МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Одеський коледж комп’ютерних технологій «Сервер»

циклова комісія «Професійної та практичної підготовки з комп’ютерних технологій»

ЗАТВЕРДЖУЮ

Голова циклової комісії

____________ Т.В.Отрадська.

“__”_______________201__ р.

ТЕМА ДИПЛОМНОЇ РОБОТИ

Спеціальність 5.05010101 "Обслуговування програмних систем і комплексів"

Дипломна робота молодшого спеціаліста

ВИКОНАВ:

Студент групи А41 ____________________ І.І. Іванович

КЕРІВНИК: ____________________ Н.В.Шибаєва

Одеса - 2012

М ІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Одеський коледж комп'ютерних технологій «Сервер»

Спеціальність 5.05010101

Група А41

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ДО ДИПЛОМНОЇ РОБОТИ НА ТЕМУ:

ТЕМА ДИПЛОМНОЇ РОБОТИ

Проектний матеріал складається з пояснювальної записки на ____ сторінках та графічного матеріалу на _________ аркушах.

Дипломник ________________________ І.І.Іванов

Керівник проекту ___________________ Н.В.Шибаєва

Консультанти:

З економічної частини __________________В.В. Гелевер

З охорони праці _______________________ Н.О. Шибаєва

Нормоконтроль ______________________ Г.В. Цирульникова

До захисту допущений:

Голова циклової комісії ________________ Т.В.Отрадська

Завуч _______________________________ Г.В. Цирульникова

Захист “____” _____________________201___ р. Протокол № _______

Оцінка ДКК ___________

Секретар ДКК ___________

З МІСТ

1. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ 8

ВСТУП

Віртуальна машина - модель обчислювальної машини, створеної шляхом віртуалізації обчислювальних ресурсів: процесора, оперативної пам'яті, пристроїв зберігання та вводу і виводу інформації.

Віртуальна машина на відміну від програми емуляції конкретного пристрою забезпечує повну емуляцію фізичної машини чи середовища виконання (для програми).

Раніше віртуальну машину визначали як "ефективну ізольовану копію реальної машини". Проте сучасні віртуальні машини можуть не мати прямого апаратного аналогу. Наприклад, в залежності від способу моделювання набору інструкцій віртуального центрального процесора, віртуальна машина може моделювати реальну або абстрактну обчислювальні машини. При моделюванні реальної обчислювальної машини набір інструкцій процесора віртуальної машини співпадає з набором інструкцій обраного для моделювання центрального процесора.

Віртуальні машини поділяються на 2 головні категорії, в залежності від їх використання та відповідності до реальної апаратури:

• системні (апаратні) віртуальні машини, що забезпечують повноцінну емуляцію всієї апаратної платформи і відповідно підтримують виконання операційної системи.

• прикладні віртуальні машини, які розробленні для виконання лише застосунків (прикладних програм), наприклад, Віртуальна машина Java.

Системні віртуальні машини дозволяють розподіл апаратних ресурсів фізичної машини між різними копіями віртуальних машин, на кожній з яких може бути встановлена своя операційна система. Пласт програмного забезпечення, що виконує віртуалізацію, називається гіпервізором.

Гіпервізори поділяються на 2 типи: ті, що можуть виконуватися на "голій" апаратурі (1-й тип, або рідні ), та ті, що виконуються в певній операційній системі (2-й тип, або хостові).

Основні переваги системних ВМ:

• різні операційні системи можуть співіснувати на одному комп'ютері, і при цьому знаходитися в строгій ізоляції одна від одної

• ВМ можуть забезпечувати розширений набір машинних інструкцій, адже при моделюванні абстрактної обчислювальної машини набір інструкцій процесора віртуальної машини може бути довільним.

• широкі можливості контролю за програмами

• легкість модифікацій та відновлення

Основний недолік:

• віртуальна машина не така ефективна як реальна, тому що доступ до апаратури в ній відбувається опосередковано.

Різні ВМ, на кожній з яких може бути встановлена своя власна ОС (які також називається гостьовими ОС), часто використовуються для серверного об'єднання: різні сервіси (що повинні виконуватися на окремих машинах, щоб запобігти взаємовтручанню) запускаються в різних ВМ, проте на одній фізичній машині, що дозволяє економити апаратні ресурси.

Прикладні віртуальні машини виконують звичайні програми всередині ОС. Вони зазвичай створюються коли програма запускається та знищуються після її завершення. Їхня ціль - забезпечити платформно-незалежне програмне середовище, яке дозволяє абстрагуватися від конкретної апаратури та операційної системи, на якій виконується програма.

