Виртуальные машины: что это, как работают и чем отличаются от контейнеров
Виртуализация физического оборудования позволяет эффективнее использовать его ресурсы и получить большую свободу в установке нужного программного обеспечения.
В статье расскажем о «единице виртуализации» — виртуальной машине, разберемся, что это такое и как работает.
Что такое виртуальная машина и как она работает
Виртуальная машина (VM, ВМ) — это виртуальная копия реального оборудования, приложение, которое функционирует как физический компьютер или сервер. Ее еще называют виртуальным сервером.
С точки зрения пользователя виртуальная машина выглядит как настоящее оборудование — как будто вы используете программы или приложения, установленные на вашем компьютере, вот только этот компьютер не реальный, а виртуальный.
ВМ не зависит от реального оборудования и может использовать только те ресурсы, которые были в нее добавлены. Например, воспроизводит внутри себя код установленной на ней операционной системы.
Кстати, эта ОС может отличаться от той операционной системы, которая установлена на компьютере. То есть на компьютере с Windows может быть запущена ВМ с Linux, а на нее установлены нужные приложения, работающие с этой операционной системой, но не подходящие для Windows.
Просто так виртуальная машина работать не будет, между ней и физическим оборудованием должна быть прослойка — специализированная программа под названием гипервизор . Она как бы копирует (эмулирует) процессорное время, память, жесткий диск, сеть и другие аппаратные ресурсы физического устройства, позволяя виртуальным машинам совместно ими пользоваться.
Зачем нужны виртуальные машины
С помощью них можно эффективнее использовать физическое оборудование — значит, для решения поставленных задач его нужно меньше. Также при использовании виртуальной машины снижается потребность в электроэнергии и охлаждении.
Кроме того, преимуществами виртуальных машин пользуются, чтобы упростить резервное копирование, аварийное восстановление инфраструктуры , новые развертывания приложений и базовые задачи системного администрирования — новую ВМ с нужной ОС и кодом легко развернуть из виртуального образа.
Виртуальные машины легко перемещать между физическими серверами, например, когда надо заменить оборудование на новое или перераспределить нагрузку между серверами. Это упрощает управление кластером, то есть группой из нескольких серверов. Также ВМ можно копировать для оптимизации использования аппаратных ресурсов.
Разные виртуальные машины на одном физическом сервере обычно потребляют разное количество ресурсов, то есть одна из них может использовать всё доступное физическое хранилище, а другая хранить мало файлов, поэтому требуется балансировка распределения доступных ресурсов между ВМ.
Если вы хотите лучше разобраться в том, что такое виртуализация и как она работает — мы написали об этом в отдельной статье .
Как используют виртуальные машины
Для чего еще нужны виртуальные машины? Есть много вариантов их использования. Часто их развертывают, если для одновременно работающих приложений требуются разные операционные системы и вычислительная мощность.
Например, когда компания хочет одновременно протестировать несколько веб-серверов и небольших баз данных. Или хочет запустить на одном и том же оборудовании, например, игровой сервер с мощной графикой и базу данных для обслуживания клиентов.
Вот еще несколько вариантов использования виртуальных машин:
- защита информации и ограничение возможностей программ (песочница);
- исследование производительности программного обеспечения;
- эмуляция на оборудовании различных архитектур (например игровой приставки);
- оптимизация использования ресурсов физических серверов;
- тестирование и отладка системного программного обеспечения;
Виртуальные машины и контейнеры: в чем разница?
Контейнеризация — другой вид виртуализации, контейнеры виртуализируют только операционную систему, а не все базовое оборудование.
При этом одно и то же ядро операционной системы, то есть ее центральный модуль, может обслуживать не одно, а несколько изолированных экземпляров пространства пользователя — областей ОС, предназначенных для приложений и данных конкретного пользователя. Эти области и называют контейнерами.
Эти контейнеры содержат код, системные инструменты, среду выполнения, системные библиотеки и параметры, необходимые для запуска приложений. Их часто используют, когда требуется работа нескольких приложений на одной и той же операционной системе. Контейнеры полностью изолированы, программы из разных контейнеров не могут воздействовать друг на друга.
