Виртуализация – технология, которая используется очень часто в 2024 году. Она пригодится как для выполнения достаточно сложных технических задач, так и для развлекательных целей. Далеко не все знают, как работает виртуализация.
Сегодня предстоит познакомиться с этим процессом поближе. Сконцентрироваться предстоит на одном важном компоненте – гипервизорах. Нужно выяснить, что собой представляет виртуализация и гипервизоры. А еще – какими они бывают, какие у них преимущества и недостатки.
Представленные данные рассчитаны на широкий читательский круг. Они помогут понять принцип реализации virtual technology, а также дадут наиболее полное представление о гипервизорах и разновидностях. Также ниже приведены советы по выбору соответствующего компонента.
Виртуализация – это…
Виртуализация – это технология, позволяющая использовать вычислительные ресурсы одной физической машины (компьютера или иного устройства) для создания нескольких изолированных друг от друга виртуальных машин (ВМ). Каждая такая ВМ будет предусматривать свои собственные ресурсы.
С помощью virtual technology можно формировать отделенные друг от друга среды, которые будут использовать мощности и ресурсы одного реально существующего (физического) компьютера/сервера. ВМ могут обладать любыми конфигурациями, но в пределах максимально имеющихся у физического оборудования.
Логическая схема
Виртуализация с логической точки зрения (схемы) подразумевает поддержку нескольких составляющих. А именно:
- Хост-система. Так называется основная операционная система (ОС). На ней будут происходить основные операции по созданию, запуску и функционированию изолированной виртуальной среды.
- Гипервизор (hypervisor). Это программа, с помощью которой создается и управляется виртуальная среда. Данный компонент позволяет распределять ресурсы между ВМ и хостом, изолировать их друг от друга. Более подробно этот элемент будет рассмотрен ниже.
- Гостевые ОС. Так называются операционные системы (или иные программы/процессы), которые работают внутри изолированной виртуальной среды. То, что запускается при помощи virtualization technology.
Упомянутая технология широко применяется в самых разных сферах деятельности человека – от обычного пользовательского использования на домашних ПК до веб-серверов. Чтобы лучше понимать соответствующую концепцию, нужно разобраться с гипервизорами виртуальных машин. От них зависит реализация всей virtualization technology.
Что такое гипервизор
Гипервизор – специальное программное обеспечение. Процесс, помогающий разделить операционную систему и запущенные в ней приложения от аппаратной части. Гипервизоры могут быть представлены не только отдельными программным обеспечением. Они могут быть встроенными. В соответствующем случае гипервизоры доступны с самого начала, а не запускаются непосредственно после развертывания системы.
Гипервизор – элемент, благодаря которому развивается концепция виртуализации. Она может быть контейнерной, аппаратной и программной. Каждая технология предусматривает свои ключевые особенности, о которых будет рассказано чуть позже. Сначала нужно поближе познакомиться с гипервизором и его разновидностями.
Историческая справка
Гипервизоры и технология виртуализации стали развиваться и использоваться с 60-х годов 20-го века. В те времена они встречались преимущественно на мейнфреймах от IBM. Разработчики пользовались ими для тестирования своих проектов/идей, а также для совершенствования аппаратных концепций. Все это привело к тому, что у пользователей (в то время – преимущественно у IT-специалистов) появилась возможность разворачивать системы и исправлять разнообразные ошибки, минуя угрозы для стабильного функционирования основного оборудования.
Рывок в развитии гипервизоров и virtualization technology произошел в начале 21 века за счет активного распространения в операционные системы Unix-семейства. Причин такому явлению было несколько:
- Совершенствование архитектур систем. Это привело к увеличению надежности, защиты и безопасности.
- Улучшение аппаратных возможностей на серверах. Данные «компоненты» стали более мощными.
- Возможность реализации аппаратной виртуализации на процессорах с архитектурой x86.
Перечисленные обстоятельства привели к массовому развитию и применению гипервизоров и virtualization technology. Виртуализация с тех пор используется не только для решения сложных технических/инженерных задач, но и для простых операций, включая всевозможные развлечения.
Разновидности гипервизоров
В зависимости от типа гипервизоров меняются особенности их применения на виртуальных машинах или физических устройствах.
Можно выделить следующие виды упомянутого элемента:
- Type 1 (первого типа). Так называются автономные гипервизоры. Запускаются они на аппаратном обеспечении устройства. Оттуда такие hypervisors будут управлять оборудованием и гостевыми системами.
- Type 2 (второго типа). Это хостовые гипервизоры, функционирующие внутри системы в качестве обычных программ. Виртуальные системы в соответствующем случае отображаются на хосте (основной системе) в качестве процессов.
Можно комбинировать представленные типы, чтобы увеличить безопасность, стабильность и производительность гипервизоров. Такие «элементы» будут работать и на «железе», и при помощи основной (хостовой) системы. Они будут называться гибридными.