Прикладна ВМ забезпечує високорівневу абстракцію (наприклад, інтерпретатори високорівневих мов програмування - Lisp, Java, Python, Perl), в той час як системні ВМ зазвичай

обмежуються низькорівневою абстракцією (машинним набором кодів). Сучасні прикладні ВМ, що реалізуються за допомогою інтерпретаторів, для підвищення швидкості виконання використовують компіляцію "на льоту" (англ. JIT - just-in-time).

Рідна емуляція.

Цей підхід полягає в простому розподіленні тих апаратних ресурсів, на яких запущена ВМ. Кожна копія ВМ обмежена реальною апаратурою. Відповідно, ми зможемо використовувати лише ті ОС, які підтримують нашу апаратуру.

Нерідна емуляція.

В цьому випадку ВМ емулює апаратуру, яка може відрізнятися від тієї, на якій вона запущена. Це розширює круг ОС, які ми можемо на неї встановити.

Віртуалізація рівня ОС.

Ядро ОС дозволяє створювати багато ізольованих один від одного просторів користувачів. В цьому випадку крах програми в одному просторі ніяк не вплине на програми в інших просторах.

Першою і досьогодні однією з найкращих операційних систем, які підтримували концепцію віртуальної машини є операційна система VM (в межах колишнього СРСР також відома як СВМ -Система Віртуальних Машин) фірми IBM.

На окремих апаратних платформах можлива апаратна підтримка віртуальних машин. Вперше технологія апаратної підтримки віртуальних машин була реалізована в машині IBM-370 (початок 1970 рр.) як можливість завантаження мікропрограмного коду, який забезпечував додаткову функціональність центрального процесора IBM-370 для обслуговування віртуальних машин.

Однією з найбільше популярних віртуальних машин є віртуальна машина Java.

У дипломній роботі аналізуються різні віртуальні машини,розібраний принцип роботи та конфугурування

1.Технічне завдання

У дипломній роботі розглядається приватна школа «Крок» яка знаходиться в одно поверховій будівлі. У цієї будівлі вже встановлені клієнтські комп'ютери, які розташовані у компю’терних класах, учительській та в адміністрації. Працівники школи та учні зберігають усю свою інформацію та інформацію про навчання на своїх робочих станціях.

Ціль дипломної роботи

Розробити систему захиститу робочих станцій у новій комп’ютерній мережі за допомогою віртуальної машини.

Вхідні дані

У будівлі встановлене:

• 30 робочих станцій з встановленою операційною системою Windows XP Professional.

• В навчальних класах знаходяться 22 комп’ютера.

• 5 коп’ютерів знаходяться в адміністрації.

• 3 комп’ютера знаходяться у викладацькій.

• Комплектація комп’ютерів AMD Sempron 140 (2.7 ГГц) / RAM 2 ГБ / HDD 320 ГБ / ATI Radeon 5450 512 МБ

• Комп’ютерної мережі немає

• Схема плану будинку і розташування обладнання зазначено у Додатку 1.

Завдання дипломної роботи

• Проаналізувати можливості різних типів віртуальних машин

• Виконати опис конфігоруваня віртуальної машини.

• Дати рекомендації з вибору віртуальної машини.

• Дати рекомендації з вибору з модернізації комп’ютерів для віртуальної машини.

• Зробити проектування локальної мережі включаючи вибір технології, топології та мережної адресації.

• Розрахувати припустимі норми згідно до охороні праці.

• Здійснити розрахунок вартості реалізації мережі школи.

• Дати інструкції адміністратору з конфігурування віртуальної машини.

• Розробити інструкцію з тестування віртуальної машини .

Вимоги до виконання дипломної роботи

• Зробити централізоване збереження інформації.

• Забезпечити доступ усіх робітників та учнів до Internet.

