Виртуализация - Virtualization

В вычислениях виртуализация (альтернативно пишется виртуализация) относится к действию создания виртуальной (а не фактической) версии чего-либо, включая виртуальную компьютерное железо платформы, устройства хранения данных, и компьютерная сеть Ресурсы.

Виртуализация началась в 1960-х годах как метод логического разделения системных ресурсов, предоставляемых мэйнфреймы между разными приложениями. С тех пор значение этого термина расширилось.[1]

Аппаратная виртуализация

Основная статья: Аппаратная виртуализация
Смотрите также: Мобильная виртуализация

Аппаратная виртуализация или же виртуализация платформы относится к созданию виртуальная машина который действует как настоящий компьютер с операционной системой. Программное обеспечение, выполняемое на этих виртуальных машинах, отделено от базовых аппаратных ресурсов. Например, компьютер, на котором Майкрософт Виндоус может размещать виртуальную машину, которая выглядит как компьютер с Ubuntu Linux Операционная система; Программное обеспечение на основе Ubuntu можно запускать на виртуальной машине.[2][3]

В аппаратной виртуализации хост-машина это машина, которая используется виртуализацией и гостевая машина это виртуальная машина. Слова хозяин и гость используются, чтобы отличить программное обеспечение, работающее на физической машине, от программного обеспечения, работающего на виртуальной машине. Программное обеспечение или прошивка который создает виртуальную машину на основном оборудовании, называется гипервизор или же монитор 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. Для работы в этой среде гостевые программы необходимо специально изменить.

Аппаратная виртуализация это способ повышения общей эффективности виртуализации. Он включает в себя процессоры, обеспечивающие аппаратную поддержку виртуализации, и другие аппаратные компоненты, которые помогают повысить производительность гостевой среды.

Виртуализацию оборудования можно рассматривать как часть общей тенденции в корпоративных ИТ, которая включает: автономные вычисления, сценарий, при котором ИТ-среда сможет управлять собой на основе предполагаемой активности, и служебные вычисления, в котором вычислительная мощность компьютера рассматривается как служебная программа, за которую клиенты могут платить только по мере необходимости. Обычная цель виртуализации - централизовать административные задачи при одновременном улучшении масштабируемость и общее использование аппаратных ресурсов. Благодаря виртуализации несколько операционных систем могут работать параллельно на одном центральное процессорное устройство (ЦПУ). Этот параллелизм имеет тенденцию сокращать накладные расходы и отличается от многозадачности, которая предполагает выполнение нескольких программ в одной 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 приводит к недоиспользованию ресурсов, виртуальные ресурсы динамически применяются для удовлетворения бизнес-потребностей без каких-либо лишний жир »(ConsonusTech).

Аппаратная виртуализация - это не то же самое, что аппаратная эмуляция. При аппаратной эмуляции часть оборудования имитирует другое, тогда как при виртуализации оборудования гипервизор (часть программного обеспечения) имитирует конкретную часть компьютерного оборудования или весь компьютер. Кроме того, гипервизор это не то же самое, что эмулятор; обе являются компьютерными программами, имитирующими аппаратное обеспечение, но их языковые области применения различаются.

Снимки

Основная статья: Снимок (компьютерное хранилище)

А снимок - это состояние виртуальной машины и, как правило, ее запоминающих устройств в определенный момент времени. Снимок позволяет позже восстановить состояние виртуальной машины на момент создания снимка, эффективно отменяя любые изменения, которые произошли впоследствии. Эта возможность полезна как резервный техники, например, перед выполнением рискованной операции.

Виртуальные машины часто используют виртуальные диски для их хранения; в очень простом примере 10-гигабайт привод жесткого диска моделируется с 10-гигабайтным плоский файл. 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, вся стопка снимков фактически представляет собой единый когерентный диск; в этом смысле создание снимков работает аналогично инкрементное резервное копирование техника.

Другие компоненты виртуальной машины также могут быть включены в моментальный снимок, например, содержимое ее оперативная память (БАРАН), BIOS settings или его параметры конфигурации. "Сохранить состояние "особенность в эмуляторы игровой приставки это пример таких снимков.

Восстановление снимка состоит из отбрасывания или игнорирования всех слоев наложения, добавленных после этого снимка, и направления всех новых изменений на новый оверлей.

Миграция

Основная статья: Миграция (виртуализация)

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.

