLEDNJE ENOTE: nizko energetske procesorske enote, mrežne kartice 1GB/s s PXE BOOT funkcionalnostjo, delovnega spomina, bliskovitega pomnilnika namesto klasičnega trdega diska ali SSD trdi disk, grafičnega procesorja, USB vhodov, vhoda za mikrofon, izhoda za zvočnike ali slušalke. UPORABA PERIFERNIH VHODNIH IN IZHODNIH ENOT Naprave priklopljene na tanki odjemalec se preusmerijo in so preko uporabljenega protokola predstavljene virtualnemu namizju, kot bi bile priključene fizično nanj. Tu je še vedno veliko omejitev, saj veliko naprav ni podprtih. Potrebe po specifičnih vhodnih in izhodnih napravah so pogosto razlog, da ne moremo virtualizirati posamezne delovne postaje (Bjork, 2012). Kot primer nadaljnjega razvoja lahko navajam podjetje Dell, ki je na trg uvedlo TCX USB virtualizator in s tem na nivoju odjemalcev naredilo velik korak naprej. Vseeno pa se lahko sklepa, da vse periferne enote ne bodo nikoli podprte. NAJPOGOSTEJE UPORABLJENI PROTOKOLI, KI JIH UPORABLJAJO TANKI KLIENTI ZA DOSTOP DO VIRTUALNIH NAMIZIJ RDP (ang. Remote Desktop Protocol) je lastniški protokol razvit iz strani podjetja Microsoft, ki uporabniku ponuja grafični vmesnik za dostop do oddaljenega računalnika preko mrežne povezave. Trenutna verzija omogoča dobro enkripcijo in avtentikacijo (Savill, 2012). Deluje preko protokola TCP/IP (vrata 3389) po potrebi zadnje verzije uporabljajo tudi UDP protokol (vrata 3391). Microsoft je z izdajo popravka SP1 za Windows Server 2008 R2 protokolu RDP dodal dodatne funkcionalnosti pod imenom RemoteFX (Bjork, 2012). Izboljšave se nanašajo prav na dostopu do VDI, saj je omogočen 3D virtualni grafični adapter in podprta je uporaba vgpu. Izboljšani so kodeki in preusmeritev USB naprav iz odjemalca na virtualno namizje. Podprti so tudi ekrani na dotik. Odjemalci za RDP so na voljo za vse operacijske sisteme Microsoft (tudi Mobile), Apple OSX in IOS ter Android. Microsoft pa ni razvil originalnega odjemalca za Linux operacijske sisteme. To lahko znatno vpliva na izbor tankega klienta na katerem teče operacijski sitem Linux. Na voljo je sicer nekaj dobro delujočih odprtokodnih odjemalcev za RDP za Linux (Savill, 2012). PCoIP (PC over IP) protokol je razvilo podjetje Teradici. S tem protokolom se lahko povežemo na virtualna omizja VMware Horizon, na Amazon Work Spaces in tudi na Linux ali Windows delovne postaje z vgrajeno Teradici Remote Workstation kartico. Slednje nam omogoča, da zmogljivo delovno postajo postavimo v računalniški center in do nje dostopamo iz več tankih ali lahkih odjemalcev hkrati. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 15

22 Sprva je bil protokol razvit na strojnem nivoju; PCoIP je na strežniku kodiral, na odjemalcu pa dekodiral. Kasneje je bila razvita programska različica tega protokola. PCoIP bazira na UDP protokolu (vrata 50002), koristi pa tudi TCP protokol. Novejše različice uporabljajo vrata 4172 protokola UDP in TCP. Kodiranje izvaja dinamično. Glede na pasovno širino omrežja izbira različne kodeke. Zajeta slika na strežniku v originalni ločljivosti se kompresira in kodira ter posreduje odjemalcu, kjer se nato spet dekodira in dekompresira. Odjemalec je na voljo kot VMWare Horizon View odjemalec (deluje na Windows, Linux, Apple OSX, Android, IOS), kot tudi samostojni odjemalec za Windows, Linux, OSX, Chrome OS (Teradici, 2013). Protokol je že vgrajen v večina sodobnih lahkih odjemalcev in tudi v nekatere tanke odjemalce (npr: Dell Wyse). Protokol ponudnika Citrix Systems se imenuje ICA (ang. Independent Computing Architecture). Preko tega protokola se lahko povežemo na Citrix XenDesktop VDI in na XenApp. Protokol z dodatnimi funkcionalnostmi je imenovan HDX. Ne gre za nov protokol, ampak le za nadgradnjo ICA protokola. ICA uporablja TCP protokol, za določene operacije pa tudi UDP. Uporablja zelo dobro kompresijo in porabi malo pasovne širine. Odjemalec je na voljo kot samostojna aplikacija Citrix Receiver, vgrajen pa je tudi v večino lahkih odjemalcev. Citrix ICA deluje na Windows, Linux, Apple OSX, Android, IOS operacijskih sistemih (Serwan, 2014). GLAVNI PONUDNIKI TANKIH KLIENTOV Prav z vzponom računalništva v oblaku je doživel trg tankih klientov velik vzpon, Med glavne prodajalce tankih klientov štejemo (Vance 2010): Dell, HP, NCoomputing, Centerm IGEL Technology, Fujitsu Ponudnik 2015 enot prodanih 2015 tržni delež 2014 enot prodanih 2014 tržni delež 2015 vs rast 1. Dell* 1, % 1, % -13.8% 2. HP Inc.* 1, % 1, % -15.0% 3. NComputing % % 12.8% 4. Centerm % % 15.0% 5. Igel % % -12.1% drugi 1, % 1, % -2.0% Skupaj trg: 5, % 5, % -6.9% Primarni vir: IDC's Worldwide Quarterly Enterprise Client Device Tracker, Q Tabela 1: Tržni delež ponudnikov tankih klientov (Sharwood, 2016) OPERACIJSKI SISTEMI TANKIH KLIENTOV Operacijski sistemi v večini primerih bazirajo na Linux-u. Uporabniku je na voljo tudi grafični vmesnik, ki služi konfiguraciji tankega klienta in tudi brskanju po spletu Nekateri proizvajalci ponujajo za isto strojno opremo možnost izbire operacijskega sistema. Uporabnik lahko izbere na primer Windows WES7 ali Windows WES 8. Tanki odjemalci z operacijskim sistemom Linux sicer tudi Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 16

