§1.1.3 Виртуаландыру - ақпараттық жүйелерді реттеудің басты жолы

Жұмыс орнының, серверлердің, бағдарламалық және ақпараттық ресурстардың көбеюі корпоративті ақпараттық жүйелерді (АЖ) басқаруға кететін шығынның көбеюіне алып келгендіктен оның қарапайымдау мәселесін алға тартуда. Осындай қысқартудың бір жолы (ақпараттандыру саласындағы мамандардың көпшілігінің пікірі осы сияқты) бұл құрамдық компоненттер мен қосымшаларды автоматтандыру, яғни олардың операциялық ортаға бағынышты болмауы.

Компьютерді пайдаланушылардың басым көпшілігіне дисплейді виртуаландыру – терезе технологиясы түсінікті де және таныс. Әрбір мәселеге дисплейдің бір бөлігі - «терезе» арналады. Әрбір терезенің өзіне тән біршама ерекшеліктері болады: көлемі, орналасқан координаты, шрифті, түсі және т.с.с. Белсенді (жиі пайдаланылатын) мәселе терезесі дипслейде көрініп тұрады, ал «күңгірттелінген» мәселе терезелер реті (егер олар пайдаланылса) виртуалды есте сақталады. Кейбір терезелерді виртуалды дисплей деуге де болады. Дискті де виртуаландыру болашағынан үміт күттіреді. Виртуалды диск (том) – бір нақты дисктің бөлігі, немесе бірнеше толық нақты дисктерден, я болмаса АЖ – ні бір және бірнеше тораптарында орналасқан олардың бөліктерінен құрылуы мүмкін.

Виртуалды дискілер виртуалдандырылған кезде кәдімгі нақты дискілерге ұқсатып жасалынады. Бірақ сонымен бірге, операция жасаудың жетілдірілгенінің арқасында (мысалы, физикалық өңдеуді тоқтатудың оңайлығы немесе мәліметтерді түрлендірудің қажетсіздігі) виртуалды дискілер өзінің физикалық нұсқасынан жылдамдық және функционалдық жағынан анағұрлым басым түседі. Мәліметтерге енуге мүмкіншілігі бар барлық бағдарламалар виртауалды дискпен тиімді жұмыс істей алады, ол дискіні виртуаландыру есептеу жүйесіне мына функцияларды қосады:

• көп мәселені бір мезетте орындауға мүмкіндік береді;

• өте сенімді және жұмыс істеуі бұрынғыдан да жоғары АЖ құруға жағдай жасайды;

• сақталынған мәліметті виртуаландырудың мүмкіндігі жасалады, яғни көптеген физикалық құрылғылардан сақталынған мәліметтерді агрегациялау, немесе оларды бір ортаға жинақтау.

• АЖ – нің әр түрлі тораптарындағы мәліметтерге қарапайым қашықтан енуді (енудің жылдам істейтін каналдарымен бірге) қамтамасыз етеді, мысалы виртуалды дискілердің резервтік нұсқаларын жасағанда, немесе олардың айналуын ұйымдастырғанда;

• виртуалды және нақты дискілердің динамикалық кескінін өзгертуді ұйымдастыруға мүмкіндік жасайды;

• қолданбалы бағдарламаларды тестілеуге арналған әр түрлі стендтерді, басқа қосымша физикалық дисктерді талап етпестен, құруға жағдай жасалынады.

• Эксперименттік жұмыстар мен техникалық құрылғыларды үйлестіруге арналған қосалқы қызмет, тиісті құрал – жабдықпен қамтамасыз етіледі.

Виртуалдандыру процесі компьютердің бір немесе бірнеше ресурстарында іске асуы мүмкін, бұл кезде операциялық жүйенің құрамына тиісті виртуаландыру бағдарламасы қосылуы керек. Егер компьютердің барлық компоненттері виртуаландырылса, онда виртуалды машина деп аталатын жасанды интеллект пайда болады, ал ондағы виртуаландыру бағдарламасының жиынтығын – виртуалды машинаның мониторы деп атаған болатынбыз.

