3. Виды виртуализации

Понятие виртуализации условно можно разделить на две фундаментально различающиеся категории:

• виртуализация платформ

Продуктом этого вида виртуализации являются виртуальные машины - некие программные абстракции, запускаемые на платформе реальных аппаратно-программных систем.

• виртуализация ресурсов

Данный вид виртуализации преследует своей целью комбинирование или упрощение представления аппаратных ресурсов для пользователя и получение неких пользовательских абстракций оборудования, пространств имен, сетей и т.п.

3.1. Виртуализация платформ

Под виртуализацией платформ понимают создание программных систем на основе существующих аппаратно-программных комплексов, зависящих или независящих от них. Система, предоставляющая аппаратные ресурсы и программное обеспечение, называется хостовой (host), а симулируемые ей системы – гостевыми (guest). Чтобы гостевые системы могли стабильно функционировать на платформе хостовой системы, необходимо, чтобы программное и аппаратное обеспечение хоста было достаточно надежным и предоставляло необходимый набор интерфейсов для доступа к его ресурсам. Есть несколько видов виртуализации платформ, в каждом из которых осуществляется свой подход к понятию «виртуализация». Виды виртуализации платформ зависят от того, насколько полно осуществляется симуляция аппаратного обеспечения.

3.1.1. Полная виртуализация

Самый популярный способ виртуализации предполагает использование программного обеспечения, получившего название «гипервизор», суть которого заключается в создании уровня абстракции между виртуальными серверами и базовым аппаратным обеспечением. Примерами коммерческих решений, в которых реализован данный подход, могут служить программные продукты VMware и Microsoft Virtual PC, а KVM (Kernel Virtual Machine) — это свободно распространяемое решение для ОС Linux.

Гипервизор перехватывает команды центрального процессора и служит посредником для доступа к аппаратным контроллерам и периферии. В результате полная виртуализация позволяет установить на виртуальный сервер практически любую операционную систему без каких-либо изменений, причем сама ОС ничего не будет знать о том, что она работает в виртуализованной среде. Основной недостаток данного подхода связан с накладными расходами, которые несет процессор в связи с работой гипервизора. Эти накладные расходы невелики, но ощутимы.

В полностью виртуализованной среде гипервизор взаимодействует непосредственно с аппаратным обеспечением и серверами в качестве хостовой операционной системы. Операционные системы, работающие на виртуальных серверах, которыми управляет гипервизор, называют гостевыми.

3.1.2. Паравиртуализация

Полная виртуализация предполагает серьезное использование ресурсов процессора, обусловленное наличием гипервизора, управляющего различными виртуальными серверами и обеспечивающего независимость этих серверов друг от друга. Уменьшить эту нагрузку можно, например, модифицировав каждую операционную систему таким образом, чтобы она «знала» о том, что она работает в виртуализованной среде, и могла взаимодействовать с гипервизором. Такой подход называют паравиртуализацией.

Примером свободно распространяемой реализации технологии паравиртуализации может служить Xen. Прежде чем операционная система сможет работать в качестве виртуального сервера в гипервизоре Xen, в нее необходимо внести определенные изменения на уровне ядра. Благодаря этому Xen прекрасно работает с BSD, Linux, Solaris и другими свободно распространяемыми операционными системами, но не подходит для виртуализации таких операционных систем, как Windows, которые менять нельзя.

Преимуществом паравиртуализации является более высокая производительность. Паравиртуализованные серверы, работающие вместе с гипервизором, обеспечивают почти такую же скорость, как невиртуализованные серверы.