Koncept virtuálneho stroja bol predstavený okolo roku 1960. Ide o vývoj techniky zdieľania času. Pri metóde zdieľania času má každý program plný prístup ku všetkým počítačovým prostriedkom, ale súčasne sa vykoná iba jeden program. Systém prepína medzi programami v časových rezoch, pričom zakaždým ukladá a obnovuje stavy programov. Pri použití metódy zdieľania času môže počítačový systém súčasne používať viac používateľov. Výskumné centrá IBM vyvinuli metódu zdieľania času ako Virtual Machines. CP-67 bol prvý dostupný architektúra virtuálneho stroja . Boli vyvinuté systémy s viacerými virtuálnymi strojmi na jednom hostiteľovi a jedným virtuálnym strojom na viacerých hostiteľoch.
Pred spustením nového hardvéru technológie , najskôr sa na emulátore otestuje, aby sa zistili, znovu vytvorili a opravili chyby v krokoch potrebných pri návrhu a pripájaní. Podobne sa pred zavedením nového softvéru simuluje kontrola prípadných chýb a ladenie. Na vykonanie tejto úlohy je to systém, ktorý môže slúžiť ako náhrada za hlavné prostredie pri budovaní novej technológie. To je miesto, kde prichádzajú na scénu virtuálne stroje. Funguje ako emulácia počítačového systému a poskytuje úplnú funkčnosť fyzického systému.
Čo je to virtuálny stroj?
Zavádzaním nových technológií a novších výskumných modelov sa zavádza veľké množstvo hardvérových a softvérových produktov. Mnoho softvéru závisí od platformy, a preto je niekedy ťažké ich odladiť alebo skontrolovať kvôli obmedzeným hardvérovým zdrojom.
VM (virtuálny stroj) je emulácia počítačového systému, kde tieto stroje používajú počítačové architektúry na zabezpečenie funkčnosti fyzického počítača. Fyzické zariadenie, na ktorom pracujú virtuálne stroje, sa nazýva Host, zatiaľ čo virtuálne stroje sa nazývajú Host. Jeden hostiteľ môže mať viac hostí.
Typy virtuálnych strojov
Virtuálny stroj funguje ako počítač a je v karanténe od zvyšku hostiteľského systému. Softvér hostiteľa nemôže vykonávať zmeny v softvéri hostiteľského systému. Takto môžu byť vírusové súbory testované pomocou virtuálneho stroja bez ovplyvnenia hlavného počítačového systému. Počítačový softvér, ktorý vytvára a prevádzkuje virtuálny stroj, sa nazýva Hypervisor. Na základe ich funkcií existujú dva rôzne typy virtuálnych strojov - systémové virtuálne stroje a procesné virtuálne stroje.
1). Systémové virtuálne stroje
Tieto typy virtuálnych počítačov poskytujú úplnú virtualizáciu. Slúžia ako náhrada za skutočný stroj a budú poskytovať funkcie na vykonávanie jedného celku operačný systém . Hardvérové prostriedky sú zdieľané a spravované, čo v hostiteľskom systéme vytvára viac prostredí. Tieto prostredia sú navzájom izolované, ale existujú na rovnakom fyzickom hostiteľovi. Poskytujú teda zdieľanie času medzi niekoľkými operačnými systémami s jednou úlohou.
Umožniť zdieľanie pamäte medzi rôznymi virtuálnymi strojmi na jednom počítači operačný systém , je možné použiť systémy nadmerného vyhradenia pamäte. Pamäťové stránky s rovnakým obsahom možno zdieľať medzi viacerými virtuálnymi strojmi nachádzajúcimi sa na rovnakom fyzickom hostiteľovi. Toto je veľmi užitočné pre stránky iba na čítanie.
