13) Виртуальные машины. Технологии виртуализации.

Виртуальная машина— программная и/или аппаратная система,эмулирующаяаппаратное обеспечениенекоторойплатформыи исполняющая программы для этой платформы или виртуализирующая некоторую платформу и создающая на ней среды, изолирующие друг от друга программы и даже операционные системы.

Виртуальная машина исполняет некоторый машинно-независимый код (например, байт-код,шитый код,p-код) илимашинный кодреальногопроцессора. Помимо процессора, ВМ может эмулировать работу, как отдельных компонентов аппаратного обеспечения, так и целого реального компьютера (включаяBIOS,оперативную память,жёсткий диски другиепериферийные устройства). В последнем случае в ВМ, как и на реальный компьютер, можно устанавливатьоперационные системы(например,Windowsможно запускать в виртуальной машине подLinuxили наоборот). На одном компьютере может функционировать несколько виртуальных машин (это может использоваться для имитации несколькихсерверовна одном реальном сервере с целью оптимизации использования ресурсов сервера).

Виртуальные машины могут использоваться для:

• защиты информации и ограничения возможностей программ;

• исследования производительности ПО или новой компьютерной архитектуры;

• эмуляции различных архитектур (например, эмулятор игровой приставки);

• моделирования информационных систем с клиент-серверной архитектурой на одной ЭВМ (эмуляция компьютерной сети с помощью нескольких виртуальных машин).

• тестирования и отладки системного программного обеспечения;

Известные виртуальные машины:

• VMware Workstation

• Virtual PC

• VirtualBox

Технологии виртуализации

Говоря о технологии виртуализации, необходимо определить основные понятия, разделяющие технологию виртуализации на три логически части.

Первое понятие - «Хостовая операционная система» – это операционная система, установленная на реальное оборудование. В рамках этой операционной системы устанавливается программное обеспечение виртуализации, как обычное приложение.

Второе понятие – «эмулятор виртуальной машины» - это программное обеспечение, устанавливаемое на хостовую операционную систему и состоящее из монитора виртуальных машин и графической оболочки.

Монитор виртуальных машин представляет собой программу, обеспечивающую все взаимодействия между виртуальным и реальным оборудованием, поддерживающую работу одной или нескольких созданных виртуальных машин и установленных гостевых операционных систем.

Графическая оболочка обеспечивает взаимодействие пользователя с приложением виртуальной машины, позволяя настраивать создаваемые виртуальные машины под свои нужды и управлять ее работой.

Третье понятие – «гостевая операционная система» - это операционная система, устанавливаемая на созданную виртуальную машину. Обычно, она устанавливается так же, как на реальную персональную ЭВМ. В качестве гостевых операционных систем можно использовать Window, Linux, OS/2 и др.

При использовании технологии виртуализации мы получаем иерархическую структуру взаимодействия виртуальных ЭВМ и реальной аппаратуры. На нижнем слое этой иерархии находится реальное оборудование, управление которым распределяется между хостовой операционной системой и эмулятором виртуальных машин.

Хостовая операционная система и эмулятор распределяют между собой ресурсы реальной ЭВМ и составляют второй уровень иерархии.

Также хостовая операционная система занимается управлением работающих на ней приложений и распределением между ними ресурсов реальной ЭВМ.

Эмулятор виртуальных машин управляет виртуальными машинами с установленными на них гостевыми операционными системами, распределяя между ними ресурсы реальной ЭВМ так, чтобы у пользователей создавалось впечатление работы на реальном оборудовании.

Частично, распределение ресурсов между виртуальными машинами можно настроить на этапе конфигурации виртуальных машин, указав объем оперативной памяти, размер жесткого диска, количество виртуальных процессоров, виртуализируемые каналы связи и другие параметры.

Гостевые операционные системы в свою очередь управляют работой своих приложений в рамках выделенных эмулятором ресурсов.