Virtualisointi

Virtualisointi  on joukon laskentaresursseja tai niiden loogista yhdistelmää, joka on irrotettu laitteiston toteutuksesta , ja samalla tarjoaa samalla fyysisellä resurssilla käynnissä olevien laskentaprosessien loogisen eristämisen toisistaan.

Esimerkki virtualisoinnin käytöstä on kyky käyttää useita käyttöjärjestelmiä yhdellä tietokoneella: kun taas jokainen tällaisten vieraskäyttöjärjestelmien esiintymä toimii omilla loogisilla resursseilla (prosessori, RAM, tallennuslaitteet), joiden tarjoaminen laitteistotasolla saatavilla olevasta yhteisestä poolista ohjaa isäntäkäyttöjärjestelmä - hypervisor . Tietoverkot , tallennusverkot , alusta- ja sovellusohjelmistot ( emulointi ) voidaan myös virtualisoida .

Virtualisoinnin tyypit

Laitteet Käyttöjärjestelmät Ohjelmisto Muisti Varastointijärjestelmät Tietokanta Netto

Käyttöjärjestelmän virtualisointi

Käyttöjärjestelmien virtualisoinnissa käytetään sarjaa lähestymistapoja, jotka toteutustyypin mukaan jaetaan ohjelmistoihin ja laitteistoihin [3] .

Ohjelmiston virtualisointi

Dynaaminen käännös

Dynaamisessa ( binäärisessä ) käännöksessä hypervisor sieppaa ongelmalliset komennot vieraskäyttöjärjestelmästä . Kun nämä komennot on korvattu turvallisilla, ohjaus palautetaan vierasjärjestelmälle.

Paravirtualisointi

Paravirtualisointi on virtualisointitekniikka, jossa vieraskäyttöjärjestelmät valmistetaan toimimaan virtualisoidussa ympäristössä, jota varten niiden ydin on hieman muokattu. Käyttöjärjestelmä on vuorovaikutuksessa hypervisor-ohjelman kanssa, joka tarjoaa sille vierassovellusliittymän sen sijaan, että se käyttäisi suoraan resursseja, kuten muistisivutaulukkoa.

Paravirtualisointimenetelmä mahdollistaa paremman suorituskyvyn saavuttamisen kuin dynaaminen käännösmenetelmä.

Paravirtualisointimenetelmää voidaan soveltaa vain, jos vieraskäyttöjärjestelmissä on avoimia lähdekoodeja, joita voidaan muokata lisenssin mukaan, tai hypervisorin ja vieraskäyttöjärjestelmän on kehittänyt sama valmistaja, ottaen huomioon vierasjärjestelmän paravirtualisoinnin mahdollisuus ( Vaikka hypervisorin alla saattaa olla alemman tason hypervisori, on käynnissä itse hypervisorin paravirtualisointi).

Termi esiintyi ensimmäisen kerran Denali -projektissa .

Sisäänrakennettu virtualisointi

Edut:

  • Resurssien jakaminen useiden vieraskäyttöjärjestelmien välillä (hakemistot, tulostimet ja niin edelleen).
  • Kätevä käyttöliittymä eri järjestelmien sovellusikkunoihin (päällekkäiset sovellusikkunat, sama ikkunoiden minimointi kuin isäntäjärjestelmässä).
  • Kun se on hienosäädetty laitteistoalustalle, suorituskyky poikkeaa vain vähän alkuperäisestä käyttöjärjestelmästä. Nopea vaihto järjestelmien välillä (alle sekunti).
  • Yksinkertainen toimenpide vieraskäyttöjärjestelmän päivittämiseen.
  • Kaksisuuntainen virtualisointi (yhdestä järjestelmästä tulevat sovellukset toimivat toisessa ja päinvastoin).

Toteutukset:

Laitteiston virtualisointi

Edut:

  • Yksinkertaista virtualisointiohjelmistoalustojen kehitystä tarjoamalla laitteistopohjaisia ​​hallintaliittymiä ja tukea virtualisoiduille vieraille. Tämä vähentää virtualisointijärjestelmien kehittämisen monimutkaisuutta ja aikaa.
  • Kyky lisätä virtualisointialustojen suorituskykyä. Virtuaalivierasjärjestelmiä hallinnoi suoraan pieni ohjelmistoväliohjelmistokerros, hypervisor, mikä johtaa suorituskyvyn kasvuun.
  • Turvallisuus paranee, on mahdollista vaihtaa useiden käynnissä olevien itsenäisten virtualisointialustojen välillä laitteistotasolla. Jokainen virtuaalikone voi toimia itsenäisesti, omassa laitteistoresurssitilassaan, täysin eristettynä toisistaan. Tämän avulla voit eliminoida suorituskykyhäviöitä ylläpitääksesi isäntäalustan ja lisätäksesi turvallisuutta.
  • Vierasjärjestelmä ei ole sidottu isäntäalustan arkkitehtuuriin ja virtualisointialustan toteutukseen. Laitteiston virtualisointiteknologia mahdollistaa 64-bittisten vieraiden käytön 32-bittisissä isäntäjärjestelmissä (32-bittisten isäntävirtualisointiympäristöjen kanssa).

Tekniikka:

Laitteiston virtualisointia käyttävät alustat:

Säilön virtualisointi

Säilön virtualisointi  — käyttöjärjestelmätason virtualisointi — mahdollistaa eristettyjen virtuaalisten järjestelmien ajamisen yhdessä fyysisessä isännässä, mutta ei salli käyttöjärjestelmien käyttämistä, joiden ytimet eroavat taustalla olevan käyttöjärjestelmän ydintyypistä. Tällä lähestymistavalla ei ole erillistä hypervisor-kerrosta, vaan isäntäkäyttöjärjestelmä itse vastaa laitteistoresurssien jakamisesta useiden vierasjärjestelmien (säilöjen) kesken ja varmistaa niiden riippumattomuuden. Jotkut toteutukset ovat FreeBSD Jail (2000), Virtuozzo Containers (2000), Solaris Containers (2005), Linux-VServer , OpenVZ (2005), LXC (2008), iCore Virtual Accounts (2008), Docker (2013).

Virtualisoinnin sovellukset

Virtuaalikoneet

Virtuaalikone on ympäristö, joka esitetään "vieraskäyttöjärjestelmälle" laitteistona. Se on kuitenkin itse asiassa ohjelmistoympäristö, jota isäntäjärjestelmäohjelmisto emuloi. Tämän emuloinnin on oltava tarpeeksi vankka, jotta vierasohjaimet voivat toimia vakaasti. Paravirtualisointia käytettäessä virtuaalikone ei emuloi laitteistoa, vaan tarjoaa sen sijaan erityisen API :n käyttöä .

Sovellusesimerkkejä:

  • Testauslaboratoriot ja koulutus: Virtuaalikoneissa testaamisesta on hyötyä testattaessa sovelluksia, jotka vaikuttavat käyttöjärjestelmän asetuksiin, kuten asennussovelluksia. Virtuaalikoneiden käyttöönoton helppouden vuoksi niitä käytetään usein uusien tuotteiden ja teknologioiden kouluttamiseen.
  • Esiasennettujen ohjelmistojen jakelu: Monet ohjelmistokehittäjät luovat valmiita virtuaalikoneen kuvia esiasennetuilla tuotteilla ja tarjoavat niitä ilmaiseksi tai kaupallisesti. Nämä palvelut tarjoaa Vmware VMTN tai Parallels PTN .

Resurssien virtualisointi

Resurssien virtualisointi (tai resurssien jakaminen , eng.  osiointi ) voidaan esittää yhden fyysisen solmun jakamisena useisiin osiin, joista jokainen näkyy omistajalle erillisenä palvelimena. Se ei ole virtuaalikoneen tekniikka, se on toteutettu käyttöjärjestelmän ydintasolla.

Tyypin 2 hypervisorilla varustetuissa järjestelmissä sekä vieras- että hypervisor-käyttöjärjestelmät vievät fyysisiä resursseja ja vaativat erillisen lisenssin. Käyttöjärjestelmän ydintasolla toimivat virtuaalipalvelimet eivät koskaan menetä nopeutta, mikä mahdollistaa satojen virtuaalisten palvelimien ajamisen yhdellä fyysisellä palvelimella, jotka eivät vaadi lisälisenssejä.

Levytila ​​tai verkon kaistanleveys on jaettu useisiin pienempiin osiin, joten samantyyppisiä resursseja on helpompi käyttää.

Esimerkiksi resurssien jakamisen toteutus voidaan katsoa OpenSolaris Network Virtualisation and Resource Controlin (Project Crossbow) ansioksi, jonka avulla voit luoda useita virtuaalisia verkkorajapintoja yhdelle fyysiselle rajapinnalle.