2). Spracovať virtuálne stroje (VM)
Tieto VM sú tiež známe ako Aplikačné virtuálne stroje, Spravované runtime prostredia. Tento typ VM beží ako normálna aplikácia vo vnútri operačného systému hostiteľa a podporuje jeden proces. Vytvára sa na začiatku procesu a po ukončení procesu sa zničí. Slúži na zabezpečenie nezávislosti od platformy programovanie prostredie procesu, čo mu umožňuje vykonávať rovnakým spôsobom na ktorejkoľvek z ďalších platforiem.
Procesný virtuálny stroj
Implementujú sa pomocou tlmočníkov a poskytujú abstrakcie na vysokej úrovni. Tieto sa populárne používajú na programovanie v prostredí Java, ktoré na vykonávanie programov využíva virtuálny stroj Java. Existuje špeciálny prípad procesného VM, ktorý abstrahuje nad komunikačným mechanizmom počítačového klastra. Obsahujú jeden proces na fyzický stroj v klastri. Pomáhajú programátorovi sústrediť sa na algoritmus namiesto na komunikačný proces poskytovaný prepojením a virtuálny stroj v OS . Aplikácia spustená na týchto VM má prístup ku všetkým službám operačného systému. Paralelný virtuálny stroj, rozhranie na odovzdávanie správ je príkladom týchto virtuálnych strojov (VM).
Architektúra
Runtime softvér je virtualizačný softvér, ktorý implementuje Process VM. Implementuje sa na úrovni API počítačovej architektúry nad kombinovanou vrstvou operačného systému a hardvéru. Toto emuluje pokyny na úrovni používateľa, ako aj volania operačného systému alebo knižnice. Pre systémový virtuálny stroj sa virtualizačný softvér nazýva Virtual Machine Monitor (VMM). Tento softvér sa nachádza medzi hostiteľským hardvérovým strojom a hosťujúcim softvérom. VMM emuluje hardvérový ISA, čo umožňuje hosťovskému softvéru vykonať iný ISA.
Výhody
Niektoré z výhod virtuálnych strojov sú nasledujúce -
- Virtuálne stroje poskytujú kompatibilitu softvéru so softvérom, ktorý na nich beží. Takže všetok softvér napísaný pre virtualizovaného hostiteľa bude bežať aj na virtuálnom stroji.
- Poskytuje izoláciu medzi rôznymi typmi operačných systémov a procesov. Procesorový operačný systém bežiaci na jednom virtuálnom stroji teda nemôže upravovať procesy ostatných virtuálnych strojov a hostiteľského systému.
- Poskytujú zapuzdrenie a softvér prítomný na virtuálnom stroji je možné upravovať a ovládať.
- Pre hostiteľa s viacerými operačnými systémami poskytujú rôzne funkcie, ako napríklad žiadne duálne bootovanie, prenos súborov medzi virtuálnymi strojmi, chyba v jednom operačnom systéme neovplyvňuje druhý operačný systém prítomný v hostiteľovi, freash OS je možné ľahko pridať.
- Poskytujú dobrú správu softvéru, ako je napríklad spustenie kompletného balíka softvéru hostiteľského počítača, spustenie staršieho operačného systému atď.
- Tu je možné zdieľať hardvérové prostriedky s nezávislými softvérovými zásobníkmi a na vyrovnanie záťaže je možné virtuálne stroje preniesť na rôzne počítače.
Moderné výpočtové systémy sa tak stávajú zložitejšími, ktoré obsahujú rôzne navzájom úzko spolupracujúce softvérové a hardvérové komponenty. Virtualizácia tu funguje ako technológia prepojenia. Virtuálne stroje vytvárajú nekompatibilné podsystémy, aby spolupracovali. Poskytuje tiež flexibilnejšie a efektívnejšie využitie hardvérových zdrojov medzi viacerými operačnými systémami. Poskytujú interoperabilitu medzi hardvérom, systémovým softvérom a aplikáciami. Aké sú rozdiely medzi procesom Virtuálny prístroj a systémový virtuálny stroj?