Контейнеры применяют в распределенных приложениях на инфраструктуре частного или публичного облака, а также для упаковки устаревших приложений, чтобы упростить их развертывание, в том числе при переносе на другой сервер.
В отличие от виртуальных машин, все контейнеры используют одно и то же ядро операционной системы, которая установлена на сервере.
В этом и недостаток, и преимущество контейнеризации:
- недостаток — потому что вам недоступен широкий спектр операционных систем и вы не можете обновить ОС в отдельном контейнере;
- преимущество — потому что отсутствуют накладные расходы на множество отдельных ядер и эмуляцию виртуального оборудования. Соответственно, контейнеры потребляют меньше вычислительных ресурсов.
Одним из ведущих разработчиков контейнеров в настоящее время является Docker, который впервые появился на рынке в 2013 году как контейнерная платформа на базе Linux.
Облачные вычисления и виртуальные машины
Виртуальными машинами можно пользоваться не только на своем оборудовании. Их можно брать в аренду у облачных провайдеров — они сами покупают оборудование, настраивают системы виртуализации, а потом выделяют своим клиентам нужное количество виртуальных серверов.
В облаке можно развернуть не только одну-две виртуальных машины, но и целую IT-инфраструктуру с множеством таких ВМ, связями между ними и сложными настройками.
Облачные вычисления добавляют к виртуализации дополнительные технологии, например, сервис самостоятельного администрирования и автоматический биллинг — подсчет стоимости потраченных ресурсов. Так, в облачном дата-центре инженеры могут создавать новые виртуальные машины в зависимости от потребностей пользователей или нового проекта. А обычный пользователь в облачной среде выбирает ресурсы из каталога в личном кабинете и создает виртуальные машины, не взаимодействуя с реальным физическим оборудованием.
Так, создать виртуальную машину для размещения сайта или приложения в облаке Mail.ru Cloud Solutions можно в три клика.
Для многих бизнес-задач использовать виртуальные серверы в облаке проще и выгоднее, чем покупать и настраивать собственное оборудование. Облачная инфраструктура дает широкие возможности для разработки программного обеспечения, подходит как для стартапов и небольшого бизнеса, так и для развертывания IT-систем крупных проектов.
Виртуальная машина — что это такое и для чего нужна простыми словами
Узнайте особенности популярного ИТ-инструмента и для чего нужна виртуальная машина, что это такое, какие задачи выполняет и что делает.
Виртуальная машина — это программа, которая эмулирует компьютерную систему в изоляции от другого программного обеспечения на одной вычислительной системе, если говорить простым языком.
Такая программа использует те же физические ресурсы (процессорную вычислительную мощность, оперативную память и физический носитель), но выполняет задачи и запускает приложения так, как будто бы они находятся на другом оборудовании.
Что делает виртуальная машина?
Она создаётся и управляется с помощью программного монитора, именуемого « гипервизор » (vmware esxi, Hyper-V, proxmox, openstack).
Гипервизор существует между:
- аппаратным обеспечением (именуется «хостом»)
- и виртуальной машиной для контроля их взаимодействия.
Благодаря этому инструменту несколько виртуальных машин могут существовать на одном хосте одновременно с определением объёма системных ресурсов для каждой из них. Такую эмуляцию легко создавать, изменять, использовать без воздействия на главный компьютер.
Для чего нужна виртуальная машина?
1. Тестирование программного обеспечения
Виртуальные машины идеально подходят для тестирования, когда неожиданные сбои или простои в работе системы недопустимы. В связи с тем, что не требуется конфигурирование носителей данных, разработчики могут устанавливать одно или несколько приложений и возвращаться к сохранённому состоянию («снимку»).
Безопаснее тестировать программное обеспечение на виртуальной машине, изолированной от операционной системы.
При необходимости всё можно полностью сбросить к исходному состоянию. Например, есть задачи, когда нужно проверить потенциально опасный файл, который вероятно заражён вирусом. Если это действительно так, то пострадает только эмуляция, а основная система на хосте останется нетронутой.
