Многие специалисты в области ИТ неоднократно сталкивались с таким понятием, как “аппаратная виртуализация”. И это вовсе неслучайно, поскольку здесь приходится иметь дело с постоянным наращиванием мощности техники. Что такое виртуализация? Какой она бывает? В чем ее основные преимущества и недостатки? Давайте попробуем это выяснить.

Под понятием “виртуализация” подразумевается процесс представления набора строго определенных информационных данных. В результате появляются преимущества, недоступные первоначальной конфигурации системы.

Для более четкого восприятия следует заметить, что процесс разделен на два направления, одно из которых – виртуализация на уровне ОС (программная), а второе – аппаратная виртуализация (серверная).

До недавнего времени программная виртуализация была более популярной, поскольку позволяла получить технологичные решения. Однако на данный момент времени поддержка виртуализации (аппаратной) намного усилилась, что позволило ей быстро сместить с лидирующего места свою предшественницу. Решающую роль здесь сыграло повышение производительности и мощности системы.

Аппаратная виртуализация. Преимущества

1. Достаточно простая разработка платформ для виртуализации (в сравнении с разработкой под программную виртуализацию). Это дает безусловное преимущество во времени при создании новых платформ и сокращает трудовые затраты.

2. Одновременный и независимый запуск пары виртуальных платформ (с сохранением возможности использования каждой из них в отдельности), что, соответственно, повышает быстродействие системы.

3. Возможность оптимизации.

4. Упрощение управления инфраструктурой серверов.

Аппаратная виртуализация. Недостатки

1. Высокие требования к аппаратным решениям (серверам).

2. Высокие затраты на реализацию технологии.

Существует несколько различных типов серверной виртуализации. Первый тип – это консолидация (логическое объедение нескольких виртуальных серверов в рамках одного физического сервера), второй тип представляет собой объединение нескольких физических машин в одну (логическую), цель которой – обработка одной сложной задачи.

На практике допускаются комбинации сразу двух типов. Реализовать любой из этих типов возможно только при наличии соответственного оборудования (процессора, поддерживающего технологию аппаратной виртуализации).

На данный момент времени наиболее распространенными являются варианты построения технологии на базе процессоров AMD и Intel. Чтобы узнать, какие именно модели процессоров поддерживают серверную виртуализацию, необходимо зайти на сайт производителя и посмотреть характеристики устройства.

В целом аппаратная виртуализация – это очень эффективная и несложная технология усиления производительности. Чтобы понять масштаб ее мощности, достаточно упомянуть, что технологию используют в промышленных системах и медицинских устройствах, не говоря уже об обычных крупных компаниях с огромным парком технических устройств, желающих еще больше консолидировать свои производственные ресурсы.

История и особенности технологии

Впервые процессоры с этой технологией компания Интел выпустила в 2005-ом году. Производитель предложил сразу два варианта пользователям – 662-ю и 672-ю модели.

Изначально технология получила загадочное, многообещающее название «Vanderpool», но большинству юзеров она известна как VT-x.

Сразу хочется отметить, что не все фирменные центральные процессоры от этого производителя выпускаются с поддержкой этой технологии. Ее наличие подтверждается присутствием так называемого флага поддержки «vmx». Для проверки этого флага в операционных системах Linux и Mac присутствуют специальные команды:

  • Для первой это grep vmx /proc/cpuinfo;
  • Для второй ОС – sysctl machdep.cpu.features.

В 2013-ом году компания Intel предложила решение, которое ускоряет эту технологию. Оно стало доступно с архитектуры Haswell и называется VMCS. VT-x изначально создавалась для процессоров серии Pentium 4. На более современных моделях используется более продвинутый аналог – VT-d.

Аналогичная технология существует и у конкурента Интел – компании AMD. Она называется AMD-V и также имеет второе кодовое название – «Pacifica».

Для большинства процессоров VT-x изначально, по умолчанию, находится в неактивном состоянии. То есть, ее надо включать. И делается это как раз через BIOS. Но перед тем, как осуществить данный шаг, необходимо понимать, зачем это вообще нужно.

Что такое аппаратная виртуализация?

Аппаратная виртуализация – это система, которая использует один процессор для работы, как если бы это было несколько разных компьютеров. Основное использование аппаратной виртуализации – предоставить нескольким пользователям доступ к процессору. Это означает, что каждый пользователь может иметь отдельный монитор, клавиатуру и мышь и независимо запускать свою операционную систему. Что касается пользователей, то все они будут эффективно работать на своём компьютере. Такая настройка может значительно сократить расходы, поскольку несколько пользователей могут использовать одно и то же основное оборудование.

Можно сказать, что кто-то обращается к компьютеру с помощью аппаратной виртуализации и использует виртуальный рабочий стол . Существует риск того, что это может вызвать путаницу. Это связано с тем, что фраза «виртуальный рабочий стол» в некоторых операционных системах также используется для описания функций, которые позволяют пользователю эффективно расширять свой рабочий стол за пределы видимой области на своём экране.

Теперь, когда виртуализация x86 является основным элементом производственной инфраструктуры, проблемы управления, которые ранее не рассматривались, теперь начинают появляться. В следующих нескольких вопросах я буду использовать этот вопрос для решения некоторых проблем, которые я слышу в отношении управления виртуализацией. Хотя разработка инструментов начинает облегчать бремя управления, появляющиеся технологии – аппаратная виртуализация, виртуализация одно- и многокорневого ввода-вывода и виртуализация хранения – угрожают ещё больше усугубить трудности управления, лежащие в основе виртуализации.

