برنامه های سیستم عامل کامپیوتر - ماشین های مجازی. ماشین های مجازی برای خانه و تجارت

ما کمی با فناوری مجازی سازی پردازنده آشنا شدیم و نحوه فعال سازی این ویژگی را یاد گرفتیم. امروز موضوع را ادامه می دهیم، سیستم عامل های مجازی را روی رایانه نصب می کنیم، منابع را پیکربندی می کنیم و راه اندازی می کنیم.

موضوع ارائه می کند بررسی کوتاهدو مورد از محبوب ترین پوسته هایی که برای ایجاد و استفاده از ماشین های مجازی طراحی شده اند. به این برنامه ها هایپروایزر نیز می گویند.

ماشین های مجازی را می توان به راحتی و به طور مستقل بر روی کامپیوترهای خانگی معمولی نصب کرد، اما در سرورها نیز کاربرد زیادی دارند.

سرورهای مجازی با دسکتاپ از راه دور مجازی برای حل وظایف مختلف در یک کامپیوتر فیزیکی ایجاد می شوند.

ماشین مجازی در رایانه شخصی چیست و هدف آن چیست

برای استفاده شخصی، اگر تصمیم دارید به تنهایی بر یک سیستم عامل جدید مسلط شوید، کاملاً مناسب است. حالا شما مجبور نیستید داشته باشید کامپیوتر اضافی. نیازی به حذف ویندوز آشنا نیست. شما می توانید در حین مرور نامه های خود مطالعه کنید و شبکه اجتماعیو در عین حال در نصب، پیکربندی جدید، مفید و برنامه های جالب. توسعه دهندگان نحوه عملکرد برنامه ها را در محیط های جدید و قدیمی آزمایش می کنند، عملکرد سیستم عامل ها و برنامه ها و سخت افزار را آزمایش می کنند.

اما هدف اصلی شاید در این نیست، بلکه در صرفه جویی آشکار است. از این گذشته ، بی جهت نیست که این فناوری برای مدت طولانی توسعه یافته است. برای اینکه سرورها کار کنند، اول از همه به تجهیزات با کارایی بالا نیاز دارید که گران است. یک سرور معمولی از منابع خود در حدود 40-60٪ استفاده می کند. و اگر دو یا چند سرور از این قبیل وجود داشته باشد، معلوم می شود که نیمی از ظرفیت ها بیکار هستند.

برای رهایی از خوشه بندی، یکسری سرورهای فیزیکی و ماشین های مجازی طراحی شده اند را پیاده سازی نکنید. برای مثال می توانید روی یک کامپیوتر نصب کنید سرور پست الکترونیکی، سرور DNS، کنترل کننده دامنه و سرور پروکسی. با محاسبه و پیکربندی صحیح، چهار سرور در حال اجرا بر روی یک سرور فیزیکی خواهید داشت. کامپیوتر فیزیکی با قدرت بهینه کار خواهد کرد.

چگونه یک ماشین مجازی Hyper-V برای ویندوز راه اندازی کنیم؟

برنامه Hypervisor برای نصب، پیکربندی، اجرا و مدیریت ماشین های مجازی طراحی شده است. در ویندوز 10، توسعه دهندگان خود را ساخته اند، و شما مجبور نیستید چیزی از این طریق بخرید. به طور پیش فرض، این snap-in در سیستم عامل قابل مشاهده نیست و باید آن را به عنوان یک جزء اضافی نصب کنیم. برای انجام این کار، در "کنترل پنل" پیوند "برنامه ها" را پیدا می کنیم و در آن "نصب کنید" اجزای اضافیپنجره ها"

کادرهای مربوط به اجزای مورد نیاز را علامت بزنید:

نصب هایپروایزر آغاز خواهد شد و تغییرات اعمال خواهند شد. سیستم از شما می خواهد که راه اندازی مجدد کنید.

هنگام راه اندازی مجدد، فراموش نکنید که بررسی کنید آیا مجازی سازی پردازنده در بایوس فعال است یا خیر!

چه چیز دیگری برای اجرای مجازی نیاز داریم سیستم عامل? فقط باید پیداش کنیم تصویر isoو آن را در کامپیوتر خود دانلود کنید. من توزیعی از لینوکس فدورا برای علاقه مندان به نجوم در قالب Iso دارم. من تعجب می کنم که چه سیستم عاملی است؟ بیایید ابتدا Hypervisor خود را پیدا کنیم. برای انجام این کار، روی منوی "شروع" کلیک کنید، به پایین بروید و "ابزارهای اداری" را پیدا کنید.

برای راحتی می توانید میانبرها را روی دسکتاپ نمایش دهید. مدیر برای مدیریت ماشین های مجازی طراحی شده است. و "خلق سریع" برای خود صحبت می کند. روی این برچسب کلیک کنید. به طور پیش فرض، سیستم از شما می خواهد که یک ماشین مجازی ویندوز 10 یا لینوکس-اوبونتو. اما امروز به دنبال تصویر دیگری خواهیم بود، روی "تغییر منبع نصب" کلیک کنید:

در فراموش نکنید گزینه های اضافی» نشان دهد آداپتور شبکهو نام ماشین مجازی

در "Explorer" ما به دنبال تصویر مورد نظر خود از سیستم عامل هستیم:

سپس دکمه آبی بزرگ را فشار دهید:

ماشین مجازی Hyper-Vایجاد شده با پارامترهای پیش فرض، معمولا حداقل است سیستم مورد نیازبرای شروع خود سیستم تعداد هسته های پردازنده را انتخاب می کند، مقدار بهینه را اختصاص می دهد حافظه دسترسی تصادفی، یک VIRTUAL ایجاد می کند HDDبر اساس فضای موجود مکان ماشین مجازی نیز به طور خودکار روی دیسک انتخاب می شود. اما شما می توانید تمام تنظیمات را برای خود تغییر دهید. قبل از اتصال، به آدرس زیر بروید:

همه پارامترها قابل تغییر هستند. با دقت بخوانید که چه چیزی و برای چه چیزی در نظر گرفته شده است:

بعد از اینکه بتوانید وصل شوید.

