Как работает виртуальная машина: Пишем собственную виртуальную машину / Хабр

Как работают виртуальные машины — Журнал «Код»

Недавно мы рассказывали о том, что такое виртуализация и как работают виртуальные машины. В продолжение темы мы нашли четыре виртуальные машины, которые можно запустить и кайфовать оттого, что у вас есть компьютер внутри компьютера. 

А на иллюстрации изображён караван из Tesla Cybertruck — в каком-то смысле это тоже виртуальная машина: за неё уже заплатили, её уже все видели, но никто ещё на ней не ездил.

Встроенная виртуальная машина Windows

Оказывается, в Windows давно встроена своя виртуальная машина, которая позволяет устанавливать практически любые операционные системы. Правда, чтобы эта технология работала, у вас должна быть установлена 64-битная Windows одной из версий: профессиональная, корпоративная или версия для образовательных учреждений.

Для установки виртуальной машины Windows 10 найдите и запустите программу «Диспетчер Hyper-V», а потом выберите в меню «Действие» → «Создать» → «Виртуальная машина». После этого придумайте название машине, подберите ей нужные параметры оперативной памяти и процессорной мощности и выберите место, где будет находиться её виртуальный жёсткий диск.

На последнем шаге нужно выбрать образ установочного диска, откуда будет устанавливаться гостевая система. Обычно это файлы с расширением .iso, но могут попадаться иногда и совсем экзотические форматы. После этого начнётся обычная установка новой операционной системы в виртуальную машину.

Как устроены файлы

👉 Про образы дисков и про то, как с ними работать, у нас есть целая статья — почитайте, если вдруг пропустили.

Размер виртуального диска не может превышать размер настоящего диска, который стоит в основной системеУстановка Windows в виртуальной машине внутри другой Windows

То же самое можно сделать из командной строки Windows Power Shell — результат тот же самый, но тут уже есть работа с кодом и тонкие настройки:

# Имя виртуальной машины
$VMName = 'TESTVM'
# Название нового виртуального свитча, чтобы машина могла тоже выходить в интернет
$Switch = 'External VM Switch'
# Пусть к образу установочного диска
$InstallMedia = 'C:\Users\Administrator\Desktop\en_windows_10_enterprise_x64_dvd_6851151. iso'
# Создаём новую виртуальную машину
New-VM -Name $VMName -MemoryStartupBytes 2147483648 -Generation 2 -NewVHDPath "D:\Virtual Machines\$VMName\$VMName.vhdx" -NewVHDSizeBytes 53687091200 -Path "D:\Virtual Machines\$VMName" -SwitchName $Switch
# Добавляем DVD-привод
Add-VMScsiController -VMName $VMName
Add-VMDvdDrive -VMName $VMName -ControllerNumber 1 -ControllerLocation 0 -Path $InstallMedia
# Подключаем образ диска в виртуальный привод
$DVDDrive = Get-VMDvdDrive -VMName $VMName
# Указываем, что после запуска загрузка будет идти с DVD
Set-VMFirmware -VMName $VMName -FirstBootDevice $DVDDrive

VMware Workstation 

Официальный сайт

Платформы: Windows, Linux, MacOS, UNIX.

Универсальная программа, которая работает везде и позволяет создавать виртуальные машины для любых операционных систем. Можно настроить и запустить одновременно несколько виртуальных машин, связать их в сеть или подобрать свои параметры для каждой машины. Единственный минус этой программы — её цена.

Окно настроек при создании новой виртуальной машины

Parallels Desktop

Официальный сайт

Платформа: MacOS

Раньше компания Parallels делала виртуальные машины и для Windows, но последние 10 лет она сосредоточилась только на версии для MacOS, которая называется Parallels Desktop.

Так как эта машина запускается только в одной операционной системе, то это позволило разработчикам оптимизировать её по максимуму: добавить полную поддержку процессоров Apple M1, DirectX11 и OpenGL, чтобы в виртуальной системе можно было играть в Windows-игры. 

Получается, что если у вас мак и вам нужна виртуальная машина, то проще всего поставить Parallels Desktop и сразу получить максимальную совместимость со своей системой.

VirtualBox

Официальный сайт

Платформы: Windows, Linux и MacOS для процессоров Intel.

Бесплатная виртуальная машина с открытым исходным кодом. Чаще всего её используют в Linux-среде или, наоборот, для установки Linux-дистрибутивов.  

Если нужно получить базовое представление о виртуальных машинах, то VirtualBox вполне подходит. А для задач посложнее лучше выбрать продукты Parallels или VMware.

При желании сюда можно установить даже виртуальный Андроид и ChromeOS

Текст:

Михаил Полянин

Редактор:

Максим Ильяхов

Художник:

Даня Берковский

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Соцсети:

Алина Грызлова

Для чего предназначена виртуальная машина? А также как правильно создать виртуальную машину

• Что такое виртуальная машина 
• Зачем нужна виртуальная машина и виртуализация
• Преимущества и недостатки использования виртуальной машины
• Популярные виртуальные машины
• Как создать виртуальную машину VirtualBox
• Как установить операционную систему в VirtualBox

В этой статье мы расскажем, что называется виртуальной машиной и для чего предназначена эта программа, а также покажем, как устанавливать VirtualBox.

