Развитие информационных технологий и техники не стоит на месте. То, что раньше казалось недостижимым и невероятным, в 21 веке становится обыденностью. Люди не могли представить, что у них будут телефоны и компьютеры в каждом доме, порой – не в единственном числе. И то, что можно пересылать сообщения из одной точки мира в другую менее чем за минуту – тоже.

Сегодня обыденностью также стала виртуальная реальность. Правда, не в том смысле, в какой она была представлена в фильме «Матрица», а пока в более примитивной форме. А компьютеры и другие гаджеты начали активно использовать технологии виртуализации.

Далее предстоит познакомиться с этим понятием получше. Необходимо выяснить, что собой представляет технология виртуализации, какой она бывает, для каких именно целей используется. Также вниманию будут представлены ключевые особенности соответствующей системы. Соответствующая информация рассчитана на широкий круг лиц. Она пригодится и IT-специалистам, и обычным ПК-пользователям.

Определение

Виртуализация – это создание изолированной программной среды в рамках одного и того же физического устройства. Обособление части логических ресурсов вычислительной системы для выполнения отделенных друг от друга процессов (или их совокупности) на одном и том же оборудовании.

Соответствующая технология дает возможность эффективно начать использование возрастающие возможности аппаратных систем, распределяя их между процессами и приложениями. Данный прием широко используется в самых разных областях IT.

Разновидности

Изучая основы виртуализации, необходимо сначала выяснить, какой она может быть. Существуют разные ее разновидности. Они зависят от того, какую роль играет гипервизор – программа, с помощью которой создаются виртуальные среды и осуществляется управление ими.

На данный момент можно выделить следующие типы виртуализации:

1. Программная. Гипервизор здесь будет устанавливаться на хост-систему. Он отвечает за формирование виртуальной среды, в которую устанавливается гостевая операционная система. Гипервизор будет играть роль своеобразного посредника между дополнительной и основной операционными системами.
2. Контейнерная. В качестве основной операционной системы изолироваться будет не другая ОС, а отдельно взятые процессы. Они будут выполняться (инкапсулироваться) в своем собственном окружении – с выделенной сетью, диском, а также файловой системой и так далее. С ее помощью не получится запустить полноценную операционную систему вроде Windows или Linux. Она используется для активации отдельных сервисов и программ, входящих в состав того или иного программного обеспечения.
3. Аппаратная виртуализация. Здесь гипервизор при исполнении команд гостевой операционной системы будет обращаться непосредственно к аппаратной части. Основная операционная система будет им игнорироваться. Гипервизор в соответствующем случае играть роль своеобразной мини-ОС, единственной функцией которой является запуск поверх себя других операционных систем, а также всевозможных процессов. Чтобы такой гипервизор нормально работал, у процессора и материнской платы оборудования должна быть поддержка аппаратной виртуализации.

Последний тип виртуализации систем будет позже рассмотрен более подробно. Для начала необходимо выяснить, в каких областях применяется изучаемая технология.

Области применения

Виртуализация появилась еще в 60-х годах прошлого века, но долгое время она рассматривалась просто как интересный технический эксперимент. Только к концу 90-х годов, с ростом технологического прогресса и увеличением производительности устройств, соответствующая технология стала набирать популярность.

Сегодня аппаратная и другие виды виртуализации активно применяются в бизнесе, домашних условиях и в разных областях IT:

1. Веб-хостинг. Виртуализация серверов дает возможность на одной и той же физической платформе устанавливать несколько виртуальных пространств.
2. Разработка. С помощью рассматриваемой технологии можно создавать на рабочих платформах изолированные виртуальные системы (среды) для тестирования программ. Преимущественно тех, что оказывают влияние на настройки ОС.
3. Кибербезопасность. За счет изолированной среды виртуализации можно запускать в ней разнообразные компьютерные вирусы и черви, а затем – изучать их поведение. Основная операционная система в соответствующем случае останется максимально защищенной.
4. Игры. С помощью рассматриваемой концепции можно создавать на мощных серверах виртуальные платформы для игр. Даже самую мощную игрушку получится запустить на весьма слабеньком устройстве. Необходимые для этого вычислительные мощности будут предоставляться сервером.

Виртуализация устройств и систем используется при хранении информации, управлении сетевыми подключениями, а также в распределенных вычислениях. Соответствующая технология является перспективной и удобной. С ее помощью можно эффективно расходовать возрастающие вычислительные мощности аппаратных платформ. Это касается как серверных ресурсов, так и персональных.

Создание виртуальных машин и виртуализация

Ранее было сказано, что существуют разные типы виртуализации, включая аппаратную. Соответствующая технология будет рассмотрена более детально.

Аппаратной виртуализацией называется возможность создавать виртуальные машины (ВМ) на физическом оборудовании с максимально эффективным и рациональным распределением ресурсов.