Аппаратная виртуализация была введена AMD и Intel несколько лет назад. Она известна как AMD Virtualization и Intel Virtualization Technology, соответственно, и требуется для некоторых гипервизоров, а именно Xen и Hyper-V. VMware в своей первой итерации не использовала аппаратную виртуализацию, поскольку технология бинарного перевода VMware, обеспечивающая перехват и эмуляцию, необходимые для команд ЦП в привилегированном режиме в гостевой виртуальной машине (ВМ), может превзойти то, что могли сделать обе компании.

Аппаратно-вспомогательная архитектура

Одним из основных элементов виртуализации первого поколения с аппаратным обеспечением было создание нового уровня в архитектуре кольцевых процессоров x86, известной как Ring -1. При аппаратной виртуализации гипервизоры, поддерживающие эту технологию, могут загружаться в кольцо -1, а гостевые ОС могут обращаться к ЦП в кольцо 0, как обычно при работе на физическом хосте. Таким образом, гостевые ОС VM могут быть виртуализированы без каких-либо необходимых изменений гостевой ОС. Ранее паравиртуализация ядра гостевой ОС, принятая основными поставщиками Linux, использовалась для преодоления задержки производительности, связанной с перехватом и эмуляцией привилегированного процессора.

Всё было хорошо во вселенной виртуализации с аппаратным обеспечением, когда технология была первоначально поставлена. Организации развернули её, и технология работала, как и ожидалось, на гипервизорах Xen и Hyper-V. VMware не начала внедрять аппаратную виртуализацию до выпуска ESX Server 3.5 Update 2 летом 2008 года, в которой официально поддерживались такие аппаратные функции виртуализации второго поколения от AMD, как аппаратная виртуализация памяти, известная как Rapid Virtualization Indexing (RVI). ) и иногда упоминается как вложенный пейджинг. AMD RVI позволила существенно повысить производительность многопоточных корпоративных приложений, таких как Exchange, Oracle и XenApp.

Нет смешивания и сопоставления

Наличие нескольких поколений виртуализации с аппаратным обеспечением в одном и том же кластере физических хостов может вызвать серьезные проблемы с мобильностью, такие как невозможность живой миграции виртуальной машины с одного физического хоста на другой. Смешивание поколений ЦП в одном и том же физическом кластере проблематично, поскольку гипервизор не эмулирует ЦП, поэтому ЦП, видимый гипервизором, представляется гостевой ОС ВМ. Отсутствие эмуляции важно, поскольку оно позволяет приложениям в гостевой ОС виртуальной машины использовать преимущества низкоуровневых функций ЦП. Однако смешивание поколений ЦП в одном и том же физическом кластере может привести к непредвиденным проблемам, таким как невозможность виртуальных виртуальных машин с миграцией или необходимость реактивировать приложение, активация которого связана с конкретным типом ЦП.

Intel и AMD подумали о потенциальных проблемах, вызванных смешанным поколением процессоров в одном физическом кластере, и разработали Extended Migration (AMD) и Flex Migration (Intel). Расширенная миграция и гибкая миграция позволяют гипервизору маскировать базовый физический ЦП и представлять его гостевой ОС ВМ как более раннее поколение ЦП. По сути, это позволяет различным поколениям процессоров находиться в одном физическом кластере. Но есть и компромисс: возможности ЦП оборудования кластера работают с наименьшим общим знаменателем. Обратите внимание, что расширенная миграция и гибкая миграция не обеспечивают функциональную совместимость с процессором, поэтому вы все равно должны использовать AMD или Intel в любом кластере; Смешивание Intel и AMD вместе в одном физическом кластере не допускается никаким гипервизором.

Теперь давайте предположим, что конкретный кластер ESX подвергается обновлению оборудования или что бюджетные ограничения вынуждают вас масштабировать кластер гипервизора в течение года. В любом случае вы можете столкнуться с наличием нескольких поколений ЦП в кластере. В этой ситуации первый вопрос, на который нужно ответить: «Поддерживает ли мой гипервизор расширенную или гибкую миграцию?» ESX Server 3.5 Update 2 – один из немногих гипервизоров, который поддерживает эту функцию; однако вам необходимо включить маскирование ЦП на каждой виртуальной машине в кластере. Это можно сделать с помощью клиента инфраструктуры VMware, открыв Свойства виртуальной машины, перейдя на вкладку «Параметры» и нажав кнопку «Скрыть флаг Nx от гостя».

Конечно, включение маскировки идентификатора ЦП для каждой виртуальной машины может быть трудной задачей, если не сказать больше, и VMware предложила решение на основе сценариев для автоматизации процесса в больших масштабах.

Отключение функции

Теперь давайте рассмотрим еще одну потенциальную проблему управления с автоматическим отключением функции аппаратной виртуализации. RVI от AMD продемонстрировал существенное улучшение производительности для многих приложений, в то время как некоторые приложения будут работать лучше без включенной функции. При этом RVI может быть включен или отключен для каждой виртуальной машины.

Читайте также: 

Рисунок 1. Включение маскировки идентификатора процессора на виртуальной машине VMware ESX Server.