مانند هر سیستم عامل، سیستم عامل مجازی نیز نیاز به نصب دارد. همه چیز مثل زندگی واقعی است :)

نصب معمولی لینوکس:

پس از بارگذاری پوسته گرافیکی KDE، با انتخاب میانبر مناسب به نصب توزیع روی هارد درایو مجازی ادامه می دهیم:

ماشین مجازی Hyper-V با کلیک کردن روی دکمه‌های بالای پانل مدیریت می‌شود:

دکمه ها به شما امکان می دهند شروع کنید، مکث کنید، خاموش کنید، یک نقطه بازرسی ایجاد کنید و ماشین مجازی را صادر کنید. همه چیز مثل یک کامپیوتر واقعی است :). Hyper-V روی سرور خوب خواهد بود نسخه های ویندوز. درست است، چیزهای زیادی برای تنظیم وجود دارد. و این هایپروایزر چند بار پس از به‌روزرسانی‌های تجمعی عمده «ده‌ها» از کار افتاد. باید دوباره نصب می شد.

نمای کلی ماشین مجازی VM Workstation، نحوه راه اندازی و نصب

راه حل محبوب دیگر VM Ware Workstation است. بسیار انعطاف پذیر است راه حل نرم افزاریمن هیچ مشکلی با او نداشتم. این رایگان نیست. اما سبک وزن است و بی عیب و نقص کار می کند، تنظیم آن آسان بود. دانلود و راه اندازی برنامه. در آخرین نسخه های ویندوز 10، هایپروایزر شروع نمی شود، برنامه خطا می دهد. اگر در اولین راه اندازی ماشین مجازی با خطا مواجه شدید ابتدا پخش کننده vmware و دستگاه/گارد اعتبار سازگار نیستند .

ما با دستورات استاد موافقیم. پس از نصب، کامپیوتر را مجددا راه اندازی کنید. فایل راه اندازی را از طریق منوی استارت پیدا کرده و روی آن کلیک می کنیم:

برنامه را باز کنید، یک ماشین مجازی جدید ایجاد کنید.

نوع معمول نصب را انتخاب کنید:

در مرحله بعد، جادوگر، همانطور که انتظار می رود، نصب سیستم عامل را پیشنهاد می دهد. او پیشنهاد می کند که این کار را از یک دیسک CD / DVD یا از یک فایل ISO انجام دهد. من یک فایل روی دیسک دارم و از آن استفاده خواهم کرد. در این مثال، من در حال نصب ویندوز XP هستم.

هنگام استفاده از تنظیمات سریع، تنظیماتی مانند نام رایانه، طرح‌بندی صفحه‌کلید، کلید محصول، نام کاربری، حساب، به طور پیش فرض تنظیم خواهد شد. این همیشه راحت نیست و این داده ها پس از نصب یا در زمان ایجاد تصویری از سیستم عامل تصحیح می شوند. اما در مورد دوم، شما باید تمام مراحل را به صورت دستی طی کنید - درست مانند یک رایانه فیزیکی.

فراموش نکنید که نام ماشین مجازی و مکان آن را در پنجره بعدی مشخص کنید.

در اینجا به تنظیمات کلیدی می رسیم. شما باید اندازه VIRTUAL را مشخص کنید هارد دیسک:

تقریباً انجام شده است. برای اکثر سیستم عامل ها، هایپروایزر انتخاب می کند ابعاد بهینهو حافظه و هارد دیسک، اما بعدا می توان آنها را تغییر داد:

ما ماشین مجازی را راه اندازی می کنیم، پس از آن نصب سیستم عامل آغاز می شود. لطفا توجه داشته باشید که متصل به کامپیوتر فیزیکی لوازم جانبیقابل استفاده در ماشین مجازی برخی از آنها (درایوهای فلش، خارجی دیسک های سخت) باید به صورت دستی از طریق منوی "ماشین مجازی" - "تجهیزات متصل" وصل شود

مدیریت ماشین های مجازی واضح و ساده است. همچنین یک کنترل پنل وجود دارد که در بالای پنجره قرار دارد:

ماشین مجازی ویندوز XP در ویدیوی ویندوز 10

بیایید نمونه ای از ایجاد یک ماشین مجازی را در یک ویدیوی کوتاه ببینیم:

هیچ چیز پیچیده ای نیست! موفق باشید!

ماشین های مجازی مانند Virtualbox برای شبیه سازی سخت افزار مجازی و اجرای چندین سیستم عامل بر روی یک کامپیوتر استفاده می شوند. هرچه CPU شما بهتر باشد و رم بیشتری داشته باشید، ماشین های مجازی روی رایانه شما سریعتر کار می کنند.
من چند نکته برای کمک به شما در صرفه جویی در وقت ارائه می کنم راه اندازی اولیهماشین های مجازی این برای کار با VirtualBox، VMware، Parallels یا هر ماشین مجازی دیگری مفید خواهد بود.

حتما VirtualBox Guest Additions یا VMware Tools را نصب کنید

نصب بسته آسان است - در VirtualBox، پس از بارگیری سیستم عامل مهمان، روی دکمه منوی Devices کلیک کنید و "Install Guest Additions" را انتخاب کنید. اگر از VMware استفاده می کنید، "Install VMware Tools" را از منوی ماشین مجازی انتخاب کنید. دستورالعمل های روی صفحه را دنبال کنید تا نصب کامل شود - اگر از ویندوز به عنوان سیستم عامل مهمان استفاده می کنید، مانند نصب هر برنامه دیگری خواهد بود.

