Таблиця 2.1

Поява віртуальних машин пов’язана з бажанням користувачів OS/360 працювали в системі з розділенням часу. Систему, яку було створено назвали CP/CMS, а пізніше перейменували в VM/370. Основа системи, яку називають монітором віртуальної машини, працює з апаратурою та забезпечує багатозадачність, надаючи верхньому шару не одну, а декілька віртуальних машин, як зображено на рис.2.7

Рис.2.7. Структура VM/370 з системою CMS

Оскільки кожна віртуальна машина є ідентичною справжньому обладнанню, то на кожній з них може працювати будь-яка операційна система, яка запускається прямо на апаратурі. На різних віртуальних машинах можуть функціонувати різні операційні системи.

Ідея віртуальних машин дуже часто використовується в наші дні, але дещо в іншому контексті: для роботи старих програм, написаних для системи MS-DOS на Pentium (або на інших 32-розрядних процесорах Intel). {Intel i Microsoft – розуміння проблеми в потребі роботи старих програм на новому обладнанні}. Корпорація Intel створила на процесорі Pentium режим віртуального процесора 8086. В цьому режимі машина працює як 8086 (яка з точки зору програмного забезпечення ідентична 8088), включаючи 16-розрядну адресацію пам’яті з обмеженням об’єму пам’яті в 1 Мбайт. Такий режим використовується системою Windows та іншими операційними системами для запуску програм MS-DOS. Програми запускаються в режимі віртуального процесора 8086. поки вони виконують звичні команди, то вони працюють напряму з апаратурою. Але коли програма спробує звернутись за перериванням до операційної системи, щоб зробити системний виклик, або спробує напряму здійснити введення-виведення даних, то відбувається переривання з переключенням на монітор віртуальної машини. В цьому випадку можливі два варіанти.

Жоден з описаних методів в дійсності не є тим самим, чим була VM/370, бо змодельована машина представляє собою тільки 8086, а не повноцінний Pentium.

Екзоядро

В системі VM/370 кожен користувач отримує точну копію справжньої машини. На Pentium, в режимі віртуальної машини 8086, кожен користувач отримує точну копію іншої машини. Розвинувши цю ідею далі, дослідники з Масачусетського технологічного інституту винайшли систему, яка забезпечувала кожного користувача абсолютною копією реального комп’ютера, але з підмножиною ресурсів. Наприклад, одна віртуальна машина може отримати блоки на диску з номерами від 0 до 1023, наступна – від 1024 і т.д.

Перевагою схеми екзоядра є те, що не потрібен рівень відображення. При інших методах роботи кожна віртуальна машина вважає, що вона використовує свій власний диск з нумерацією блоків від 0 до деякого максимуму. Тому монітор віртуальної машини повинен підтримувати таблиці перетворення адрес на диску (і всіх інших ресурсів).

Модель клієнт-сервер

В розвитку сучасних операційних систем спостерігається тенденція в сторону подальшого переносу коду у верхні рівні і видаленні при цьому всього, що тільки можливо з режиму ядра, залишаючи мінімальне мікроядро. Отримуючи запит на будь-яку дію, наприклад читання блоку файла, користувацький процес (клієнтський процес) відправляє запит серверному (обслуговуючому) процесу, який його обробляє і відправляє назад відповідь.

Рис.2.8. Модель клієнт-сервер

В моделі, зображеній на рис.2.8, в задачу ядра входить тільки керування зв’язком між клієнтами і серверами. Завдяки розподілу операційної системи на частини, кожна з яких керує всього одним елементом системи (файловою системою, процесами, терміналом або пам’яттю), всі частини стають малими і керованими. Оскільки всі сервери працюють як процеси в режимі користувача, а не в режимі ядра, то вони не мають прямого доступу до апаратури.

Розглянута конструкція з ядром, керування передачею повідомлень від клієнтів до серверів і назад, на практиці не зовсім така. Деякі функції операційної системи, такі як завантаження команд в регістри фізичних пристроїв введення-виведення, важко, якщо взагалі можливо, виконати з програм в просторі користувача.

Розподіл між механізмами і політикою є дуже важливим поняттям, яке зустрічається в операційних системах в різному контексті постійно.

Рис.2.9. Модель клієнт-сервер в розподіленій системі