2. «Облачные инстансы»
По мере роста популярности облачных сервисов виртуальные машины « в облаке » также становятся популярными. «Облачные инстансы», как их часто называют, запускаются на удалённом компьютере, доступ к которому осуществляется через Интернет .
Виртуальная машина в таком случае управляется через веб-браузер или утилиту удалённого доступа.
Метод с облачными инстансами подходит для тестирования развёртываний программного обеспечения на предприятиях и в организациях. Например, на десятках вычислительных машин они могут разворачивать изолированные программные среды без локального размещения, экономя средства.
3. Обеспечение безопасности данных
Компании используют несколько операционных систем на одном физическом оборудовании для расширения возможностей аварийного восстановления. Например, виртуальная машина создаётся и реплицируется путём клонирования уже установлённой операционной системы.
В таком случае не нужно устанавливать новую ОС на физический сервер.
При необходимости именно виртуальную машину проще всего перемещать с одного сервера на другой. Вам не потребуется останавливать хост и терпеть простои оборудования. Притом любые неуверенные или неосторожные действия системного администратора легко откатить до нужного состояния виртуальной машины.
4. Автоматизация процессов
При достаточно мощном хосте популярен ещё один сценарий. С сохранением основной операционной системы для повседневных задач и целей, запускаются в виртуальной машине автоматические алгоритмы, процессы, скрипты и прочие методы автоматизации рутинной работы.
Некоторые пользователи применяют виртуальные машины для автоскроллинга, автосёрфинга, скликивания рекламы в целях серого заработка в интернете или нечестной конкурентной борьбы, например.
Тоже самое касается и промышленных программных комплексов. Иногда они нужны для разового использования, но их установка сложная и массивная. Применение данных, поиск, каталогизация, сортировка или редактирование может длиться несколько часов в автоматическом режиме. Используется виртуальная машина для быстрого разворачивания, фонового использования и удаления таких комплексов.
5. Совместимость программ и оборудования
Также существуют программы, которые работают только на Windows XP, например, или в ОС на базе ядра Linux. Или, например, старый отлично работающий и печатающий принтер не поддерживается в Windows 7 и выше. И драйвер есть только для старых платформ.
В этих ситуациях не нужно устанавливать вторую программную платформу, достаточно запустить виртуальную машину.
Виртуальная машина способна эмулировать и игровые консоли, мобильные устройства, редкое оборудование с собственным программным интерфейсом. В таких ситуациях требуется мощный хост с достаточным запасом производительности для обработки в реальном времени аппаратных особенностей эмулируемого оборудования.
Целей, задач и процессов, для чего нужна виртуальная машина , гораздо больше указанных здесь. Мы остановились на основных направлениях и преимуществах.
Теперь вы знаете, что делает ИТ-инструмент создания изолированной программной среды.
Он эффективен , прост в использовании, безопасен. Однако настоящему физическому компьютеру проигрывае т из-за перераспределения аппаратных ресурсов на хосте и нестабильной (чаще всего непредсказуемой) производительности в массивных задачах.
Обратитесь в компанию ИТ-аутсорсинга для дальнейшей экспертной поддержки и консультации по этой теме и любым другим техническим вопросам.
Виртуальная машина для Windows 7
Виртуальная машина – это специальная программа способная выступать эмулятором реального компьютера со всеми его существующими компонентами (BIOS, полная системная начинка, включающая материнскую плату, графическую, сетевую, жесткий диск и прочее).
Естественно, что на такой «компьютер» можно спокойно установить самые разные операционные системы, и под них – любые программы, предназначенные для работы на установленной системе. Таким образом, вы можете установить на одном компьютере несколько ОС (даже самых разных), с которыми можно будет спокойно работать, и между которыми можно будет обмениваться данными по «сети» (если ее правильно настроить).
Виртуальная машина необходима далеко не каждому пользователю. Чаще всего ее используют продвинутые пользователи, чтобы иметь возможность работать с иными операционными системами (скажем, Ubuntu), или постепенно осваивать их, не прекращая эффективной работы, скажем, на Windows. Также это необходимо для тестирования разного ПО, безопасного запуска программ, скачанных с подозрительных сайтов, которые могут оказаться зараженными особо опасными вирусами. Еще так можно эмулировать целую компьютерную сеть.