Теперь вот проблема. Предположим, что виртуальная машина с включенным RVI запущена на сайте аварийного восстановления организации после серьезного сбоя. Оборудование на сайте восстановления не поддерживает RVI, различие обнаруживается гипервизором, и RVI автоматически отключается при запуске виртуальной машины на сайте восстановления. Конечно, приложение может работать медленнее без RVI, но, по крайней мере, оно все еще доступно.

Суть в том, что хотя обработка RVI по умолчанию гипервизора позволяла виртуальной машине работать на сайте восстановления, несмотря на разницу в аппаратных функциях, что произойдет, если виртуальная машина вернется на исходный рабочий сайт? Ты угадал. RVI останется отключенным. Таким образом, чтобы снова использовать RVI, необходимо вручную включить его, или процедуры восстановления после сбоя включают восстановление исходного файла конфигурации рабочей виртуальной машины – файла .VMX – для каждой виртуальной машины из резервной копии. Таким образом, хотя поведение гипервизора по умолчанию предназначено для того, чтобы помочь вам преодолеть бедствие, оно также может создать некоторые проблемы с производительностью после восстановления виртуальных машин обратно на исходный сайт или на новый сайт с использованием нового оборудования.

RVI – это всего лишь один пример. Многие новые аппаратные функции виртуализации уже на пороге, и гипервизорам по-прежнему придется решать проблемы взаимодействия, отключая функции, которые недоступны для всех физических узлов в кластере. Инструментам управления гипервизором также понадобится интеллект для предупреждения администраторов о невозможности использования определенных функций из-за ограничений аппаратного обеспечения кластера. Для инструментов восстановления после сбоя сайта, таких как VMware Site Recovery Manager, потребуются аналогичные возможности. Я предпочел бы знать, что я потеряю определенную функцию производительности до того, как произойдет сбой, вместо того, чтобы предоставить гипервизору автоматическое отключение этой функции для меня.

Реализации аппаратной виртуализации, поставляемые поставщиком гипервизора, начинают развиваться вместе с предложениями AMD и Intel в этой области. Когда эти новые функции появятся и станут частью вашей виртуальной инфраструктуры, вам нужно будет изучить процессы развертывания, чтобы убедиться, что приложения используют преимущества таких функций, как RVI, когда это имеет смысл. Вам также необходимо убедиться, что процедуры восстановления после сбоя и восстановления после отказа вашей организации учитывают различия аппаратной платформы и то, как гипервизор реагирует на эти различия. Конечно, я даже не упомянул проблемы с перемещением виртуальной машины в «облако». Если рассматривать физическую инфраструктуру поставщика услуг как облако на бумаге, то отличия в аппаратной виртуализации делают это невозможным. Вместо этого виртуальным машинам потребуется использовать стандарты, такие как открытый формат виртуализации, для объявления своих требований к аппаратной виртуализации поставщику облачных услуг.

Аппаратная виртуализация является важной технологией. В дальнейшем это позволит нам виртуализировать приложения, рабочие нагрузки которых делали мысль о виртуализации смехотворной. Тем не менее, новые проблемы управления, вызванные аппаратной виртуализацией, не являются предметом смеха, и игнорирование этих проблем может привести к ревам со стороны высшего руководства, чего не хочет слышать ни один ИТ-администратор.

Преимущества виртуализации

Экономический эффект

Виртуализация, виртуальные машины снижают стоимость владения ИТ-инфраструктурой и помогают в будущем сэкономить на ее содержании и модернизации. Технология объединяет в пределах одного мощного оборудования функции нескольких физических устройств, а морально устаревшему «железу» дает вторую жизнь — его можно использовать в качестве терминальных компьютеров. С уменьшением количества единиц оборудования снижается потребность в электроснабжении и охлаждении, сокращается штат технических специалистов для его обслуживания. Компании предстоят крупные затраты на этапе внедрения технологии (лицензии на специализированное ПО стоят дорого), но они окупятся за 2–4 года в зависимости от специфики бизнеса.

Меньше функций администрирования

ИТ-специалистам, занятых обслуживанием виртуальных систем, понадобятся новые знания, но в целом количество задач у них сократится. Например, для перезагрузки виртуального сервера не придется покидать рабочее место, идти в серверную и там нажимать на физическую кнопку. Достаточно зайти в консоль и нажать на Reset, не вставая со стула. Благодаря инструментам автоматизации в разы проще восстановить ИТ-инфраструктуру после серьезного сбоя: система сама через заданные промежутки времени будет делать моментальные снимки и резервировать важные данные. А запустить новый виртуальный сервер с функциями старого можно за несколько минут, так как первый представляет собой обычную программу.

Простая миграция и модернизация «железа»

С физической ИТ-инфраструктурой миграция превращалась в головную для системных администраторов и владельцев бизнеса. С виртуализацией каждая виртуальная машина «не догадывается» о том, какое оборудование установлено на физическом сервере, ресурсами которого она пользуется. Поэтому если требуется перенести виртуальные машины на другой физический сервер или обновить его компоненты, гостевые машины этого не заметят и продолжат работать в обычном режиме. Максимум, что понадобится — это внести несколько изменений в настройках.

