Зачем нужна виртуализация: назначение и разновидности

Здравствуйте, уважаемые читатели. Не секрет, что компьютерные технологии разнообразны и многогранны. И даже если у вас стоит одна операционная система, можно устроить и вторую и третью (насколько позволяют технические возможности), сделать виртуальную машину. Здесь и фигурирует вопрос, зачем нужна виртуализация? По сути, для создания дополнительных возможностей ПК, для программ, игр, серверов и других задач. Подробности раскрываются в предложенной статье с описанием понятия, функций и типов.

Содержание:

1. Самоопределение
2. Аппаратный тип
3. Программный тип
4. Контейнерный вид
5. Ещё один вариант
6. Что выбрать

Самоопределение

Виртуализацией называется создание обособленных окружений в пределах одной физической машины или устройства. Как правило, процесс происходит в рамках компьютера.

И любое такое окружение образуется, как отдельная машина. У него есть свои характеристики: память, объём диска, процессор и др. Это комплект логических данных и возможностей – виртуальная система.

И виртуализация запускает на ПК любую ОС, как стандартную программу. И здесь есть два ключевых понятия:

1. Хост-система – «операционка», в рамках которой активна другая ОС.
2. Гостевая – ОС, функционирующая в созданном окружении.

Также есть специальное ПО – гипервизор. Оно создаёт виртуальные машины (ВМ) и управляет ими. Его другие функции:

1. Изолирует ОС друг от друга.
2. Обеспечивает безопасность.
3. Разделяет равномерно ресурсы между действующими системами.
4. Работает с железом без хоста (аппаратный тип) и через ОС, поставленную на хост (программный вид).

На домашних ПК чаще всего стоит именно программная виртуализация. Она намного безопаснее инсталляции двух ОС в один ПК. Когда угодно можно убрать и переустановить её. И можно задавать нужно вам число ВМ.

Аппаратный тип

Другое название – аппаратная виртуализация. Ей помогает функционировать процессор. Сама она реализуется поверх составляющих хоста. И гипервизор сам выступает в качестве системы. Он обеспечивает условия для создания виртуального сервера с различными гостевыми ОС.

И компьютер использует ядро, не контактирующее с другими системами. Гипервизор гарантирует высокий КПД у ВМ. Он работает сразу с железом, без посредников. Не тратится время на обработку запросов.

И каждой имеющейся ВМ он выделяет строгий процент ресурсов: оперативку, винчестер, процессор. Другие серверы не пользуются занятыми мощностями.

При таком типе виртуализации ВМ тотально независимы друг от друга. Правда общая работа идёт немного медленнее, поскольку идёт синхронная эмуляция работы нескольких серверов.

У аппаратного типа есть несколько подвидов:

1-й. Полный. Происходит тотальная имитация всего оборудования. Образуется пространство, запускаемое на различных серверах без продолжительных настроек.

2-й. Паравиртуализация. Здесь для ВМ образуется новый вариант ОС. И его можно изменить на основе того, какой аппаратный потенциал имеет сервер.

3-й. Среда со специальной поддержкой. Получается полностью виртуальная ВМ. Для этого берутся аппаратные силы ПК.

Выбор того или иного вида обуславливается типом решаемых задач.

Так, например, можно сделать несколько абстрактных рабочих мест, создать эмуляцию офиса. И за каждой позицией будет установлен полноценный контроль.

Конечно же, понадобится специальное ПО. Сегодня большим спросом пользуется виртуализация рабочих мест VDI, помогающее оптимизировать работу на средних и крупных организациях.

Также благодаря этому ПО выстраивается виртуализация серверов любого масштаба. Так эффективнее и безопаснее расходуются ресурсы оборудования. И на каждом сервере можно реализовывать свои задачи. Например, на одном – хранение архивной информации, на втором – современные разработки и т.д.

Программный тип

При таком раскладе гипервизор распределяет хост-ресурсы через дополнительный слой в формате ОС. И все сделанные «контейнеры» трудятся на едином ядре.

И гостевая ОС аналогична хостовой системе. Если работа идёт в Windows, то и получается Windows Server. Если CentOS, то и ВМ образуется на CentOS.

Виртуализация реализуется на общей платформе, обуславливающей выбор гостевой ОС. При подобном решении есть два сильных момента: высокая динамика и лёгкость настроек.

Ресурсы распределяются в 1-2 клика, сами машины стремительно раскрываются, ведь нет эмуляции функции целого оборудования. Это комфортно, когда необходимо брать потенциал уже активного сервера, но не влиять на стартовавшее ПО.

Правда, так снижается совокупный КПД всей ВМ, так как хостовая система поглощает долю ресурсов хостовой системы.

Контейнерный вид

Такая виртуализация не обуславливается стартом ОС в обособленном окружении. И процесс осуществляется на уровне действий ОС.

Сегодня подобный тип есть лишь в Linux и реализуется за счёт двух опций ядра: cgroups и namespaces. Обе обеспечивают запуск одного процесса, словно в отдельном пространстве, со своим винчестером, файловой структурой, сетью и т.п.

И процесс запускается на одном ядре и в той же ОС, то есть в оболочке Linux не получится устроить Windows. Указанная виртуализация используется сервисами, входящими в состав ПО. Например, OpenVZ и Docker.

Ещё один вариант

Это виртуализация процессора. Она отличается от многозадачности и гиперпоточности тем, что один CPU способен работать, как несколько обособленных систем.

И на одном ЦП спокойно запускаются две любые ОС, «Линукс» + «Винда», «Макинтош» + «Windows» и т.д.

У такого способа есть такие достоинства:

1. Экономия времени.
2. Оптимальный расход ресурсов.
3. Лучшее применение аварийной реанимации.
4. Развитие эффективности.
5. Снижение потребление электричества. Так физические сервера уже присутствуют в меньшем количестве.

Такая виртуализация запускается в БИОСе при действиях в следующем алгоритме:

1. Нажатие кнопок Win +. Так открывается окно настроек.
2. Выбор опции «Восстановление» (Recovery).
3. В меню «расширенного запуска» выбираете пункт для перезапуска ОС.
4. Выбор пункта «Устранение неполадок» (Troubleshoot).
5. Использование «дополнительных параметров» (Advanced options).
6. Заход в прошивку UEFI (Firmware settings).
7. Перезагрузка.
8. Заход в сам Биос, на разных ПК свои кнопки, например f2 или Delete.
9. В конфигурации выбор виртуализации (Virtual Technology).
10. Нажатие кнопки включения.
11. Выход с сохранением изменений.

Что выбрать

Программный тип имеет ряд уязвимостей, связанных с внедрением дополнительной прослойки абстракции:

1. Понижается КПД железа. Компьютер расходует потенциал на гипервизор и хостовую ОС.
2. Если хостовая ОС начнёт барахлить, то возникнут сбои и во всех ВМ, находящихся в ней. Им блокируется доступ к потенциалу физической аппаратуры, поскольку утеряна одна ступень абстракции.
3. Ослабленная безопасность. Если вирус попадёт в хостовую систему, нависнет угроза на все ВМ в ней.
4. Исключено обновление или переустановка хостовой ОС без прекращения работы ВМ.

Программный вид оптимален для несложных пользовательских целей. Например, для эмулятора второй системы. И так можно испытать другую ОС в рамках основной.

Также такой тип подходит для игр, которые не требуют солидной графической производительности. Для мощных современных игрушек оптимален аппаратный тип или контейнерный, если процесс идёт на Linux.

Для решения предпринимательских задач годится аппаратный вариант. Это залог высокого КПД и безопасности. И при этом ресурсы расходуются эффективно и экономичнее.