مطمئن شوید که بیشترین مقدار را دارید آخرین نسخه Guest Additions - اگر اعلانی مبنی بر در دسترس بودن به‌روزرسانی برای Guest Additions یا VMware Tools مشاهده کردید، باید آن را نصب کنید.

ایجاد یک دیسک با اندازه ثابت در راه اندازی اولیه

به عنوان مثال، اگر یک ماشین مجازی جدید با دیسک اختصاص داده شده به صورت پویا با حداکثر اندازه 30 گیگابایت ایجاد کنید، به طور همزمان تا 30 گیگابایت فضای هارد دیسک را اشغال نخواهد کرد، پس از نصب سیستم عامل و برنامه ها، دیسک فقط می تواند تا 10 گیگابایت مصرف کنید. همانطور که فایل ها اضافه می شوند دیسک مجازی، گسترش خواهد یافت حداکثر اندازهدر 30 گیگابایت

این می تواند راحت باشد - هر ماشین مجازی فضای زیادی را در هارد دیسک شما اشغال نخواهد کرد. با این حال، این کار کندتر از ایجاد یک اندازه دیسک ثابت (دیسکی با فضای از پیش تخصیص داده شده) است. هنگامی که یک دیسک ثابت ایجاد می کنید، تمام 30 گیگابایت بلافاصله در رایانه شما اشغال می شود.

در اینجا یک معامله وجود دارد - اندازه دیسک ثابت طول می کشد فضای بیشترروی هارد دیسک، اما با مجازی کار می کند هارد دیسکسریعتر همچنین از تکه تکه شدن فایل خلاص خواهید شد - به جای اینکه قطعات کوچکتر در سرتاسر دیسک اضافه شوند، فضا توسط یک بلوک بزرگ اشغال می شود.

دایرکتوری ماشین مجازی را در آنتی ویروس خود حذف کنید

برای سرعت بخشیدن به این فرآیند، می توانید دایرکتوری مجازی دستگاه خود را به لیست حذف نویسنده آنتی ویروس اضافه کنید. هنگامی که در لیست قرار گرفت، آنتی ویروس شما تمام فایل های موجود در آن دایرکتوری را نادیده می گیرد.

حافظه بیشتری را اختصاص دهید

می توانید رم بیشتری را در گفتگوی تنظیمات ماشین مجازی خود اختصاص دهید (برای این کار ماشین مجازی باید خاموش باشد). اگر رایانه شما حافظه کافی برای کار راحت با یک ماشین مجازی ندارد، ممکن است هنگام استفاده از فایل پیجینگ بر روی هارد دیسک، کاهش بسیار زیادی در عملکرد رایانه مشاهده کنید.

پردازنده های بیشتری را اختصاص دهید

اگر قصد نصب سیستم عامل خانواده MS-Windows را دارید و در آینده برای اینکه بتوانید از هسته های بیشتری در حین نصب استفاده کنید، 2 هسته را مشخص کنید تا HAL صحیح نصب شود، پس از نصب می توانید دستگاه را خاموش کرده و 1 هسته را تنظیم کنید. پیش فرض برای استفاده روزمره اما برای آینده، همیشه می‌توانید هسته‌ها را بدون حذف نصب سیستم‌عامل اضافه کنید. VM لینوکس می تواند به صورت پویا هر تعداد هسته را هنگام بوت شدن سیستم عامل شناسایی کند.

تنظیمات ویدیو را تنظیم کنید

به طور کلی، شما باید با غیرفعال کردن Aero استفاده از سه بعدی را به حداقل برسانید، به عنوان مثال ویندوز 7.

مطمئن شوید که ویژگی های Intel VT-x یا AMD-V فعال هستند

برای تعیین اینکه آیا شما پردازنده اینتلبرنامه افزودنی Intel VT، از ابزارهایی که اطلاعات سیستم را نشان می دهند استفاده کنید. اگر پردازنده شما از این ویژگی پشتیبانی می کند، اما این گزینه در ماشین مجازی شما موجود نیست، باید این ویژگی را در بایوس کامپیوتر خود فعال کنید. این تنظیم معمولاً در مادربردهای دارای پردازنده AMD به صورت پیش فرض فعال است.

فایل های ماشین مجازی را در درایو دیگری قرار دهید

با این حال، شما نباید ماشین مجازی را با آن راه اندازی کنید درایو خارجی(USB) - این بسیار کندتر خواهد بود.

1. اختصاص پردازنده های اضافی به ندرت ایده خوبی است. از 1 CPU برای سیستم عامل دسکتاپ استفاده کنید.
2. سعی کنید از هایپروایزرهای گرافیکی برای سیستم عامل های سرور استفاده نکنید.
3. هسته های بیشتری را به ماشین های مجازی در حال اجرا نسبت به آنچه در رایانه خود دارید اختصاص ندهید.

مفهوم "ماشین مجازی" چندین دهه پیش، در اواخر دهه 60 قرن گذشته ظاهر شد. اما پس از آن ماشین های مجازی نه در رایانه های شخصی، بلکه در رایانه های "بزرگ" مانند IBM / 370 (یا همتای شوروی آنها - رایانه های ES) مورد استفاده قرار گرفتند و وظایف آنها تا حدودی متفاوت بود: ارائه هر یک از کاربران متعدد خود، منابع هیولایی محاسباتی مستقل "قطعه".

امروزه ماشین های مجازی در حال تجربه یک تولد دوباره هستند. یکی از "پدران" نسل مدرن ماشین های مجازی، پروفسور روزنبلوم، احیای مجدد آنها را به دو دلیل اصلی نسبت می دهد:

■ ظهور تعداد زیادی از سیستم عامل های مختلف (OS) که الزامات خاصی را بر پارامترهای اجزای سخت افزاری مورد استفاده رایانه تحمیل می کنند.