Для чего необходима виртуальная машина под Windows 7
1. У вас установлена именно эта ОС, но хочется использовать программы для Windows XP, более современной Windows 8, или даже для Linux, который работает по совершенно другому принципу и обычная «совместимость» тут уже не сможет помочь.
2. Для того чтобы подобрать подходящую программу, допустим, по обработке видео. Они довольно большие и, если сразу устанавливать их на рабочий компьютер, можно легко «замусорить» реестр. Особенно это актуально, если удалять программы неправильно – можно неосторожно оставить «хвосты» из файлов, которые могут превратиться в будущем в настоящую проблему.
3. Для простого теста программы. Например, чтобы объяснить читателям, как необходимо ее использовать или посмотреть, как она ведет себя на разных системах, какие ошибки могут проявиться и как с ними бороться.
4. Для экспериментальной установки программ. Скажем, посмотреть, как шифруются данные, как ведет себя программа при критических нагрузках, в конце концов, что случится, если заразить ее вирусом.
Самые популярные виртуальные машины под Windows 7
WindowsVirtualPC – уже базово встроена в ОС и является полностью бесплатным модулем для работы с приложениями, несовместимыми с «семеркой». Приложения, работающие в режиме «Windows XP», могут спокойно работать прямо на рабочем столе компьютера, что крайне удобно. Программы также можно устанавливать любым удобным способом – загружать через Интернет, с флэш-накопителя, с помощью DVD-дисков. В общем, любым удобным способом.
Минимальные требования для установки – наличие ОС Windows 7 не ниже «максимальной» или «профессиональной», процессор на 1 Ghz, 1 Гб оперативной памяти, 15 Гб свободного места на жестком диске.
Запустить данную виртуальную машину можно простым способом всем, у кого присутствует официальная версия Windows 7. Для этого необходимо в меню «Пуск» открыть «Все программы» и там кликнуть по надписи «Windows Virtual PC». Если данный пункт отсутствует, то необходимо просто установить обновление под названием «Windows6.1-KB958559-x86» (рассчитанное на 32-х битные системы) или Windows6.1-KB958559-x64 (для 64-х битных). После этого можно спокойно приступать к работе.
VMWare Workstation от VMWare – главного конкурента компании «Microsoft» на рынке виртуальных машин. В большинстве своем полезна для разработчиков, у которых часто возникает необходимость тестировать и проверять собственноручно разработанные приложения для разных ОС.
Данная виртуальная машина для Windows 7 уже завоевала порядка 50 разных наград от IT-специалистов именно благодаря досконально продуманной среде использования, встроенному набору функционала и, что не менее важно, высокой производительности и оптимизации. Великолепно подходит тем, кому необходимо все делать быстро. Также в ней есть возможность «освобождать» системные ресурсы простой остановкой уже запущенных процессов, что разгружает процессор и значительно ускоряет обработку данных. Необходимо для работы с требовательными приложениями.
VirtualBox . Аналогичная описанным выше система виртуализации компьютера. Может работать в режиме динамической трансляции (обработка основной части данных передается на реальное, а не эмулированное, оборудование). Универсальна, поскольку может быть установлена на любую из перечисленных систем Mac OS, Windows, Solaris, Linux. На нее можно установить: GNU/Linux, Windows, Solaris, BSD.
Преимущества – полностью бесплатное распространение, достаточно большая производительность, небольшой размер, возможность работать с виртуальными образами VMware. Самый значительный минус – невозможно с помощью мыши перетащить файлы в окно приложения.
Windows 7 установка виртуальной машины
Поскольку Windows Virtual PC уже идет в комплекте, то мы будем устанавливать VirtualBox – она бесплатна, в отличие от более серьезных продуктов. После установки, естественно, займемся ее настройкой.
Итак, заходим на официальный сайт VirtualBox и скачиваем самую последнюю версию программы с сайта. Запускаем инсталлятор и видим вот такое окошко приветствия