• Ізолювати мережу класів від мережі адміністрації

Види віртуальних машин

Часом виникає необхідність у використанні декількох операційних систем на одному комп'ютері. Труднощі тут, як правило, передбачувані. По-перше, це обов'язкова перезавантаження ПК для запуску нової ОС, а по-друге, якщо ми маємо справу з різними родинами, наприклад Windows і Unix, то кожна з ОС зажадає під себе як мінімум один розділ на жорсткому диску. Крім того, з-за різного формату файлових систем ускладнюється доступ з однієї ОС до файлів інший. Ці та інші проблеми можна вирішити за допомогою «віртуальної машини». По суті вона являє собою звичайну програму, емулює роботу основних компонентів ПК, від процесора і відеокарти до дисковода. У результаті ми можемо запускати кілька ОС одночасно і легко перемикатися між ними. Основний недолік такого підходу - порівняно невисока продуктивність імітованому систем. До таких віртуальним машинам належать такі програмні засоби:

Sun VirtualBox 4.0.4. Характеристики:

Freeware (для домашнього використання)

Розробник Sun Microsystems

Сайт www.virtualbox.org

Розмір 76 МБ

Багата функціональність, великий список підтримуваних сис-тем;

Ряд унікальних можливостей;

Деяка нестабільність у роботі

VirtualBox - програмний продукт німецької компанії innotek. Це порівняно молода платформа, перший публічний реліз випущений в січні 2007 р. Серед підтримуваних гостьових систем - Windows, Linux, OS / 2 Warp, OpenBSD і FreeBSD. У лютому 2008-го фірма innotek була придбана компанією Sun Micro-systems, і подальша розробка ведеться з її участю. Модель розповсюдження VirtualBox при цьому не змінилася. Крім стандартних і необхідних для роботи операційної системи пристроїв (процесор, відеоадаптер, жорсткий диск), програма також емулює аудіоконтроллер і мережевий адаптер. Останній представляється як інтерфейс AMD PCNet. Крім того, необхідно відзначити, що за замовчуванням відеокарта емулюється як стандартний VESA-адаптер з 8 МБ відеопам'яті і роздільною здатністю 800 × 600; якщо ж цього недостатньо, можна скористатися Guest VM Additions для збільшення продуктивності віртуального відеоакселератора і динамічної зміни розмірів вікна. Guest VM Additions - поставляється разом з програмою набір засобів для оптимізації швидкодії і полегшення взаємодії між гостьовою і хостової ОС. Крім усього іншого, в VirtualBox емулюються також контролери USB, при цьому пристрої, підключені до USB-роз'ємів в хостової системі, автоматично підхоплюються і в гостьовій. Однією з ключових можливостей є підтримка RDP (Remote Desktop Protocol), що дозволяє VirtualBox діяти як RDP-сервер і управлятися будь-яким клієнтом, що працюють з даним протоколом. Зауважимо, що до виходу платформи VMware Workstation 6 ця можливість була тільки у VirtualBox. Також реалізована функція USB over RDP (якщо віртуальна машина діє як RDP-сервер, то в клієнті буде видно і підключені USB-пристрою).

Другий ключовою особливістю є компонент iSCSI initiator. Він дозволяє використовувати зовнішні пристрої за протоколом iSCSI в якості віртуальних дисків в гостьовій системі без додаткової підтримки з її боку.

Процес створення віртуальної машини гранично простий: необхідно вибрати тип операційної системи та встановити обсяг оперативної пам'яті і жорсткого диска. Останній може бути як фіксованого розміру, так і динамічно змінюваний в міру заповнення. Після інсталяції гостьової системи рекомендується встановити вже згадувані Guest VM Additions - вони суттєво полегшать роботу надалі. VirtualBox підтримує мережеву взаємодію між віртуальними машинами, при цьому користувач може вибрати один з трьох типів. Пе-ший - це NAT, в такому випадку віртуальна машина прихована за NAT-сервером хоста і може ініціювати з'єднання в зовнішнє по відношенню-ням до нього мережу, але з зовнішньої мережі з'єднатися з такою віртуальною ма-шиною не можна. Другий тип, Host Interface Networking, дозволяє гостьовій системі використовувати ресурси фізичного мережевого адаптера хоста, при цьому сама гостьова машина стає доступна з зовнішньої мережі як звичайні-ний незалежний комп'ютер. І нарешті, третій тип - Internal Networking - може використовуватися, коли необхідності у виході в зовнішню мережу немає; в цьому випадку віртуальна мережа буде побудована в межах хоста. Якщо ж користувачеві потрібно всього лише налагодити обмін файлами між гостьовою системою і хостом, то краще застосувати функцію Shared Folders, яка дозволяє створювати загальні папки, доступні в будь-якій з систем.