23 omogočajo uporabo protokola RDP, vendar preko odprtokodnih odjemalcev, kot so FreeRdp ali Rdesktop. Ti pa še ne omogočajo Remote FX funkcionalnosti. UPRAVLJANJE TANKIH ODJEMALCEV Virtualizacija namizij s tankimi klienti prinaša podvojeno število elementov v omrežju. Virtualno namizje je tako sestavljeno iz enega ali več virtualnih strojev in ene naprave tankega odjemalca. To prinaša kompleksnejšo administracijo. Na tankih odjemalcih se sicer poskuša poenotiti konfiguracijo, vendar vseeno ostaja potreba vsaj po lociranju vsake enote tankega odjemalca. Vsi večji proizvajalci z odjemalci ponujajo tudi administracijsko konzolo, katera nam omogoča nadzor in konfiguracijo tankih odjemalcev. Preko administracijske konzole lahko opravljamo vse nastavitve in tudi posodabljamo programsko opremo. Na sliki številka 5 lahko vidimo administracijsko konzolo proizvajalca Igel. Slika 5: Administratorska konzola za upravljanje s tankimi odjemalci (vir:igel Technology, 2015) RAZLIKE MED SODOBNIM TANKIM ODJEMALCEM IN OSEBNIM RAČUNALNIKOM Sodobni zmogljivi tanki odjemalci so grajeni kot klasični računalniki. Uporabljajo energijsko učinkovite procesorje na x86 platformi. Imajo zmogljiv grafični procesor. Tudi periferne enote so identične klasičnim računalnikom. Trdi diski so na serijskem vodilu. Uporabljajo SSD diske na serijskem vodilu msata, namesto pomnilnika, integriranega na osnovni plošči. Običajno so opremljeni s štirimi ali Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 17

24 več USB vrati. Na tako strojno opremo je mogoče namestiti operacijski sistem za namizne računalnike, v kolikor to ni strojno zaščiteno. Razlike med najzmogljivejšimi tankimi odjemalci in PC računalniki torej skoraj ni več. V tabeli 3 so opisane specifikacije tankega odjemalca HP 610, ki ga proizvajalec ponuja z operacijskim sistemom ThinOS na Linux osnovi ali pa operacijskim sistemom Windows WES 7 ali WES Tabela 2: Tehnične lastnosti tankega odjemalca (Vir: Hewlett-Packard Development Company, 2012) Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 18

25 4. VPELJAVAA TANKIH ODJEMALCEV V POSLOVNA OKOLJA 4.1 SMERNICE VIRTUALIZACIJE V POSLOVNEM OKOLJU Podjetja se začenjajo zavedati pomena virtualizacije delovnega okolja. Z razvojem zmogljivosti strežnikov se je tudi povečala zmogljivost virtualiziranih procesov. Wall (2009) navaja poročilo podjetja HP/Compaq. To podaja smernice virtualizacije in evalvira možnosti njene vpeljave v poslovno okolje. Slika 6 prikazuje zgradbo virtualizirane infrastrukture namizij. Varnost podatkov zaznamuje predvsem poslovni aspekt računalništva in izpostavlja pomen skladnosti z obstoječimi zakonodajami (eg. Zakonodaja o varstvu podatkov) in predpisi. Poročilo Frost & Sullivan (2015) ocenjuje, da bo v letih 2014 do 2017 množično vpeljevanje virtualizacije namizij prispevalo k 40% rasti trga, vrednost katerega naj bi presegla osem milijard ameriških dolarjev. Slika 6: Primer VDI rešitve v podjetju (Frost & Sullivan, 2015) To bo še dodatno podprlo eksponentno povečevanje računalniške moči in skladiščne zmogljivosti. Računalniška oprema, ki je bila kupljena pred desetimi leti, je že bila izpodrinjena z opremo kupljeno tri do pet let kasneje in ta je Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 19

26 verjetno že bila izpodrinjena z najnovejšo. To sicer nima direktne povezave z dejansko zastarelostjo opreme temveč z izredno hitrim razvojem nove, zmogljivejše in manjše opreme. (Portnoy, 2012). Enak trend je v strežniški tehnologiji, ki jo podjetja sicer rutinsko nadgrajujejo. Obstajata dva glavna modela tega procesa: podjetja kupujejo serverje in nato kupujejo nove modele na tri do pet let, ko se stara oprema amortizira. Spet druga podjetja strežnike najemajo in jih na tri do pet letnih intervalih zopet nadomeščajo (Portnoy, 2012). Poleg tega pa je optimizacija hipervizorja vodila k zmanjšanju dodatnih računalniških plasti. To je vodilo do opaznih izboljšav na področju vhodno izhodnih enot in omrežene latence. S povečanjem virtualiziranega okolja pa se je povečal tudi razvoj in proizvodnja strojne opreme (sistem shranjevanja, omrežne komponente), posebej zasnovane za uporabo v virtualiziranih okoljih. S tem se je pa tudi celotno delovanje sistemov izrazito izboljšalo (Frost & Sullivan, 2015). Podjetja vlagajo velike zneske za lastništvo strojne opreme in prav tako za vzdrževanje operacijskih sistemov. Ampak Moorov zakon deluje v njihovo korist. Danes skoraj ni delovnih obremenitev, ki jih ne bi bilo mogoče zagnati v virtualnem okolju zaradi omejitev zmogljivosti (Portnoy, 2012). Virtualizacija omogoča dostopnost na več načinov. Virtualizirane enote je mogoče premakniti iz enega fizičnega gostitelja na drugega brez prekinitve, ki bi bila sicer potrebna pri vzdrževanju fizičnega gostitelja. Z Linuxom in novejšimi različicami Microsoftovih Windowsov lahko tudi dodamo vire, procesorje in spomin na virtualno strojno opremo, ne da bi morali ponovno zagnati operacijski sistem. Podvojitev podatkov na drugem strežniku pa administratorju omogoča hitro obnovo v primeru naravnih katastrof, kot so na primer poplave. To je le nekaj primerov kaj lahko ponudi večja virtualizacijska razpoložljivost. Na koncu so ostali v obravnavi le še fizični strežniki, na katerih se izvajajo primarne aplikacije, to so strateško-poslovne aplikacije, ki dajejo podjetju konkurenčno prednost. Ti strežniki upravljajo: storitve elektronske pošte (npr.: Microsoft Exchange ali Lotus Notes), podatkovne baze (Microsoft SQL Server, Oracle ali IBM DB2), aplikacijsko programsko opremo (SAP), nabor orodij za poslovno inteligenco in sistemsko analitiko (SRS), aplikacije za finančne storitve, posebej prilagojene JAVA aplikacije in drugo. Dobro in celovito delovanje teh aplikacij je osnova za tekoče in dobičkonosno delovanje podjetij. Tudi zato se administratorji in lastniki teh aplikacij le redko odločajo za spremembe sistemov in metodologij, ki so ne glede na zastarelost učinkoviti in stabilni, četudi v dani situaciji niso idealni. Po testiranju zmogljivosti, zagotovljene kakovosti in razvojnih možnosti virtualiziranih strežnikov se večina njih vseeno odloči za virtualizacijo preostale fizične opreme. S selitvijo na popolnoma virtualizirane platforme, podjetja dosegajo veliko večjo stopnjo razpoložljivosti, okretnosti, prilagodljivosti in upravljivosti, kot so jo dosegale v okolju s samo fizično strojno opremo. Virtualizacija je v zadnjih nekaj letih doživela velik razvoj in širšo komercializacijo, še posebej z obliko shranjevanja in varovanja podatkov v oblaku. Virtualizacija je tako postala motor, ki sedaj poganja računalništvo v oblaku, administratorjem omogoča večjo možnost avtomatizacije, hkrati pa znižuje administracijske stroške ter podjetjem omogoča, da dinamično iščejo in implementirajo nove rešitve (Portnoy, 2016). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 20

