В статье расскажем, что такое виртуальная машина и гипервизор, разберёмся в их типах, когда и для чего они нужны, затронем историю создания, поговорим о методах виртуализации.
Впервые идея создания виртуальной машины (ВМ) или виртуального компьютера (ВК) возникла ещё в 60-х годах XX века. Тогда корпорация IBM разработала один из первых проектов ― систему IBM CP-40 (Control Program-40), а позднее ― уже более функциональную версию CP/CMS (Control Program/Cambridge Monitor System), сыгравшую важную роль в истории виртуализации и развития программирования. Это была одна из первых многозадачных цифровых платформ, позволяющая работать сразу с несколькими копиями ОС на одной физической машине. В дальнейшем идеи из CP/CMS были внедрены в более современные системы виртуализации такие, как VMware и VirtualBox.
Виртуальная машина ― это виртуальный компьютер, существующий на базе физического в условиях изолированной цифровой среды. Практическая польза от этого прорывного решения в том, что оно помогло ИТ-отрасли сделать качественный скачок.
Представьте себе, что необходимо перевезти большое количество совершенно разных предметов: мебель, электронные устройства и другие ценные вещи через океан. Если запихать всё вместе в трюм корабля, то по прибытии есть риск получить «фарш» из поврежденного и уже ни к чему не пригодного груза. А если рассортировать вещи по контейнерам, упаковать в коробки, сберегая от повреждений, вы получите всё в целости и сохранности. Даже когда в трюме была течь, то, возможно, что-то пострадает в одной ёмкости, а в остальных всё доедет неповреждённым.
ВК или ВМ выполняют роль таких контейнеров в мире IT-инфраструктуры.
Как работает цифровая машина
Виртуальные машины позволяют создавать независимые информационные среды, которые функционируют как полноценные компьютеры на базе аппаратного оборудования. Это похоже на то, как отдельная упаковка изолирует различные виды груза, обеспечивая его сохранность и целостность. Автономность ВМ даёт возможность тестировать приложения и обеспечивает безопасность данных, так же как грузовые короба защищают содержимое в трюме корабля от повреждений.
Если один контейнер пострадал, остальные остаются целыми. А в ситуации, когда ОС в одной из ВМ сталкивается с проблемами, это не влияет на остальное цифровое пространство и на основную инфраструктуру.
Машины-эмуляторы позволяют работать с несколькими системами и разными программами на одном физическом сервере, эффективно распределяя вычислительные ресурсы. Аналогично оптимальному использованию места в трюме корабля за счёт аккуратной упаковки и распределения груза по контейнерам.
Если вам нужно добавить больше ВМ, это можно сделать, не прибегая к изменениям основной инфраструктуры. По аналогии с контейнерами, вы просто добавляете ещё один, не перестраивая весь трюм корабля. Мощность сервера (процессор, память, дисковое пространство) может быть динамически распределена в цифровом пространстве, обеспечивая оптимальное использование ресурсов.
Повреждение груза не коснётся всей партии товаров, а только одного короба. Цифровые машины позволяют быстро восстанавливать отдельные компоненты системы без проблем для всей IT-инфраструктуры. Похоже на быструю замену только одной повреждённой ёмкости с грузом. Даже если одна ВМ выходит из строя, остальные продолжают функционировать.
Таким образом, цифровые машины обеспечивают изоляцию, безопасность, гибкость и эффективность управления мощностями, что делает их незаменимыми в современном IT-мире.
Эти свойства виртуальных ресурсов используются как в больших информационных и хостинговых компаниях, так и обычными пользователями.
Центры обработки данных (ЦОД), имея множество оборудованных серверов в своём распоряжении, могут использовать технологию виртуализации для создания ВМ и сдавать в аренду как аппаратное оборудование, так и цифровые ресурсы. Например, малый бизнес может арендовать их небольшой объём у хостера, а крупные компании ― несколько виртуальных или целые физические серверы.
Виртуальные серверы VPS/VDS от AdminVPS — надёжное решение для бизнеса.
Начинающее предприятие или проект может динамично развиваться. В этом случае ВМ позволит быстро развернуть необходимые или дополнительные резервы без покупки физического оборудования и увеличения операционных расходов.
И для обычных пользователей тема создания нескольких виртуальных систем на одной физической машине тоже интересна. ВМ может понадобиться для обеспечения безопасности при тестировании приложений без вреда для основного ПО.
Гипервизоры и их типы
ВМ работают с помощью гипервизоров — это специальное программное обеспечение, которое позволяет нескольким цифровым машинам работать на одном физическом сервере. Гипервизоры разделяют ресурсы между виртуальными машинами и обеспечивают их изоляцию.
Аппаратный гипервизор
Аппаратный гипервизор устанавливается непосредственно на физическое оборудование и работает как основная операционная система. Он контролирует и управляет ресурсами оборудования и запускает ВМ напрямую.
Обычно такие гипервизоры применяются в дата-центрах и облачных средах для повышения производительности, часто используются на серверах компаний.
Программный гипервизор
Устанавливается поверх уже существующей ОС (например, Windows, Linux или macOS) как обычное приложение. Виртуальные машины запускаются в этой системе.
Часто программные гипервизоры применяются на рабочих станциях и персональных компьютерах для разработки, тестирования и других задач.
Типы виртуализации
Паравиртуализация
Метод, при котором гостевая операционная система модифицируется для взаимодействия с гипервизором, что позволяет улучшить производительность за счёт прямого использования некоторых аппаратных функций.
Операционные виртуальные машины
Создают искусственную среду, включая всю операционную систему. Они работают на гипервизоре и предоставляют каждой ВМ собственную, независимую ОС, которая изолирована от других.
В рамках этого метода может использоваться контейнеризация ― более лёгкий способ создания изолированных сред для приложений. Вместо того чтобы виртуализировать всю ИТ-инфраструктуру, изолируются только приложения и их расширения в контейнерах, которые работают на одной ОС.
Специализированные ВМ
Используются:
- для решения специфических задач или запуска определённых приложений. Например, JVM обеспечивает выполнение Java-программ, а .NET CLR — работу приложений на ресурсе .NET;
- для кибербезопасности, когда тестируется и анализируется вредоносное ПО в изолированной среде.
Для установки и развёртывания виртуальных машин есть множество различных программ. Например, VMware Workstation Pro. Это мощное приложение для создания и управления цифровыми средами на рабочих станциях. ПО подходит как для разработчиков, так и для IT-администраторов, обладает широкими возможностями. Ещё есть бесплатная Oracle VM VirtualBox для установки виртуальных машин на различных операционных системах.
Как создать виртуальную машину на ПК, рассказали в блоге.