Ті, хто використовує віртуальні машини для тестування різного програмного забезпечення, по гідності оцінять підтримку древа збережених станів віртуальної машини (так звані snapshots), до яких може бути проведений відкат з будь-якого стану гостьової системи у випадку непередбаченої ситуації або необхідності в її перезапуску з нуля. Для розробників компанія innotek надає відмінний Software Development Kit, і оскільки код платформи відкритий, докладати додаткових зусиль для написання розширень до системи не потрібно. Крім Windows, стабільні версії VirtualBox існують також для Linux і Mac OS. Крім того, в даний момент ведеться велика робота по портуванню продукту на інші хостовую платформи, і розробникам надаються всі необхідні інструменти та інтерфейси для модифікації VirtualBox.

Підсумовуючи все вищесказане, можна з упевненістю назвати VirtualBox кращою з безкоштовних програм в своїй галузі і серйозним конкурентом для платних аналогів.

VMware Workstation 6.5 Характеристики:

Shareware, $ 189

Розробник VMware

Сайт www.vmware.com / products / ws

Розмір 500 МБ

Найбільша функціональність серед усіх програм

Висока ціна; величезний розмір дистрибутива

VMware Workstation - мабуть, найвідоміший продукт для створення віртуальних машин, а компанія VMware на сьогоднішній день є одним з лідерів у виробництві систем віртуалізації. Список сумісних гостьових ОС просто величезний - тут є все, починаючи від Solaris і Novell NetWare і закінчуючи Linux, FreeBSD і Windows Vista x64 Edition. Платформа чудово емулює всі необхідні системи комп'ютера. Кількість підтримуваних пристроїв не може не радувати - VMware Workstation здатна працювати з встановленими CD / DVD-приводами, дисководами, зчитувачами смарт-карт, вміє монтувати образи дисків. Крім того, в гостьовій системі будуть доступні всі зовнішні пристрої, підключені через COM-, LPT-або USB-порти (правда, налаштувати підтримку USB 2.0 так і не вдалося). Присутня повна інтеграція з ACE (Assured Computing Environment - можливість запускати на комп'ютері ще одну копію Windows, призначену для спільного використання) і так званий unity mode - виконання віртуалізованних додатків на Робочому столі хост-машини. Що ж стосується традиційно слабке місця - відеоакселератора, - то, починаючи з поточної версії, він підтримує апаратне прискорення тривимірної графіки. Правда, з невеликим застереженням - поки ця функція доступна лише при використанні Windows XP як гостьовий операційної системи. Також у даний час підтримується тільки DirectX 9.0 та Shader Model 2.0. Ще серед останніх нововведень варто відзначити можливість потокового відтворення віртуальної машини, на-приклад при завантаженні образу з Інтернету.

Обмін даними може бути організований через віртуальну локальну мережу або ж за допомогою drag-n-drop з віртуальної системи в напрямку хоста. У випадку з локальною мережею є три стандартні варіанти: перший з використанням NAT (Network Address Translation), другий - безпосередньо в існуючу мережу, і третій - віртуальна мережа в межах хоста. Зрозуміло, не забута і можливість створення спільних папок.

Для тестуючих ПЗ в VMware Workstation реалізований механізм створення миттєвих знімків (snapshots) операційної системи і дисків, які згодом можуть бути використані для відкату в одне з попередніх станів. Є тут і підтримка дерев таких знімків, що неймовірно зручно при конфігуруванні системи з різними надбудовами (наприклад, різними версіями браузера Internet Explorer). Крім того, в новій версії були істотно поліпшені засоби налагодження, які дозволяють у реальному часі записувати всю роботу машини, включаючи активність додатків, процесора і інших апаратних засобів, а також відтворювати збережені дані.

У комплекті з програмою поставляється ще одна воістину незаме-членів Альянсу, виконуючи утиліта - P2V Assistant, яка дозволяє буквально в пару кліків конвертувати систему у віртуальну.

Варто відзначити, що саме WMware продемонструвала найвища швидкодія, хоча швидкість завантаження залишає бажати кращого. Ще одним недоліком програми є її ціна. Правда, є безкоштовна версія - VMware Player, що дозволяє запускати раніше збережені віртуальні системи, проте не вміє їх створювати.