Виртуальные машины с каждым годом все больше набирают популярность. Такой рост объясняется двумя основными причинами:

• появление множества разных операционных систем со своими требованиями к параметрам компьютера,
• увеличение затрат на администрирование и сложность обслуживания компьютеров с несколькими ОС (обеспечение надежности и безопасности работы).

Что такое виртуальная машина 

Иногда требуется установить программу, созданную для ОС, которой нет на устройстве. Для этого можно воспользоваться технологией виртуализации. Виртуализация ― это возможность запуска нескольких операционных систем на одном физическом устройстве. То есть виртуальная машина позволяет создать на одном компьютере ещё один компьютер. Технология использует ресурсы устройства (память, процессор, устройство ввода и вывода), но при этом работает как отдельный компьютер. 

Операционная система, на базе которой создаётся новая среда, называется хост-системой (host), а дополнительная операционная система — гостевой.

Виртуализация создается при помощи двух элементов: виртуальной машины и гипервизора.

Виртуальная машина (ВМ или VM) — программа, с помощью которой можно создать гостевую операционную систему на компьютере.

Гипервизор — программа, которая управляет физическими ресурсами вычислительной машины и распределяет эти ресурсы между несколькими различными операционными системами, позволяя запускать их одновременно. Благодаря гипервизору операционные системы не мешают друг другу. 

Есть три вида гипервизоров:

1. Аппаратный. Такие гипервизоры используют Hyper-V, KVM, ESXi. Xen. Аппаратный гипервизор устанавливается прямо на «железо» и выполняет функции эмуляции физического аппаратного обеспечения. То есть такой гипервизор является минимальной операционной системой.

2. Хостовый гипервизор запускается на обычной ОС, как и другие приложения в системе. В этом случае гостевая ОС выполняется как процесс на хосте, а гипервизор разделяет гостевую ОС и ОС хоста. Примеры гипервизоров этого типа: VMware, VirtualBox и Parallels Desktop для macOS.

3. Гибридный. Смесь аппаратного и хостового гипервизора. Аппаратными средствами управляет первый тип гипервизора. Хостовый работает с остальными аппаратными компонентами. Такой вид управления имеет Hybrid, Type-1+.

Зачем нужна виртуальная машина и виртуализация

Для чего используют виртуализацию:

• Чтобы загружать программы и компьютерные игры, которые предназначены для определенной ОС. Например, программы для Windows можно устанавливать на macOS;
• Чтобы устанавливать две и более операционные системы на одном физическом устройстве. Например, на вашем компьютере установлена операционная система Windows 7, а на виртуальную машину вы установили Linux;
• Для тестирования. Иногда разработчикам нужно узнать, корректно и безопасно ли работает приложение в другой ОС, например в разных версиях Windows. Покупать или арендовать для этого несколько физических серверов и устанавливать на них разные ОС долго, дорого и сложно; 
• Чтобы запускать программы, которые не совместимы с основной ОС. Например, применять Windows-программы на macOS или Linux;
• Для безопасного запуска приложения (программы), которое не вызывает доверия. Простыми словами, если файл заражен, то он не сможет атаковать основную ОС;
• Чтобы эмулировать компьютерные сети и сложные среды, не настраивая виртуальную машину каждый раз. Можно сохранить настройки и продолжить с того этапа, где остановились.

Преимущества:

1. Сохранение текущего состояния машины. Если нужно выключить ПК или перейти к другой задаче, то машина сохранит все настройки. При следующей загрузке ВМ откроется в том состоянии, в котором находилась в момент выключения.

2. Создание снапшота при тестировании нестабильной программы. Если при тестировании софта произошла критическая ошибка, можно откатить ВМ до предыдущего состояния. По сравнению с основной системой, для виртуальной машины выделяется меньше места на дисковом пространстве, благодаря этому откат системы происходит быстрее.

3. Машину можно сохранять или дублировать как изолированную среду. Её можно будет запустить позднее или скопировать на другой ПК со всеми заданными конфигурациями.

4. Для переподключения на другую ОС не нужно перезагружать компьютер.

Недостатки:

1. Для одновременного запуска на ВМ нескольких операционных систем, нужно иметь соответствующие аппаратные ресурсы.

2. ОС в виртуальных машинах работают медленнее. Несмотря на постоянное развитие ВМ, работа виртуальных ОС ниже традиционных.

3. Виртуальная платформа поддерживает не весь функционал устройства. Например, VMware поддерживает USB 3.0, контроллеры портов COM и LPT и приводы CD-ROM, но виртуализация видеоадаптеров и поддержка функций ускорения трехмерной графики пока малодоступны.

Популярные виртуальные машины

Самыми популярным виртуальным машинам являются:

• VMware,
• VirtualBox,
• Microsoft Hyper-V,
• Parallels Desktop.

VMware

VMware — одна из самых популярных виртуальных машин для крупных задач. VMware имеет 2 вида: Player (бесплатная версия) и Workstation (платная версия). Для macOS есть специальная версия VMware Fusion и VMware Fusion Pro.

Особенности:

• высокая надежность и функциональность,
• поддерживает USB 3.0, CD/DVD-диски и сетевые интерфейсы,
• до 8 ГБ оперативной памяти для одной виртуальной машины,
• понятный интерфейс,
• бесплатная версия VMware Player поддерживает ВМ, которые были созданы на платной версии VMware Workstation,
• поддержка 3D-графики и DirectX 10,
• поддерживает EFI.