Отказоустойчивый

Основная статья: Отказоустойчивый

Подобно описанному выше механизму миграции, отработка отказа позволяет виртуальной машине продолжать работу в случае сбоя хоста. Обычно это происходит, если миграция перестала работать. Однако в этом случае виртуальная машина продолжает работу с последний известный когерентное состояние, а не Текущий состояние, основанное на материалах, которые были предоставлены серверу резервного копирования в последний раз.

Эмуляция игровой консоли

Основная статья: Эмулятор игровой приставки

Эмулятор игровой консоли - это программа, которая позволяет персональный компьютер или же игровая приставка для имитации поведения другой игровой консоли. Эмуляторы игровой приставки и гипервизоры оба выполняют аппаратную виртуализацию; такие слова, как «виртуализация», «виртуальная машина», «хост» и «гость» не используются вместе с эмуляторами консоли.

Вложенная виртуализация

Вложенная виртуализация относится к способности управлять виртуальная машина внутри другого, имея эту общую концепцию, расширяемую до произвольной глубины. Другими словами, вложенная виртуализация означает запуск одного или нескольких гипервизоры внутри другого гипервизора. Природа вложенной гостевой виртуальной машины не обязательно должна быть однородной с ее хост-виртуальной машиной; Например, виртуализация приложений может быть развернут на виртуальной машине, созданной с помощью аппаратная виртуализация.[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 способен работать Windows XP приложения внутри встроенной виртуальной машины. Кроме того, перенос уже существующих виртуализированных сред в облако в соответствии с Инфраструктура как услуга (IaaS) подход намного сложнее, если платформа IaaS назначения не поддерживает вложенную виртуализацию.[5][6]

Способ реализации вложенной виртуализации на конкретном компьютерная архитектура зависит от поддерживаемых виртуализация с аппаратной поддержкой возможности. Если конкретная архитектура не обеспечивает аппаратной поддержки, необходимой для вложенной виртуализации, для ее реализации используются различные программные методы.[5] Со временем все больше архитектур получают необходимую аппаратную поддержку; например, поскольку Haswell микроархитектура (анонсирована в 2013 г.), Intel начала включать VMCS затенение как технология, ускоряющая вложенную виртуализацию.[7]

Лицензирование

Виртуальные машины с проприетарными операционными системами требуют лицензирования независимо от операционной системы хост-машины. Например, установка Майкрософт Виндоус в гостевую виртуальную машину требует выполнения требований лицензирования.[8][9][10]

Виртуализация рабочего стола

Основная статья: Виртуализация рабочего стола

Виртуализация настольных компьютеров - это концепция разделения логический рабочий стол с физической машины.

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, используя другой настольный компьютер или мобильное устройство через сетевое соединение, такое как LAN, Беспроводная сеть или даже Интернет. Кроме того, главный компьютер в этом сценарии становится серверный компьютер возможность одновременного размещения нескольких виртуальных машин для нескольких пользователей.[11]

По мере того, как организации продолжают виртуализировать и объединять свои среды центров обработки данных, клиент архитектуры также продолжают развиваться, чтобы использовать преимущества предсказуемости, непрерывности и качества услуг, предоставляемых их конвергентная инфраструктура. Например, такие компании, как HP и IBM предоставить гибридную модель VDI с набором программного обеспечения для виртуализации и моделей доставки, чтобы улучшить ограничения распределенные клиентские вычисления.[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, не будучи привязанными к одному клиентскому устройству. Поскольку ресурсы централизованы, пользователи, перемещающиеся между рабочими местами, могут по-прежнему получать доступ к одной и той же клиентской среде со своими приложениями и данными.[12] Для ИТ-администраторов это означает более централизованную и эффективную клиентскую среду, которую проще поддерживать и которая способна быстрее реагировать на меняющиеся потребности пользователей и бизнеса.[13]Другая форма, виртуализация сеанса, позволяет нескольким пользователям подключаться и войти в общий, но мощный компьютер по сети и использовать его одновременно. Каждому предоставляется рабочий стол и личная папка, в которой они хранят свои файлы.[11] С многопользовательская конфигурация 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 значительных место на жестком диске, баран или даже вычислительная мощность, но многие организации начинают смотреть на рентабельность отказа от рабочих столов «толстых клиентов», которые упакованы с программным обеспечением (и требуют платы за лицензию на программное обеспечение), и делают более стратегические инвестиции.[14]Виртуализация рабочего стола упрощает управление версиями программного обеспечения и управление исправлениями, при котором новый образ просто обновляется на сервере, а рабочий стол получает обновленную версию при перезагрузке. Это 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