Monien resurssien yhdistäminen, jakaminen tai lisääminen suuriksi resurssiksi tai resurssien yhdistäminen. Esimerkiksi symmetriset moniprosessorijärjestelmät yhdistävät useita prosessoreita; RAID- ja levynhallintaohjelmat yhdistävät useita levyjä yhdeksi suureksi loogiseksi levyksi; RAID ja verkko käyttävät useita kanavia niputettuina yhteen yhdeksi laajakaistakanavaksi. Metatasolla tietokoneklusterit tekevät kaiken edellä mainitun. Joskus tämä sisältää myös verkkotiedostojärjestelmät, jotka on erotettu tietovarastoista, joihin ne on rakennettu, esimerkiksi Vmware VMFS , Solaris / OpenSolaris ZFS , NetApp WAFL .

Sovelluksen virtualisointi

Sovelluksen virtualisointi  on prosessi, jossa käytetään sovellusta, joka on muunnettu käyttöjärjestelmään asennusta vaativasta asennusta vaatimattomaksi (tarvitaan vain suorittamiseen). Sovelluksen virtualisointia varten virtualisointiohjelmisto määrittää, kun virtualisoitava sovellus asennetaan, mitkä käyttöjärjestelmäkomponentit vaaditaan ja emuloi niitä. Siten tälle virtualisoidulle sovellukselle luodaan tarvittava erikoisympäristö ja näin varmistetaan tämän sovelluksen toiminnan eristäminen. Virtuaalisovelluksen luomiseksi virtualisoitu sijoitetaan säiliöön , joka on yleensä suunniteltu kansioksi. Kun virtuaalinen sovellus käynnistetään, käynnistetään virtualisoitava sovellus ja sen työympäristönä oleva kontti. Suoritusaika käynnistyy ja paljastaa paikalliset aiemmin luodut resurssit, jotka sisältävät rekisteriavaimet, tiedostot ja muut sovelluksen käynnistämiseen ja suorittamiseen tarvittavat komponentit. Tämä virtuaaliympäristö toimii kerroksena sovelluksen ja käyttöjärjestelmän välillä, mikä välttää sovellusten väliset ristiriidat. Sovellusten virtualisointia tarjoavat esimerkiksi Citrix XenApp [6] , SoftGrid [7] ja VMware ThinApp -ohjelmat .

Edut:

  • sovelluksen suorituskyvyn eristäminen: yhteensopimattomien ja ristiriitojen puuttuminen;
  • joka kerta alkuperäisessä muodossaan: rekisteri ei ole sekaisin, ei ole konfiguraatiotiedostoja - se on välttämätöntä palvelimelle;
  • pienemmät resurssikustannukset verrattuna koko käyttöjärjestelmän emulointiin.

Muistiinpanot

  1. ↑ Enterprise Systems Group White paper, sivu 5 (linkki ei saatavilla) . Yritysstrategiaryhmän valkoinen kirja, jonka on kirjoittanut ja julkaissut 20. elokuuta 2011 Mark Peters. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012. 
  2. ↑ dataWerks – innovatiivisia datan virtualisointiratkaisuja, jotka tarjoavat radikaalisti uuden lähestymistavan reaaliaikaisten liiketoimintanäkemysten toimittamiseen  (  pääsemätön linkki) . www.datawerks.com. Haettu 12. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 12. joulukuuta 2017.
  3. ↑ Natalia Elmanova, Sergey Pakhomov Virtual Machines 2007. Arkistoitu 7. lokakuuta 2011 Wayback Machine ComputerPress 9'2007:ssä
  4. ↑ www.bluestacks.com/technology.html . Haettu 31. toukokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 28. toukokuuta 2011.
  5. ↑ Kuvakaappaukset BlueStacksista  (downlink)
  6. ↑ Citrix News (www.citrixnews.ru) - 30.09.2008 (linkki ei saatavilla) . Haettu 20. kesäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 2. helmikuuta 2014. 
  7. ↑ John Saville - SoftGrid-virtuaalisovellukset. - 25.12.07 . Haettu 13. kesäkuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 19. syyskuuta 2010.

Linkit

 Emulointi - ja virtualisointiohjelmistot ( vertailu ) _
Sovelluskerros
OS- taso
(säilöt)
Laitteistotaso _
Universaali
mikroydin
Monoliittinen
Erikoistunut
Android
DOS
muu
Verkon virtualisointi