VirtualBox

VirtualBox — простой и бесплатный инструмент для виртуализации от компании ORACLE. Можно установить самые популярные операционные системы (Windows, Linux-подобные ОС, FreeBSD, macOS). Также VirtualBox может работать с VM, которые были созданы в платной версии VMware Workstation.

Особенности:

• можно управлять через графический интерфейс и командную строку,
• интуитивно понятный интерфейс даже для новичков,
• можно подключать USB-устройства к виртуальным компьютерам и работать с ними напрямую,
• есть комплект SDK,
• поддерживает протокол удалённого доступа RDP.

Microsoft Hyper-V

Microsoft Hyper-V — VM для Windows 10. Не работает на других ОС.

Особенности:

• можно переносить файлы с основного ПК на виртуальный и обратно,
• можно соединить виртуальный и реальный компьютеры по сети,
• привычный интерфейс для пользователей Microsoft,
• встроена в Windows 10 (Pro, Enterprise, и Education),
• поддерживает старые версии Windows.

Parallels Desktop

Parallels Desktop — платная программа для создания виртуальной машины на macOS. 

Особенности:

• можно эмулировать операционные системы Windows, Linux, разные версии MacOS и другие ОС,
• можно переносить информацию с ПК на виртуальную машину,
• может работать с USB-накопителями, клавиатурами и мышками напрямую, 
• для виртуальных ОС есть персональный голосовой помощник Cortana.

Несмотря на развитость всех программ для виртуализации, самым часто используемым инструментом является VirtualBox. Он нашел свое применение частными лицами и организациями. Далее мы рассмотрим, как создать VM и установить операционную систему в программе VirtualBox. 

Как создать виртуальную машину VirtualBox

1. Скачайте и установите VirtualBox на компьютер.

2. Откройте панель управления Oracle и нажмите Создать:

       3. Введите название виртуальной машины (имя может быть любое). Кликните Далее:

       4. Укажите объём памяти для машины. Для этого сдвиньте ползунок вправо. Нажмите Далее:

       5. Выберите пункт «Создать новый виртуальный жёсткий диск» и кликните Создать:

       6. Укажите тип файла «VDI (VirtualBox Disk Image)» и нажмите Далее:

      7. Выберите формат хранения «Динамический виртуальный жёсткий диск». Нажмите Далее:

      8. Укажите объём жёсткого диска 20 ГБ. Кликните Создать:

Готово, вы создали ВМ на VirtualBox. Теперь переходите к установке операционной системы:

Как установить операционную систему в VirtualBox

Рассмотрим, как установить операционную систему на примере Ubuntu 20.04. 

1. Скачайте дистрибутив Ubuntu на компьютер.

2. Откройте панель управления Oracle и нажмите Настроить:

       3. Перейдите в раздел Система. На вкладке «Материнская плата» поставьте галочку напротив пункта «Гибкий диск»:

       4. На вкладке «Процессор» выберите 2 ядра:

       5. Перейдите в раздел Дисплей. Поставьте галочку напротив пункта «Включить 3D-ускорение» и передвиньте ползунок вправо, чтобы выделить максимально возможный объём видеопамяти:

      6. Перейдите в раздел Носители и выберите «Пусто». Затем нажмите на иконку Диск — Выбрать образ оптического диска. Загрузите дистрибутив Ubuntu, который вы скачали на первом шаге.

      7. После загрузки кликните Ок:

     8. На главной странице нажмите Запустить:

      9. Подождите, пока загрузится машина:

     10. В приветственном окне выберите язык:

     11. Нажмите установить Ubuntu:

      12. Выберите раскладку клавиатуры «Russian». Нажмите Продолжить:

     13. Выберите пункты «Обычная установка» и «Загрузить обновления во время установки Ubuntu». Затем кликните Продолжить:

       14. Выберите тип установки «Стереть диск и установить Ubuntu» и нажмите Установить:

Затем кликните Продолжить:

       15. Назначьте нужный регион и нажмите Продолжить:

       16. Зарегистрируйтесь. Задайте имя и пароль, остальные поля будут заполнены автоматически. Нажмите Продолжить:

       17. Дождитесь окончания установки и кликните Перезагрузить:

      18. Дождитесь перезагрузки и нажмите Enter:

       19. Выберите учётную запись, которую вы создали на шаге 15:

       20. Введите пароль, который вы задали при создании учётной записи:

       21.  Примите предлагаемые настройки или нажмите Далее в правом верхнем углу экрана:

Готово, вы установили ОС Ubuntu 20. 04 и можете приступать к работе:

Теперь вы знаете, что делает виртуальная машина и какими ресурсами виртуальной машины можно управлять с помощью программы VirtualBox.

 

Что такое виртуальная машина и как они работают [обновлено]

В этом подробном руководстве мы обсудим виртуальную машину, как она работает, ее плюсы и минусы, а также лучшие способы настройки виртуальных машин.

Сегодня большинство компаний используют ту или иную форму виртуализации.

Фактически, статистика показывает, что более 90 процентов предприятий используют виртуализацию серверов. В частности, виртуальные машины предлагают предприятиям множество ИТ-преимуществ, таких как масштабируемость, гибкость, сокращение накладных расходов, времени простоя, энергопотребления и т. д.