■ هزینه های مدیریتی بالا و پیچیدگی نگهداری رایانه هایی که چندین سیستم عامل مختلف بر روی آنها نصب شده است (از جمله از نظر اطمینان از اطمینان و امنیت مورد نیاز کار).

یک ماشین مجازی مدرن به شما امکان می دهد برخی از پارامترها را از سیستم عامل نصب شده روی آن پنهان کنید دستگاه های فیزیکیکامپیوتر و در نتیجه استقلال متقابل سیستم عامل و تجهیزات نصب شده.

این رویکرد به کاربران (و/یا مدیران) ارائه می دهد سیستم های محاسباتی) تعدادی مزیت. این موارد به ویژه عبارتند از:

■ قابلیت نصب چندین سیستم عامل بر روی یک کامپیوتر بدون نیاز به پیکربندی مناسب فیزیکی دیسکهای سخت;

■ کار با چندین سیستم عامل به طور همزمان با قابلیت جابجایی پویا بین آنها بدون راه اندازی مجدد سیستم (شکل 1.1).

■ کاهش زمان تغییر ترکیب سیستم عامل های نصب شده.

■ جداسازی سخت افزار واقعی از تأثیر ناخواسته نرم افزارهای در حال اجرا در محیط ماشین مجازی.

■ امکان شبیه سازی شبکه کامپیوتریروی یک کامپیوتر مستقل

برنج. 1.1.چندین ماشین مجازی روی یک دسکتاپ

به لطف این مزایا، دامنه وظایفی که کاربر می تواند بدون راه اندازی مجدد سیستم و بدون ترس از آسیب رساندن به آن یا از کار انداختن کامل آن حل کند، به میزان قابل توجهی گسترش می یابد. در اینجا فقط چند نمونه از این وظایف وجود دارد:

■ تسلط بر یک سیستم عامل جدید.

■ راه اندازی برنامه های کاربردی طراحی شده برای کار در یک محیط سیستم عامل خاص.

■ آزمایش یک برنامه تحت سیستم عامل های مختلف.

■ نصب و حذف نسخه های ارزیابی یا آزمایشی برنامه ها.

■ آزمایش بالقوه برنامه های کاربردی خطرناککه شبهه وجود دارد عفونت ویروسی;

■ حقوق دسترسی کاربر به داده ها و برنامه ها را در یک ماشین مجازی مدیریت کنید.

خواننده احتمالاً به راحتی لیست فوق را با دو یا سه موقعیت تکمیل می کند که در آن وجود یک ماشین مجازی در رایانه بسیار مفید است.

کدام کاربران دوست دارند نحوه کار با ماشین های مجازی را بیاموزند؟ شاید همه کسانی که بیش از یک سیستم عامل روی رایانه خود نصب کرده باشند. و همچنین برای کسانی که می خواهند بر یک سیستم عامل جدید مسلط شوند، اما جرات ندارند بلافاصله سیستم عامل قبلی را رها کنند. ماشین های مجازی برای معلمان دوره ها و رشته های مختلف کامپیوتر و همچنین برای توسعه دهندگان چند پلتفرم بسیار مفید هستند. محصولات نرم افزاری. آنها مورد توجه ویژه طراحان وب هستند: از این گذشته، صفحاتی که ایجاد می کنند باید برای کاربرانی که بیشتر روی آنها کار می کنند جذاب به نظر برسند. سیستم های مختلفو پلتفرم ها با داشتن توانایی جابجایی سریع از یک محیط به محیط دیگر با استفاده از سیستم ماشین مجازی، بعید است که طراح وب "درست" فرصت بررسی نتیجه کار خود را در مرورگرهای وب مختلف از دست بدهد.

تمام مزایای ذکر شده ماشین های مجازی در بسیاری از آنها مشترک است. علاوه بر اینها خواص مشترک، یک محصول نرم افزاری خاص معمولاً دارای ویژگیهای فردیطراحی شده تا جذابیت آن را در مقایسه با محصولات رقیب افزایش دهد.

در وب سایت های توسعه دهندگان ماشین های مجازی، می توانید نمونه های متعددی از استفاده از فناوری ماشین های مجازی توسط شرکت های مختلف و معروف پیدا کنید. به عنوان مثال، ماشین های مجازی VMware توسط سیمانتک برای آزمایش بسته های ضد ویروس شبکه استفاده می شود. برنامه نویسان محبوب موتور جستجوگوگل از ماشین های مجازی VMware برای ارزیابی عملکرد استفاده می کند کار گوگلبا مرورگرهای وب مختلف و در سیستم عامل های مختلف.

بیایید با روشن کردن شرایط شروع کنیم.

از دیدگاه کاربر، ماشین مجازی (VM) -این یک نمونه خاص از یک محیط محاسبات مجازی خاص ("کامپیوتر مجازی") است که با استفاده از یک ابزار نرم افزاری خاص ایجاد شده است. به طور معمول، چنین ابزارهایی به شما این امکان را می دهند که تعداد دلخواه ماشین های مجازی را ایجاد و اجرا کنید که فقط توسط منابع فیزیکی رایانه واقعی محدود می شود.

در واقع ابزاری برای ایجاد یک VM (گاهی اوقات به آن می گویند اپلیکیشن ماشین مجازییا PVM) - این برنامه منظم، مانند هر سیستم عامل دیگری روی یک سیستم عامل واقعی خاص نصب شده است. این سیستم عامل واقعی به عنوان "استاد" یا میزبان،سیستم عامل (از عبارت انگلیسی میزبان - "اصلی"، "پایه"، "پیشرو").