27 Med glavnimi razlogi da podjetja vse bolj uporabljajo virtualizirane vire sta izboljšana učinkovitost in zmanjšanje stroškov poslovanja. Posledično to narekuje nove trende industrije (Porter, 2015). 4.2 MODELI UVAJANJA VIRTUALIZACIJ V POSLOVNEM OKOLJU Ker ni samo enega idealnega modela uvajanja, ki bi zadostil vsem kriterijem, je potrebno najprej razčleniti trenutno stanje in potrebe organizacije in temu primerno določiti najprimernejšo rešitev. Temu primerno se podjetje lahko odloči za zagon VDI v svojem podatkovnem centru (ang. in-house VDI) ali za gostovanje izbere zunanjega ponudnika virtualizacijskih storitev (Frost & Sullivan, 2015). IMPLEMENTACIJA VDI V SVOJEM PODATKOVNEM CENTRU (ANG. IN-HOUSE VDI) To je najbolj razširjena oblika virtualnih namiznih storitev, za katero se večinoma odločijo večja podjetja. Ta oblika podjetjem omogoča popoln nadzor nad podatki, ter programsko in strojno opremo. Seveda pa in-house VDI pomeni večje stroške vzpostavitve sistema zaradi drage infrastrukture, kompleksnost namestitve in odpira vprašanja sposobnosti vzdrževanja. Predvsem so to razlogi, da se manjša ali srednja podjetja za to redkeje odločajo. Temu primerno se trg skuša prilagajati potrebam strank, s prizadevanjem po razvoju novih, cenejših oblik vzpostavitve in vodenja virtualnih namizij (Portnoy, 2016; Frost & Sullivan, 2015). ZUNANJE GOSTOVANJE IN STORITVE RAČUNALNIKA V OBLAKU (ANG. DESKTOP AS ASERVICE AND CLOUD) Kot veliko cenejša alternativa 'in-house VDI' se postavljajo zunanji ponudniki virtualnih namizij. Podjetja se s tem izognejo potrebi po kompleksni infrastrukturi ter vpeljavi sistemom varovanja podatkov. Vpeljava je tako hitrejša in upravljanje lažje. Dostop do virtualnih namizij je mogoče preko varne internetne povezave ali preko VPN omrežja. Vedno bolj razširjene so rešitve s storitvijo gostovanja VDI v oblaku, saj je stroškovno vsekakor rešitev cenejša s to konfiguracijo sistema. Varnost podatkov ostaja še vedno odprto vprašanje te oblike vpeljave virtualnih namizij. Večino podjetij namreč še vedno najbolj zaupa v implementacijo v svojem podatkovnem centru, ker naj bi bila veliko varnejša. Je pa na tem področju veliko zanimanja in vedno več inovacij, ki naslavljajo in odpravljajo problem nezaupanja. (Portnoy, 2012; Frost & Sullivan, 2015). 4.3 UPRAVIČENOST VPELJAVE VIRTUALIZIRANIH DELOVNIH OKOLIJ Konsolidacija in obvladovanje sta le dva izmed mnogih primerov, kako virtualizacija krepi tradicionalno uporabo strežnika. Prav tako sta ta dva primera velikokrat izpostavljena, saj z njima najlažje ovrednotimo finančni vidik virtualizacije torej znatno zmanjšane stroške nakupa strojne opreme. Postopek uvedbe virtualizacije v podjetje navadno poteka po zelo predvidljivi poti. Vpeljava je tako odvisna od trenutnih infrastrukturnih storitev ter predvsem starejših strežnikov, saj so prav tu vprašanja stroškov najbolj aktualna. Podatkovni Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 21