Но что такое виртуальная машина и чем она так ценна? Давайте посмотрим на некоторые интересные ответы на распространенные проблемы с виртуальными машинами.

Содержание

Что такое виртуальная машина?

Виртуальная машина (ВМ) — это виртуализация или эмуляция физической компьютерной системы. Он обеспечивает все функции реального физического компьютера, но не является материальным физическим объектом, а только его эмуляцией.

Виртуальная машина (ВМ), также называемая «гостевой», создается на физическом компьютере, называемом «хост», с использованием таких ресурсов, как ядро ​​ЦП и память компьютера. Лучше всего понять виртуальную машину можно с двух точек зрения: серверная часть (как она работает) и внешняя часть (что испытывает пользователь виртуальной машины) .

Как работают виртуальные машины

ВМ создается на физической машине, обычном сервере с физическими компьютерными компонентами, такими как ядра ЦП, материнская плата, ОЗУ, диски для хранения данных, графический процессор и т. д. В зависимости от типа гипервизора на этом сервере либо установлена ​​операционная система (ОС), либо он работает с гипервизором без операционной системы.

Гипервизор включает виртуализацию. Это программное обеспечение, которое помогает создавать, запускать и управлять виртуальными машинами и базовыми общими физическими ресурсами. Это позволяет физической машине запускать на ней несколько виртуальных машин.

Начните мониторинг инфраструктуры вашего приложения, установив его в один клик.

С помощью гипервизора ИТ-администратор запускает новые виртуальные машины и выделяет им физические ресурсы. Он отслеживает использование ресурсов и изолирует виртуальные машины. Каждая виртуальная машина имеет свою ОС (у нее также могут быть разные операционные системы), а гипервизор облегчает связь между операционной системой виртуальной машины и базовым физическим сервером.

Использование ресурсов в виртуальной среде является гибким, что означает, что гипервизор может легко помочь увеличить или уменьшить ресурсы, выделенные виртуальной машине. Таким образом, гипервизоры создают несколько виртуальных машин (или виртуальных серверов) на одном физическом сервере. Каждая виртуальная машина представляет собой автономный компьютер с операционной системой и ресурсами (заимствованными из базовых физических ресурсов).

Как конечные пользователи воспринимают виртуальную машину

С точки зрения пользователя виртуальная машина работает так же, как одиночная физическая машина .

Интерфейсные пользователи могут получать доступ к отдельным виртуальным машинам так же, как и в обычной однокомпьютерной среде. Пользователи входят в систему, чтобы увидеть главный экран и получать доступ, загружать, хранить, обновлять и управлять файлами, приложениями и данными так же, как на одном физическом компьютере.

Почему виртуальные машины?

Виртуальная машина (ВМ) не требует никаких новых компонентов; он просто делится тем, что доступно. Это позволяет предприятиям выделять несколько машин, не занимая при этом много места на сервере, не покупая несколько физических компонентов и не получая много других преимуществ.

Эффективное использование ресурсов

Большинство приложений одновременно используют только небольшое количество доступных физических ресурсов. Создавая виртуальные машины, вы можете разделить физические ресурсы и обеспечить их оптимальное использование несколькими приложениями, работающими на разных виртуальных машинах.

Безопасность

Виртуальная машина изолирована от хоста сервера, ОС и других ВМ. Это означает, что он действует как среда песочницы, изолированная система, которая не влияет на другие виртуальные машины или хосты во время нарушения безопасности. Любая вредоносная активность изолирована для отдельной виртуальной машины и обеспечивает лучшую безопасность организации.

Предприятия также используют виртуальные машины для тестирования программного обеспечения, приложений и обновлений перед их развертыванием в производственной среде. Вы можете использовать виртуальные машины для проверки влияния нового программного обеспечения или обновлений, не затрагивая другие системы в производственной среде.

Репликация виртуальных машин помогает при резервном копировании данных и аварийном восстановлении, добавляя еще один уровень безопасности данных. Производственные виртуальные машины можно легко и быстро дублировать. Эти дубликаты переносятся на другие физические серверы и сохраняются как резервная копия для аварийного восстановления.

Переносимость

Виртуальные машины можно легко перенести с одного физического сервера на другой следующими способами:

• Холодная миграция: Отключено и перенесено 
• Горячая миграция: Миграция во время работы для обеспечения бесперебойной работы

Это позволяет компаниям легко перемещать серверы и центры обработки данных или мигрировать из локальной среды в облако.

Облако IaaS

Облачная модель «инфраструктура как услуга» (IaaS) включает предоставление вычислительных ресурсов по запросу, а виртуальные машины позволяют вам делать именно это. Возможно, вы не хотите становиться поставщиком облачных услуг IaaS, но ваша ИТ-команда может предоставлять вычислительные ресурсы командам, когда они в них нуждаются.

Экономичность

Использование виртуальных машин является экономичным процессом с точки зрения использования внутренних (таких как хранилище и ОЗУ) и внешних (пространство в серверной комнате и утилиты) ресурсов. Виртуальные машины позволяют размещать несколько серверов и приложений на одном физическом сервере вместо отдельных серверов, сокращать использование пространства и утилит, а также оптимизировать использование ресурсов.

