Слово «виртуальный» в последние 15-20 лет звучит практически повсеместно. Пользователям обещают разнообразные реалистичные виртуальные миры, а также дополненную реальность. Все это не всегда достижимо. А виртуальная реальность, которая напоминает подобие «Матрицы», вообще недостижима. Зато каждый ПК-пользователь может столкнуться с более «приземленным» понятием виртуализации. Она встречается в современных компьютерах.

Сегодня предстоит выяснить, что такое виртуализация процессора. Нужно понять, для чего она нужна и какие особенности имеет. Также предстоит ознакомиться со смыслом виртуализации для бизнеса и ее разновидностями.

Представленная информация рассчитана на достаточно широкий круг лиц. Она подойдет для изучения как начинающими IT-специалистами, так и обычными ПК-пользователями, желающими научиться работать со своими устройствами на профессиональном уровне для различных целей и задач.

Определение

Виртуализация – это некая способность процессоров поддерживать несколько виртуальных машин (VM) на одном или нескольких физических ядрах. Для использования соответствующей технологии необходимо иметь подходящее оборудование, а также специальное программное обеспечение.

В Windows таким приложением является Hyper-V. Это особая утилита от компании Microsoft, которая дает возможность запускать виртуальные машины, имитирующие разнообразные операционные системы. Такой подход будет выгоден и полезен разработчикам программных проектов и приложений, а также тестировщикам. Они смогут проверять итоговые продукты на своих устройствах без покупки другого оборудования.

Каждая виртуальная машина при реализации изучаемой технологии будет функционировать на собственном оборудовании – тоже виртуальном. Пользователи смогут создавать искусственные жесткие диски, коммутаторы и иные компоненты, имеющие значения для работы системы.

Виртуализация на домашнем устройстве

Чтобы понять, для чего нужна виртуализация процессоров обычному пользователю, стоит рассмотреть простейший пример: использование компьютера для работы и игр в Windows. Пусть это же устройство теперь планируется задействовать для изучения Linux OS. Необходимо, чтобы соответствующая операционная система была под рукой, но устанавливать ее отдельно нет никакого желания. Пусть программист занимается разработкой под Android или iOS. В соответствующих случаях потребуется организация проверки получившегося проекта в «родной» среде.

Без виртуализации разработчику пришлось бы:

• устанавливать каждую операционную систему на устройство;
• поочередно запускать каждую ОС и загрузчик для дальнейшей работы.

Есть еще один вариант – стирать одну операционную систему, устанавливать другую с переносом данных, переустановкой приложений и так далее.

Технология виртуализации позволяет избежать соответствующих процедур. За счет нее получится запускать несколько операционных систем одновременно – одну внутри другой или две параллельно. Далее – работать в той среде, которая необходима «здесь и сейчас» и подходит для определенных задач.

Виртуализация и бизнес

Ключевой целью виртуализации является оптимальное использование производительности и мощности современных компьютеров в бизнес-приложениях, где необходимо задействовать мощное и дорогостоящее оборудование.

В качестве примера можно взять организацию, которая собирается поставить почтовый сервер для обработки писем, а также развернуть WEB-сервер и DNS. Для этого достаточно одной серверной машины. На ней, в виртуально разделенных «песочницах», на одном и том же оборудовании заработают словно три отдельных компьютера. У каждой – своя отдельная задача. Это позволит использовать полностью мощь и производительность имеющейся техники, а также окупить потраченные на нее средства.

Области применения

Изучаемая технология сегодня активно используется в IT-индустрии. Наиболее распространенными областями ее применения являются следующие направления:

1. Веб-хостинги. Виртуализация серверов дает возможность создавать на одной физической платформе сразу несколько изолированных виртуальных пространств. За счет этого аппаратные ресурсы расходуются более рационально, а стоимость хостинговых услуг снижается.
2. Разработка. За счет изучаемой технологии на одной рабочей платформе поддерживается возможность создания разнообразных сред тестирования.
3. Кибербезопасность. За счет изолированной среды удается запускать различные компьютерные вирусы, чтобы отследить их поведение. Основная операционная система, отвечающая за предоставление ресурсов для виртуализации процессоров и других компонентов, будет защищена от их проникновения.
4. Игровая индустрия. С помощью рассматриваемой концепции на мощных серверах допустимо создание виртуальных платформ для игр. Пользователи смогут за небольшую плату играть в любые современные игры даже на маломощных устройствах – все необходимые вычислительные мощности предоставляет сервер.