Microsoft Virtual PC

Характеристики:

Freeware

Розробник Microsoft

Microsoft Virtual PC міг би стати гідним конкурентом програм-мам, представленим в огляді, якщо б не одне «але» - підтримка в якості гостьових систем тільки відносяться до сімейства Windows, що істотно обмежує область застосування даного емулятора. При бажанні можна встановити непідтримувані ОС, вибравши при установці пункт Other, однак коректна робота в такому випадку не гарантується. Як і всі розглянуті в огляді програми, Virtual PC містить набір додатків, покликаних полегшити життя користувачу. У даному випадку це Virtual Machine Additions - їх установка не збільшить швидкодії гостьової системи, але зробить доступними наступні корисні й зручні функції:

можливість перетягування за допомогою технології drag-n-drop файлів і папок з хостової системи в гостьову і назад;

при зміні розмірів вікна з гостьовою системою дозвіл всередині неї буде автоматично підганятися під новий розмір;

покращений драйвер віртуального відеоадаптера дозволить встановити довільні дозвіл і глибину кольору;

фокус миші буде автоматично передаватися в гостьову систему при попаданні курсору в межі вікна консолі і повертатися в хостовую при виході з цієї зони. Це позбавить від необхідності натискати правий Alt для того, щоб передати фокус в гостьову систему, і дозволить працювати з вікном консолі гостьової системи як із звичайним додатком;

для обміну файлами з хостової операційною системою можна буде використовувати загальні папки (Shared Folders);

буфер обміну у гостьовій і хостової систем також стане спільним, що дозволить спростити взаємодію додатків хоста і гостьової системи;

з'явиться синхронізація часу між хостової і гостьової систе-мами.

Враховуючи повну безкоштовність продукту, його можна сміливо рекомендувати для домашнього використання.

Parallels Workstation 2.2 Характеристики:

Shareware, $ 50

Розробник Parallels

Сайт www.parallels.com/ products / workstation /

Розмір 21 МБ

Адреса завантаження www.parallels.com/ download / workstation /

Великий список підтримуваних систем; робота з Intel-VT і AMD-V

За функціональністю поступається аналогам

Компанія Parallels - ще один досить великий гравець на ринку програм віртуалізації. Її продукт Parallels Workstation пропонує практично весь необхідний для роботи функціонал. Перш за все, ця платформа віртуалізует повноцінний набір стандартного устаткування комп'ютера, такого як процесор, що відповідає реальному, материнська плата на основі чіпсета Intel i815, оперативна пам'ять до 1,5 ГБ, відеокарта VGA і SVGA з підтримкою VESA 3.0. Крім того, підтримуються дисковод для дискет 1,44 МБ з можливістю підключення реального пристрою або способу дискет і два IDE-контролера з підключенням або віртуальних HDD (від 20 МБ до 128 ГБ кожен), або CD / DVD-ROM (в режимі прямого доступу може безпосередньо використовуватися привід реального комп'ютера). До всього про-чого, є підтримка різного периферійного обладнання (принтери, сканери, а також різні КПК на основі Windows Mobile 2005 і фотокамери).

Сумісні гостьові системи: всі сімейство Microsoft Windows, починаючи з версії 3.1 і закінчуючи Vista, різні збірки Linux, FreeBSD, Syllable, Solaris, OS / 2 і MS-DOS.

Встановлення та налаштування програми не становлять праці. Для полегшення життя користувачеві доступний набір додатків Parallels Tools, який оптимізує взаємодію гостьової ОС з хостом, наприклад, поліпшує роботу з мишею, відеорежим, взаємодія буферів обміну (можна синхронізувати clipboard гостьової і хостової операційних систем, що спрощує передачу даних). Крім того, створені машини легко об'єднати у віртуальну локальну мережу або додати у вже існуючу, проте за незрозумілої причини не можна підключити з використанням NAT. Є також можливість налаштувати загальні папки для обміну інформацією. При бажанні в Parallels Workstation можна створювати точні копії віртуальних машин (клонувати їх), плюс нову версію програми працює з обома технологіями апаратної віртуалізації - Intel-VT і AMD-V. Також в неї була додана підтримка USB і звуку. Ще одна цікава властивість, що з'явилося саме в новій версії, - можливість зупинки роботи гостьової системи без її вивантаження. У цьому випадку ресурси, виділені для гостьової системи, повертаються до розпорядження хост-системи, а повторний запуск гостьового Linux або FreeBSD не займе багато часу.

У разі необхідності до гостьової машині можна підключити дру-рій монітор або працювати з Wi-Fi-мережею (щоправда, Wi-Fi доступний чомусь тільки при використанні Linux-системи як хоста).

У цілому Parallels Workstation може бути непоганою альтернативою VMware Workstation, враховуючи її ціну і стабільність в роботі, проте за функціональністю вона все-таки поступається безкоштовної VirtualBox.