Простыми словами, виртуализация – это выделение (и обособление) ресурсов системы с целью выполнения разных процессов в рамках одного устройства. Самое распространенное ее применение – временный «переход» на другую операционную систему.
Без отключения основной.
Скажем, с Windows на Linux. Вторая куда как более предпочтительна для программирования, в то время как на Windows, например, удобнее играть в игры, сидеть в Интернете, работать в условных графических редакторах и т.д.
Работает это так, что виртуальная машина резервирует часть вычислительных ресурсов ПК (процессор, память, а также сетевое подключение), что позволяет обеим системам работать одновременно, не конфликтуя при этом за ресурсы.
Содержание
1 Виды виртуализации
1.1 Аппаратная
1.2 Программная
1.3 Контейнерная
2 Где применяется виртуализация
3 Подробнее о виртуализации на хостингах
Виды виртуализации
Виртуализация бывает:
- Аппаратной;
- Программной;
- Контейнерной.
Разберем каждую из них.
Но для начала введем в оборот термин «гипервизор». Обратимся к нему позже.
Это такое программное обеспечение, функционирующее на компьютере и обеспечивающее виртуализацию как таковую. Оно нужно, чтобы обеспечить изоляцию гостевой системы, предотвращая ее доступ к основной.
После активации гипервизор выделяет часть физических ресурсов и формирует из них виртуальную машину. При этом компоненты в духе Wi-Fi-модуля не разделяются, а полностью эмулируются. В результате формируется виртуальный компьютер, но с урезанными параметрами. Например, с четырехъядерным процессором (если на исходной машине было восемь ядер), 8 ГБ ОЗУ (если было 32 ГБ ОЗУ), и дисковым пространством в, скажем, 200 ГБ (если был один ТБ).
А еще гипервизор осуществляет мониторинг работоспособности виртуальной машины и предоставляет уведомления, если возникают нештатные ситуаций или сбои в работе.
Аппаратная
Аппаратная виртуализация – это когда ресурсы дробятся на изолированные машины, каждая из которых работает как самостоятельный компьютер. Физический сервер приходится хостом, а виртуальные машины – «гостями».
По сути, аппаратный гипервизор – это мини-операционная система, единственная задача которой – запускать поверх себя любые другие ОС, и давать тем больше свободы в доступе к комплектующим.
Обратите внимание: для работы такого гипервизора нужно, чтобы процессор и материнская плата поддерживали виртуализацию на аппаратном уровне. Это можно сделать или через диспетчер задач, или через сторонние утилиты.
Программная
Программная виртуализация – это когда разделение происходит на уровне операционной системы. В отличие от аппаратной, все машины используют общее ядро – просто выделяется небольшое количество ресурсов, за пределы которых гостевая система никак не сможет выйти.
Иногда такой гипервизор может предоставлять прямой доступ к секторам диска или регистрам процессора, однако это происходит не во всех ситуациях.
В целом, программные гипервизоры отличаются простотой установки и конфигурационной совместимостью. Однако это накладывает ограничения в виде низкой производительности: команды сначала проходят через гипервизор и лишь затем достигают непосредственно аппаратной части.
Контейнерная
Контейнерная виртуализация изолирует отдельные процессы в рамках существующей операционной системы. То есть каждый контейнер функционирует в собственном, обособленном окружении – с выделенными ресурсами, дисковым пространством и файловой системой.
«Разнородные» ОС (Linux в среде Windows) так запустить не получится. Ее смысл в запуске и изоляции компонентов, составляющих часть какого-то конкретного программного обеспечения.
Справедливости ради отметим, что на данный момент этот тип реализован исключительно в операционных системах на базе Linux. Он обеспечивается за счет двух механизмов ядра: cgroups и namespaces.
Где применяется виртуализация
Изначально виртуализация рассматривалась как инновационная, но больше теоретическая методика. Поэтому долго ее применение ограничивалось узким кругом задач, в основном связанных с обеспечением совместимости устаревших программ в мейнфреймах.
Мейнфреймы – высокомощные системы для вычислений, позволяющие решать задачи с максимальным уровнем производительности. Отличаются от суперкомпьютеров они тем, что спроецированы для решения множества одновременных задач.
Как бы то ни было, действительно кардинальные изменения произошли в конце 1990х, когда рост вычислительной мощности серверов и компьютеров вынудил использовать аппаратные ресурсы более эффективно. В этот период виртуализация и начала активно внедряться в качестве средства создания ВМ – на базе единой платформы.
В самом начале статьи мы очертили основное применение визуализации: запуск другой ОС для решения конкретных задач, актуальных в тот или иной момент. Конечно, у нее есть и другие применения. Сейчас она используется в различных секторах IT.
Например, в:
- Веб-хостингах – виртуализация позволяет хостерам формировать изолированные среды на одной физической платформе, что заметно снижает операционные издержки, а это, в свою очередь, положительно сказывается на стоимости услуг.
- Разработке ПО – виртуализация дает возможность создавать изолированные среды для тестирования. Кроме того, технология удобна при проверке работоспособности программ в различных ОС, а также самих операционных систем по себе.
- Кибербезопасности – изолированная среда – эффективный инструмент для анализа вредоносного ПО. С ее помощью можно безопасно запускать потенциально опасные программы, чтобы изучать их поведение и разрабатывать средства защиты.
- Игровой индустрии – мощные серверы с поддержкой виртуализации позволяют создавать игровые платформы, чтобы люди могли играть в современные ресурсоемкие игры на слабых девайсах – основная нагрузка в данном случае ложится на сервер.
- Резервном копировании и восстановлении данных – виртуализация позволяет создавать копии и делать бэкапы, чтобы обеспечить быстрое и беспроблемное восстановление – если что-то пойдет не так.
Подробнее о виртуализации на хостингах
В рамках статьи находим важным пройтись и по хостингам.
Поскольку виртуальные машины предоставляют возможность гибкого распределения ресурсов, компании хостинговых услуг нашли им широкое применение.
Для каждого пользователя создается отдельная машина, ресурсы которой строго регламентируются выбранным тарифным планом.
«Тарифный план» здесь – это лимитации по объему оперативной памяти, процессору и другим параметрам.
И работает это все как швейцарские часы. Дело в том, что использование виртуальных машин способствует более рациональному распределению и утилизации ресурсов: большинству попросту не требуется полная мощность оборудования, предоставляемого провайдерами – они и не готовы оплачивать такие предложения.
А виртуальная машина, в свою очередь, потребляет лишь часть вычислительных мощностей, что позволяет размещать на одном физическом устройстве десятки, а то и сотни клиентов.
Таким образом достигается баланс интересов – «золотая середина»: пользователи получают необходимые объемы по той цене, что их устраивает, а провайдеры – вполне заслуженную и закономерную прибыль.
