Презентация на тему Технологии виртуализации

будет работать быстро! (99%)
Когда требуется выполнить привилегированную операцию,

срабатывает ловушка, и VMM обрабатывает эту операцию в режиме ядра.
Проблема: полная виртуализация платформы x86 таким способом невозможна, так как некоторые инструкции ЦП для режима ядра, выполняющие чтение, разрешены не только в нулевом кольце
Возможные решения:
a) Перекомпилировать ОС и приложения, избегая этих 20 инструкций, т.е. исключить 20 «проблемных» инструкций.
b) Воспользоваться исполнением с трансляцией двоичного кода ( модифи-кация кода «на лету» во время выполнения на хосте).
c) Установить в гостевой системе VM Additions, что позволит модифицировать код в памяти VM.
d) Использовать аппаратную поддержку виртуализации (перехват инструкций в особом “кольце -1”).

Server

VMware Server и Microsoft Virtual Server

процессами базовой ОС и гостевой ОС
VMM переключает контекст между

этими процессами
Компьютер работает в контексте хоста либо VMM
На одном ЦП может работать только одна ОС
Сжатие кода нулевого кольца (ring 0) гостевой ОС

инструкций гостевой операционной системы в инструкции базовой ОС. Всегда

возможна, но работает очень медленно.
2. VM Additions
Специальная надстройка Virtual PC – Virtual Machine Additions для обмена данными между виртуальным ПК и основным. Модифицирует dll-код в памяти VM (невозможно в 64-разрядных версиях Vista и Longhorn).
VM Additions поддерживают синхронизацию времени, «пульс», завершение работы, оптимизированный SCSI-диск, лучшие драйверы мыши и видео.
3. Аппаратная виртуализация
ЦП с поддержкой технологий Intel VT или AMD Virtualization. ЦП решает проблемы, отслеживая параметры каждой VM (фактически, это «кольцо 1»).

видео
Поддержки прямого исполнения кода нет!
Дистрибутивы (9x):
Red Hat 7.3/9.0, Enterprise

2.1/3/4
SuSE Linux 9.2/9.3/10.0, Enterprise Server 9

В выпуске VS 2005 R2 SP1 поддерживаются гостевые ОС : Red Hat Enterprise Linux 2.1 (update 7), Red Hat Enterprise Linux 3.0 (update 8), Red Hat Enterprise Linux 4.0 (update 4), Red Hat Enterprise Linux 5.0, SuSE Linux Enterprise Server 9.0, SuSE Linux Enterprise Server 10.0, Red Hat Linux 9.0, SuSE Linux 9.3, SuSE Linux 10.0, SuSE Linux 10.1, SuSE Linux 10.2.

3
Windows в VM
VM Additions
Гостевые приложения
Кольцо 3
Служба Virtual Server
IIS
Веб-сайт
Виртуальное оборудование
ЦП
Кольцо

"-1"

Архитектура виртуализации с аппаратной поддержкой

(Intel VT или AMD Virtualization)

Поддерживается в:
Virtual PC 2007
Virtual Server 2005 R2 SP1
Windows Virtualization (обязательно)
Необходимо включить в BIOS и в параметрах Virtual PC 2007




Скорость работы гостевых ОС Windows не повышается
Последние версии VM Additions уже поддерживают прямой доступ к ЦП
Установка Windows выполняется в 2-3 раза быстрее
Гостевые ОС типа Linux и Netware работают быстрее

VS2005 Standard Edition: до 4 ЦП (1- или

2-ядерные),
VS2005 Enterprise Edition: до 32 ЦП (1- или 2-ядерные),
ОЗУ: до 64 Гб
Гостевая система:
ЦП: до 1, ОЗУ: до 3,6 Гб, Сетевые адаптеры: до 4, (неограниченная пропускная способность). USB: нет, поддерживаются USB-клавиатура и USB-мышь, можно также подключить USB-устройство для чтения смарт-карт.

Дополнительные возможности Server 2005 R2 SP1: Поддержка Intel VT и AMD Virtualization, Поддержка 64-х разрядных базовых систем: Win2003 и WinXP. Поддержка теневого копирования томов (Volume Shadow Copy, VSS), Интеграция с Active Directory средствами Service Connection Points, Поддержка Vista как гостевой ОС, Утилита для монтирования VHD, Емкость по умолчанию VHD - 127 Гб (ранее – 16 Гб), Исправление Virtual SCSI для гостевых ОС Linux 2.6.x, Кластеризация VM, Передача VM при ее сбое в пределах того же хоста, Общий SCSI- (iSCSI-) диск для гостевых систем.

WinXP
Ядро
VMM.sys
Кольцо 0
Оборудование
Базовая система
Гостевая система (VM)
Кольцо 1
Кольцо 3
Windows в VM
VM

Additions

Гостевые приложения

Кольцо 3

Служба Virtual Server

IIS

Веб-сайт

Виртуальное оборудование

Windows Hypervisor (Гипервизор), кодовое имя - "Viridian“: «Тонкий» (~160 Кб) программный уровень, «внутренняя базовая ОС», Родительский раздел – управляет дочерними разделами, Дочерний раздел включает любое число ОС, управляемых родительским разделом.
Стек виртуализации: Работает в корневом (= родительском) разделе, Обеспечивает виртуализацию устройств, WMI-интерфейс для управления
Провайдеры служб виртуализации (Virtualization Service Providers, VSPs) Архитектура совместного использования оборудования, В гостевой ОС устанавливаются драйверы "viridian«.