Многие производители программных решений для виртуализации предлагают собственные разработки для сокращения времени простоя при миграции. У Microsoft соответствующая технология называется Live Migration, у VMware — Vmotion. Благодаря им пользователи могут продолжать работать со своими программами, в то время как физический сервер перезагружают или меняют на нем, например, оперативную память или сетевую карту.

Высокая отказоустойчивость

Физические серверы, на которых запущены гостевые машины, можно объединять в отказоустойчивые кластеры. Если одно физическое устройство откажет (по любой причине), виртуальные системы практически мгновенно «переедут» на другое, рабочее. Если выходит из строя обычный сервер, его ремонт и восстановление запущенных процессов занимают от нескольких часов до нескольких дней. Это может обернуться для бизнеса финансовыми и репутационными потерями.

Виртуализация определение

Гибкое распределение производительности

В ситуации с несколькими физическими серверами была типичной ситуация, когда одна машина работала на пределе возможностей, а другая оказывалась загруженной вполовину или меньше. Тогда получалось, что одним приложениям ресурсов не хватало, а у других они были в избытке и простаивали без работы. Виртуализация сервисов предполагает балансировку, когда виртуальные машины перемещаются на менее нагруженные серверы, чтобы разгрузить более нагруженные. В продуктах компании Microsoft этим занимается System Center Virtual Machine Manager.

У вас похожая задача? Оставьте заявку, и наши специалисты свяжутся с вами в ближайшее время и подробно проконсультируют.

Где используется виртуализация серверов

  • Объединение большого количества физических машин в один пул ресурсов, который консолидирует вычислительные возможности процессора, объем оперативной памяти и дискового пространства. Это позволяет оптимизировать распределение нагрузок между запущенными приложениями.
  • Организация тестовых лабораторий и обучения. Виртуальные машины с Windows Server легко разворачивать и запускать. Это делает их удобными инструментами в работе с тестовыми средами для проверки работы нового программного обеспечения, а также организации обучения.
  • Распространение ПО. Некоторые разработчики предлагают свои продукты в виде готовых образов виртуальных машин. Виртуализация машин VMWare в VMTN работает именно по такому принципу.
  • Организация работы дата-центров. В центрах обработки данных виртуализация обеспечивает высокую гибкость ИТ-инфраструктуры и позволяет ей лучше соответствовать потребностям клиентов и их бизнеса.
  • Повышение отказоустойчивости IT-инфраструктуры. Сбой физического сервера приводят к критичным для бизнеса последствиям. В случае с виртуализацией виртуальные машины можно переносить на другое железо и так сократить время простоя.
  • Виртуализация кластеров. Если у организации нет возможности развернуть высокодоступный кластер, она может обойтись построением кластера виртуализированного. Популярные платформы для решения этой задачи — Microsoft Hyper-V и Red Hat Cluster Suite.

Зачем нужна технология виртуализации обычному пользователю

Данная технология помогает расширить возможности компьютера и повысить эффективность используемого аппаратного обеспечения. Особенно широкое применение она получила в тестовых целях: перед запуском новую программу нужно «обкатывать» на различных устройствах, устраняя ошибки.

Виртуализация на домашнем ПК является настоящей необходимостью, если вы занимаетесь программированием под iOS или Android. При желании изучать Linux, используя операционную систему Windows, виртуализация избавит вас от необходимости стирать имеющуюся ОС и устанавливать другую с переносом данных.

Без этой технологии, пришлось бы устанавливать на один компьютер две и более операционных систем, делать загрузчик для них всех и запускать каждую ОС поочередно, что очень не удобно и отнимает много времени.

Виртуализация позволяет обойти все эти недостатки. Используя ее, можно запускать несколько OS одновременно и работать параллельно в той или иной среде выполняя соответствующие задачи.

Технология виртуализации носит разное название у производителей процессоров для ПК. У процессоров Intel — это Intel VT, у AMD — AMD–V.

Как включить аппаратную виртуализацию в BIOS? Virtualization Technology – технология аппаратной виртуализации гостевых ОС (с фото) – Настройка BIOS

Опция Virtualization Technology. Включение данной опции включает технологию аппаратной виртуализации, основанной на специальной процессорной архитектуре. В отличие от программной виртуализации, с помощью данной техники возможно использование изолированных гостевых систем (виртуальных машинах – VMware, Virtual PC и тд.), управляемых гипервизором напрямую. Гостевая система не зависит от архитектуры хостовой платформы и реализации платформы виртуализации.

На работу программ пользователя в стандартной операционной системе данная опция практически не влияет.

Опция также может иметь другие названия:

  • Virtualization Technology
  • Vanderpool Technology
  • VT Technology
  • Virtualization

Примечание 1.Аппаратная виртуализация виртуализация с поддержкой специальной процессорной архитектуры. Аппаратная виртуализация обеспечивает производительность, сравнимую с производительностью невиртуализованной машины, что дает виртуализации возможность практического использования и влечет её широкое распространение. Наиболее распространены технологии виртуализации Intel-VT и AMD-V.

  1. В Intel VT (Intel Virtualization Technology) реализована виртуализация режима реальной адресации (режим совместимости с 8086). Соответствующая аппаратная виртуализация ввода-вывода — VT-d. Часто обозначается аббревиатурой VMX (Virtual Machine eXtension). Кодовое название — Vanderpool.
  2. AMD-V часто обозначается аббревиатурой SVM (Secure Virtual Machines). Кодовое название — Pacifica. Соответствующая технология виртуализации ввода-вывода — IOMMU. AMD-V проще и эффективнее, чем Intel VT. Поддержка AMD-V появилась в Xen 3.3.
Читайте также:  Что означает безопасный режим на андроиде

Intel VT (Intel Virtualization Technology) – intel virtualization technology что это?