28 centri pogosto gostijo aplikacije, ki ne delujejo na novejših operacijskih sistemih, ali podjetje z aplikacijami ne ve več kako upravljati. S pomočjo virtualizacije so te aplikacije veliko lažje dosegljive, obvladljive in cenejše kot bi bile na fizičnih strežnikih. Ko podjetje uvidi pomen (predvsem davčne bonitete) virtualizirane infrastrukture, poskuša tudi vse na novo vpeljane zahteve zadovoljiti z virtualnimi resursi in ne z nakupom novih materialnih virov ali strojne opreme. Nakup nove strojne opreme bi sledil le v primerih, kjer virtualizacija ni mogoča. Poleg tega virtualizacija strežnikov, namenjenim testiranju in razvoju novih posodobitev in zagotavljanju kakovosti, poleg stroškov pomeni varčevanje s konsolidacijo ter daje razvijalcem in lastnikom aplikacij večjo fleksibilnost upravljanja (Portnoy, 2016). Poleg konsolidacije pa raziskave že več let izpostavljajo dve pereči politični področji: varčevanje z energijo in varnost podatkov (Wall, 2009). Varčevanje z energijo: Razviti svet je prepleten z dokazano okoljsko škodo, ki bo ključno negativno vplivala na življenjske pogoje sedanjih in prihodnjih generacij. Kjotski protokol (2005) in kopenhagenski predlogi k sporazumu v letu 2009 so politični odzivi na dejanske probleme in poziva k ukrepom, vladam po vsem svetu. Industrija obdelave podatkov (ang. Data Processing Industry) je ocenjena na več kot milijardo delovnih postaj, s porabo energije v razponu od 100 do 200 vatov na enoto. Poraba je enaka, porabi celotnega svetovnega letalskega prometa in je vir 2% vsega svetovnega ogljikovega odtisa (IUSE, 2008). Varnost podatkov: Mnogi primeri odmevnih izgub podatkov in kraj podatkov v prejšnjem desetletju (primer: izguba podatkov zaposlenih v zaporih v Združenem kraljestvu leta 2008) so prispevali k naraščajoči zaskrbljenosti zaščite baz osebnih podatkov, ki so v veliki večini odvisne od varnosti računalniških naprav. Celotna industrija programov za procesiranje podatkovnih baz in varnostnih komponent se zanaša na, varno urejanje in shranjevanje podatkov. V nasprotnem primeru lahko pride do nepooblaščene izgube, kraje in zlorabe zaupnih podatkov (Wall, 2009). Tudi poročilo Frost in Sullivan (2015) navaja naslednje poslovne koristi implementacije virtualizacije v podjetja: Virtualizacija zmanjša porabo energije, stroškov hlajenja in omogoča hitrejšo obnovo delovanja, ki so posledica nižjih stroškov lastništva in višje donosnosti naložbe. Virtualizacija pomeni centralizirano upravljanje strojne opreme, programske opreme in aplikacij, ki vodi k večji stopnji izkoriščenosti in nižjim stroškom upravljanja. Virtualizacija podjetju zagotavlja širok spekter operacijskih sistemov in aplikacij brez potrebe za namestitev posameznih namizij. Virtualizacija zmanjšuje tveganja z izboljševanjem varnosti. To doseže: s centraliziranim IT upravljanjem, z enostavno posodobitvijo servisnih sprememb in popravkov, s preprosto obnovitvijo strežnikov in delovnih namizij, s principom ločitve od virtualnega stroja z načelom ločevanja logičnosti delovanja od strojne opreme. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 22

29 NIŽJI STROŠKI LASTNIŠTVA Z implementacijo virtualiziranega okolja podjetje lahko znatno zniža skupne stroške lastništva (Total Cost of Ownership) namiznih računalnikov. Čeprav so prihranki predvsem odvisni od infrastrukture virtualnih namizij in plasti programske opreme, lahko le-te eksponentno še povečamo, če vštejemo še vložen čas potreben za vzpostavitev, vodenje in nadgradnjo tradicionalnih namiznih računalnikov. Dodano vrednost v smislu varčevanja za podjetja lahko nosi tudi začetna naložba virtualizacije, na primer če odgovornost za samo upravljanje že prevzame ponudnik storitve (Singer, Kretschel in Schmidhuber, 2012). POENOSTAVITEV ADMINISTRATIVNEGA UPRAVLJANJA Virtualizacija prinaša centralizacijo nadzora in upravljanja strojne opreme, preko uporabe samih orodij virtualizacijske infrastrukture (Singer et al., 2012). Administracija je tako enostavnejša in cenovno veliko ugodnejša. Z mehanizmi, ki dovoljujejo natančno določevanje resursov (CPU, RAM, spomin, mrežno širino, itd.) vsakemu VM, se danes lahko zagotavlja, da se sistemi ne križajo med seboj, poleg tega je celotno delovanje nadzorovano in avtomatizirano ter tako ne prihaja do presežkov delovanja na določenih VM-jih. Pomembno je tudi, da se lahko vsi VM, ki nivojsko potekajo nad hipervizorjem lahko administrirajo centralno s pomočjo različnih aplikacij, ki omogočajo hitre spremembe, dodeljevanje novih VM pa je hitro in enostavno. Z nadgradnjo novih komponent ali programske opreme je potrebno spremeniti zgolj predlogo virtualne enote in s tem zagotovimo, da imajo vse na novo nastavljene VM enote avtomatično vse potrebne programske pakete. Orodje, kot so Snapshot pa omogočajo celo zamrznitev obstoječega stanja VM enot v kateremkoli trenutku. To je še posebej uporabno pri testiranjih nov programske opreme: če se testiranja izkažejo za uspešna, se procesi nadaljujejo na novi opremi, sicer se jih zelo enostavno lahko vrne v predhodne nastavitve. Spet druga prednost je t.i. migracija v živo (ang. live migration); virtualne enote lahko premikamo iz hipervizorja na eni strojni opremi na hipervizorja na drugi fizični strojni opremi in to med samim delovanjem. S tem se lahko deloma ali celo popolnoma ognemo izpadu sistema (Singer et al., 2012). 4.4 TEŽAVE IN IZZIVI VDI IMPLEMENTACIJE VDI Vsekakor se je potrebno zavedati tudi negativne strani uvedbe virtualnih namizij (in tankih klientov) ter nekaterih nezaželenih posledic same implementacije. Uspešno uvajanje VDI pobud mora bazirati na temeljito preučenih temeljih. KOMPLEKSNA IN STROŠKOVNO ZAHTEVNA ZAČETNA POSTAVITEV Za uspešno vpeljavo več virtualnih namizij je sprva potrebno natančno preučiti infrastrukturo in konfiguracijo programske opreme. Nastavitev virtualnih delovnih postaj je lahko stroškovno zahtevna in kompleksna. To je še posebno pomembno v primeru vpeljave VDI v svojem podatkovnem centru, t.i. in-house VDI (Courtney, 2013). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 23