Windows Virtualization Server требует x64-совместимого оборудования, ЦП с поддержкой Intel VT или AMD-V
Поддерживает: 32- и 64-разрядные гостевые ОС; до 8 ЦП на VM; горячее добавление» ЦП, ОЗУ, сетевых адаптеров, дисков; > 32 Гб ОЗУ на VM; возможность переноса VM без отключения; традиционную модель драйверов; использование существующих драйверов Windows; прежний же набор эмулируемого оборудования; Server Core в качестве родительской ОС

(Hypervisor)
Гостевая ОС 1
Гостевая ОС 2
Оборудование
VMM
Гостевая ОС 1
Гостевая ОС 2
Базовая

ОС

VMM типа 2

Примеры:
- JVM
- .NET CLR

ПРимеры:
- Virtual PC
- Virtual Server

Примеры:
Виртуализация
Windows ("Viridian")

VMM типа 1
Hypervisor

Гибридный VMM

раздел
Кольцо 3
Гостевые приложения
Кольцо "-1"
Windows
VMBus
Enlightment
Ядро
VSP
VSC
Стек виртуализации
Служба VM
WMI


Рабочий процесс VM
Драйверы
Virtual Service

Provider (VSP) Virtual Storage Miniport (VSC) Windows Management Infrastructure (WMI)

Internet Explorer, Outlook Express и т.п.
Установлены только набор исполняемых

файлов и библиотеки DLL
Не установлен графический интерфейс пользователя
Доступно для части серверных ролей
Можно управлять с помощью удаленных средств

Web services

Active Directory

12/24

( тестирование создаваемых приложений, тестирование конфигураций и настроек готового

программного обеспечения, а также действий администраторов серверов и сети с целью проверки работоспособности той или иной конфигурации серверного ПО перед началом ввода его в реальную эксплуатацию.
Хостинг унаследованных приложений. Зачастую наиболее удачные бизнес-приложения эксплуатируются десятилетиями, поэтому вполне может случиться так, что платформа, для которой они написаны, в компании уже практически не применяется из-за отсутствия нормальной технической поддержки со стороны производителей оборудования.
Консолидация загрузки серверов. Идея консолидации загрузки серверов заключается в создании виртуальных машин с разными операционными системами и программным обеспечением, реализующими выполнение указанных задач, и в размещении одного и того же набора этих виртуальных машин на нескольких физических серверах. Благодаря этому число самих серверов можно уменьшить, да и выход из строя одного из серверов не будет столь критичен для компании, поскольку его нагрузку может взять на себя виртуальная машина на каком-либо другом сервере.
Моделирование распределенных серверных приложений на одном физическом сервере. Данный способ применения серверных виртуальных машин предназначен для разработчиков, специалистов по тестированию и специалистов по внедрению приложений масштаба предприятия. С его помощью можно создавать распределенные приложения, тестировать их, а также моделировать реальные условия внедрения, используя для этой цели один-единственный компьютер, что позволяет сократить расходы на приобретение аппаратного обеспечения для разработки приложений.

ОС
VMON
Обработка возникшего в гостевой ОС или во внешнем мире

события

Сохранение текущего состояния виртуальной машины или ее уничтожение

VMREAD VMWRITE

Настройка свойств виртуальной машины

Событие, требующее обработки, либо вызов

VMMCALL

VMRESUME

VMPTRST VMCLEAR

Остановка VMM

VMOFF

Схема работы Intel Virtualization Technology

безопасного загрузчика

SKINIT

Загрузчик

Обычная загрузка ОС

Запуск VVM

Загрузка виртуального компьютера и системная подготовка

VMLOAD VMRUN

Работа гостевой ОС

VMMCALL

Событие

VMRUN

Обработка события в гостевой ОС или во внешнем мире

STGI, CLGI, INVLPGA

Сохранение текущего состояния виртуальной машины или ее уничтожение

году объемы продаж компании увеличились в 10 раз по

сравнению с 2004 годом. Подразделение Parallels, входящее в SWSoft, разработало платформу для виртуального исполнения Windows OC на платформе Mac, которая входит в десятку лучших продуктов 2006 года и является наиболее продаваемым на Amazon. В России сегодня работает свыше 750 инженеров компании.

SWsoft - это мировой лидер в области программного обеспечения для виртуализации серверов и автоматизации, которое помогает потре-бителям, бизнесменам и провайдерам услуг оптимизировать процесс ис-пользования технологии. Программное обеспечение компании поддержи-вает работу более 130 000 серверов и 600 000 рабочих станций по всему миру. Линейка продуктов компании SWsoft включает Virtuozzo - передовое решение для виртуализации операционных систем, Parallels - передовой продукт виртуализации рабочих станций и Plesk - ведущую панель управ-ления серверами. Компания основана в 1999 году, офисы расположены по всей территории Северной Америки, Европы и Азии.