Intel VT – это аппаратная основа для программного создания виртуализации, через уменьшение ее размера, стоимости и сложности. Например, при использовании такими системами кэш-памяти, системе ввода-вывод. Применяется в основном пользователями в корпоративном, облачном, коммуникационном секторах.

VT-x 13 ноября 2005 года Intel выпустила две модели Pentium 4 (модели 662 и 672), которые стали первыми процессорами, поддерживающими VT-x (“Vanderpool”). VT-x представляет собой технологию виртуализации Intel режима реальной адресации на платформе x86 – VMX (Virtual Machine eXtension).

Реализована виртуализация режима реальной адресации (режим совместимости с 8086).

VT-d (Virtualization technology for directed I/O) — технология аппаратной виртуализации ввода-вывода , созданная корпорацией Intel в дополнение к её технологии виртуализации вычислений VT-x. Виртуализация ввода-вывода позволяет пробрасывать (pass-through) устройства на шине PCI (и более современных подобных шинах) в гостевую ОС, таким образом, что она может работать с ним с помощью своих штатных средств. Чтобы такое было возможно, в логических схемах системной платы используется специальное устройство управления памятью ввода-вывода (IOMMU), работающее аналогично MMU центрального процессора, используя таблицы страниц и специальную таблицу отображения DMA (DMA remapping table — DMAR), которую гипервизор получает от BIOS через ACPI. Отображение DMA необходимо, поскольку гипервизор ничего не знает о специфике работы устройства с памятью по физическим адресам, которые известны лишь драйверу. С помощью DMAR он создает таблицы отображения таким образом, что драйвер гостевой ОС видит виртуальные адреса IOMMU аналогично тому, как бы он видел физические без него и гипервизора.

Intel Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d) — это следующий важный шаг на пути к всеобъемлющей аппаратной поддержке виртуализации платформ на базе Intel. VT-d расширяет возможности технологии Virtualization Technology (VT), существующей в IA-32 (VT-x) и Itanium (VT-i), и добавляет поддержку виртуализации новых устройств ввода-вывода. Ознакомиться подробнее с технической стороной вопроса можно здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/

Программа Setup BIOS фирмы AWARD Software International Inc на системных платах GIGABYTE TECHNOLOGY

Название данной опции у данного производителя в данной версии BIOS:

Virtualization значение по умолчанию [Disabled]

Hardware assisted VirtuaIization Technology which help improve performance of system running VirtuaI Machine Softwares.

Virtual Machine allows multiple OS on one conputer simultaneously.

Оборудование для помощи VirtuaIization – технология которая помогает повысить производительность системы, работающей на VirtuaI-машине.

Виртуальная машина позволяет запускать более производительно несколько ОС на одном компьютерные одновременно.

Не включать технологию аппаратной виртуализации, основанной на специальной процессорной архитектуре.

Включает технологию аппаратной виртуализации, основанной на специальной процессорной архитектуре.

Программа Aptio Setup Utility – BIOS фирмы American Megatrends Inc на системных платах Dell Inc.

Название данной опции у данного производителя в данной версии BIOS (ноутбук):

Virtualization значение по умолчанию [Enabled]

Эта опция определяет, будет ли монитор виртуальных машин (VMM) использовать дополнительные аппаратные возможности, обеспечиваемые Intel (R) Virtualization Technology.

The factory default setting is Enabled.

Введено = Включить Virtualization Technology.

Заводская настройка по умолчанию – Включена поддержка.

Программа BIOS Insydeh30 Setup Utility компании Insyde Software на на системных платах Hewlett-Packard Company (HP)

Название данной опции у данного производителя в данной версии BIOS:

Virtualization Technology значение по умолчанию [Disabled]

Данная опция находится на вкладке: «System Configuration»

Hardware VT enables a processor feature for running multiple simultaneous virtual machines allowing specialized software application to run in full isolation of each other. HP recommends that this feature remain disabled unless specialized unless specialized application are being user.

Аппаратные средства VT включают функции процессора для запуска нескольких виртуальных машин одновременно, позволяя специализированным прикладным программам запускать в полной изоляции друг от друга приложения. HP рекомендует, чтобы эта функция оставалась отключенной, если пользователь не использует специально предназначенное для этого специализированное приложение.

Блог Евгения Крыжановского

Intel Virtualization Technology, данное обозначение может обнаружить каждый заглянувший в БИОС материнской платы своего компьютерного устройства пользователь. Хочется сразу же предупредить самых нетерпеливых и любопытных, не стоит ее активировать без предварительного изучения технических возможностей и принципиального назначения. Именно об этом пойдет речь в данной статье, которая (надеюсь) будет не слишком нудной, но вместе с тем понятной для того, чтобы принять решение о необходимости данной опции на вашем компьютере.

Какие существуют виды виртуализации

Виртуализацию делят на три вида в зависимости от подхода к её реализации.

