Хотелось ли вам когда-нибудь попробовать другую операционную систему (далее ОС), но при этом никак не изменять свою текущую?
Взгляните на ваше устройство, телефон или компьютер – современные вычислительные машины достигли аппаратной мощности, способной справляться со множеством параллельных и трудоёмких задач. Теперь представьте, что вы можете разделить аппаратные мощности своего компьютера между, например, несколькими операционными системами – словно отрезая кусочки от тортов с выведенными глазурью надписями “Процессор”, “Оперативная память”, “Долговременная память”, и передавая их гостям. Такой аппетитный пример неплохо иллюстрирует, как работает виртуализация - механизм, о котором пойдёт речь в этой статье.
Что это такое?
Простыми словами, виртуализация – это создание изолированной программной среды (или нескольких таких сред) в рамках одного и того же физического устройства.
У вашего компьютера есть определенные вычислительные ресурсы, предоставляемые его аппаратными компонентами. К ним чаще всего относятся:
- Процессор
- Оперативная память
- Долговременная память
Рядовой пользователь отдаёт все эти ресурсы одной операционной системе, которая в свою очередь запускает на этих ресурсах прикладное программное обеспечение (далее ПО).
Механизм виртуализации в свою очередь позволяет “отрезать” часть вычислительных ресурсов и развернуть поверх них другую операционную систему, способную работать изолированно от основной системы (хост-системы), но при этом параллельно с ней.
Как это работает?
В структуре виртуализации можно выделить три основных компонента:
- хост-система — это основная ОС, в рамках которой происходят создание и функционирование изолированной виртуальной среды;
- гостевая система — это ОС (или иная программа, процесс), которая работает внутри изолированной виртуальной среды;
- гипервизор — это программа (по сути, тоже ОС), с помощью которой осуществляются создание и управление виртуальной средой, распределение ресурсов между основной и гостевой ОС, их изоляция друг от друга.
Работает виртуализация следующим образом: гипервизор (размещенный в хост-системе или непосредственно поверх аппаратного обеспечения), разделяет вычислительные ресурсы компьютера, создавая виртуальную среду для работы гостевых систем. Он действует как посредник между виртуальными машинами и базовым оборудованием или операционной системой хоста. Гипервизоры координируют доступ к физической среде, чтобы несколько виртуальных машин имели доступ к собственной доле физических ресурсов.
Например, если виртуальной машине требуются вычислительные ресурсы, такие как вычислительная мощность компьютера, запрос сначала направляется гипервизору. Затем гипервизор передает запрос базовому оборудованию, которое выполняет задачу. Порой гостевые системы даже не подозревают, что работают в виртуальной, а не в реальной аппаратной среде, что позволяет использовать их без каких-либо ограничений.
Виртуализация позволяет изолировать системы – каждая система имеет доступ только к тем ресурсам, которые ей выделил гипервизор, и не может воздействовать на ресурсы других систем. Такой подход повышает общую безопасность, не допуская, например, распространения вредоносного ПО из гостевой системы в основную.
Как это используется?
Разумеется, такой мощный механизм, как виртуализация, нашёл множество применений в IT индустрии:
- В веб-хостинге виртуализация применяется для оптимизации расхода аппаратных мощностей платформ и уменьшения стоимости хостинговых услуг для владельцев сайтов – несколько операционных систем, запущенных на одном сервере, равномернее расходуют вычислительные мощности, позволяя минимизировать количество незадействованных ресурсов, что, в свою очередь, позволяет развернуть на одном сервере больше сайтов и веб-приложений.
- В разработке виртуализация позволяет на одной аппаратной платформе развернуть множество изолированных виртуальных сред для тестирования приложений. Так же появляется возможность тестировать приложение на одном компьютере, но в разных операционных системах.
- В кибербезопасности виртуализация позволяет создать изолированную среду, в которую можно запускать различные компьютерные вирусы и изучать их поведение.
- В игровой индустрии виртуализация позволяет создавать на мощных серверах виртуальные платформы для игр. Подключаясь к ним по интернету, пользователи могут играть в любые современные игры даже на маломощных ПК, ведь необходимые вычислительные мощности предоставляет сам сервер.
Вывод
Виртуализация своим появлением открыла множество возможностей для IT-индустрии, глубоко войдя в нашу жизнь – многие сайты разворачиваются на виртуальных машинах, геймеры используют удаленные виртуальные среды для доступа к самым свежим и требовательным новинкам игровой индустрии, а разработчики применяют её для тестирования разрабатываемого ПО. Вы прямо сейчас можете поэкспериментировать с виртуализацией – например, развернуть Linux поверх вашей домашней Windows с помощью Oracle VirtualBox (множество инструкций можно найти в интернете), чтобы изучить новую для себя операционную систему и заодно, все прелести виртуализации.