Основная статья: Виртуализация на уровне операционной системы

Виртуализация на уровне операционной системы, также известная как контейнеризация, относится к Операционная система особенность, в которой ядро допускает существование нескольких изолированных пользовательское пространство экземпляры. Такие экземпляры, называемые контейнерами,[16] разделы, виртуальные среды (VE) или тюрьмы (FreeBSD тюрьма или же chroot jail ), могут выглядеть как настоящие компьютеры с точки зрения запущенных на них программ. Компьютерная программа, работающая в обычной операционной системе, может видеть все ресурсы (подключенные устройства, файлы и папки, сетевые ресурсы, Мощность процессора, поддающиеся количественной оценке аппаратные возможности) этого компьютера. Однако программы, работающие внутри контейнера, могут видеть только содержимое контейнера и устройства, назначенные ему.

Контейнеризация начала набирать популярность в 2014 году с появлением Докер.[17][18]

Другие типы

Программного обеспечения
объем памяти
Место хранения
Данные
  • Виртуализация данных: представление данных в виде абстрактного уровня, независимого от базовых систем, структур и хранилища.
  • Виртуализация базы данных: разделение уровня базы данных, который находится между уровнями хранилища и приложений в стеке приложений по всем
Сеть

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Грациано, Чарльз. «Анализ производительности гипервизоров Xen и KVM для размещения проекта Xen Worlds Project». Получено 2013-01-29.
  2. ^ 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.
  3. ^ «Виртуализация в образовании» (PDF). IBM. Октябрь 2007 г.. Получено 6 июля 2010. 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.
  4. ^ Орит Вассерман, Красная шляпа (2013). «Вложенная виртуализация: теневые черепахи» (PDF). KVM форум. Получено 2014-04-07.
  5. ^ 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. Получено 2014-12-16.
  6. ^ Алекс Фишман; Майк Рапопорт; Евгений Будиловский; Изик Эйдус (25.06.2013). «HVX: виртуализация облака» (PDF). rackcdn.com. Получено 2014-12-16.
  7. ^ «Процессоры Intel Core vPro 4-го поколения с Intel VMCS Shadowing» (PDF). Intel. 2013. Получено 2014-12-16.
  8. ^ 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 ВОС. «Теперь это более простой SKU, который охватывает два процессора в хосте с неограниченным количеством VOSE», - сказал Финн.
  9. ^ «Часто задаваемые вопросы о лицензировании и ценах на Windows Server 2012» (PDF). Microsoft. Получено 5 июля 2012.
  10. ^ «Лицензирование настольной операционной системы Windows для использования с виртуальными машинами» (PDF). microsoft.com. Microsoft. Получено 22 декабря 2018.
  11. ^ а б «Стратегии охвата потребителя» (PDF). Корпорация Майкрософт. Апрель 2011. с. 9. Получено 22 июля 2011.
  12. ^ а б Черникофф, Дэвид, «HP VDI выходит в центр внимания», ZDNet, 19 августа 2011 г.
  13. ^ Бабураджан, Раджани, «Растущие возможности рынка облачных хранилищ укрепляют поставщиков», infoTECH, 24 августа 2011 г. It.tmcnet.com. 2011-08-24.
  14. ^ «Виртуализация настольных компьютеров пытается найти свое место на предприятии». Dell.com. Получено 2012-06-19.
  15. ^ "HVD: серебряная подкладка облака" (PDF). Внутренняя технология. Архивировано из оригинал (PDF) 2 октября 2012 г.. Получено 30 августа 2012.
  16. ^ Хогг, Скотт (26 мая 2014 г.). «Программные контейнеры: используются чаще, чем можно себе представить». Сетевой мир. Network World, Inc. Получено 2015-07-09.
  17. ^ Воан-Николс, Стивен Дж. (21 марта 2018 г.). «Что такое Docker и почему он так чертовски популярен?». ZDNet. CBS Interactive.
  18. ^ Батлер, Брэндон (10 июня 2014 г.). «Docker 101: что это такое и почему это важно». Сетевой мир. IDG.
  19. ^ "Официальный документ Enterprise Systems Group, страница 5" (PDF). Официальный документ Enterprise Strategy Group, написанный и опубликованный 20 августа 2011 года Марком Петерсом. Архивировано из оригинал (PDF) 30 марта 2012 г.. Получено 18 июля, 2013.

внешняя ссылка