تمام وظایف برای مدیریت ماشین های مجازی توسط یک ماژول ویژه به عنوان بخشی از برنامه VM حل می شود - مانیتور ماشین مجازی (VMM).مانیتور نقش یک واسطه را در تمامی تعاملات بین ماشین های مجازی و تجهیزات اولیهپشتیبانی از اجرای تمامی ماشین های مجازی ایجاد شده بر روی یک پلتفرم سخت افزاری و اطمینان از جداسازی قابل اعتماد آنها. کاربر دسترسی مستقیم به VMM ندارد. در اکثر محصولات نرم افزاری، فقط یک رابط گرافیکی برای ایجاد و پیکربندی ماشین های مجازی برای وی ارائه می شود (شکل 1.2). این رابط معمولا نامیده می شود کنسول ماشین مجازی

برنج. 1.2.نمونه کنسول ماشین مجازی

"داخل" ماشین مجازی، کاربر، مانند یک کامپیوتر واقعی، سیستم عامل مورد نیاز خود را نصب می کند. چنین سیستم عاملی که متعلق به یک ماشین مجازی خاص است نامیده می شود مهمان(سیستم عامل مهمان). لیست سیستم عامل مهمان پشتیبانی شده یکی از بیشترین موارد است ویژگی های مهمماشین مجازی. قدرتمندترین ماشین های مجازی امروزی (ارائه شده در این کتاب) از حدود دوازده نسخه محبوب سیستم عامل از خانواده ویندوز، لینوکس و MacOS پشتیبانی می کنند.

هنگامی که ماشین مجازی ایجاد می شود و در حال اجرا است، کاربر ممکن است یک توهم کامل داشته باشد که با آن کار می کند کامپیوتر مستقل، که دارای پردازنده، رم، سیستم ویدئویی و (معمولا) مجموعه ای "استاندارد" از دستگاه های خارجی، از جمله درایو فلاپی و خواننده CD / DVD است.

در واقع ماشین مجازی به منابع فیزیکی کامپیوتر واقعی دسترسی ندارد. کار با آنها به MVM ذکر شده قبلی و همچنین به دیگری سپرده شده است برنامه کاربردی- درایور ماشین مجازی

به شکل ساده شده، معماری سیستمی که از ماشین های مجازی استفاده می کند به شرح زیر است (شکل 1.3):

■ سیستم عامل میزبان و مانیتور ماشین مجازی حقوق مدیریت اجزای سخت افزاری رایانه را به اشتراک می گذارند. در همان زمان، سیستم عامل میزبان منابع را بین برنامه های کاربردی خود (از جمله کنسول VM) توزیع می کند.

■ مانیتور VM توزیع منابع بین ماشین های مجازی در حال اجرا را کنترل می کند و به آنها توهم دسترسی مستقیم به لایه سخت افزار را می دهد (این مکانیسم نامیده می شود. مجازی سازی);

■ سیستم عامل های مهمان، در منابع اختصاص داده شده به آنها، عملکرد برنامه های کاربردی "خود" را مدیریت می کنند.

برنج. 1.3.معماری سیستم ماشین مجازی

معماری نشان داده شده بسیار کلی است. با این حال، سیستم های ماشین مجازی موجود در بازار امروز نیز تفاوت های قابل توجهی دارند. آنها در درجه اول به دلیل مکانیزم مجازی سازی هستند که در یک سیستم خاص استفاده می شود.

سیستم ماشین های مجازی را می توان بر اساس پلتفرم های مختلف و با کمک فن آوری های مختلف. طرح مجازی سازی مورد استفاده هم به پلتفرم سخت افزاری و هم به ویژگی های "رابطه" بین سیستم عامل میزبان و سیستم عامل مهمان پشتیبانی شده بستگی دارد. برخی از معماری ها امکان مجازی سازی در سطح سخت افزار را فراهم می کنند، برخی دیگر نیاز به استفاده از ترفندهای نرم افزاری اضافی دارند.

در حال حاضر، سه طرح مجازی سازی گسترده شده است:

■ شبیه سازی API سیستم عامل مهمان.

■ شبیه سازی کامل سیستم عامل مهمان.

■ شبه شبیه سازی سیستم عامل مهمان.

برنامه ها معمولاً در یک فضای آدرس ایزوله اجرا می شوند و با استفاده از یک API (رابط برنامه نویسی برنامه) ارائه شده توسط سیستم عامل با سخت افزار ارتباط برقرار می کنند. اگر دو سیستم عامل در آنها سازگار باشند API ها(به عنوان مثال، ویندوز 98 و ویندوز ME)، سپس برنامه های کاربردی توسعه یافته برای یکی از آنها روی دیگری کار خواهند کرد. اگر دو سیستم عامل در API های خود ناسازگار باشند (به عنوان مثال، ویندوز 2000 و لینوکس)، پس لازم است که تماس های برنامه به API سیستم عامل مهمان را رهگیری کرده و رفتار آن را با استفاده از سیستم عامل میزبان شبیه سازی کنید. با این رویکرد، می توانید یک سیستم عامل را نصب کنید و همزمان با برنامه های آن و برنامه های یک سیستم عامل دیگر کار کنید.

