Гипервизор: что это такое и как работает?

Статья также доступна на украинском (перейти к просмотру).

В IT сфере постоянно говорят об облачных вычислениях и виртуальных серверах. Складывается впечатление, что данные технологии придуманы настолько давно и уже устарели. На самом деле это не так, ведь о достоинствах гипервизоров (hypervisor) мало кто знает. Данная технология уступает по популярности современным методам виртуализации, но при ее применении раскрываются новые возможности облачных вычислительных систем.

Содержание

• Гипервизор – что такое?
• Преимущества гипервизоров
• Типы гипервизоров
• Какой гипервизор выбрать
• Контейнеры и гипервизоры: сравнение

Гипервизор – что такое?

Гипервизором называется программное обеспечение, который позволяет отделить физическое оборудование от приложений, запущенных в операционной системе компьютера. Его нельзя «пощупать», ведь это всего лишь уникальное программное обеспечение.

При использовании технологии гипервизора удается управлять сразу несколькими виртуальными устройствами с одного хост-компьютера. Они выступают в роли гостевых операционных систем. Такая работа максимально эффективно использует ресурсы, которые предназначены для вычислений. Оборудование получает высокую пропускную способность. Говоря кратко, гипервизор – это реальная движущая сила, дающая возможность правильно функционировать виртуализации и VPS.

Под виртуализацией понимается технология, которая позволяет создавать из одного физического компьютера или сервера, несколько виртуальных машин. Реальное оборудование называют хостом. Оно характеризуется наличием мощных процессоров, дисковой и оперативной памятью и т.д. Установка специального программного обеспечения (ПО) позволяет разделять ресурсы сервера на несколько виртуальных компьютеров.

Преимущества гипервизоров

Логическое объединение нескольких виртуальных машин не происходит, хотя они могут работать на одном физическом сервере. Происходит взаимное их разделение. Такая функция говорит о том, что если одно устройство начинает неправильно функционировать, второе остается полностью работоспособным. Тенденция стабильности отдельных ОС наблюдается при использовании разных или одного физического компьютера.

Созданные одинаковые машины по технологии гипервизора обладают хорошей мобильностью. Поскольку они не привязаны к одному серверу, их без труда можно перемещать по локальным или удаленным серверам. Такая процедура выполняется намного проще, если сравнивать со стандартными приложениями на “железном” сервере.

Типы гипервизоров

Принято делить гипервизоры на два типа – «Тип 1» и «Тип 2». Несмотря на это существует третья разновидность (гибрид), которая сочетает в себе свойства обоих видов.

Гипервизор «Тип 1»

К этой разновидности относятся все технологии, получившие название “автономный”, “тонкий”, “микроядро”, “исполняемым на чистом железе”. Первый тип гипервизора характеризуется компактной и специфической операционной системой. Он устанавливается непосредственно на реальный сервер или жесткий диск. Из-за этого обладает схожими признаками с ОС:

• «Взгляд снизу» – когда происходит управление доступным набором ресурсов: память, процессорное время, программами, которые хотят использовать ресурсы компьютера.
• «Взгляд сверху». Здесь используется абстрактное количество ресурсов, которые предназначены для правильного функционирования программ.

Гостевые операционные системы, использующие первый тип гипервизора и нормально на нем функционирующие, получают возможность запустить службы виртуальной машины. На основании этого создается иллюзия, что с такой ОС можно полностью управлять всеми ресурсами компьютера. По аналогии, если бы использовалась физическая машина с доступом к режиму супервизора.

Первый тип (аппаратный гипервизор) обладает важной особенностью – его код занимает в сотни раз меньше пространства, чем современные ОС. Из этого следует, что вероятность возникновения критической ошибки снижается в разы. Безопасность системы, которая отвечает за виртуализацию, достигается благодаря полной передачи ресурсов физической машины под управление виртуальной.

В качестве гипервизоров первого типа выступают VMware ESXi, Xen и другие.

VMware ESXi

Этот гипервизор первого уровня относится к автономным. Им можно начать пользоваться бесплатно. Такой подход компания VMware применяет к большинству своих продуктов. Платная версия отличается расширенным функционалом. Пользователи, которые использовали этот продукт отмечают простое управление виртуальными машинами, небольшой код, высокую стабильность.

Xen

Его разработали исследователи в 2003 году. За распространение новой технологии взялась компания XenSource. В этот же год был выполнен публичный релиз. Гипервизор Xen поддерживает паравиртуализацию и аппаратную виртуализацию, что делает его одновременно и гибридной разновидностью. Он является классическим кроссплатформенным продуктом с открытым исходным кодом. Минимальный объем кода положительно влияет на безопасность.

Гипервизор «Тип 2»

Он обладает и другим названием – хостовый. Такая технология устанавливается «вторым слоем» поверх установленной операционной системы. По сути этот тип является исполняемым приложением основной ОС. Для стабильной работы часто выбирают Linux. Все физические ресурсы и эмуляция управляются с хостовой «операционки». Гипервизор второго типа имеет меньше полномочий. К ним относятся – KVM, Oracle VM VirtualBox и другие.

KVM

Расшифровывается гипервизор kvm как Kernel-based Virtual Machine. Он создан в 2006 году. Практически сразу его начали использовать в ядре Линукс 2.6.20. За виртуализацию отвечает модуль kvm.ko. KVM обладает открытым исходным кодом. Он содержит компоненты QEMU для работы в пользовательском режиме и модули для Intel, AMD.

Oracle VM VirtualBox

Гипервизор может использоваться на любой операционной системе. Его создали в 2007 году специалисты из Sun Microsystems. Как и многие аналогичные продукты отличается открытым исходным кодом, что позволяет модифицировать его неограниченное количество раз. Если VirtualBox установлен на 32-bit ОС, он способен работать с гостевыми 64-х битными системами.

Какой гипервизор выбрать

Перед определением подходящей технологии, необходимо учитывать функции, которые она выполняет:

• копирование аппаратных ресурсов реального сервера;
• следование инструкций машины при полной безопасности;
• команды на созданных ОС не должны влиять на физическую хост-машину.

В зависимости от назначения, финансовых возможностей, мощности «железа» подбирается максимально целесообразный вид гипервизора. Например, если выбрать VMware ESXi, то необходимо быть готовым покупать лицензию и обладать мощной вычислительной техникой. Выбор технологии лучше доверить профессионалам.

Контейнеры и гипервизоры: сравнение

В качестве замены гипервизоров начали использовать технологию контейнеров. Она позволяет размещать на физическом компьютере больше приложений.

Виртуальная машина требует много оперативной памяти и мощный процессор, поскольку полностью копирует не только основную ОС, но и аппаратное обеспечение. Для стабильной работы контейнера достаточно лишь операционной системы, установленной на физический компьютер, которая совместима с программным обеспечением и библиотеками.

Такое сравнение не означает, что виртуальные машины уступят место контейнерам. Компании будут использовать комбинации из двух этих технологий. Контейнеры считаются опасными, ведь хакерская атака на ОС приведет к потере всех данных. Такого не возможно сделать с виртуальным компьютером.

Статьи из блога по теме:

• Как устанвоть Proxmox VE на сервер?