Масштабируемость

Новые виртуальные машины можно создавать мгновенно, а существующие легко клонировать, что дает возможность быстро развертывать новые серверы в соответствии с потребностями бизнеса. Это делает масштабирование более эффективным и быстрым, чем при использовании физических серверов.

Распределение физических ресурсов также может быстро увеличиваться или уменьшаться в зависимости от использования и потребностей, что позволяет быстрее масштабировать отдельные серверы виртуальных машин.

Преимущества использования виртуальных машин

Виртуальные машины предлагают несколько больших преимуществ и позволяют компаниям оптимизировать свои ресурсы и бесперебойно функционировать. Некоторые из их известных преимуществ:

Снижаются требования к физическому оборудованию и пространству

Один сервер с 16 ядрами и 64 ГБ ОЗУ имеет размеры примерно 20 x 2 x 30 дюймов и может легко поддерживать 30 виртуальных машин. Организации могут значительно сократить физическое оборудование и пространство на сервере с помощью виртуальных машин.

Активы управляются из центрального места

Всеми виртуальными машинами и хостами в кластере можно управлять из центрального места с помощью таких решений, как Microsoft Virtual Machine Manager. Это дает вам высокую видимость и доступ ко всей архитектуре. Диспетчер виртуальных машин объединяет функциональные возможности гипервизора и позволяет управлять всеми виртуальными машинами из одного места.

Сокращает выбросы углекислого газа

Запуск нескольких виртуальных машин на одном физическом сервере помогает оптимизировать ресурсы и требует меньше физических серверов. Наконец, уменьшенный размер кластера серверов снижает потребление энергии и полезности.

Быстрое аварийное восстановление

Время, необходимое для включения виртуальных машин, их миграции между серверами и переноса приложений между виртуальными машинами, намного меньше, чем для физических серверов. В случае аварийного восстановления вы можете гораздо быстрее запускать службы на резервной виртуальной машине и минимизировать время простоя.

Быстрое и простое масштабирование

После того как вы настроите свою ИТ-инфраструктуру с физическими серверами, масштабирование архитектуры будет намного проще и быстрее с помощью виртуальных машин. Когда вашему бизнесу нужно больше машин, вам нужно раскрутить новые виртуальные машины за считанные секунды. А когда виртуальным машинам требуется больше вычислительной мощности, вы можете легко и быстро увеличить выделение ресурсов без простоев.

Выполнение обновлений просто

Выполнение обновлений системы и программных исправлений на кластере физических серверов требует много времени и труда. Однако с помощью виртуальных машин вы можете развертывать обновления и исправления одновременно из одного места.

Совместимость вперед

Вам не нужно беспокоиться о совместимости при обновлении оборудования, так как операции виртуальных машин (кроме производительности) не затрагиваются, а все ваши приложения зависят только от своей основной виртуальной машины.

Используйте ПО промежуточного слоя для анализа, диагностики и прогнозирования проблем во всем стеке.

Минусы использования виртуальных машин

Виртуальные машины имеют свои недостатки, которые могут сделать их реализацию несколько сложной и утомительной. Некоторые из этих недостатков:

• Стоимость приобретения может быть высокой. Хотя виртуальные машины в долгосрочной перспективе экономят ваши деньги, первоначальные инвестиции могут быть выше, поскольку вам необходимо покупать высокопроизводительные серверы для размещения нескольких виртуальных машин и приобретать различные лицензии.
• Установка может быть сложной. Настройка полной виртуальной архитектуры с машинами, сетями и маршрутизацией может быть немного сложной.
• Аппаратная кластеризация. Использование меньшего количества физических серверов означает, что большая часть ваших ресурсов находится в одном месте, что может привести к единой точке отказа в случае аварии.
• Производительность может быть снижена. Если вы не выделяете ресурсы разумно, вы можете разогнать физический сервер, что может вызвать проблемы с производительностью для всех размещенных виртуальных машин.

5 способов настроить виртуальную машину

Для настройки виртуальной машины сначала нужен доступ к физическому серверу с установленным гипервизором. Вот пять основных вариантов настройки виртуальной машины.

AWS

Amazon Web Services (AWS) — это служба облачных вычислений Amazon. Он работает на основе оплаты по факту использования, когда вы платите только за те ресурсы, которые используете. Настройка виртуальной машины на AWS включает в себя множество шагов, и вам необходимо подробное руководство по настройке виртуальных машин с помощью AWS.

Google Cloud Platform

Служба облачных вычислений Google, Google Cloud Platform, предлагает набор вычислительных услуг, к которым пользователи могут получить доступ через графический веб-интерфейс, называемый Google Cloud Console. Вы можете использовать руководство Google Cloud для разработки и запуска экземпляра виртуальной машины в Google Cloud.

Microsoft Windows 10

Коммерческая операционная система Microsoft Windows 10 позволяет пользователям создавать и развертывать виртуальные машины. Он поставляется с установочными файлами для Hyper-V (гипервизора Microsoft) для создания виртуальной машины Hyper-V в Windows 10.

Microsoft Azure

Azure — это служба облачных вычислений Microsoft. Вы можете получить доступ ко всем облачным службам через веб-портал Azure.