Программная виртуализация

Этот вид также подразделяется на несколько подвидов. В статье мы не будем подробно рассматривать каждый из них, так как в настоящее время программная виртуализация используется не так широко. Виртуальные машины на её основе значительно менее производительные по сравнению с другими видами виртуализации. Если интересно с чем это связано, подробнее можно почитать в Википедии.

Аппаратная виртуализация

Для её работы требуется поддержка со стороны процессора. Наибольшее распространение получили технологии Intel-VT и AMD-V, в настоящее время большинство процессоров для домашних компьютеров поддерживают одну из них. Аппаратная виртуализация не получила бы такого широкого распространения, если бы не преимущества, которые обеспечивает данный подход. Эти преимущества описаны ниже.

Первое преимущество: при аппаратной виртуализации виртуальные машины управляются гипервизором напрямую, в отличие от программной виртуализации, где, например, решение о выделении памяти для виртуальной машины сначала принимает операционная система хоста, и только после подтверждения гипервизор может предоставить ей ресурсы. Благодаря этому производительность гостевых ОС значительно повышается и достигает эффективности, сравнимой с реальным компьютером с такой же конфигурацией.

Второе преимущество: так как конфигурация виртуальной машины полностью эмулируется гипервизором, установщик операционной системы не нужно модифицировать. Выбираем нужные устройства в настройках, подключаем любой стандартный установочный образ нужной операционной системы и запускаем виртуальную машину. Более того, если у вас ещё сохранился процессор с 32-битной архитектурой, с помощью аппаратной виртуализации можно настроить виртуальную машину с 64-битным процессором и установить соответствующую ОС. Независимость от платформы хоста открывает поистине бесконечные возможности для экспериментов.

Контейнеризация или контейнерная виртуализация

Это виртуализация на уровне операционной системы. Если аппаратная виртуализация полностью эмулирует оборудование и позволяет запускать любые ОС, внутри контейнера можно запустить только аналогичную хосту операционную систему. Преимуществом этого подхода является скорость, с которой создаётся контейнер — секунды, тогда как для запуска виртуальной машины счёт времени идёт на минуты. Так происходит потому, что полноценной виртуальной машине нужно сначала инициализировать всё оборудование, запустить эмуляцию и только после этого начать загружать операционную систему. При контейнеризации ОС по факту уже работает. Остаётся только создать замкнутую среду — тот самый контейнер, в котором будет запущен ещё один экземпляр операционной системы.

Контейнер представляет собой всего лишь один процесс, внутри которого выполняется операционная система. Она существует в своём собственном мире, со своей сетью, своим диском, своей файловой системой и так далее. Эту виртуализацию применяют на уровне сервисов, составляющих части программного продукта. Наиболее известные проекты: OpenVZ, Docker, LXC.Так как Docker очень широко применятся в разработке, у нас есть подробный гайд о том, что это такое, как с ним работать и какие он даёт преимущества — Как и для чего использовать Docker.

Что такое виртуализация в процессорах Intel Core i5?

Компания Intel объявила о своих наработках в этом направлении в 2005 году. Технология носит название Intel VT и со времен процессора Pentium4 (672) ее процессоры поддерживают эту функцию. С тех пор функционал непрерывно совершенствуется и добавляются новые возможности. На сайте компании есть краткий перечень достижений:

  • касаемо процессора — на виртуальной машине производительность процессора будет практически такой же как и на физической. При замене процессора на более производительный возможна миграция. На виртуальной машине можно создавать еще одну виртуальную машину (вложенная виртуализация);
  • Оперативная память при использовании VT разделяется и изолируется в том объеме который вы выделите;
  • функция реализации оптимального ввода /вывода данных на жесткий диск и сетевые карты обеспечивает скорость работы по сети и чтения/записи;
  • Оптимизированы возможности поддержки графических процессоров в виртуальной машине, что позволяет создавать виртуальные удаленные рабочие места на одном сервере.

Что лучше — AMD или Intel — тут я думаю, что обе компании добились примерно одинаковых результатов. Теперь, когда мы познакомились с теорией, перейдем к практике. Для того, чтобы у вас заработало, нужно проверить включена ли у вас эта фукнция в настройках материнской платы.

Основные типы виртуализации

Метод внедрен повсеместно по ряду причин:

высокий уровень безопасности;

экономия технических ресурсов;

довольно простая настройка гипервизоров.

Очевидно, ключевым аспектом является экономика, ибо еврей жив в каждом. Так как виртуализация позволила не закупать огромное количество аппаратуры, а предоставлять вычислительные ресурсы удаленно, то желающих подобным образом закрыть технические потребности нашлось немало. Итак, какие же виды оной существуют?

Эмуляция

С подобным видом виртуализации сталкиваемся постоянно. Кстати, никогда не запускали эмулятор Sega на компьютере? Или смартфона? Да, по сути, на одном устройстве эмулируем другое. С точки зрения программного обеспечения, запущенного в эмуляторе, мы играем на Sega, залипаем в смартфон, сидим с ноутбука или планшета. В общем, что душа пожелает, было бы ПО. Такой тип виртуализации полезен и довольно распространен, ведь проще запустить эмулятор, чем покупать устройство.

