Аппаратная виртуализация При помощи аппаратной виртуализации создаются виртуальные машины на физическом оборудовании. Это позволяет эффективно распределять ресурсы для разных проектов. В статье мы расскажем, что такое аппаратная виртуализация, какой она бывает и для чего нужна. Аппаратная виртуализация и ее особенности Аппаратной виртуализацией называется создание изолированных окружений в рамках одного физического устройства (например, сервера или компьютера). Каждое окружение имеет вид отдельного компьютера с набором уникальных характеристик (процессор, память, оперативная память). По-другому такое окружение называется виртуальной машиной. Таким образом, существует две операционные системы. ОС, внутри которой создается виртуальная машина, называется хост-системой. ОС, работающая в виртуальном окружении, — гостевой. Созданием виртуальных машин и их управлением занимается гипервизор — специальное программное обеспечение. Гипервизор изолирует операционные системы друг от друга, разделяет ресурсы между ними, обеспечивает качественную безопасности и защиту. Как работает аппаратная виртуализация Обработка информации выполняется на физическом оборудовании. На сервер устанавливается гипервизор — о нем мы написали выше. Изобразить концепцию можно на примере книги. Представим, что физический сервер с установленным программным обеспечением — это книга. Этот объект можно перемещать в пространстве. Если вам нужна копия книги для передачи ее другому человеку, то нужно затратить время, силы, деньги: перепечатать страницы, скрепить их. Покупка новой книги — тоже затрата ресурсов. Но можно сделать и цифровую версию книги и создавать любое количество копий с минимальными затратами сил и времени. В данном случае проводится параллель с виртуальной машиной с уже установленными приложениями. Не нужно приобретать дополнительный сервер или компьютер — достаточно заняться аппаратной виртуализацией. Типы аппаратной виртуализации Выделяют три вида виртуализации: полную, паравиртуализацию, виртуализацию с аппаратной поддержкой. Полная В этом случае оборудование имитируется полностью. В результате образуется среда, которая может быть запущена на разных серверах без значительных затрат на настройку и отладку. Применение полной виртуализации позволяет администраторам запускать виртуальные среды любой конфигурации без приобретения дополнительного оборудования. К однозначным преимуществам такого подхода можно отнести отсутствие потребности в модификации гостевой операционной системы. К недостаткам: сложность и значительные временные затраты из-за наличия эмуляции. Паравиртуализация Для каждой виртуальной машины создается специальная версия операционной системы. Ее можно изменить в зависимости от того, какие аппаратные ресурсы предоставляются сервером. Действие паравиртуализации основано на применении гипервизора. Это позволяет увеличить производительность модифицированной гостевой ОС. Потребления ресурсов эмуляцией практически нет. К преимуществам можно отнести простоту, повышенную производительность и отсутствие потребления ресурсов, связанное с эмуляцией. К недостаткам — потребность в модификации гостевой операционной системы. Виртуализация с аппаратной поддержкой Создается виртуальная машина с использованием аппаратной мощности компьютера. На одном процессоре запускается несколько систем, которые работают параллельно. Такой вариант идеален при проведении онлайн-игр и организации дистанционных рабочих мест. При помощи такой виртуализации можно запустить как модифицированную, так и немодицированную ОС. К преимуществам решения относится отсутствие значительного потребления ресурсов и необходимости в модификации гостевой операционной системы. К недостаткам — потребность в аппаратной поддержке. Отличия аппаратного представления от программного Использование программной виртуализации основывается на использовании хостовой операционной системы, поверх которой и запускается специальное программное обеспечение для эмуляции ресурсов и компонентов. Эта процедура достаточно сложная, поскольку снижается производительность. Программная виртуализация может привести к возникновению угрозы безопасности данных, поскольку доступ к хостовой операционной системе подразумевает доступ ко всем ресурсам. В результате аппаратной виртуализации появляются изолированные гостевые системы. Каждая из них управляется гипервизором — это увеличивает уровень безопасности. Такой процесс не приводит к ухудшению производительности и проблемам с безопасностью. В основе технологии — принцип разделения процессора на два компонента (мониторную и гостевую части). Если произойдет переключение из базовой операционной системы в