VMware

VMware, вероятно, является самой известной компанией, занимающейся технологиями облачных вычислений и виртуализации, и одной из первых компаний, успешно внедривших виртуализацию серверов на коммерческой основе. VMWare предоставляет облачную инфраструктуру со своим гипервизором VMware ESXi для создания и развертывания виртуальных машин на рабочей станции VMware.

Насколько следует полагаться на виртуальную машину?

Хотя виртуальные машины приносят множество преимуществ, они также создают уникальные ИТ-задачи, к которым бизнес должен быть готов. Виртуализация не освобождает вас от ИТ-администрирования; он просто обеспечивает технологически эффективный способ работы с вашей ИТ-инфраструктурой. Целесообразно разработать полный план виртуализации до внедрения виртуализации на предприятии.

Что такое виртуальная машина? Руководство по работе с виртуальными машинами

Что такое виртуальная машина?

Виртуальная машина (ВМ) — это программный компьютер, на котором работают другие операционные системы (ОС) и приложения, чем на главном компьютере. Например, вы можете запустить виртуальную машину Linux на компьютере с Windows.

Мощность компьютеров изменила мир в прошлом веке. Сегодня они обслуживают нашу критически важную инфраструктуру, бизнес-операции и многое другое. Точно так же виртуальные машины стали краеугольным камнем корпоративных вычислений в новом тысячелетии.

Несмотря на то, что технология виртуализации была запущена в 1960-х годах, только в 1999 году компания VMware выпустила свою рабочую станцию, и только виртуальные машины стали рыночным решением. Теперь Future Market Insight прогнозирует, что к 2033 году глобальный рынок виртуальных машин достигнет оценки в 177,3 миллиарда долларов. Глобальная цифровая трансформация, развитие облачных вычислений, экономия средств и расширение доступа к передовым технологиям способствуют росту рынка.

В этой статье подробно рассказывается о том, что такое виртуальная машина, чем она полезна, как работает и что следует учитывать при переходе к виртуализации.

Как работают виртуальные машины

Виртуальная машина — это автономный сервер, операции которого не зависят от аппаратного обеспечения, а вместо этого использует программное обеспечение. Администратор может запускать несколько «гостевых» виртуальных машин с их ОС и назначением с одного физического хост-сервера.

Для справки: операционные системы — это основное программное обеспечение, размещенное в аппаратном обеспечении для управления операциями машины. Однако, поскольку приложения — программы, разработанные для конечных пользователей, — зависят от ОС, родная ОС может ограничивать возможности пользователей по изучению других систем и приложений.

Как и хост-сервер, виртуальная машина содержит память, сетевой интерфейс, хранилище и выделенную мощность ЦП. Гипервизор отделяет гостевые ВМ друг от друга, а ресурсы физического хоста распределяются между ВМ по мере необходимости.

Преимущества и недостатки использования виртуальных машин

Некоторые преимущества использования виртуальных машин включают экономию средств, гибкость и переносимость. Виртуальные машины позволяют администраторам управлять сотнями виртуальных компьютеров с одного физического устройства. Виртуальная машина также может быстро перемещаться с одного физического устройства на другое.

Виртуальные машины работают так же, как и любой другой компьютер, но с частью физического оборудования. Так, например, администратор может запустить дюжину виртуальных машин со своего хост-компьютера, и каждая из них будет действовать как независимая ОС.

Уже популярный выбор для виртуализации серверов, развертывание виртуальных машин хорошо подходит для современных гибридных инфраструктур.

Благодаря этим преимуществам виртуальные машины стали использоваться во всех отраслях, работающих в облачных средах.

Однако многие из этих преимуществ также обнаруживают недостатки виртуальных машин. Хотя виртуальные машины могут многое, они, естественно, менее продуктивны, чем их автономные физические хосты, поскольку они получают от него всю свою мощность и вынуждены делиться огромным количеством ресурсов с другими гостевыми виртуальными машинами.

Краткий справочник плюсов и минусов виртуальной машины

Функция	Плюсы виртуальной машины	Минусы виртуальной машины
900 13 Производительность	ВМ могут запускать несколько ОС на одном физическом хосте, экономя место, затраты и обслуживание.	Стабильность, надежность и производительность виртуальных машин зависят от возможностей хоста.
Безопасность	Виртуальные машины могут обеспечить более высокий уровень безопасности за счет изоляции различных экземпляров программного обеспечения и предотвращения воздействия вредоносных программ на хост-систему.	Безопасность виртуальных машин подвержена разрастанию виртуальных машин, внешним атакам, таким как программы-вымогатели, настройка сети, контроль доступа, уровень доверия рабочей нагрузки и поставщики облачных услуг.
DevSecOps	Виртуальные машины — это экономичные ресурсы для тестирования, разработки и эксплуатации ресурсов облачных вычислений.	Виртуальные машины менее эффективны, чем настоящие машины, поскольку они имеют непрямой доступ к оборудованию. Это может повлиять на DevSecOps.
Доступность и совместимость	Можно быстро развертывать, обновлять или мигрировать различные версии виртуальных машин с различными аппаратными функциями, ОС и возможностями.	Виртуальные машины зависят от гипервизоров, программного обеспечения, которое управляет виртуальными машинами и их ресурсами, и могут возникать проблемы с совместимостью или надежностью.

Вам нужна виртуальная машина?