30 Skozi večjo varnost, manjšo porabo energije in centralizirano upravljanje ima nudi vpeljava tankih odjemalcev nižje stroške lastništva kot je lastništvo namiznih računalnikov. Ampak stroškovna upravičenost vpeljave mora biti obravnavana v kontekstu drugih stroškov, saj zamenjava vseh računalnikov s takimi odjemalci ne bi pomenila prihrankov. Stroški zamenjave v tem primeru ne bi odtehtali letnih prihrankov z upravljanjem le-teh (Wood, 2009). OMEJENA RAZPOLOŽLJIVOST OMREŽJA Virtualna namizja so generirana na osrednji lokaciji in se do končnega uporabnika prenašajo preko obstoječih omrežij; zato zahtevajo tudi veliko pasovne širine, saj so vsi namizni računalniki skupaj z delovnim okoljem virtualno naloženi in delovanje se prenaša po omrežju (Courtney, 2013). Tanki klienti temeljijo na konstantni povezanosti med strežnikom in stranko (Wood, 2009). Izpad omrežja povzroči nedostopnost virtualnega namizja, zato je LAN/WAN odpornost tu bistvenega pomena. To lahko znatno poveča začetne stroške v primerjavi z debeli odjemalci, a po drugi strani tanki odjemalci sami na sebi ne potrebujejo toliko pasovne širine kot tradicionalni PC-ji, kar pomeni nižje tekoče stroške (Wood, 2009). IZKUŠNJE UPORABNIKA Virtualna namizja težko v celoti izpolnijo pričakovanja uporabnikov, kot to jih sicer upravičijo namizja na fizičnih enotah. Negativne izkušnje uporabnika so lahko posledica zamud, povečanja operativnega časa in slabega multimedijski pretok vsebin, predvsem pri izvajanju računalniško kompleksnih nalog. Večja začetna investicija in tehnično znanje so potrebni za premagovanje teh izzivov, kar pa v podjetjih ni nujno vedno na razpolago (Courtney, 2013). Prav tako je zelo pomemben in pogosto zanemarjen (ali nepričakovan) izziv uvajanja tankih klientov tudi sam sprejem tankih klientov iz strani uporabnika (Wood, 2009). Uspešna vpeljava centralizacije in tankih klientov namreč prinaša tudi višjo raven upravljanja in nadzora. Zaposleni tako nimajo možnosti namestitve programske opreme na svojih osebnih računalnikih, nimajo možnosti individualizirati lasten zaslon in podobne storitve. Ti uporabnikovi privilegiji, ki jih nudijo klasična namizja delujejo motivacijsko za samega posameznika, a so neproduktivni za podjetja (manjša zaščita pred računalniškimi virusi itd.). Prav tako bodo z vpeljavo tankih klientov uporabniki pogrešali familiarnost starega sistema, zato je potrebno v proces vpeljave aktivno vključiti uporabniško izkušnjo od samega začetka uvajanja. Ne glede na vse našteto pa bi morali tanki klienti doprinesti uporabniku tudi pozitivne izkušnje: hitrejši zagonski čas, več prostora na delovni mizi, tišje delovno okolje in enostavnost zamenjave v primeru okvar (Wood, 2009). OMEJENA INDIVIDUALIZACIJA Z razliko od virtualizacije strežnikov, morajo virtualizirana namizja zadovoljiti različne uporabnike z različnimi zahtevami. Uporabniki imajo individualne preference (na primer glede vsebine in dostopa informacij), ki se lahko tudi spreminjajo na dnevni bazi (Courtney, 2013). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 24

31 5. TESTNA POSTAVITEV VIRTUALIZIRANEGA DELOVNEGA OKOLJA V PODJETJU HIT D.D. 5.1 KRATEK OPIS INFORMACIJSKE INFRASTRUKTURE V PODJETJU HIT D.D. V podjetju HIT d.d. se srečamo se s klasično razvejano računalniško infrastrukturo v večji organizaciji. Samo podjetje ima več kot 10 dislociranih poslovnih enot, za katere potrebuje dva večja računalniška centra in nekaj manjših. V uporabi je preko devetsto osebnih računalnikov in preko 90 strežnikov. V kolikor bi šteli še (strogo) namenske računalnike (ang. embedded systems), ki nastopajo kot sestavni del drugih naprav, bi se številke hitro podvojile. Vse te naprave so v omrežju in pogosto narava dela zahteva vzdrževanje in sistemska dela tudi na teh enotah. V računalniški infrastrukturi podjetja HIT d.d. je virtualizacija že prisotna, a vendar le na strežniškem nivoju. Postavljeno je okolje VMware Vsphere 5.5, v katerega je vključenih več različnih strežnikov, ki gostijo virtualne instalacije. Strežniki so na X86 platformi, operacijski sistem je Vmware ESXi. V uporabi je tudi IBM PowerVM sistem strežniške virtualizacije. Računalniška učilnica v podjetju HIT d.d., ki je bila izbrana za začetno postavitev virtualiziranega delovnega okolja, se uporablja predvsem za namene internih izobraževanj zaposlenih. Za izvedbo izobraževanj se torej potrebuje skoraj vse aplikacije, ki jih zaposleni tudi redno uporabljajo v podjetju. Računalniki v učilnici so zastareli in potrebni menjave. Nameščen je še operacijski sistem Microsoft Windows XP. Računalniki ne morejo več zadovoljevati potreb za izvajanje kvalitetnih izobraževanj. V podjetju se je pred letom začelo s prenovo delovnih postaj. Računalniška učilnica ni bila ključnega pomena za poslovanje in je ostala še neprenovljena. Kot alternativo menjavi računalnikov, postavimo virtualna namizja. Stare računalnike uporabimo za dostop do virtualnih namizij. Pri virtualizaciji se poslužimo vseh obstoječih virov, ki jih imamo na voljo. Predvidenih ni nikakršnih investicij vsaj v začetno fazo projekta. V učilnici je deset računalnikov Dell Optiplex 745 z operacijskim sistemom Microsoft Windows XP Professional. Devet računalnikov je namenjenih slušateljem, eden učitelju. Konfiguracija samih računalnikov, skupaj z nameščeno programsko opremo ne zadovoljuje več trenutnih potreb. Računalnike bomo namestili z virtualnimi stroji z operacijskim sistemom Windows 7 in vsemi potrebnimi aplikacijami za izvajanje izobraževanj. 5.2 FAZA NAČRTOVANJA: POGOJI POSTAVITVE OKOLJA ZA VIRTUALNA NAMIZJA Skrbno načrtovanje postavitve virtualnega okolja na eni strani zahteva jasne zahteve odjemalcev, na drugi strani pa zagotovitev potrebne tehnologije, ki bo brezhibno opravljala svoje delo. Ko podjetja planirajo implementacijo VDI se običajno osredotočajo glede na enega od dejavnikov, kot so znižanje stroškov, povečanje varnosti ali fleksibilnost sistema. Pri načrtovanju je potrebno določiti tudi kaj so kriteriji uspešne Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 25