از آنجایی که همه کدهای برنامه بدون شبیه سازی اجرا می شوند و فقط فراخوانی های API شبیه سازی می شوند، این طرح مجازی سازی منجر به کاهش جزئی در عملکرد ماشین مجازی می شود. با این حال، با توجه به این واقعیت است که بسیاری از برنامه ها از غیر مستند استفاده می کنند توابع APIیا حتی با دور زدن API به سیستم عامل دسترسی پیدا کنید شبیه سازهای خوب API ها مشکلات سازگاری دارند و به شما اجازه می دهند بیش از 70 درصد از تعداد کل برنامه ها را اجرا نکنید. علاوه بر این، پشتیبانی از شبیه سازی API از یک سیستم عامل به سرعت در حال تکامل (مانند ویندوز) بسیار دشوار است و اکثر شبیه سازهای API شبیه ساز یک نسخه خاص از سیستم عامل هستند. به عنوان مثال، ویندوز NT/2000 هنوز یک شبیه ساز داخلی برای برنامه های OS/2 نسخه 1.x دارد. اما بزرگترین نقطه ضعف یک VM با شبیه سازی API سیستم عامل مهمان، تمرکز آن بر روی یک سیستم عامل خاص است.

نمونه هایی از محصولات ساخته شده با استفاده از فناوری شبیه سازی API سیستم عامل مهمان:

■ پروژه با متن باز Wine (Wine Is Not an Emulator، "Wine is not an emulator")، که به شما امکان می دهد برنامه های DOS، Win16 و Win32 را تحت سیستم عامل اجرا کنید. سیستم های لینوکسو یونیکس

■ محصول Win4Lin از Netraverse که به شما امکان می دهد سیستم عامل های خانواده ویندوز را تحت کنترل سیستم عامل لینوکس اجرا کنید.

■ پروژه منبع باز DOSEMU که امکان اجرای برنامه های DOS را تحت سیستم عامل لینوکس فراهم می کند.

■ پروژه متن باز لینوکس حالت کاربر (UML) که به شما امکان می دهد چندین نسخه از سیستم عامل لینوکس را روی یک رایانه (در حال حاضر تعبیه شده و هسته لینوکسنسخه 2.6)؛

■ فناوری Virtuozzo که توسط شرکت روسی SWsoft توسعه یافته و به شما امکان می دهد چندین نسخه از سیستم عامل لینوکس را روی یک کامپیوتر اجرا کنید.

پروژه‌هایی که از فناوری شبیه‌سازی کامل پشتیبانی می‌کنند بر اساس اصل تفسیر دستورالعمل‌ها از سیستم فرمان سیستم عامل مهمان کار می‌کنند. از آنجایی که این به طور کامل رفتار پردازنده و همه دستگاه های خارجی را شبیه سازی می کند، می توان یک کامپیوتر را با معماری اینتل x86 در رایانه‌هایی با معماری کاملاً متفاوت، مانند ایستگاه‌های کاری مک یا سرورهای Sun با پردازنده‌های RISC. نقطه ضعف اصلی شبیه سازی کامل، از دست دادن قابل توجه در عملکرد سیستم عامل مهمان است (سرعت برنامه های "مهمان" می تواند 100-1000 بار کاهش یابد). بنابراین، تا همین اواخر، ماشین‌های مجازی با شبیه‌سازی کامل، اغلب به‌عنوان دیباگرهای سطح پایین برای بررسی و ردیابی سیستم‌های عامل استفاده می‌شدند. با این حال، به دلیل رشد قابل توجه قدرت پردازشحتی ماشین های مجازی "رومیزی" با شبیه سازی کامل امروزه کاملاً رقابتی شده اند. برجسته ترین نماینده این نوع ماشین مجازی محصول Virtual PC از Connectix (که اکنون توسط مایکروسافت خریداری شده است) است که در فصل 2 کتاب به تفصیل توضیح داده شده است. نمونه های دیگر از پروژه های شبیه سازی کامل عبارتند از:

■ پروژه متن باز Bochs که به شما امکان اجرای سیستم عامل های مختلف را می دهد سیستم های اینتل x86 برای Linux، Windows، BeOS و Mac OS؛

■ محصول Simics Virtutech که به شما امکان می دهد سیستم عامل های مختلف Intel x86 را تحت ویندوز و سایر سیستم عامل ها اجرا و اشکال زدایی کنید.

■ پروژه Qemu - شبیه ساز معماری های مختلف در رایانه شخصی،

فناوری شبه شبیه سازی سیستم عامل مهمان بر این واقعیت استوار است که همه دستورالعمل های سیستم عامل مهمان نیازی به شبیه سازی با سیستم عامل میزبان ندارند. بسیاری از دستورالعمل های مورد نیاز برای عملکرد صحیحبرنامه های "مهمان" می توانند مستقیماً به سیستم عامل میزبان آدرس داده شوند. استثنا دستورالعمل هایی برای کنترل دستگاه هایی مانند کارت گرافیک، کنترل کننده IDE، تایمر و برخی دیگر است.

بنابراین، در فرآیند عملیات RM با شبه شبیه سازی، دستورالعمل های سیستم عامل مهمان به طور انتخابی شبیه سازی می شوند. بدیهی است که عملکرد چنین VM باید بالاتر از یک VM با شبیه سازی کامل باشد. با این حال، همانطور که گفته شد، در سطوح عملکرد به دست آمده کامپیوترهای شخصیتفاوت چندان محسوس نیست

نمونه هایی از پروژه های اجرا شده با استفاده از فناوری شبه شبیه سازی:

■ فناوری پلتفرم مجازی که VMware چهار محصول را بر روی آن ارائه می دهد: ایستگاه کاری VMwareبرای Windows NT/2000/XP، VMware Workstation برای لینوکس، VMware GSX Server (سرور گروه) و VMware LSX Server (سرور سازمانی)؛

■ ماشین مجازی Serenity Virtual Station (SVISTA) (قبلا twoOStwo) که توسط شرکت روسی Parallels به نمایندگی از شرکت آلمانی NetSys GmbH توسعه یافته است.

■ پروژه منبع باز Plex86 که به شما امکان می دهد سیستم عامل های مختلف Intel x86 را تحت آن اجرا کنید کنترل لینوکس.

■ پروژه منبع باز L4Ka با استفاده از میکروکرنل.

■ پروژه متن باز Xen، که امکان اجرای سیستم عامل های تغییر یافته Linux، FreeBSD، NetBSD و Windows XP را تحت لینوکس، FreeBSD، NetBSD و حتی تحت شرایط خاص، افزایش عملکرد را فراهم می کند.

فصل‌های بعدی کتاب درباره محبوب‌ترین نمایندگان امروزی انواع مختلف ماشین‌های مجازی بحث می‌کند: Virtual PC 2004 از مایکروسافت، VMware Workstation از VMware، و یک محصول نسبتا "تازه" - Parallels Workstation، ایجاد شده توسط Parallels. علاوه بر این، شرح همه برنامه های رقیب بر اساس یک طرح ساخته شده است، به طوری که برای خواننده آسان تر است که آنها را با یکدیگر مقایسه کند و آگاهانه انتخاب کند.

یادداشت:

مندل روزنبلوم(mendel@ cs.stanford.edu استاد علوم کامپیوتر در دانشگاه استنفورد و یکی از اعضای موسس و دانشمند ارشد VMware است. فصل 3 کتاب به کار با ماشین مجازی این شرکت، VMware Workstation اختصاص دارد.

Parallels اکنون به دو شرکت جداگانه تقسیم شده است. اولین آنها که نام قبلی خود را حفظ کرد، محصول خود را تحت علامت تجاری Parallels تبلیغ می کند. دومی، به نام Serenity Systems International (http://www.serenityvirtual.com)، برعکس، از نام محصول قبلی - SVISTA - و لوگوی آن استفاده می کند. هر دو نسخه ماشین های مجازی می توانند روی ویندوز NT/2000/XP و لینوکس اجرا شوند.

هر کاربر رایانه شخصی گاهی اوقات می خواهد سیستم عامل دیگری را امتحان کند، اما جرات نصب آن را روی رایانه کاری خود ندارد. در واقع، نصب یک سیستم عامل ناآشنا یک اقدام بسیار خطرناک است. یک دستور اشتباه می تواند تمام داده های روی دیسک را از دست بدهد. اما امروزه راهی وجود دارد که می توان چندین سیستم عامل را در یک کامپیوتر به طور همزمان و در صورت تمایل حتی به طور همزمان امتحان کرد! این روش نامیده می شود - ماشین مجازییا کامپیوتر مجازی. بیایید به سه مورد از بهترین برنامه هایی که به شما اجازه می دهند از فناوری مجازی سازی در خانه استفاده کنید، نگاهی بیاندازیم.

اطلاعات کلی در مورد ماشین های مجازی

سیستم های مجازی سازی که امروزه وجود دارند وجوه مشترک زیادی دارند. به طور خاص، هر ماشین مجازی یک درایو CD و همچنین یک درایو فلاپی را تشخیص می دهد. علاوه بر این امکان کار با درایوهای مجازیو تصاویر دیسک قابلیت تنظیم دستی مقدار رم برای هر یک از ماشین های مجازی، لیست دستگاه های متصل و غیره بسیار مفید است. چنین تنظیمات انعطاف پذیری به شما امکان می دهد تا به راحتی از سیستم مهمان استفاده کنید. خیلی عملکرد راحتتوانایی تعلیق ماشین مجازی در هر زمان است. این کار منابع سخت افزاری لازم را برای سیستم میزبان آزاد می کند.

تمام تفاوت‌های موجود بین ماشین‌های مجازی موجود، در واقع، تنها به لیستی از پشتیبانی‌شده توسط آنها برمی‌گردد سیستم های عامل، و هزینه. امروزه رایج ترین سیستم های VirtualBox, ویندوز مجازی PC و VMWare. اونها چجوری متفاوت هستن؟

ORACLE VirtualBox - ماشین مجازی جهانی و رایگان

جعبه مجازی- بسیار ساده، قدرتمند و ابزار رایگانبرای مجازی سازی، به لطف پشتیبانی شرکت معروف ORACLE توسعه یافته است. به شما امکان می دهد تقریباً هر سیستم عامل مدرن را به عنوان "مهمان" نصب کنید، خواه ویندوز، MacOS یا هر یک از نمایندگان متعدد خانواده لینوکس.

ایجاد ماشین های مجازی در VirtualBox با استفاده از جادوگر گام به گام انجام می شود. هر کاربر کم و بیش باتجربه رایانه شخصی می تواند کار آن را درک کند. این سیستم از شبکه پشتیبانی می کند، بنابراین، در صورت تمایل، می توانید به ماشین مجازی دسترسی به اینترنت بدهید.

VirtualBox به شما امکان می دهد "عکس های فوری" از سیستم عامل ایجاد کنید. با کمک آنها می توانید "نقاط بازیابی" ایجاد کنید که در هر زمان در صورت بروز خطا یا خرابی می توانید سیستم مهمان را "بازگردانید".

Windows Virtual PC - یک ماشین مجازی از مایکروسافت

کامپیوتر مجازی ویندوز- یک ماشین مجازی که فقط و منحصراً با ویندوز کار می کند. نصب لینوکس، MacOS و سایر سیستم عامل ها پشتیبانی نمی شوند.

رایانه مجازی به شما امکان می دهد چندین مختلف را اجرا کنید کپی های ویندوزروی یک کامپیوتر در عین حال، می توانید آنها را یک اولویت تعیین کنید، به طوری که در حالت خودکاربرای نیازهای یک ماشین مجازی خاص تخصیص دهد مقدار زیادمنابع بقیه را کند می کند.