Вы когда-нибудь хотели больше одного компьютера? Старый компьютер быстро обесценивается, и вы хотите сохранить его содержимое? Вы разрабатываете приложение одновременно для Windows, Mac и Linux?

Если эти вопросы относятся к вам, виртуальная машина может стать ценным дополнением к вашему набору технологических инструментов. От создания армии компьютеров до сохранения старых данных и разработки приложений, работающих в разных операционных системах, виртуальные машины могут делать все это и многое другое.

Еще одной привлекательной чертой виртуализации является то, как она влияет на запасы и затраты. Организации могут сократить расходы, увеличить коэффициент использования и уменьшить проблемы с аппаратным обеспечением, используя лишь небольшую часть аппаратного обеспечения, включая диски, дисководы и серверное оборудование.

Виртуальные машины наиболее важны для центров обработки данных, разработчиков программного обеспечения и ИТ-организаций. Однако их также можно использовать на ПК и ноутбуках конечных пользователей для изоляции рабочих нагрузок или приложений.

Типы виртуальных машин

Существует два основных типа виртуальных машин: виртуальные машины процессов и виртуальные машины системы. Системные виртуальные машины создают полную виртуальную среду ОС, практически идентичную стандартному физическому компьютеру, в то время как виртуальные машины процессов только временно имитируют ОС с целью запуска определенного приложения или процесса.

Вот более подробное сравнение этих двух типов виртуальных машин:

Виртуальные машины и контейнеры

Контейнеры и виртуальные машины часто путают, поскольку они запускают изолированные приложения с одной платформы . Они отличаются размером, скоростью, производительностью рабочей нагрузки и интеграцией в хост-компьютер.

Хотя виртуальные машины могут эмулировать аппаратное обеспечение компьютера и измерять данные в гигабайтах, контейнеры обычно содержат только одно приложение или процесс в мегабайтах. Облегченные контейнеры имеют естественное преимущество перед виртуальными машинами в скорости и развертывании микросервисов. Для сравнения, виртуальные машины лучше подходят для управления большими рабочими нагрузками и приложениями.

Чтобы узнать больше о виртуальных машинах и контейнерах, прочитайте наше руководство по виртуализации и контейнеризации.

Как развернуть виртуальную машину

Технология развертывания виртуальной машины — это программный механизм, известный как гипервизор. Гипервизор, расположенный между оборудованием и гостевыми виртуальными машинами, работает на физической хост-машине и контролирует существующие виртуальные машины. Не только для виртуализации серверов, гипервизоры также способны виртуализировать приложения, хранилище и рабочие столы.

Развертывание гипервизора предлагает администраторам необходимые возможности управления, а также возможность реализовать микросегментацию. Еще одна разработка, набирающая обороты, — это продажа устройств со встроенным гипервизором, таким как виртуальная машина на основе ядра (KVM) для Linux. Ведущие поставщики гипервизоров включают VMware, Microsoft и Red Hat.

8 вариантов использования виртуальных машин

Поскольку гибкость является одним из основных преимуществ виртуальных машин, существует огромное количество потенциальных вариантов использования. Некоторые популярные из них, которые вы можете рассмотреть, включают оптимизацию использования емкости, запуск устаревшего программного обеспечения и различных ОС, моментальные снимки на уровне системы и изолированные среды для исследования и настройки.

Оптимизация использования емкости

Возможно, самым значительным преимуществом внедрения виртуальных машин является увеличение емкости для хранения, приложений и обработки. Виртуализация дает возможность уплотнить рабочие нагрузки и, следовательно, уменьшить физические пространства, в которых они находятся, а также количество необходимого оборудования и накладных расходов. С меньшими локальными размерами организации могут управлять больше, чем когда-либо прежде.

Запуск устаревшего программного обеспечения

Устаревшие программные приложения могут стать несовместимыми с более новыми версиями ОС или недоступными для сотрудников организации. Это может быть связано с преднамеренной миграцией ИТ-командой или отказом от поддержки со стороны разработчиков программного обеспечения. В любом случае желание персонала использовать устаревшие приложения не является препятствием для сделки. С виртуальными машинами пользователь может воссоздать среду, необходимую для работы программы, поддержка которой прекращена.

Использование разных операционных систем

Наиболее распространенный вариант использования виртуальных машин — доступ к множеству различных ОС с одного физического хоста. Независимо от родной ОС хоста, способность ИТ-персонала создавать или копировать новые машины значительно упрощает разработку кросс-ОС.

Моментальные снимки системного уровня

При работе с виртуальными машинами пользователям будет полезна функция моментальных снимков для сохранения версии их гостевой машины. Эта функция позволяет клиентам сохранять состояние и данные, включая диски, память и карты виртуального сетевого интерфейса (VNI) их текущей системы. Пользователи могут создавать и управлять несколькими моментальными снимками для тестирования на своей виртуальной машине, но имейте в виду, что запуск виртуальной машины на моментальном снимке в течение длительного времени может привести к нестабильности и потере данных.

Разработка неродного программного обеспечения ОС

Постоянная тема виртуальных машин — их ценность для разработчиков и профессионалов, которым требуется много доступа к различным компьютерным системам. В то время как не так давно программистам приходилось делить свое время между типами устройств (например, настольные компьютеры и мобильные платформы), виртуальные машины открывают дверь для более быстрой и плавной разработки приложений для разных ОС.