гостевую, процессор автоматически входит в гостевое состояние. При аппаратной виртуализации гарантируется простота создания платформы виртуализации, обеспечивается высокая надежность одновременно запущенных гостевых систем. Качество производительности при этом не ухудшается — оно даже приближается к реальным. Преимущества аппаратной виртуализации Основное преимущество аппаратной виртуализации — удивительная гибкость, которая обеспечивает простоту настройки виртуальной инфраструктуры. Например, если используется процессор с 32-битной архитектурой, то виртуализация позволяет создать виртуальную машину с 64-битной архитектурой. При использовании аппаратной виртуализации внешние приложения не отличают виртуальную машину от физического устройства. У этого решения есть ряд преимуществ: Экономичность. Виртуализация позволяет снизить расходы на приобретение, установку, настройку и обслуживание оборудования. Не нужно приобретать несколько серверов — достаточно задействовать одну мощную единицу оборудования, на которой можно запустить несколько ВМ. Они будут отличаться друг от друга кругом выполняемых задач и объемом ресурсов. Масштабируемость. Если у бизнеса возникает потребность в определенном количестве виртуальных машин, то можно задать необходимые параметры производительности. Безопасность. Виртуальные машины обособляются от друг друга. Они не потребляют других ресурсов. Если какая-то машина взломана или подвергается атаке, то это никак не влияет на другие. Гибкость. Нужная конфигурация виртуальной машины сохраняется как шаблон. После этого ее можно без каких-либо проблем развернуть на любом оборудовании. Отказоустойчивость. Состояние виртуальной машины можно сохранить при помощи снапшота, а также создать хранилище резервных копий. В случае критического сбоя части оборудования вся инфраструктура не разрушится. Она будет работать и дальше — нужно будет только лишь направить ресурсы на виртуальные компоненты инфраструктуры. Такой тип виртуализации используется разными видами компаний: от крупного до малого и среднего бизнеса. Он также применяется обычными пользователями. С его помощью выстраивается качественная инфраструктура любого масштаба. Ее размеры можно быстро изменять и обеспечивать качественную защиту от внутренних и внешних угроз. Недостатки аппаратной виртуализации Аппаратная виртуализация обладает не только преимуществами. Тот факт, что системы управляются при помощи гипервизора, а платформа виртуализации создается при помощи аппаратных техник, дает шанс для успешного действия вредоносного программного обеспечения. Достаточно ему получить контроль над хостовой ОС, как оно сможет управлять и гостевыми ОС. Примеры подобного программного обеспечения уже существуют. Но не стоит преувеличивать опасность такого ПО. Создать программу-вирус, которая использует технологии виртуализации, очень сложно. Антивирус быстро обнаружит заражение и предпримет необходимые меры для борьбы с ним. Программное обеспечение, поддерживающее аппаратную виртуализацию Подавляющее большинство разработчиков программных платформ виртуализации заявило о поддержке технологий Intel и AMD. ВМ на этих платформах запускаются при поддержке аппаратной виртуализации. Во многих ОС, в состав которых включены платформы паравиртуализации, аппаратная виртуализация запускает неизмененные гостевые ОС. Это эффективное решение, позволяющее сэкономить ресурсы пользователей. Приведем примеры ПО, которое поддерживает технологии аппаратной виртуализации: Платформа виртуализации или ПО Описание Kernel-based Virtual Machine (KVM) Виртуализация ОС для Linux. Microsoft Virtual Server Платформа виртуализации серверов для Windows. Активно применяется пользователями. Microsoft Virtual PC Платформа виртуализации Windows для персональных компьютеров. VirtualBox Настольная платформа виртуализации, которая поддерживается Windows, Linux, MacOS. Она имеет открытый исходный код. Аппаратную виртуализацию нужно в ней включить. VMware Workstation и VMware Server Подойдет для 32-битных и 64-битных гостевых систем. Parallels Workstation Платформа обеспечения виртуализации для Linux и Windows хостов. Virtual Iron Первая платформа аппаратной виртуализации, которая без потери производительности позволяет запускать 32-битные и 64-битные неизмененные системы. Xen Платформа виртуализации с открытым исходным кодом. С ее помощью запускаются неизмененные гостевые системы. Применение технологии аппаратной виртуализации обеспечивает широкие возможности для работы с ВМ. Это функциональный и гибкий инструмент, который значительно увеличивает эффективность ИТ-инфраструктуры. Уже сегодня можно использовать десятки виртуальных машин на базе одного сервера.