Также изучаемая технология применяется в процессе хранения информации, управления сетевыми подключениями, в распределенных вычислениях. Это перспективные возможности, освоить которые способен даже обычный ПК-пользователь. Они пригодятся как на стационарных компьютерах и ноутбуках, так и на серверах.

Классификация

Рассматриваемая технология может быть разной. Ее тип зависит от того, какую роль играет гипервизор – программа (операционная система), с помощью которой осуществляется создание и управление виртуальной средой, распределение ресурсов между основной и «гостевой» системой, их изоляция друг от друга.

Классифицируется рассматриваемая технология на несколько категорий:

1. Программная. Такая концепция предусматривает установку гипервизора на хост-систему. В ней образовывается цифровая среда, в которой устанавливается гостевая операционная система. Гипервизор будет играть роль посредника между дополнительной и основной ОС. Сначала гостевая система обращается к гипервизору, который передает команды хост-системе. После этого последняя задействует необходимые вычислительные мощности.
2. Контейнерная. В рамках основной операционной системы изолируется не другая ОС, а отдельно взятые процессы. Они инкапсулируются в собственном окружении – с отдельными сетями, дисковыми пространствами, файловыми системами и другими элементами. Запустить при помощи контейнерной виртуализации Linux или Windows не получится. Соответствующая технология предназначается для запуска отдельных программ и сервисов.
3. Аппаратная (hardware virtualization). Здесь гипервизор при исполнении команд гостевой ОС обращается к аппаратной части. Основная система будет «игнорироваться». Гипервизор становится мини-ОС, единственная функция которой – это запуск поверх себя других операционных систем и процессоров. Чтобы реализовать такую концепцию, необходимо, чтобы материнская плата и процессор имели поддержку аппаратной виртуализации. В них должны быть вшиты специальные алгоритмы, дающие возможность распределять между системами вычислительные возможности устройства.

Последний тип встречается чаще всего. У разных производителей имеются разнообразные технологии его реализации. У AMD – это AMD-V, а у Intel – Intel VT.

Ключевые особенности Intel VT

Intel VT появилась в 2005 году. С тех пор данная технология активно развивается. Она становится все более совершенной и удобной. На данный момент Intel VT развивается в нескольких направлениях:

1. Виртуализация процессоров. Производительность современных процессоров, работающих на базе виртуальных машин, почти такая же, как и при работе в составе «физического» устройства. С помощью Intel VT пользователи получат возможность создавать внутри работающей цифровой среды другую. Получается что-то вроде «матрешки» из вложенных друг в друга виртуальных операционных систем.
2. Графические процессы. Intel Graphics Virtualization обеспечивает VM полноценный доступ или совместное использование графических процессоров и систем, отвечающих за работу с видео. Используется для организации удаленных рабочих мест, а также в онлайн-играх.
3. Ввод-вывод. Intel Virtualization Technology for Directed I/O и подобные технологии обеспечивают передачу результатов обработки на сетевые и прочие устройства ввода-вывода. Они не дают VM конфликтовать в процессе взаимодействия с сетью. А еще – дают возможность не терять производительность и получать доступ к любым подключенным устройствам.

Виртуализация может быть активирована несколькими способами. Обычно способ ее активации зависит от установленной на устройстве хост-системы.

Как включить виртуализацию

Непосредственный запуск VM и виртуализация может выполняться при помощи специального программного обеспечения:

1. Менеджеров VM. Сюда можно отнести VMWare Workstation или Parallels Workstation. В этом случае одна ОС будет запускаться внутри другой.
2. Приложений-гипервизоров. На одном устройстве получится запустить несколько ОС. К данной категории программ относят Hyper-V и Xen.

В соответствующем программном обеспечении есть все необходимое для настройки и активации виртуализации. Но перед их использованием нужно немного поработать с BIOS. По умолчанию в большинстве случаев рассматриваемая технология отключена. Ее нужно активировать. Для этого в BIOS требуется открыть соответствующий раздел. У каждого производителя он будет иметь разное название. В качестве примера можно привести «Virtualization Technology». Его значение требуется поменять на «Enabled».

Если подобного пункта в BIOS нет, значит воспользоваться виртуализацией не получится. Такая ситуация может возникнуть преимущественно у тех, кто работает за достаточно старыми компьютерами.

Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!