Читайте также:  Инструкция по созданию загрузочной флешки с Ubuntu

Программа для виртуализации BlueStacks 2

Эмулятор для запуска среды Android на ПК

Виртуализация памяти

Подобный тип обычные смертные видят нечасто. Есть компьютер с 32 ГБ оперативной памяти. Есть 10 компьютеров, имеющих всего по 16. Приложение выжирает все 32 ГБ памяти, но работать с ним требуется всем PC. Что делать? Правильно, превращаем компьютер с 32 ГБ в общий кэш, память которого другие компьютеры будут использовать в собственных интересах.

Усложним? Если да, то объединим всю ОЗУ в общий пул, теперь всем компьютерам кластера кажется, что численность ОЗУ равна сумме всей RAM в кластере. Это позволяет загружать ресурсоемкие приложения в пределах одного массива. Интересный способ. Распишу про него как-нибудь поподробнее.

Виртуализация операционных систем

Данный тип довольно распространен, ибо очень удобен. Встречается повсеместно, причем в разнообразных вариациях:

Программная виртуализация. Запускали Windows из под Linux и наоборот? Если да, то уже поняли, на что намекаю. Если нет, объясню. Создается программный гипервизор. Что это за зверь расскажу попозже, команды с основной ОС транслируются в гостевую, гипервизор отвечает за правильную интерпретацию команд.

Аппаратная. В сем случае присутствует поддержка на аппаратном уровне, гипервизор устанавливается не в систему, а под нее. То бишь, основой является он, все «операционки» разворачиваются поверх гипервизора. В таком случае получаются реально изолированный друг от друга операционные системы.

На уровне ОС. Попросту несколько оболочек, условно абстрагированных друг от друга, выполняющих работу параллельно. Полной изоляции в этом случае нет.

Вообще, сия тема заслуживает отдельного обзора. Много чего полезного можно сказать.

Oracle VirtualBox

Виртуализация программного обеспечения

Этот тип предназначен для запуска изолированных друг от друга оболочек ПО. Практически идентично предыдущему типу. По свойствам напоминает терминальный доступ, но с точки зрения ОС выглядит так, будто запущено не одно приложение, а несколько. На каждый запуск одной и той же программы выделяется отдельный процесс.

Виртуализация хранения файлов

Если перед вами стоит задача представить набор накопителей как единый физически, то понадобится виртуализировать именно так. Существует блочная виртуализация, которая наиболее часто встречается в сетевых хранилищах SAN, а также файловая, которая наиболее ярко представлена в NAS.

Также сюда можно отнести следующие типы:

Виртуализация файловой структуры. Этот тип позволяет создать уровень данных поверх существующих разрозненных файловых систем. Например, сделать единую б для разных ОС в сети.

Распределенная файловая система. Позволяет получить доступ к определенным файлам и дискам с разных устройств, при этом, у каждой структуры накопитель будет отображаться как логический. Наиболее яркий пример — сетевой диск.

Виртуализация устройств хранения. Например, эмулятор оптического привода, логические диски.

NAS для файловой виртуализации

Сервер NAS — типичный пример файловой виртуализации

Виртуализация данных

Фактически, метод абстрагирования упорядоченных структур от физического носителя, формы, структуры. Очень сложная и довольно новая для мира ИТ тема. Заслуживает отдельного обзора. Объясню простым языком, есть несколько пулов информации, тысячи баз данных, разрозненных, имеющих разную структуру и носители. Администрирование и работа будет затруднена. Но если создать виртуальную платформу, которая будет информацию интерпретировать и интегрировать для дальнейшей работы, то все заметно упрощается.

Подобный метод использовался и раньше, но сейчас, в силу усложнения структур данных, получает все большее распространение.

Виртуализация сети

Объединяя технические и программные ресурсы в единую сеть мы создаем так называемую виртуальную сеть. Сеть можно создавать как внешнюю, соединяющую множество разнообразных сетей в одну виртуальную, так и внутреннюю, когда виртуальная сеть имитируется между программными компонентами внутри.

Популярные виртуальные машины

Самыми популярным виртуальным машинам являются:

  • VMware,
  • VirtualBox,
  • Microsoft Hyper-V,
  • Parallels Desktop.

VMware

VMware — одна из самых популярных виртуальных машин для крупных задач. VMware имеет 2 вида: Player (бесплатная версия) и Workstation (платная версия). Для macOS есть специальная версия VMware Fusion и VMware Fusion Pro.

  • высокая надежность и функциональность,
  • поддерживает USB 3.0, CD/DVD-диски и сетевые интерфейсы,
  • до 8 ГБ оперативной памяти для одной виртуальной машины,
  • понятный интерфейс,
  • бесплатная версия VMware Player поддерживает ВМ, которые были созданы на платной версии VMware Workstation,
  • поддержка 3D-графики и DirectX 10,
  • поддерживает EFI.

VirtualBox

VirtualBox — простой и бесплатный инструмент для виртуализации от компании ORACLE. Можно установить самые популярные операционные системы (Windows, Linux-подобные ОС, FreeBSD, macOS). Также VirtualBox может работать с VM, которые были созданы в платной версии VMware Workstation.

  • можно управлять через графический интерфейс и командную строку,
  • интуитивно понятный интерфейс даже для новичков,
  • можно подключать USB-устройства к виртуальным компьютерам и работать с ними напрямую,
  • есть комплект SDK,
  • поддерживает протокол удалённого доступа RDP.

Microsoft Hyper-V

Microsoft Hyper-V — VM для Windows 10. Не работает на других ОС.

