В вычислениях виртуализация или виртуализация (иногда сокращенно v12n , нумероним ) - это процесс создания виртуальной (а не фактической) версии чего-либо, включая аппаратные платформы виртуальных компьютеров , устройства хранения и ресурсы компьютерной сети .
Виртуализация началась в 1960-х годах как метод логического разделения системных ресурсов, предоставляемых мэйнфреймами, между различными приложениями. С тех пор значение этого термина расширилось. [1]
Аппаратная виртуализация [ править ]
Виртуализация оборудования или виртуализация платформы относится к созданию виртуальной машины, которая действует как реальный компьютер с операционной системой. Программное обеспечение, выполняемое на этих виртуальных машинах, отделено от основных аппаратных ресурсов. Например, компьютер под управлением Microsoft Windows может содержать виртуальную машину, которая выглядит как компьютер с операционной системой Ubuntu Linux ; Программное обеспечение на основе Ubuntu можно запускать на виртуальной машине. [2] [3]
В аппаратной виртуализации хост-машина - это машина, которая используется виртуализацией, а гостевая машина - это виртуальная машина. Слова хост и гость используются, чтобы отличить программное обеспечение, работающее на физической машине, от программного обеспечения, которое работает на виртуальной машине. Программное обеспечение или микропрограммное обеспечение , создающее виртуальную машину на аппаратном обеспечении хоста, называется гипервизором или монитором виртуальной машины .
К различным типам аппаратной виртуализации относятся:
- Полная виртуализация - почти полное моделирование реального оборудования, позволяющее программным средам, включая гостевую операционную систему и ее приложения, работать без изменений.
- Паравиртуализация - гостевые приложения выполняются в своих собственных изолированных доменах, как если бы они выполнялись в отдельной системе, но аппаратная среда не моделируется. Гостевые программы необходимо специально модифицировать для работы в этой среде.
Виртуализация с аппаратной поддержкой - это способ повышения общей эффективности виртуализации. Он включает в себя процессоры, обеспечивающие поддержку виртуализации на оборудовании, и другие аппаратные компоненты, которые помогают повысить производительность гостевой среды.
Виртуализацию оборудования можно рассматривать как часть общей тенденции в корпоративной ИТ, которая включает автономные вычисления , сценарий, в котором ИТ-среда сможет управлять собой на основе предполагаемой активности, и служебные вычисления , в которых вычислительная мощность компьютера рассматривается как утилита, за которую клиенты могут оплачивать только по мере необходимости. Обычной целью виртуализации является централизация административных задач при одновременном улучшении масштабируемости и общего использования аппаратных ресурсов. Благодаря виртуализации несколько операционных систем могут работать параллельно на одном центральном процессоре.(ПРОЦЕССОР). Этот параллелизм имеет тенденцию сокращать накладные расходы и отличается от многозадачности, которая предполагает выполнение нескольких программ в одной и той же ОС. Используя виртуализацию, предприятие может лучше управлять обновлениями и быстрыми изменениями в операционной системе и приложениях, не отвлекая пользователя. «В конечном итоге виртуализация значительно повышает эффективность и доступность ресурсов и приложений в организации. Вместо того, чтобы полагаться на старую модель« один сервер, одно приложение », которая ведет к недоиспользованию ресурсов, виртуальные ресурсы динамически применяются для удовлетворения потребностей бизнеса без каких-либо лишний жир »(ConsonusTech).
Аппаратная виртуализация - это не то же самое, что аппаратная эмуляция . При аппаратной эмуляции одно оборудование имитирует другое, в то время как при виртуализации оборудования гипервизор (часть программного обеспечения) имитирует конкретный компонент компьютерного оборудования или весь компьютер. Более того, гипервизор - это не то же самое, что эмулятор ; оба являются компьютерными программами, имитирующими аппаратное обеспечение, но их языковые области применения различаются.
Снимки [ править ]
Снимок является состоянием виртуальной машины, и в целом его устройство хранения данных, в точный момент времени. Снимок позволяет восстановить состояние виртуальной машины на момент создания снимка позже, эффективно отменяя любые изменения, которые произошли впоследствии. Эта возможность полезна в качестве метода резервного копирования , например, перед выполнением рискованной операции.
Виртуальные машины часто используют виртуальные диски для хранения; в очень простом примере 10- гигабайтный жесткий диск моделируется с 10-гигабайтным плоским файлом.. Любые запросы виртуальной машины о местоположении на ее физическом диске прозрачно транслируются в операцию над соответствующим файлом. Однако, если такой уровень перевода присутствует, можно перехватывать операции и отправлять их в разные файлы в зависимости от различных критериев. Каждый раз, когда делается снимок, создается новый файл, который используется в качестве наложения для своих предшественников. Новые данные записываются в самый верхний оверлей; однако чтение существующих данных требует сканирования иерархии наложений, что приводит к доступу к самой последней версии. Таким образом, весь стек снимков фактически представляет собой единый когерентный диск; в этом смысле создание моментальных снимков работает аналогично технике инкрементного резервного копирования .
Другие компоненты виртуальной машины также могут быть включены в моментальный снимок, например, содержимое ее оперативной памяти (ОЗУ), параметры BIOS или параметры конфигурации. Примером таких снимков является функция « Сохранить состояние » в эмуляторах игровой приставки .
Восстановление снимка состоит из отбрасывания или игнорирования всех слоев оверлея, добавленных после этого снимка, и направления всех новых изменений на новый оверлей.
Миграция [ править ]
Описанные выше снимки состояния можно переместить на другой хост-компьютер с собственным гипервизором; когда виртуальная машина временно останавливается, создается снимок, перемещается, а затем возобновляется на новом хосте, это называется миграцией. Если старые моментальные снимки регулярно синхронизируются, эта операция может быть довольно быстрой и позволяет виртуальной машине обеспечивать бесперебойное обслуживание, в то время как ее предыдущий физический хост, например, отключен для физического обслуживания.
Обработка отказа [ править ]
Подобно описанному выше механизму миграции, отработка отказа позволяет виртуальной машине продолжать работу в случае сбоя узла. Обычно это происходит, если миграция перестала работать. Однако в этом случае виртуальная машина продолжает работу из последнего известного когерентного состояния, а не из текущего состояния, в зависимости от материалов, которые были предоставлены серверу резервного копирования в последний раз.
Эмуляция игровой консоли [ править ]
Эмулятор игровой приставки - это программа, которая позволяет персональному компьютеру или игровой приставке имитировать поведение другой игровой приставки. Эмуляторы игровой приставки и гипервизоры выполняют виртуализацию оборудования; такие слова, как «виртуализация», «виртуальная машина», «хост» и «гость» не используются вместе с эмуляторами консоли.
Вложенная виртуализация [ править ]
Вложенная виртуализация означает возможность запуска одной виртуальной машины внутри другой, при этом общая концепция может быть расширена до произвольной глубины. Другими словами, вложенная виртуализация означает запуск одного или нескольких гипервизоров внутри другого гипервизора. Природа вложенной гостевой виртуальной машины не обязательно должна быть однородной с ее хост-виртуальной машиной; например, виртуализация приложений может быть развернута на виртуальной машине, созданной с помощью аппаратной виртуализации . [4]
Вложенная виртуализация становится все более необходимой, поскольку широко распространенные операционные системы получают встроенные функции гипервизора, которые в виртуализированной среде можно использовать только в том случае, если окружающий гипервизор поддерживает вложенную виртуализацию; например, Windows 7 может запускать приложения Windows XP внутри встроенной виртуальной машины. Кроме того, перемещение уже существующих виртуализированных сред в облако в соответствии с подходом « Инфраструктура как услуга» (IaaS) намного сложнее, если целевая платформа IaaS не поддерживает вложенную виртуализацию. [5] [6]
Способ реализации вложенной виртуализации на конкретной компьютерной архитектуре зависит от поддерживаемых аппаратных возможностей виртуализации . Если конкретная архитектура не обеспечивает аппаратной поддержки, необходимой для вложенной виртуализации, для ее включения используются различные программные методы. [5] Со временем все больше архитектур получают необходимую аппаратную поддержку; например, с момента появления микроархитектуры Haswell (анонсированной в 2013 году) Intel начала включать VMCS shadowing как технологию, ускоряющую вложенную виртуализацию. [7]
Лицензирование [ править ]
Виртуальные машины под управлением проприетарных операционных систем требуют лицензирования независимо от операционной системы хост-машины. Например, для установки Microsoft Windows на гостевую виртуальную машину необходимо удовлетворить ее лицензионные требования. [8] [9] [10]
Виртуализация рабочего стола [ править ]
Виртуализация рабочего стола - это концепция отделения логического рабочего стола от физического компьютера.
Одну из форм виртуализации рабочих столов, инфраструктуру виртуальных рабочих столов (VDI), можно рассматривать как более продвинутую форму виртуализации оборудования. Вместо того, чтобы взаимодействовать с главным компьютером напрямую через клавиатуру, мышь и монитор, пользователь взаимодействует с главным компьютером с помощью другого настольного компьютера или мобильного устройства посредством сетевого подключения, такого как LAN , беспроводная LAN или даже Интернет. . Кроме того, хост-компьютер в этом сценарии становится серверным компьютером, способным одновременно размещать несколько виртуальных машин для нескольких пользователей. [11]
По мере того, как организации продолжают виртуализировать и объединять свои среды центров обработки данных, клиентские архитектуры также продолжают развиваться, чтобы воспользоваться преимуществами предсказуемости, непрерывности и качества услуг, предоставляемых их конвергентной инфраструктурой . Например, такие компании, как HP и IBM, предоставляют гибридную модель VDI с набором программного обеспечения для виртуализации и моделей доставки, чтобы улучшить ограничения распределенных клиентских вычислений . [12]В выбранных клиентских средах рабочие нагрузки перемещаются с ПК и других устройств на серверы центра обработки данных, создавая хорошо управляемые виртуальные клиенты с приложениями и клиентскими операционными средами, размещенными на серверах, и хранилищем в центре обработки данных. Для пользователей это означает, что они могут получить доступ к своему рабочему столу из любого места, без привязки к одному клиентскому устройству. Поскольку ресурсы централизованы, пользователи, перемещающиеся между рабочими местами, могут по-прежнему получать доступ к той же клиентской среде со своими приложениями и данными. [12] Для ИТ-администраторов это означает более централизованную и эффективную клиентскую среду, которую легче поддерживать и которая способна более быстро реагировать на меняющиеся потребности пользователей и бизнеса. [13] Другая форма, виртуализация сеанса, позволяет нескольким пользователям подключаться ивойдите в общий, но мощный компьютер по сети и используйте его одновременно. Каждому предоставляется рабочий стол и личная папка, в которой они хранят свои файлы. [11] При многопользовательской конфигурации виртуализацию сеанса можно выполнить с помощью одного ПК с несколькими подключенными мониторами, клавиатурами и мышами.
Тонкие клиенты , которые используются в виртуализации настольных компьютеров, представляют собой простые и / или дешевые компьютеры, которые в первую очередь предназначены для подключения к сети. Им может не хватать значительного места для хранения на жестком диске , ОЗУ или даже вычислительной мощности , но многие организации начинают смотреть на рентабельность отказа от настольных компьютеров с «толстым клиентом», на которых установлено программное обеспечение (и требующих лицензионных сборов), и делать более стратегические инвестиции. . [14]Виртуализация рабочего стола упрощает управление версиями программного обеспечения и исправлениями, когда новый образ просто обновляется на сервере, а рабочий стол получает обновленную версию при перезагрузке. Он также обеспечивает централизованный контроль над тем, к каким приложениям пользователю разрешен доступ на рабочей станции.
При перемещении виртуальных рабочих столов в облако создаются размещенные виртуальные рабочие столы (HVD), в которых образы рабочих столов централизованно управляются и обслуживаются специализированной хостинговой компанией. Преимущества включают масштабируемость и сокращение капитальных затрат, которые заменяются ежемесячными эксплуатационными расходами. [15]
Контейнеризация [ править ]
Виртуализация на уровне операционной системы, также известная как контейнеризация, относится к функции операционной системы, в которой ядро допускает существование нескольких изолированных экземпляров пользовательского пространства . Такие экземпляры, называемые контейнерами, [16] разделами, виртуальными средами (VE) или тюрьмами ( FreeBSD jail или chroot jail ), могут выглядеть как реальные компьютеры с точки зрения запущенных в них программ. Компьютерная программа, работающая в обычной операционной системе, может видеть все ресурсы (подключенные устройства, файлы и папки, общие сетевые ресурсы)., Мощность процессора, поддающиеся количественной оценке аппаратные возможности) этого компьютера. Однако программы, работающие внутри контейнера, могут видеть только его содержимое и устройства, назначенные контейнеру.
Контейнеризация начала набирать популярность в 2014 году с появлением Docker . [17] [18]
Другие типы [ править ]
- Программное обеспечение
- Виртуализация приложений и виртуализации рабочего пространства : выделения отдельных приложений от основной операционной системы и других приложений; тесно связан с концепцией портативных приложений
- Виртуализация сервисов : эмуляция поведения определенных компонентов в разнородных компонентных приложениях, таких как приложения на основе API , облачные приложения и сервис-ориентированные архитектуры.
- объем памяти
- Виртуализация памяти : объединение ресурсов оперативной памяти (RAM) из сетевых систем в единый пул памяти.
- Виртуальная память : создание впечатления приложения о том, что у него непрерывная рабочая память, изолирующая ее от базовой реализации физической памяти.
- Место хранения
- Виртуализация хранилища : процесс полного абстрагирования логического хранилища от физического хранилища.
- Распределенная файловая система : любая файловая система, которая обеспечивает доступ к файлам с нескольких хостов, совместно используемых через компьютерную сеть.
- Виртуальная файловая система : слой абстракции поверх более конкретной файловой системы, позволяющий клиентским приложениям получить единообразный доступ к различным типам конкретных файловых систем.
- Гипервизор хранилища : программное обеспечение, которое управляет виртуализацией хранилища и объединяет ресурсы физического хранилища в один или несколько гибких пулов логических хранилищ [19]
- Виртуальный диск : компьютерная программа, имитирующая дисковод, например жесткий диск или дисковод оптических дисков (см. Сравнение программ создания образов дисков ).
- Данные
- Виртуализация данных : представление данных в виде абстрактного слоя, независимого от базовых систем баз данных, структур и хранилища.
- Виртуализация базы данных : разделение уровня базы данных, который находится между хранилищем и уровнями приложения в стеке приложений по всем
- Сеть
- Сетевая виртуализация : создание виртуализированного сетевого адресного пространства внутри или между сетевыми подсетями.
- Виртуальная частная сеть (VPN): сетевой протокол, который заменяет фактический провод или другой физический носитель в сети абстрактным уровнем, позволяя создавать сеть через Интернет.
См. Также [ править ]
 | Поищите информацию о виртуализации в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Хронология развития виртуализации
- Виртуализация сетевых функций
- Эмуляция (вычисления)
- Компьютерное моделирование
- Коэффициент консолидации
- Виртуализация ввода-вывода
- Контрольные точки приложения
- Виртуальное искусство
- Виртуализация и эмуляция ОС на Android
- Виртуализация приложений
- Виртуализация пользователей
Ссылки [ править ]
- ^ Грациано, Чарльз. «Анализ производительности гипервизоров Xen и KVM для размещения проекта Xen Worlds Project» . Проверено 29 января 2013 .
- ^ Тюрбан, E; Король, D; Ли, Дж; Viehland, D (2008). «Глава 19: Создание приложений и инфраструктуры электронной коммерции». Электронная коммерция с управленческой точки зрения . Прентис-Холл. п. 27.
- ^ «Виртуализация в образовании» (PDF) . IBM . Октябрь 2007 . Проверено 6 июля 2010 года .
Виртуальный компьютер - это логическое представление компьютера в программном обеспечении.
Отделив физическое оборудование от операционной системы, виртуализация обеспечивает большую операционную гибкость и увеличивает коэффициент использования базового физического оборудования.
- ^ Орит Вассерман, Red Hat (2013). «Вложенная виртуализация: Теневые черепахи» (PDF) . KVM форум . Проверено 7 апреля 2014 .
- ^ а б Мули Бен-Иегуда; Майкл Д. Дэй; Цви Дубицкий; Майкл Фактор; Надав Хар'Эль; Абель Гордон; Энтони Лигуори; Орит Вассерман; Бен-Ами Яссур (23 сентября 2010 г.). «Проект черепах: разработка и реализация вложенной виртуализации» (PDF) . usenix.org . Проверено 16 декабря 2014 .
- ↑ Алекс Фишман; Майк Рапопорт; Евгений Будиловский; Изик Эйдус (25.06.2013). «HVX: виртуализация облака» (PDF) . rackcdn.com . Проверено 16 декабря 2014 .
- ^ «Процессоры Intel Core vPro 4-го поколения с Intel VMCS Shadowing» (PDF) . Intel . 2013 . Проверено 16 декабря 2014 .
- ↑ Фоли, Мэри Джо (5 июля 2012 г.). «Microsoft становится публичной с версиями Windows Server 2012, лицензирование» . ZDNet . CBS Interactive .
Финн объяснил, что Standard охватывает 2 ЦП на хосте и идет от одного VOSE (виртуальная операционная среда - 1 бесплатная стандартная установка в виртуальной машине на этом хосте) до двух и «теперь имеет все функции и масштабируемость Datacenter». Он отметил, что будет небольшое повышение цены, но сказал, что, по его мнению, это не имеет значения, поскольку он «все равно должен быть виртуализирован, и удвоение прав VOSE компенсирует это». Windows Server Datacenter состоял как минимум из двух лицензий на 1 ЦП с неограниченным количеством ВОСП. «Теперь это более простой SKU, который охватывает два процессора в хосте с неограниченным количеством VOSE», - сказал Финн.
- ^ «Часто задаваемые вопросы о лицензировании и ценах на Windows Server 2012» (PDF) . Microsoft . Проверено 5 июля 2012 года .
- ^ «Лицензирование настольной операционной системы Windows для использования с виртуальными машинами» (PDF) . microsoft.com . Microsoft . Проверено 22 декабря 2018 .
- ^ а б «Стратегии охвата потребителя» (PDF) . Корпорация Майкрософт. Апрель 2011. с. 9 . Проверено 22 июля 2011 года .
- ^ a b Черникофф, Дэвид, «HP VDI выходит в центр внимания», ZDNet, 19 августа 2011 г.
- ^ Бабураджан, Раджани, «Растущие возможности рынка облачных хранилищ укрепляют поставщиков», infoTECH, 24 августа 2011 г. It.tmcnet.com. 2011-08-24.
- ^ «Виртуализация рабочего стола пытается найти свое место в предприятии» . Dell.com . Проверено 19 июня 2012 .
- ^ "HVD: серебряная подкладка облака" (PDF) . Внутренняя технология. Архивировано 2 октября 2012 года из оригинального (PDF) . Проверено 30 августа 2012 года .
- ^ Хогг, Скотт (2014-05-26). «Программные контейнеры: используются чаще, чем думают» . Сетевой мир . Network World, Inc . Проверено 9 июля 2015 .
- ↑ Vaughan-Nichols, Steven J. (21 марта 2018 г.). «Что такое Docker и почему он так чертовски популярен?» . ZDNet . CBS Interactive .
- ↑ Батлер, Брэндон (10 июня 2014 г.). «Докер 101: что это такое и почему это важно» . Сетевой мир . IDG .
- ^ "Официальный документ Enterprise Systems Group, страница 5" (PDF) . Официальный документ Enterprise Strategy Group, написанный и опубликованный 20 августа 2011 года Марком Петерсом. Архивировано из оригинального (PDF) 30 марта 2012 года . Проверено 18 июля 2013 года .
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме виртуализации . |
- Введение в виртуализацию , январь 2004 г., Амит Сингх