Виды виртуализации
В зависимости от реализации virtual machine (VM) и от роли гипервизора в соответствующем процессе можно выделить несколько видов виртуализации. Их нужно знать, чтобы рассмотреть преимущества и недостатки hypervisors:
- Программная. Здесь гипервизор устанавливается на хост-систему и образует виртуальную среду. В последнюю устанавливается гостевая операционная система. Гипервизор будет выступать неким посредником между дополнительной и основной ОС. Сначала гостевая система обращается к гипервизору, который передает команды хосту. Хостовая ОС будет задействовать необходимые вычислительные мощности. Только она «понимает», что на ней установлен гипервизор, в виртуальном пространстве которого инициализирована другая ОС. Программная виртуализация может быть осуществлена почти на любом устройстве (физическом сервере), где есть достаточно ресурсов.
- Аппаратная. Гипервизор при исполнении команд гостевой системы будет обращаться непосредственно к аппаратным ресурсам, минуя хост. Данный компонент становится своеобразной мини-операционной системой. Ее функция заключается в запуске поверх себя других ОС и процессов. Для функционирования такого гипервизора требуется, чтобы у материнской платы и процессора физического устройства имелась поддержка аппаратной виртуализации.
- Контейнерная. Данный тип виртуализации можно назвать отдельным. Он значительно отличается от предыдущих двух. При контейнерной технологии в рамках основной операционной системы изолироваться будет не другая ОС, а отдельно взятые процессы. При помощи такого подхода нельзя запустить на Linux Windows или наоборот. Контейнерная технология ориентирована на запуск отдельных приложений или сервисов, входящих в состав того или иного программного обеспечения.
Из всего вышесказанного следует, что можно столкнуться с аппаратными гипервизорами и программными. Каждый вариант подразумевает свои преимущества и недостатки.
Плюсы и минусы гипервизоров
Hypervisor может быть аппаратным или программным. Перед их активным использованием нужно учитывать следующие особенности каждого типа:
| Программный гипервизор | Аппаратный гипервизор | ||
| Плюсы | Минусы | Плюсы | Минусы |
| Быстрая развертка virtual machines. Достигается за счет того, что операционная система не устанавливается, а просто распаковывается шаблоном со всеми необходимыми параметрами. | Требуется операционная система, которая будет иметь доступ к аппаратным ресурсам хост-ОС. Это может ограничить варианты систем уже в пределах virtual machines. | Работа на аппаратном уровне с эмуляцией сервера. Он очень напоминает физический. | Необходимо более тщательное конфигурирование ВМ под определенное физическое устройство. |
| Наличие возможности корректировать ресурсные конфигурации почти «на лету». | Меньший уровень изоляции. Это приводит к тому, что нагрузка ВМ больше влияет друг на друга. У системы физического сервера есть доступ к созданным ВМ. | Отсутствие существенного влияния на соседние машины или физический сервер. | Достаточно долгое развертывание ВМ. Это приводит к увеличению длительности выполнения разных операций с виртуальными машинами. |
| Поддерживается оверселлинг – предоставление одних и тех же ресурсов нескольким ВМ за счет того, что не все виртуальные машины задействуют предельно допустимые ресурсы. | Тоже поддерживается оверселлинг. При аппаратной виртуализации отсутствует возможность наращивания объемов повторно используемых ресурсов. Это связано с аппаратными ограничениями физического сервера. | ||
Программные гипервизоры подойдут для небольших веб-проектов, тестирования и экономии средств. Аппаратные гипервизоры используются для крупных проектов и улучшения производительности систем.
ТОП лучших гипервизоров
Hypervisor – это программное обеспечение, которое устанавливается на компьютер. Далее предстоит познакомиться с самыми лучшими «приложениями» соответствующего типа. Они встречаются в операционных системах чаще всего.
Hyper-V
Бесплатный проект для серверов, находящихся под управлением Windows. У него нет графического интерфейса. Настройку и отладку приходится проводить через консоль. На все виртуальные машины для этого гипервизора нужны лицензии. Техническая поддержка у Hyper-V отсутствует, хотя проект регулярно обновляется.
Hyper-V пользуется шифрованием для защиты ВМ. Он позволяет корректировать дисковое пространство – уменьшать или увеличивать его. Недостатком можно считать отсутствие USB Redirection, с помощью которого можно присоединять USB-устройства к виртуальным хостам.
VMware
VMware – технология виртуализации, созданная одноименной компанией. Используется для организации функционирования виртуальных серверов. Данный гипервизор требует приобретения лицензии для каждого физического процессора. Объем оперативной памяти (ОЗУ) и количество запускаемых ВМ не имеет никакого значения.
Данный проект поддерживает бесплатные инструменты виртуализации. Их достаточно для обычного пользователя и «домашних» задач, а не для профессиональной работы. VMware не подойдет для корпоративного использования.
Virtual Box
Virtual Box – разработка компании Oracle. Этот гипервизор предусматривает следующие особенности:
- Кроссплатформенность. Он запускается на Windows, macOS, Linux и других системах.
- Поддержка открытого исходного кода.
- Распространение по лицензии GNU GPL.
Это приложение позволяет работать с 64-битными гостевыми системами даже на 32-битных системах хоста.
Что собой представляет аппаратный гипервизор и программный, понятно. Их отличительные особенности также известны. Чтобы быстрее освоить виртуализацию можно пройти дистанционные компьютерные курсы.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