32 implementacije. Če recimo organizacija želi znižati čas prijave, je potrebno vključiti tudi poenostavitev postopka prijave v celotni plan (Cartwright, 2014). Nujno je tudi, da se sam prehod na virtualizacijo izvaja po fazah, predpogoj pa vključuje analizo potreb uporabnikov in seznam vse potrebne programske opreme. Potrebno je tudi poudariti, da vseh delovnih postaj ni smiselno virtualizirati. Cartwright (2014) omenja več metodologij izvajanja faz prehoda prehajanja na virtualizacijo. Ena izmed teh metodologij je namenjena implementaciji WMware Horizon. Njene faze so: ocena stanja, planiranje (opredelitev primerov uporabe), oblikovanje, pilotna postavitev, implementacija, migracija uporabnikov, oddaljeno upravljanje in nadziranje. ZAHTEVE UPORABNIKOV V podjetju se uporablja več deset različnih aplikacij. Največ aplikacij je bilo razvitih namensko za potrebe podjetja. Veliko teh aplikacij je bilo razvitih interno v podjetju in so torej lasten know-how podjetja. Te aplikacije so povečini tipa 'odjemalec strežnik' in delujejo z Oracle, Microsoft SQL in IBM DB2 podatkovnimi bazami. Skoraj vse aplikacije morajo biti nameščene na delovnih postajah v učilnici. PROGRAMSKA OPREMA: operacijski sistem Windows 7 32 BIT, vključitev v Microsoft Active Directory 2008, vse različice.net Framework, Java run time environment, dostop do skupnega datotečne sistema v skupni rabi (Microsoft DFS), dostop do Microsoft Exchange storitev, dostop do omrežnih tiskalnikov, več različnih verzij odjemalcev za Oracle podatkovne baze, odjemalec za podatkovne baze IBM, pisarniška orodja MS Office 2007 ali 2013 z veliko dodatki, odjemalec za SAP ERP, Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 26

33 nameščenih dodatnih specifičnih aplikacij (Igralniška recepcija, Hotelska recepcija, gostinske blagajne, sistemi za nadzor igralnih avtomatov, sistem za nadzor igralnih miz, CRM aplikacije, analitična orodja in druge), dostop do interneta, protivirusni program. NASTAVITVE OPERACIJSKEGA SISTEMA: fiksna IP adresa in vse mrežne nastavitve, registracija v domeno oz. Active directory - MS Server 2012 z enoličnim imenom - hostname, nameščen antivirusni program, dostop do proxy strežnika za dostop do interneta, vse ključne varnostne posodobitve, urejen uporabniški profil z bližnjicami za vse aplikacije. Poleg zahtevane programske in strojne opreme, ki so predpogoj vpeljave VDI, je tu potrebno tudi zadovoljiti pričakovanjem uporabnikov. Zagotoviti moramo polno delujočo delovno okolje, ki bo enostavno za uporabo. To predvsem vključuje čim krajši zagonski čas in odzivne čase. Uporabnik ne sme zaznati, da njegova seja ne teče na lokalnem računalniku. Potrebno je urediti enotno prijavo v sistem. Enako je potrebno zagotoviti tudi odjavo iz seje in samodejni izklop odjemalskega računalnika. Za možnost dostopa do virtualnih namizij se je bilo potrebno omejiti na tehnologijo, ki je trenutno že na razpolago in ne zahteva nadaljnjih investicij. Za dostop do virtualnih namizij tako uporabimo stare PC-je, ki so na voljo v računalniški učilnici. Virtualna namizja bodo gostovala na vsphere 5.5 infrastrukturi. Dostop do virtualnih namizij bo izveden s protokolom RDP. Za uporabo protokola PCoIP v trenutnem sistemu ni razpoložljivih sredstev in možnosti, saj v infrastrukturi ni nameščena infrastruktura za virtualizacijo namizji Horizon s Connection View s strežnikom. Prvi poizkus bo zajemal vzpostavitev odjemalca kar z obstoječim operacijskim sistemom Windows XP, vendar s predelano konfiguracijo. PC bo služil izključno za dostop do virtualnega namizja, z avtomatiziranimi procedurami za prijavo in čim manj interakcijami uporabnika. Drugi poizkus bo predstavljal uporabo minimalnega odprtokodnega operacijskega sistema na obstoječih računalnikih. Kot tretji poskus bomo uporabili mini računalnik PC Odroid. Zanimajo nas predvsem odzivnost, čas potreben za zagon, kakovost prikaza slike in kompleksnost konfiguracije. Poraba električne energije ne igra pomembne vloge, saj gre za odjemalce, postavljene v računalniško učilnico, ki je le v občasni uporabi. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 27

34 5.3 FAZA IMPLEMENTACIJE: TESTNA POSTAVITEV OKOLJA TER ZAGON VIRTUALNIH NAMIZIJ PRIPRAVA OKOLJA ZA GOSTOVANJE VIRTUALNIH NAMIZIJ Za testno okolje ni predviden nakup dodatne strojne in programske opreme. Uporabimo strežniško rezino na obstoječem HP BL460C gen8 strežniku. Strežnik ima procesor E5-2680v2 in 64GB pomnilnika. Na strežnik smo namestili VMware ESXI 5.5. Iz diskovnega polja HP SAN EVA 4100 smo dodelili 1 TB diska. Strežnik je povezan z diskovnim poljem preko FC (ang. Fibre Channel). Strežnik je bil vključen v obstoječi sistem VMware vsphere v prej pripravljen podatkovni center (DataCenter) z imenom Hit DesktopDataCenter. V ta DataCenter bo v prihodnosti mogoče vključevati dodatne strežnike za gostovanje virtualnih namizij (Slika 7). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 28