Предоставление безопасной изолированной программной среды

Одной из особенностей безопасности виртуальных машин является то, что они являются изолированными средами внутри физических хостов. Поскольку они не являются независимыми компьютерами, использующими собственное оборудование, а их ОС и приложения не подключены к хосту или другим гостевым машинам, виртуальные машины могут быть отличным местом для тестирования подозрительных файлов, новых проектов и многого другого в изолированных условиях, не опасаясь причинения вреда. самой системы.

Исследование системы и доработка

В то время как у разработчиков может быть подробный план целей при использовании компьютера, энтузиасты технологий часто начинают использовать вообще без какого-либо плана. Имея руководство по эксплуатации, веб-руководство или что-то еще, многие пользователи хотят изучить возможности своего устройства. Для любознательных виртуальные машины предлагают площадку для экспериментов без последствий. Будь то изучение новой ОС или разборка компьютера, виртуальные машины дают заинтересованным пользователям пространство для изучения.

Репликация ВМ на другие машины

Поскольку один хост может обслуживать несколько виртуальных машин, легко понять, почему их так легко воспроизвести. Единственное предостережение в отношении этой функции заключается в том, что виртуальные машины ограничены пунктами назначения, обслуживаемыми их гипервизором. В противном случае виртуальная машина содержится в нескольких файлах и может быть перенесена на другие хосты.

Лучшие решения для виртуальных машин

Рынок виртуальных машин разнообразен, предлагает множество вариантов и новых компаний, предлагающих виртуальные машины. Microsoft, Red Hat, Canonical, Oracle, Linux Mint и IBM являются ведущими поставщиками виртуальных машин. Давайте рассмотрим три популярных предложения виртуальных машин.

Microsoft Azure

Виртуальные машины Microsoft Azure — одна из самых популярных служб облачных вычислений, которая позволяет пользователям создавать и запускать виртуальные машины по требованию. Azure предлагает различные варианты для различных рабочих нагрузок, включая ОС Windows и Linux, различные размеры и конфигурации, а также функции высокой доступности и масштабируемости.

Пользователи также могут получить выгоду от интеграции с другими службами Azure, такими как хранилище, сеть, безопасность и управление. Виртуальные машины Azure предоставляют пользователям больший контроль и гибкость в отношении своей облачной инфраструктуры, одновременно снижая затраты и сложность.

Цены

Microsoft Azure предлагает бесплатные виртуальные машины для Windows или Linux в течение 12 месяцев после создания новой учетной записи. После этого они предоставляют удобный, хотя и очень сложный, калькулятор стоимости для оценки ваших расходов.

Canonical Ubuntu

Виртуальные машины Canonical Ubuntu — это облачные экземпляры, работающие поверх популярных платформ, таких как Amazon Web Services (AWS) и Microsoft Azure. Они предлагают расширенные функции безопасности, соответствия требованиям и поддержки для предприятий и разработчиков, которым нужны надежные и масштабируемые решения. И они совместимы с ОС Linux, Windows и Mac.

Виртуальные машины Ubuntu Pro популярны, потому что они предоставляют ресурсы с открытым исходным кодом, предоставляя разработчикам полную свободу, а также снижая риски, связанные с открытым исходным кодом, с помощью обновлений, исправлений и исправлений, а также сертифицированных программных пакетов и инструментов от Canonical и ее партнеров.

Цены

Цены на виртуальные машины Ubuntu Pro начинаются с 25 долларов в год за один рабочий стол без поддержки или 300 долларов в год за полную круглосуточную поддержку. Для сервера с неограниченным количеством виртуальных машин цена начинается с 500 долларов в год без поддержки или 3400 долларов в год с полной поддержкой.

Red Hat Virtualization

Red Hat Virtualization (RHV) — это комплексная платформа виртуализации корпоративного уровня, которая позволяет запускать виртуальные машины и управлять ими в одиночной или кластерной инфраструктуре. Построенный на Linux, RHV предлагает высокую производительность, масштабируемость, безопасность и гибкость для ваших рабочих нагрузок.

RHV популярен, потому что он основан на открытых стандартах и ​​технологиях, таких как Linux, KVM и oVirt. RHV также интегрируется с другими продуктами и услугами Red Hat, такими как Ansible, Satellite и OpenShift, чтобы предоставить комплексное решение для вашей гибридной облачной среды.

Ценообразование

Цены RHV начинаются с 999 долларов США в год за гипервизор для его стандартного предложения или 1499 долларов США в год за гипервизор для дополнения Premium.

Итог: виртуальные машины обеспечивают операционную гибкость

Хотя виртуализация компьютеров восходит к 1960-м годам, распространение виртуальных машин — это явление 21-го века. Доступ к нескольким операционным системам и изолированным внутренним средам имеет решающее значение, поскольку разработка программного обеспечения и приложений стали приоритетными.

Предложение виртуальных машин:

• Операционная гибкость
• Централизованное управление
• Защита от аварийного восстановления
• Снижение накладных расходов и времени простоя
• Масштабируемость

Для обслуживания организаций, приложений и рабочих нагрузок завтрашнего дня виртуальные машины по-прежнему будут ценным компонентом повышения производительности бизнеса.