Технология Virtuozzo

гипервизора имеется базовый слой (обычно это тонкий слой ядра

Linux, представленный здесь гипервизором или стандартной ОС), который загружается непосредственно на чистый сервер. Для выделения оборудования и ресурсов виртуальным машинам требуется виртуализация всего аппаратного обеспечения на сервере. В следующем слое показаны все чипы, платы и другие устройства, которые необходимо виртуализировать, чтобы их можно было предоставлять виртуальным машинам. В самой виртуальной машине содержится полная копия операционной системы и, наконец, приложение или рабочая нагрузка.

Virtual Machine Monitor

Аппаратная модель виртуализации (гипервизор)

VMM/Hypervisor

HARDWARE

Virtual Hardware

Virtual Hardware

Virtual Hardware

Hipervisor of Standard Host OS

решение по виртуализации ОС. Virtuozzo позволяет создавать изолированные виртуальные

среды (VE) или контейнеры на одном физическом сервере и экземп-ляре ОС. По сравнению с другими технологиями виртуализации Virtuozzo обеспечивает наиболее высокий уровень плотности, произ-водительности и управляемости.
Интеллектуальное разбиение на разделы - разделение сервера на сотни виртуальных сред, функционирующих как самостоятельные серверы.
Абсолютная изоляция - гарантируется безопасность, полная изоляция функций, ошибок и производительности виртуальных сред.
Динамическое выделение ресурсов - можно изменять ресурсы процес-сора, объем памяти, сетевых ресурсов, дискового пространства и под-системы ввода-вывода без перезагрузки.
Миграция в реальном времени - функции обеспечения непрерывности бизнес-процесса, включая миграцию в реальном времени, гарантиру-ют доступность и восстановимость данных.
Групповое управление - комплекс инструментов и шаблонов для авто-матизированного администрирования множеством виртуальных сред и серверов.

в создании виртуальных серверов на уровне операционной системы (ядра).

Такой метод виртуализации предпо-лагает создание изолированных разделов, или виртуальных окружений, на одном физическом сервере и одной копии ОС, чтобы добиться максималь-но эффективного использования ресурсов оборудования, программ, центров обработки данных и возможностей управленческого персонала.
Модель виртуализации ОС подверглась модернизации с целью дос-тижения более высокой производительности, управляемости и эффектив-ности. В основе находится стандартная главная операционная система, в случае с Virtuozzo это может быть Windows и Linux. Далее идет слой вир-туализации (Virtuozzo Layer) с внутренней файловой системой и слой аб-страгирования служб, которые обеспечивают изоляцию и безопасность ресурсов, выделенных для различных виртуальных окружений. Слой вир-туализации служит для того, чтобы виртуальное окружение появилось как автономный сервер. Наконец, в самом виртуальном окружении размещается приложение или рабочая нагрузка.

Поддерживаемые архитектуры микропроцессоров: Virtuozzo для Linux: x86, ia64, AMD64, EM64T, Itanium; Virtuozzo для Windows: 32 и 64 бит
Минимальные требования к серверу: не менее 1 ГБ памяти и 4 ГБ свободного дискового пространства. Чем больше производительность процессора и объем памяти сервера, тем больше виртуальных частных серверов и приложений он может поддерживать.

году немецкая компания InnoTek представила продукт VirtualBox для виртуализации

десктопов с открытым исходным кодом, в разработке которого (за исключе-нием некоторых компонентов) может принять участие любой желающий.

Открытая платформа виртуализации VirtualBox

Windows, Linux и Mac OS хостов, поддерживающую операционные системы

Windows, Linux, OS/2 Warp, OpenBSD и FreeBSD в качестве гостевых.

VirtualBox обычно запускается три процесса, которые можно наблюдать в

диспетчере задач в Windows-системах или системном мониторе Linux:
1. Графический интерфейс окна управления.
2. Еще один похожий процесс, запущенный с параметром startvm, который означает, что GUI будет работать в качестве оболочки для виртуальной машины.
3. Автоматически создаваемый сервисный процесс VBoxSVC, необходимый для того, чтобы отслеживать количество и статусы запущенных виртуальных машин (поскольку они могут быть запущены различными способами).
Виртуальная машина с запущенной в ней гостевой системой инкапсулирует в себе необходимые детали реализации гостевой ОС и ведет себя по отношению к хостовой системе как обычное приложение.

Преимущества и недостатки VirtualBox
Эксперты считают, что у этой платформы виртуализации определенно есть будущее, поскольку она готова занять пустующую нишу в сфере настольных систем виртуализации как мощная, производительная, удобная и, главное, бесплатная платформа. Безусловным плюсом системы является ее кроссплатформенность и поддержка со стороны сообщества Open Source. Большой список поддерживаемых гостевых и хостовых операционных систем открывает широкие возможности по применению VirtualBox в контексте различных вариантов использования.