35 Slika 7: Prikaz vsphere datacentra za virtualna namizja v podjetju hit d.d. (Vir: lasten) KREIRANJE VIRTUALNEGA STIKALA VMWARE STANDARD SWITCH Sledila je izdelava virtualnega omrežnega stikala Standard Virtual Switch in na njemu konfiguracijo novega podomrežja (ang. subnet) /24. Virtualno stikalo služi za upravljanje z mrežnimi resursi strežnika in dodeljevanjem le-teh gostujočim virtualnim računalnikom. Tako promet med posameznimi virtualnimi računalniki na istem gostitelju dejansko ne obremenjuje omrežja in tudi ne omrežnih virov gostitelja. Virtualna namizja bodo imela IP naslove od do Resursi na strežniku zadostujejo za 15 do 20 delovnih postaj. Vsak virtualni računalnik dobi 3 GB pomnilnika, eno ali dve procesorski jedri in do 60 GB diska. 5.4 IZDELAVA VIRTUALNEGA NAMIZJA Osnovne možnosti kreiranja virtualnih postaj so: kreiranje z namestitvijo operacijskega sistema, kloniranje obstoječega virtualnega računalnika, izdelava virtualnega računalnika iz prej pripravljene predloge, pretvorba fizičnega računalnika v virtualnega, uvoz virtualnegaa računalnika iz drugih okolij. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 29

36 IZDELAVA VIRTUALNEGA RAČUNALNIKA Z METODO NAMEŠČANJA OPERACIJSKEGA SISTEMA Izdelava je dejansko postavitev računalnika na novo. To je enako, kot bi nameščali operacijski sistem na nov računalnik s praznim trdim diskom. Novemu virtualnemu računalniku najprej nastavimo ime, kapaciteto pomnilnika, število procesorjev, velikost trdega diska, mrežno kartico in možnost uporabe perifernih enot. Na sliki 8 vidimo primer dodelitve virov virtualnemu računalniku. Slika 8: Dodeljeni resursi posameznemu virtualnemu računalniku (Vir: lasten) Na sliki 9 vidimo izbor omrežja, ki ga bo koristil virtualni računalnik. Tu gre dejansko za izbor virtualnega stikala, na katerega bo priklopljen. Mrežne nastavitve nastavimo v gostujočem operacijskem sistemu; gre ali za samodejno zaznavo nastavitev DHCP ali pa ročno nastavimo vse nastavitve. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 30

37 Slika 9: Izbor omrežja virtualnega stroja (Vir: lasten) Na sliki 10 je prikazana izdelava in dodelitev virtualnega diska. Na sliki 11 je prikazan zaključek konfiguracije virtualnega računalnika. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 31

38 Slika 10: Kreiranje virtualnega trdega diska (Vir: lasten) Slika 11: Pregled izbranih nastavitev pred zaključkom konfiguracije novega virtualnega računalnika. (Vir: lasten) Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 32

39 Operacijski sistem nameščamo ravno tako kot bi ga na fizični računalnik. Za emulacijo optične enotee se uporabi ISO slika namestitvenega medija operacijskega sistema. Tako prvič zaženemo virtualni računalnik iz navidezne optične enote in pričnemo postopek nameščanja operacijskega sistema na enoto. KONVERZIJA FIZIČNEGA RAČUNALNIKA V VIRTUALNI Fizični računalnik lahko z orodjem VMware Standalone Converter transformiramo v virtualni računalnik. (Cartwright, 2014). Vir nam torej predstavlja fizični računalnik. Orodje lahko poženemo na računalniku ali pa na drugem računalniku v mreži. Orodje namesti agenta na izvorni računalnik,. Podatke za izdelavo virtualnega računalnika pa lahko prenaša kar na strežnik. V praktičnem primeru je za osnovo izbran nov računalnik, konfiguriran po potrebah podjetja. Računalnik je narejen iz slike osnovne postavitve. Nameščeno ima vso potrebno programsko opremo in konfigurirane vse nastavitve po standardih podjetja. Z orodjem VMware Standalone Converter smo ga pretvorili v virtualni stroj (sliki 12 in 13). Slika 12: Orodje VMware Converter Izbor izvornega računalnika (Vir: lasten) Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 33

40 Slika 13: Izbor ciljnega mesta, za novo nastali virtualni računalnik. (Vir: lasten) Po končani konverziji fizičnega računalnika v virtualnega in po prvem zagonu, je v okolju operacijskega sistema Windows dobro odstraniti iz sistema naprave in gonilnike, ki jih je uporabljal fizični računalnik. To storimo tako, da iz komandne vrstice poženemo dva ukaza (sliki 14 in 15): set devmgr_show_nonpresent_devices=1 start devmgmt.msc Slika 14: Zagon upravitelja naprav s prikazom skritih neaktivnih naprav (vir: lasten) Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 34

41 Slika 15: Prikaz starih, podedovanih naprav v upravitelju naprav (Vir: lasten) Namestiti moramo orodja VMware tools. VMware tools vsebujejo: gonilnike za virtualne naprave, ki jih uporablja gostujoči operacijski sistem, storitve za komunikacijo z gostiteljem, t.i. uporabniške procese za uporabo odložišča med oddaljeno konzolo gostujočega sistema in gostiteljem in VMware tools nadzorno ploščo. IZDELAVA PREDLOGE ZA NADALJNJO IMPLEMENTACIJO VIRTUALNIH NAMIZIJ Po namestitvi vse programske opreme in opravljenih vseh testiranjih testirano virtualno namizje uporabimo kot predlogo za vse kasnejše implementacije ostalih namizij. To storimo s preprosto operacijo v vsphere. Izberemo funkcijo kloniranja po vzorcu (ang. Clone to template) (Slika16). Kloniranje virtualnega namizja v vzorec kreira vzorčno kopijo virtualnega namizja med tem ko ostane originalno virtualno namizje nespremenjeno (Cartwright 2014). Hipervizor v ozadju prične kreirati novo virtualno namizje oz. novo predlogo virtualnega namizja. V nekaj minutah je predloga pripravljena za uporabo in iz predloge kasneje naredimo nov virtualni računalnik, ki ga lahko tudi zaženemo. Same predloge pa ni mogoče zagnati, lahko pa se jo pretvori nazaj v virtualni računalnik, se ga popravi in nato nazaj pretvori v predlogo. Uporaba predlog je smiselna pri večjih distribucijah, kjer je evidenca sprememb natančno vodena. Za manjše distribucije pa je veliko enostavneje uporabljati klone. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 35