Она может быть нескольких типов:

1. Полной. В данном случае оборудование имитируется полностью. При такой аппаратной виртуализации на выходе получается система (среда), которую можно запускать на серверах без длительной предварительной настройки.
2. Паравиртуализация. Для виртуальной машины будет создана специальная версия операционной системы. Она может быть скорректирована или перекомпилирована с учетом того, какие аппаратные ресурсы предоставлены сервером.
3. Представление с аппаратной поддержкой. При такой аппаратной виртуализации виртуальная машина, полностью виртуализированная, формируется при помощи аппаратного обеспечения устройства.

Тип выбирается в зависимости от того, какие цели и задачи стоят перед специалистом.

Аппаратная поддержка

Для чего нужна технология виртуализации, понятно. Ее аппаратный тип необходимо рассмотреть более подробно. Чтобы можно было запустить на устройстве виртуальную машину, необходимо, чтобы распределение ресурсов поддерживалось процессорами. Существуют две ключевые технологии от крупных производителей, которые позволяют добиться желаемого результата – Intel VT и AMD-V.

Соответствующие технологии развиваются сразу в нескольких направлениях. Ключевое – виртуализация процессора (CPU Virtualization). С ее помощью на одном процессоре допустимо запускать сразу несколько систем, работающих параллельно друг с другом или вложенных друг в друга.

Существуют технологии виртуального графического представления и ввода-вывода. Они тоже стремительно развиваются. Если виртуализация процессора нужна для запуска систем на одном процессоре, то другие две технологии помогают организовывать удаленный доступ или совместное использование физического оборудования. В качестве примера можно привести организацию рабочего места дистанционно, а также онлайн-игры.

Отличие от программной технологии

Аппаратная виртуализация отличается от программной. Второй тип технологии подразумевает использование хостовых систем. В этом случае добавляется еще один абстрактный уровень:

1. Физический сервер, у которого есть те или иные ресурсы. С ними и будет осуществляться дальнейшая работа.
2. Хостовая операционная система.
3. Гипервизор – программа, которая будет устанавливаться на хостовую операционную систему.
4. Виртуальные машины. Так называются программы, которые устанавливаются и управляются при помощи гипервизора.

Дополнительный слой абстракции усложняет процессы и снижает производительность устройства. Физическое оборудование будет тратить ресурсы на работу хостовой ОС, а также гипервизора. В соответствующей концепции есть и другие проблемы:

1. При возникновении проблем в работе хостовой системы страдают все развернутые внутри нее виртуальные машины. Они не смогут получить доступ к мощностям физического устройства. Это связано с утратой одного уровня абстракции.
2. Проблемы с безопасностью. Они становятся более глобальными. Если скомпрометировать хостовую ОС, под угрозой окажутся все развернутые на ней виртуальные машины.
3. Не получится обновить или переустановить хост-систему без остановки виртуальной машины.

Чтобы решать простые пользовательские задачи, можно прибегнуть к программной виртуализации. Она подойдет для тестирования операционных систем.

Аппаратной виртуализацией рекомендуется пользоваться при решении разнообразных бизнес-задач. С ее помощью можно добиться высокой производительности и хорошего уровня безопасности. А главное – эффективного распределения ресурсов оборудования.

Ключевые особенности

Виртуализация – процесс, который широко используется не только в IT, но и в бизнесе. Он имеет множество преимуществ. К ним относят:

1. Экономичность. Не придется закупать новое мощное оборудование, а также настраивать его. Достаточно развернуть виртуальную машину – она распределит имеющиеся ресурсы.
2. Гибкость. Конфигурация ВМ может быть настроена и сохранена в виде образа один раз. После этого допустимо задействовать его на разнообразном оборудовании или переносить между серверами.
3. Масштабируемость. Если нагрузка на оборудование увеличивается, можно очень быстро поднять дополнительные АМ. Они добавят недостающие ресурсы, а также сделают дальнейшую работу более стабильной и эффективной.
4. Отказоустойчивость. Пользователь сможет в любой момент сделать снимок состояния ВМ. Соответствующие копии будут распределяться географически. В этом случае даже выход из строя части оборудования не испортит всю систему. На ее работающую часть нагрузка возрастет, но исправить положение помогает подключение дополнительных ресурсов.
5. Высокий уровень безопасности. Виртуальные машины будут работать изолированно друг от друга. Компрометация одной ВМ не приводит к проблемам функционирования другой.

У технологий виртуализации внешние приложения не будут отличать виртуальные машины от физических серверов. Гостевые системы исполняются на процессоре без виртуализации. Одна гостевая ОС ничего не знает о других ОС, которые на самом деле находятся с ней на одном и том же оборудовании. Подобная изоляция дает возможность поддерживать высокий уровень безопасности работы технологии.

Теперь понятно, что собой представляет аппаратная виртуализация. С другими видами этой технологии тоже удалось познакомиться. А научиться работать с ВМ помогут дистанционные компьютерные курсы.

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