یک پلتفرم مجازی ماشین مجازی PC نقطه ضعف اصلی آن است. با این حال، اگر می‌خواهید فقط برنامه‌های در حال اجرا در ویندوز را آزمایش کنید، این موضوع مهم نیست. برخی از اشکالات را می توان کمتر کاربردی و راحت تر از رابط VirtualBox در نظر گرفت. در غیر این صورت، رایانه مجازی یک ابزار کاملاً قابل اعتماد است که به شما امکان می دهد ماشین های مجازی را با عملیات ایجاد کنید سیستم های مایکروسافتپنجره ها.

ایستگاه کاری VMware - برای کارهای جدی

VMware Workstation یک برنامه مجازی سازی قدرتمند، پولی و بسیار قابل اعتماد است که از ویندوز و لینوکس پشتیبانی می کند. برای مجازی سازی MacOS، این دستگاه در نظر گرفته نشده است.

VMware Workstation به دلیل قابلیت اطمینان بالا و گسترده ترین عملکرد، اغلب نه تنها برای آزمایش، بلکه برای عملکرد مداوم ماشین های مجازی به عنوان سرور نیز استفاده می شود، خواه فایروال باشد که شبکه یک سازمان را از اینترنت جدا می کند یا حتی یک سرور پایگاه داده. .

VMware Workstation بسیار قابل تنظیم است که شامل بسیاری از گزینه ها و گزینه های سخت افزاری می شود اتصالات شبکهبرای کار با اینترنت این سیستم بهتر از سایرین است که می توانند برنامه های گرافیکی را بر روی ماشین های مجازی اجرا کنند، زیرا دارای شتاب دهنده مجازی سه بعدی ویژه برای گرافیک با کیفیت بالا است.

رابط کاربری VMware Workstation کاملاً سازماندهی شده است، بنابراین عادت کردن به همه عملکردهای غنی آن بسیار آسان است. این برنامه به طور کامل از زبان روسی پشتیبانی می کند.

لازم به ذکر است که VMware Workstation یک "برادر کوچک" رایگان دارد - پخش کننده VMWare. پخش کننده نمی داند چگونه ماشین های مجازی ایجاد کند، اما به شما اجازه می دهد که قبلاً در VMware Workstation ایجاد شده است. این برنامه در آزمایش موارد مفید خواهد بود، زمانی که، برای مثال، توسعه دهنده برخی از سیستم خودکارآن را به صورت تصویری از یک ماشین مجازی برای بررسی منتقل می کند. این عمل روز به روز رایج تر می شود، زیرا کاربر را از اجرای برنامه ناآشنا نجات می دهد.

که در اخیراشما اغلب می توانید مقالاتی در مورد ماشین های مجازی در وب ببینید. بیشتر اطلاعات موجود در اینترنت در مورد انواع مختلفماشین های مشابه، لینک های دانلود آنها و اطلاعات مشابه. یک کاربر ساده اغلب نمی تواند بفهمد که چیست و برای چیست.

ماشین های مجازی خاص هستند برنامه های کامپیوتری، که مستقیماً از سیستم عامل اجرا می شوند. این برنامه ها نوعی شبیه ساز برای کامپیوتر هستند. آنها دارند:

• هارد دیسک (یعنی یک مکان مشخص شده بر روی هارد دیسک کامپیوتر)؛
• بایوس؛
• CD-ROM (کامپیوتر کاربر یا نمونه ISO متصل)؛
• آداپتورهای شبکه (برای اتصال با کامپیوتر، منابع شبکهو ماشین های مجازی دیگر).

درست مانند یک کامپیوتر واقعی، یک سیستم عامل را می توان روی یک ماشین مجازی نصب کرد (و فرقی نمی کند کدام یک باشد). بنابراین، کاربر این فرصت را خواهد داشت که سیستم عامل های مختلف را بدون ترک سیستم عامل (دائمی) خود آزمایش کند.

کاربر بدون هیچ مشکلی قادر به تبادل فایل بین سیستم عامل مهمان و اصلی خواهد بود. اجرا شد این اقدامبه سادگی با کشیدن و رها کردن فایل ها از مدیر فایلمشتری به پنجره مهمان (یا بالعکس). استفاده از ماشین مجازی برای تست بسیار راحت است نصب اتوماتیک. برای این تصویر ISO قابل بوتبه جای CD-ROM متصل می شود (این کار در تنظیمات ماشین مجازی انجام می شود)، پس از آن نصب سیستم شروع می شود (و همچنین در یک کامپیوتر معمولی).

در یک شبکه اداری یا شرکتی، به عنوان مثال، از ماشین های مجازی برای نصب استفاده می شود سرور مجازی. چنین سروری به طور انحصاری توسط یک سازمان برای اهداف خاصی استفاده می شود (به عنوان مثال، برای تبادل فایل بین کارمندان، ذخیره اطلاعات ارزشمند). که در این موردبهتر است از دو ماشین مجازی برای ارائه استفاده کنید حداکثر امنیتسرور

ماشین‌های مجازی مدت‌هاست که وجود داشته‌اند مدیران شبکهبرای آزمایش نرم افزار، که ممکن است از یک منبع نامعتبر به دست آید و بنابراین بالقوه خطرناک است. چنین برنامه هایی بر روی یک ماشین مجازی اجرا می شوند، نه روی یک ماشین واقعی، و بر این اساس برای شناسایی ویروس های مخرب اسکن می شوند. با کمک ماشین‌های مجازی، می‌توانید گره‌های جداگانه‌ای ایجاد کنید که انواع ویروس‌ها را با هدف از بین بردن گره‌های اصلی شناسایی و «گرفتار» کنند. شبکه محلی. همچنین، ماشین‌های مجازی می‌توانند ویروس‌های «گرفتار» را به سرورهای شرکت‌های تخصصی که در خنثی‌سازی آن‌ها و توسعه برنامه‌هایی برای جلوگیری از آن‌ها نقش دارند، انتقال دهند.