  • можно переносить файлы с основного ПК на виртуальный и обратно,
  • можно соединить виртуальный и реальный компьютеры по сети,
  • привычный интерфейс для пользователей Microsoft,
  • встроена в Windows 10 (Pro, Enterprise, и Education),
  • поддерживает старые версии Windows.

Parallels Desktop

Parallels Desktop – платная программа для создания виртуальной машины на macOS.

  • можно эмулировать операционные системы Windows, Linux, разные версии MacOS и другие ОС,
  • можно переносить информацию с ПК на виртуальную машину,
  • может работать с USB-накопителями, клавиатурами и мышками напрямую,
  • для виртуальных ОС есть персональный голосовой помощник Cortana.

Несмотря на развитость всех программ для виртуализации, самым часто используемым инструментом является VirtualBox. Он нашел свое применение частными лицами и организациями. Далее мы рассмотрим, как создать VM и установить операционную систему в программе VirtualBox.

Сравнение с другими гипервизорами

Перед пользователями часто встает вопрос, какую виртуализацию выбрать. Среди наиболее распространенных, помимо KVM, называют Hyper-V, VMWare, OVZ, XEN и другие. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Сравнение KVM и Hyper-V

Hyper-V является системным решением для обеспечения аппаратной виртуализации от Microsoft для 64-битных систем. Он представлен в двух вариантах Standard и Datacenter, предназначенные для обеспечения работы операционных систем Windows. В первом варианте можно подключить только два сервера с этим ОС, а во втором неограниченно. А вот на подключение серверов Linux нет ограничений. Сервер KVM может работать на всех ОС.

К минусам Hyper-V относят:

  • Виртуальные машины с Windows должны быть лицензированными;
  • Нет графического интерфейса (но предусмотрена удаленная консоль);
  • Не существует службы техподдержки производителя, однако систему можно регулярно обновлять.

Стоимость. Виртуальные серверы на Hyper-V дороже чем на KVM.

В отличие от KVM, Hyper-V не требует установки специальных драйверов, поэтому Hyper-V может устанавливаться на любое оборудование.

Сравнение KVM и VMWare

Гипервизор VMWare устанавливается непосредственно на сервер. Он имеет удобную графическую консоль и систему мониторинга управления, функциями взаимодействия (установка ISO, перезагрузка, прочее). Кроме приобретения VMware vSphere 6 придется также купить и лицензии на каждый процессор на сервере, однако размер памяти и число виртуальных машин не влияют на формирование итоговой стоимости.

Компания VMWare предлагает и бесплатные варианты, но они имеют ряд ограничений:

  • Возможно единственно чтение API;
  • Виртуальные машины имеют до восьми ядер;
  • Нельзя делать резервные копии;
  • Нельзя подключиться к сервисному центру;
  • Нет поддержки миграционных технологий.

Как и виртуальная машина KVM, продукты VMWare поддерживаются многими ОС: Linux, Windows, Solaris, Netware, FreeBSD, MacOS и другими.

5.png

Управление KVM выполняется несколько труднее, так как нет прозрачного доступа к процессам, файлам, сетевому интерфейсу и консоли и все это нужно настраивать отдельно. Процесс перестройки отдельных параметров также не совсем удобна, к тому же требует перезагрузки ОС.

Сравнение KVM и XEN

Если для подключения гипервизора KVM нужен только сервер с процессором Intel-VT/AMD-V, то установка XEN немного труднее, так как требуется модифицированное ядро ОС. Они есть на наиболее востребованных дистрибутивах Debian, CentOS, Fedora.

Гипервизор XEN относится к числу кроссплатформенных решений и позволяет одновременно подключать на одном компьютере несколько ОС. Главным отличием от аналогов является режим паравиртуализации, что обеспечивает повышенную производительность, сопоставимую по параметрам с реальной системой.

В отличие от KVM, XEN, если не требуется подключать машины в Windows или BDS, не нужна поддержка аппаратной виртуализации. XEN нельзя использовать на Windows с закрытым ядром, так как нужно модифицировать конфигурацию ядра гостевой ОС. Систему можно автоматизировать посредством скриптов, но в базовом пакете отсутствует программа управления с графическим интерфейсом.

По своим техническим параметрам оба типа виртуализации схожи, однако XEN превосходит по способности поддержки большого количества подключенных машин, свойствам резервного копирования и хранения информации.

Сравнение KVM и OVZ

Технология OpenVZ как и KVM основывается на ядре Linux. С ее помощью на едином сервере создают независимые обособленные копии ОС KVM виртуализации Ubuntu, Debian, CentOS, но установить прочие ОС нельзя, поскольку виртуальные машины работают на коллективном ядре Linux.

Управление OVZ осуществляется из личного кабинета, из которого можно автоматически добавлять нужные ресурсы: жесткий диск, память, процессор. В отличие от KVM, в котором изменение тарифного плана возможно исключительно в сторону увеличения, в OVZ можно перевестись на иной тариф с аналогичной виртуализацией. Удаленный KVM позволяет изменить на меньший тариф, но с переносом на другой сервер и с 1-2 часовым ожиданием. К тому же перенастройка требует перезагрузки ОС, и не является автоматической, что несколько усложняет процесс.

У гипервизоров KVM больше функциональных возможностей и преимуществ, вследствие чего тарифы несколько выше.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector