Аппаратная виртуализация

Предположим, ваш компьютер работает под управлением Windows, но вы хотите попробовать Linux, чтобы понять, стоит ли на него переходить. Вы можете установить Linux на второй раздел жесткого диска или на другой компьютер, но это не всегда удобно, особенно если вам нужно работать в обеих системах одновременно. В этом случае может быть полезно использование технологии виртуализации.

Гипервизор — это решение, которое позволяет использовать часть реального оборудования для создания виртуальных машин. Он выделяет необходимые ресурсы и создает виртуальную машину, на которую можно установить Linux. Таким образом, вы можете использовать обе операционные системы одновременно без необходимости перезагрузки.

Виртуализация зародилась в 1960-70-х годах, когда IBM и MIT проводили исследования по разделению вычислительных ресурсов между группами пользователей. Сегодня виртуализация является важной частью ИТ-инфраструктуры, а наиболее известными компаниями, работающими с виртуализацией, являются VMware, Microsoft, Citrix и Oracle. Также популярна аппаратная виртуализация Bluestacks, используемая для эмуляции систем Android. В России одним из аналогов этой технологии является платформа виртуализации vStack.

Определение аппаратной виртуализация

Аппаратная виртуализация — это технология, которая позволяет создавать виртуальные компьютерные среды на одном физическом сервере. Для этого используется гипервизор или диспетчер виртуальных машин, который устанавливается между программными решениями и железом. Наиболее распространенными гипервизорами являются VMware vSphere и Microsoft Hyper-V.

После установки гипервизора система виртуализации может получать информацию о доступных ресурсах и предоставлять возможность управлять ими. Виртуальные ресурсы группируются в виртуальные машины (ВМ), на которые можно устанавливать любые операционные системы и приложения.

Аппаратная виртуализация позволяет создавать несколько ВМ на одном физическом сервере, которые работают в изолированных друг от друга средах. Это означает, что если одна ВМ будет скомпрометирована или выйдет из строя, другие ВМ будут продолжать работу в штатном режиме.

Отличие аппаратной виртуализации от программной заключается в том, что гипервизор становится хост-системой, на которой запускаются все виртуальные машины. Гипервизор выполняет задачу обеспечения возможности запуска любых операционных систем на этой системе и предоставляет им доступ к ресурсам железа.

Аппаратная виртуализация требует поддержки виртуализации на аппаратном уровне в процессоре и материнской плате. Это позволяет гипервизору эффективно распределять ресурсы процессора и памяти между различными виртуальными машинами.

Аппаратная виртуализация поддерживается технологиями, разработанными двумя основными производителями процессоров – Intel VT и AMD-V. Они позволяют использовать виртуализацию процессора для запуска нескольких систем на одном процессоре, работающих параллельно на разных уровнях вложенности.

Типы аппаратной виртуализации

Существует три основных метода виртуализации оборудования в ИТ-инфраструктуре.

• Полная виртуализация предполагает моделирование всех аппаратных компонентов, создавая среду, которая может работать на различных серверах без необходимости обширной настройки.
• Паравиртуализация создает пользовательскую версию операционной системы для виртуальной машины. Эта ОС изменяется или перестраивается на основе ресурсов, предоставляемых сервером.
• Аппаратная виртуализация предполагает полную виртуализацию виртуальной машины, полагаясь на компьютерное оборудование для создания среды.

Выбор подхода к виртуализации зависит от конкретных требований. 

Преимущества аппаратной виртуализации 

Виртуализация обладает рядом преимуществ, но главное ее достоинство – исключительная гибкость виртуальной инфраструктуры. Гипервизор обеспечивает полный контроль над конфигурацией виртуальных машин (ВМ), позволяя пользователям выбирать необходимые устройства, заполнять шаблон или образ нужной системы, а затем запускать ВМ.

Аппаратная виртуализация способна создать ВМ 64-битной архитектуры даже на процессоре 32-битной архитектуры, что делает ее очень удобной. Кроме того, внешние приложения не могут отличить ВМ от физического устройства, а гостевые операционные системы работают на процессоре без виртуализации, не подозревая о существовании других операционных систем, которые расположены на 1 уровне.

Виртуализация также обеспечивает экономическую эффективность, поскольку снижает расходы на приобретение, установку, настройку и обслуживание локального оборудования. Имея одну высокопроизводительную машину, пользователи могут развернуть несколько виртуальных машин с различными объемами ресурсов и задачами вместо того, чтобы покупать несколько серверов.

Еще одно преимущество виртуализации — адаптивность. Пользователи могут сохранить конфигурацию ВМ в виде шаблона и быстро развернуть ее на различном оборудовании. Кроме того, легко достигается масштабируемость, позволяющая пользователям в любое время создавать необходимое количество ВМ и устанавливать необходимые параметры производительности.

Отказоустойчивость. Пользователи могут создавать снапшоты виртуальных машин и организовывать географически распределенные хранилища для резервных копий, гарантируя, что вся инфраструктура не разрушится даже в случае критического отказа оборудования. Виртуальная инфраструктура будет продолжать функционировать, и пользователи смогут выделять больше ресурсов для ее компонентов.

Наконец, виртуализация обеспечивает безопасность. ВМ изолированы друг от друга, и одна скомпрометированная машина никак не влияет на другие. Кроме того, виртуальные машины не потребляют ресурсы другой машины, что позволяет избежать ненужного разделения ресурсов.