Осындай әдіспен виртуалды ресурстар кеңістігіндегі виртуалды машиналардың жұмыстары, виртуалды машиналардың процессорлары мен мониторларының жеңілдік берілген бұйрықтары арқылы ұйымдастырылады. Бұл жағдайда пайда болатын қосалқы шығын - жұмыстың екі рет өңделуі – алдымен нақты дербес компьютерлерде (ДК)-де, содан кейін виртуалды машинада. Бұлардың көпшілігінен виртуалды машина арқылы құтылуға болады. Дербес компьютерлерде бір адам пайдаланатын режим қолданылуының арқасында функцияларды қайталаудың ең маңызды мөлшеріне қол жеткізуге болады.

Бұндай машиналарда (соған ұмтылған болатынбыз) виртуалды ресурстар шынайылықтан біршама жоғары болады, ал ең құндысы – оның өте жоғарғы сапасында. Ресурстардың мүмкіндіктері жүйедегі барлық ДК бірдей сәйкестендірілуі мүмкін. Виртуаландыру қолда бар барлық ДК корпоративтік қосымшаларын, олардың қай өндірушіден сатып алынғанына, онда қандай операциялық жүйе орнатылғанына қарамастан, бірдей бейнеге келтіруге мүмкіндік береді. Баспасөзде INTEL мен MICROSOFT корпарациялары микропроцессорларға виртуаландыруды аппаратық қолдау көрсетуді енгізуді және оны тиісті бағдарламамен қамтамасыз ету үстінде белсенді жұмыс жүргізуде деген мәлімет те жарық көрген болатын.

Сонымен, виртуаландыру, компоненттердің құрамдарын автоматтандыруға қандай көмек көрсете алады? Ол көмек ресурстардың мөлшері мен кескінінің ең тиімдісін ұсыну болып табылады. Осының арқасында шынайы ДК болатын шектеулер жойылады, сонымен бірге бағдарламалар мен технологияны бір – біріне сәйкестендіруге деген талап та қажет болмайды. Бұның нәтижесінде АЖ – ге әр түрлі операциялық жүйеде жасалынған көптеген қосымшаларды жіберуге болады, ал қосымшалардың операциялық ортамен түйісуі арнайы информатик маманның болуын талап етпейді. Ең ақырында қосымшалардың жұмыс қабілеті мен жүктемелердің өзгеруіне автоматты түрде бейімделуі мүмкін болады. Содан виртуалды машинадағы қосымшалар сәйкестендіру немесе админинстратордың бұйрығы арқылы емес, нақты мәліметтің ағыны және оқиғалар арқылы басқарылады.

Техникалық жүйе қызметі үшін әр түрлі өндірушілердің (Dell, HP, KraftWay және т.б.) көптеген есептеу машиналарына виртуалды машина орнату мүмкін болады, олардың сәйкестігі барлық корпоративті қосымшалардың жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Керек болса виртуалды машиналар шынайы техникалық құралдардың таңдап алынған баптамаларының тұрақтылығын тестілеуге және тәжірибе жұмысы үшін де техникалық жүйе қызметін пайдалана алады. Виртуалдандырылған архитектурасы болса, техникалық құралдарды қосымша ала беруге болады, себебі ол жұмысқа қосылғанда конфигурациясын ұзақ та күрделі баптау жасауды талап етпейді. Сонымен бірге белгілі бір өндірушіден тәуелді болудан да құтылуға септігін тигізеді.

Бағдарлама жасаушылар ақпаратпен қамтамасыз ету қызметіне виртуалдандырудың кеңейтілген ресурстарын ұсынады, соның арқасында бағдарламаға кететін модульдерге бөлу, оверлейн жүйесін құру немесе беттерді алмастырудың арнайы бағдарламасын жасау керек болмай қалады.

Сонымен бірге виртуалды машиналар – бұл ерекше атау. Бұл жерде шынайы қондырғыларды жаңадан қоспай–ақ және де реконфигурация жасамай- ақ әр түрлі бағдарлама кешендерін тестілеуге, виртуалды жобалар жасауға, статистика жинауға және өлшемдер жасауға болады. Жұмыс орнындағы пайдаланушылар үшін қосымшалардың баптаулары және оларды бірге пайдалану үшін келісу жеңілдейді, демек, мамандардың жүктемесі азаяды және олардың кәсіби деңгейіне деген талап та төмендейді.

Виртуаландыру мәліметтер базасының, админстраторлардың да жұмысына үлкен ықпал жасайды. Мәліметтерді орналастыруға арналған сыртқы жады инфрақұрылымы виртуаландыруды пайдаланған кезде админстраторландыру кезінде қарапайым және икемді болады, бұл уақытты үнемдейді. Құрылғыларды жетілдіруге уақыт жұмсаудың орнына олар бір орталықтан дискілерді белгілеп, оны алмастыра алады. Бұл мәліметтер базасы операторларына уақытты үнемдеп қана қоймай, оларға басқа мәселелерді шешуге көп уақыт қалдырумен бірге корпоративті шығындарды да азайтады. Жұмыстағы тұрақтылық та жақсарады, себебі виртуаландырылған кезде шешім белгілі бір торап үшін емес, бүкіл ақпараттық жүйе үшін келісілген түрде қабылданады.

Виртуалдандыру, қауіпсіздікті қамтамасыз ету және ақпаратты қорғау қызметіне де үлкен мүмкіндіктер береді. Олар осы арқылы АЖ ресурстарын қалай пайдаланатындығын және олардың белгіленген ережелерді сақтауын бақылайды. Виртуалды машинада тұтынушылардың сыртқы қондырғыларға басқа жүйе байланыстарына енуінің мониторингіне жеңілдік берілген бұйрықтардың шақыруын хаттама арқылы ұйымдастыруға болады. Виртуалды машиналарда азғана өзгеріс болса, пайдалануышының әрекетін шектейтін, техникалық жағынан өте күрделі қымбат тұратын, мәліметті қорғау құралдарын пайдаланғандай әрекет алынады. Сонымен бірге, пайдаланушы одан жақсы әсер алады. Сонымен бірге, пайдаланушыға берілген виртуалды машиналарда қондырғы немесе порт болмауы мүмкін, бұл машиналарда жұмыс орнында пайдалануға шектеу жасайды.

Жүйедегі пайдаланушы ғана виртуалдандыруға байланысты болған инновациялық өзгерістерге қатыссыз қалады. Оны, жұмыс орны қандай күрделі жүйемен жабдықталғаны онша қызықтырмайды. Шынайы ДК – дің қосымшаларымен немесе виртуалды машинасы бар ДК – мен жұмыс істеуде пайдаланушыдан арнаулы білімді талап етпейді. Оның жұмысын технологиялар, регламенттер, қызметтік нұсқаулар ғана анықтайды.

Енді осы тарауда айтылғандарды қысқаша қорытындылайық.

Виртуаландыру идеясының нақты іс жүзінде іске асырылуы – бұл үлкен көлемдегі мәліметтерді өңдеуді қамтамасыз ететін виртуалды еске сақтауды ұйымдастыру болып табылады. Осындай жұмыстар барысында компьютердің барлық компоненттерін: еске сақтау, дискілер, каналдар, дисплейлер, принтерлер т.с.с. виртуаландыру тәжірибесі жинақталады.

ВМ технологиясы - бір компьютерде бір уақыт мезетінде бірнеше ОЖ орнатуға мүмкіндік береді. Яғни компьютерді өшіріп қоспай–ақ онда орнатылған бірнеше ОЖ–лер арасында виртуалды түрде бірінен біріне ауысуға және жұмыс істеуге болады.

Виртуалды машиналарды пайдалану арқылы пайдаланушылар көптеген артықшылықтарға ие болады. Атап айтқанда, жұмыстың қауіпсіздігіне, шығынның азаюына, уақыттың үнемделуіне т.с.с. қол жеткізуге болады. Сондықтан болар виртуалды машинаны құрастырудың қажеттілігі туындап, оларды қайта жасаудың екінші кезеңі жүріп жатыр десе болады.

Intel х86 платформасында виртуалды машина технологиясын жасаушы компания VMware. Оны Стэндфорд университеті базасында профессор Мендель Розенблюм және оның әйелі Диана Грин 1998 жылы құрастырған болатын. Компания IA - 32 виртуалдандыру жүйесі үшін Virtual Platform технологиясын құрастырды, ал 1999 жылы Linux операциялық жүйесі үшін ең алғашқы VMware Workstation виртуалды машинасын жарыққа шығарды.

Виртуалды машина – бұл арнайы бағдарламалық құралдардың көмегімен жасалған қандай да бір виртуалды есептеу ортасының («виртуалды компьютердің») нақты көшірмесі. Қазіргі кезде виртуалды машина жасауға және оны басқаруға Microsoft компаниясының Virtual PC 2004, VMware компаниясының VMwareWorkstation, Parallels компаниясының Parallels Workstation құралдары қолданылуда.

Компьютер виртуалды машина болуы үшін оперативті жады, процессор ресурстары, өзіндік виртуалды сыртқы аппараттық құрылғылары қажет болады. Былайша айтқанда бұл машиналар қарапайым компьютерге ұқсас, бірақ та құрылғыларының түрлері виртуалды құрылғылар. Қызмет көрсететін виртуалды машиналардың саны лицензиясымен, пайдаланылатын жады ресурстарымен, диск, орталық процессор және т.б. анықталады.

Виртуалды машиналар төмендегідей мәселелерді шешуде қолданылады:

• ақпаратты қорғау;

• бағдарламалық жабдықтың немесе компьютер архитектурасының өнімділігін зерттеу;

• жоғары өнімді компьютерлердің (параллель компьютерлердің) ресурстарын тиімділеу.

• жаңа ОЖ игеру;

• нақты ОЖ ортасында жұмыс істеуге арналған қосымшаны (приложения) жүктеу;

• бір қосымшаны әртүрлі ОЖ басқаруымен тестілеу;

• бағдарламалардың демонстрациялау немесе бағалау версияларын орнату және жою;

• вирус жұқтырды деген қауіп бар қосымшаларды тестілеу;

• пайдаланушылардың деректерге және бағдарламаларға қатынасу (доступ) құқұқтарын виртуалды машина шеңберінде басқару және т.б.

Қазіргі кезде виртуалдандырудың үш схемасы кеңінен таралған:

• қонақтың ОЖ АРІ - эммуляцялау;

• қонақтық ОЖ - толық эммуляциялау;

• қонақтық ОЖ - квазиэммуляциялау.

Виртуалдандыру процесі компьютердің бір немесе бірнеше ресурстарында іске асуы мүмкін, бұл кезде операциялық жүйенің құрамына тиісті виртуаландыру бағдарламасы қосылуы керек. Егер компьютердің барлық компоненттері виртуалданса, онда виртуалды машина деп аталатын жасанды интеллект пайда болады, ал ондағы виртуаландыру бағдарламасының жиынтығы – виртуалды машинаның мониторы деп аталады.

ВМ жасаудың құралы (виртуалды машиналар қосымшасы) - бұл нақты операциялық жүйеге орнатылған кез-келген басқалары сияқты қарапайым қосымша. Бұл нақты ОЖ «басты» немесе хосттық деп аталады.

Виртуалды машиналарды басқарудың барлық мәселелерін ВМ қосымшасының құрамындағы арнаулы модуль - виртуалды машинаның мониторы атқарады. Монитор виртуалды машиналар және базалық қондырғы арасындағы барлық қарым – қатынастарда делдалдық роль атқарады, сонымен бірге бірыңғай аппараттық платформада жасалған барлық ВМ орындалуын қолдап, олардың сенімді оқшаулануын қамтамасыз етеді. Пайдаланушының виртуалды машинаның мониторына тікелей қатынауға мүмкіндігі болмайды. Бағдарламалық өнімдердің көбісінде пайдаланушыға виртуалды машинаны жасауға және үйлестіруге арналған графикалық интерфейс қана ұсынылады. Бұл интерфейс виртуалды машиналардың консолы деп аталады.

Пайдаланушы, виртуалды машинаның «ішіне» нақты компьютердегі сияқты өзіне керекті операциялық жүйені орнатады. Осындай, нақты ВМ-ға тиісті операциялық жүйе қонақтық деп аталады (guest OS). Қолданылатын қонақтық ОЖ тізімі - виртуалды машиналардың ең маңызды сипаттамаларының бірі болып табылады.

Толық эмуляция технологиясына қолдау көрсететін жобалар, қонақтық ОЖ бұйрықтар жүйесіндегі нұсқауларды интерпретациялау қағидасы бойынша жұмыс атқарады. Бұл жағдайда процессордың, сонымен бірге барлық сыртқы құрылғылардың да іс–әрекеті толық эмуляцияланатындықтан, Intel x86 архитектуралы компьютерлерді басқа архитектуралы компьютерлерде эмуляциялау мүмкіндігі туады, мысалы, Мас жұмыс станцияларында немесе RISC–процессорларымен Sun серверлерінде. Толық эмуляциялаудың басты кемшілігі – бұл қонақтық операциялық жүйенің өнімділігінің айтарлықтай төмендеуінде («қонақтық» қосымшалардың жұмыс жылдамдығы 100 – 1000 есеге төмендеуі мүмкін).

Қонақтық ОЖ квазиэмуляциялау технологиясы, қонақтық ОЖ нұсқауларының барлығы бірдей хосттық операциялық жүйе құралдары арқылы эмуляциялауды талап етпейтіндігіне негізделген. «Қонақтық» қосымшалардың дұрыс жұмыс істеуіне қажетті нұсқаулардың көпшілігі, хосттық ОЖ тікелей нақты адрестелген болуы мүмкін.

Виртуаландыру болмаған жағдайда әрбір қосымшаға бөлек физикалық машиналар арналған болар еді. Оның нәтижесінде әрбір машинада пайдаланылмайтын ресурстар пайда болады. Зерттеу нәтижелеріне жүгінсек, жобаланған қуаттың 35% - на дейін пайдаланылмайды екен. Виртуалдандырудың көмегімен бір машинаның өзіне бірнеше ОЖ және сәйкес қосымшаларын іске қосуға, сонымен бірге бағдарламалардың қажетті деңгейде оқшаулануын сақтап қалуға болады .

Басты талаптардың бірі виртуалды машина орнатылған компьютердің бірнеше ОЖ–лерге қызмет көрсетуге қуаты жеткілікті болуы керек. Виртуалды машинаны күнделікті жұмыста пайдалану үшін компьютердің конфигурациясы да қуатты болу керек, яғни әр операциялық жүйе үшін әр түрлі компьютер сатып алғаннан гөрі бірнеше ОЖ–ге бір ғана қуатты компьютерді алса жеткілікті.

Көптеген жүйелік админстраторлар операциялық жүйені орнатар алдында және желі серверін жаңартуда виртуалды машинаны пайдаланады. ВМ қолданбалы бағдарламада жұмыс жасап отырған пайдаланушыға желілік бағдарламалық жабдықты да ұсына алады.

2-ШІ ТАРАУ. КОМПЬЮТЕР ӨНІМДІЛІГІН АРТТЫРУ