42 Slika 16: Izdelava predloge iz obstoječega namizja (Vir: lasten) DISTRIBUCIJA VIRTUALNIH NAMIZIJ Virtualno namizje izdelano iz predloge je klon virtualnega namizja, ki smo ga za predlogo izbrali. Virtualno namizje podeduje ime računalnika, mrežne nastavitve in vse uporabniške profile. Pri prilagajanju novega virtualnega namizja uporabniku je potrebno sprejeti določene korake in si postopek zabeležiti. Večino teh korakov se ne da avtomatizirati. Osnovni koraki so: Pred prvim zagonom Paziti je potrebno, da nimamo vklopljene mrežne kartice, saj bi pri fiksni nastavitvi IP številke (in ostalih mrežnih nastavitvah) povzročili IP konflikt. Prav tako bi se v aktivni mapi pojavil dvojnik z enako identiteto. izključitev računalnika iz aktivne mape domene (Ta korak naredimo izven mreže in se nastavitev opravi le lokalno. Računalnik ima namreč enako identiteto kot njegov vir in če bi to delali v omrežju, bi bil lahko iz aktivne mape izključen tudi izvorni računalnik oz. bi se pojavile težave z avtentikacijo. (ang. trust relationship)) sprememba imena računalnika, sprememba IP, priklop mrežne kartice, ponovni zagon (ang. restart), dodajanje virtualnega računalnika v domeno, kreiranje uporabniškega profila. Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 36

43 dodajanje pravic uporabniku za oddaljeno prijavo preko RDP, Prijava v namizje z uporabnikom, ureditev uporabniškega profila, testiranje nastavitev. PRIPRAVA ODJEMALSKIH PC-JEV Ti dostopajo do virtualnih namizij preko RDP protokola. Vsi imajo nastavljen fiksni naslov IP in vsak odjemalec dostopa do točno določenega virtualnega namizja. DOSTOP DO NAMIZIJ IZ STARIH RAČUNALNIKOV Z OBSTOJEČIM OPERACIJSKIM SISTEMOM WINDOWS XP Pri pripravi odjemalskih računalnikov na računalniku omogočimo samodejno prijavo in avtomatski zagon povezave RDP do virtualnega namizja v celozaslonskem načinu. Po uspešni prijavi je uporabniku na voljo virtualno namizje. Uporabniku je onemogočena možnost dostopa do odjemalskega računalnika. Ob odjavi iz seje virtualnega namizja, se odjemalski računalnik izklopi. KORAKI ZA NASTAVITEV OPERACIJSKEGA SISTEMA Računalnike odstranimo iz aktivne mape. Računalniki bodo služili zgolj za dostop do virtualnega namizja, brez interakcij uporabnika. V aktivno mapo je vključen le virtualni računalnik. Mrežne nastavitve in imena računalnikov ostanejo nespremenjeni. Kreiranje novega lokalnega uporabnika in ureditev samodejnega zagona. Samodejno prijavo uredimo z nekaj vnosi v register. Popravimo nastavitve na mestu: HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\WindowsNT\CurrentV ersion\winlogon Priprava RDP povezave (slika 17) - Za vsakega odjemalca nastavimo RDP povezavo posebej na določeno virtualno namizje, kot prikazuje Tabela 2. Povezavo shranimo v formatu rdp > ucenecv1.rdp. Sledi izdelava paketne datoteke paketne datoteke (ang. batch file), s katero bomo klicali RDP povezavo in, izvedli ukaz za izklop računalnika ob zaključku povezave (Slika 18). Uporabniku skrijemo lokalno namizje, tako, da namesto namizja zaženemo povezavo RDP. To storimo tako, da v registru zamenjamo vrednost ključa "shell", (lokacija ključa je navedena v tabeli) v katerem je Explorer.exe s paketno datoteko mstsc.bat.(slika 20) S pomočjo Visual Basic skripta pa izvajanje paketne datoteke skrijemo (slika 19 in 20). Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 37

44 Vse vrednosti v registru spreminjajo v tej mapi HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Winlogon Vnos v registru Originalna vrednost AutoAdminLogon vnos ni obstajal 1 Default username ime zadnjega uporabnika nova vrednost DefaulPassword vnos ni obstajal geslo uporabnika Shell Explorer.exe Tabela 3: Prikaz sprememb v registru (Vir: lasten) ime uporabnika, za samodejno prijavo wscript.exe"c:\programfiles\invisible.vbs" "C:\Program Files\mstsc.bat" Slika 17: RDP povezava do virtualnega namizja (Vir: lasten) Slika 18: Paketna datoteka za zagon RDP povezave (Vir: lasten) Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 38

45 Slika 19: Visual Basic skript za izvajanje paketnih datotek v ozadju (Vir: lasten) Slika 20: Popravek vrednosti v registru (Vir: lasten) PRIPRAVA OPERACIJSKEGA SISTEMA LINUX UBUNTU MINIMAL LXDE Na obstoječe Dell Optiplex 745 računalnike namestimo Linux Ubuntu minimal LXDE LTS in odprtokodno aplikacijo za rdesktop za dostop do virtualnega namizja. Rdesktop je odprtokodni odjemalec za dostop do storitev Microsoft RDP (Savill, 2012). Omenili smo že, da Microsoft ni razvil RDP odjemalca za Linux. Rdesktop se zaganja iz ukazne vrstice s parametri. Določamo ciljni strežnik, ločljivost, vrsto bitnega kodiranja slike, uporabniško ime, geslo, preusmeritev zvoka, USB vrat in drugo. Velja omeniti še funkcionalnost brezšivnega načina (ang. Seamless mode). Funkcionalnost omogoča združitev namizja Linux odjemalca in Windows RDP namizja in zahteva programsko opremo tudi na Windows računalnikih. Operacijski sistem moramo konfigurirati, da bo služil le za prijavo na virtualno namizje in ne bo dopuščal nobene interakcije z uporabnikom. Po končani seji se mora računalnik tudi samodejno izklopiti. Na operacijskem sistemu nastavimo samodejno prijavo in samodejni zagon odjemalca rdesktop. Ko uporabnik prižge računalnik, se mu na zaslonu prikaže prijavno okno v virtualno namizje. NAMESTITEV APLIKACIJE RDESKTOP. Rdesktop odjemalca namestimo iz repozitorija programske opreme Ubuntu z ukazom: sudo apt get install rdesktop. V kolikor nismo med namestitvijo namestili LXDE grafičnega namiznega okolja, lahko to storimo sedaj z ukazom: Peter Brecelj: Uvedba tankih odjemalcev stran 39