Что такое гипервизор: Гипервизоры. Что же это и как работает виртуальный сервер? / Хабр | Дропшиппинг

Содержание

Гипервизоры. Что же это и как работает виртуальный сервер? / Хабр

История о том, как программное обеспечение отделившись от оборудования подарило нам виртуализацию и облачную вычислительную среду.

Технологию гипервизоров часто упускают из вида, отдавая предпочтении более популярной и модной концепции виртуализации. Но поверьте, вы не сможете получить истинного удовольствия от применения виртуализации, пока не поймете, что такое гипервизор и как он работает в вычислительной системе.

О преимуществах виртуального сервера и облачных вычислений уже сказано много слов и написано огромное количество статей, настолько много, что кажется будто эта технология уже устарела в быстро развивающемся мире ИТ инфраструктуры. Однако, все же стоит выбросить такие мысли из головы, ведь технология гипервизоров как раз может помочь в стимулировании инноваций в мире облачных вычислений.

Что такое гипервизор?

Гипервизор — это процесс, который отделяет операционную систему компьютера и приложения от базового физического оборудования.

Обычно представляет собой программное обеспечение, хотя создаются и встроенные гипервизоры, например, для мобильных устройств.

Гипервизор является движущей силой концепции работы VPS и виртуализации, позволяя физическому хост-компьютеру управлять несколькими виртуальными машинами в качестве гостевых ОС, что в свою очередь помогает максимально эффективно использовать вычислительные ресурсы, такие как память, пропускная способность сети и количество циклов процессора.

История гипервизоров

В конце 1960-х и вплоть 1970-х годов, большинство систем виртуализации и гипервизоров были замечены на мейнфреймах, разработанных компанией IBM. Использовались они для разработки процессов использования компьютера в режиме разделения времени, для тестирования новых операционных систем и идей для их усовершенствования или даже для изучения новых аппаратных концепций. Виртуализация позволила программистам развертывать системы и устранять неисправности, не подвергая угрозам стабильность основной производственной системы, ну и к тому же она позволила уйти от развертывания дополнительных дорогостоящих систем.

В середине 2000-х годов гипервизоры выходят на новый уровень, когда Unix, Linux и другие похожие на Unix операционные системы начали использовать технологии виртуализации. В чем же причины роста интереса к гипервизорам и виртуализации? Ну, во-первых, причина заключалась в улучшении аппаратных возможностей и мощностей, которые теперь позволили бы одной машине выполнять более синхронизированную работу; во-вторых, усиление контроля издержек, что привело к консолидации серверов; в-третьих, значимую роль сыграла безопасность и надежность благодаря усовершенствованию архитектуры гипервизоров; и конечно последняя, но не менее важная причина — возможность запуска зависимых от ОС приложений в различных аппаратных или операционных средах. Кроме того, в 2005 году разработчики процессоров начали добавлять аппаратную виртуализацию в свои продукты на базе x86, расширяя доступность (и преимущества) виртуализации для ПК и серверной аудитории.

Преимущества гипервизоров

Несмотря на то, что виртуальные машины могут работать на одном и том же физическом оборудовании, они по-прежнему логически отделены друг от друга.

Это означает следующее — если на одной виртуальной машине произошла ошибка, системный сбой или вредоносная атака, то это не распространяется на другие виртуальные машины независимо от того, установлены они на этом же компьютере или на других физических машинах.

Виртуальные машины также очень мобильны — поскольку они не зависят от основного оборудования, их можно перемещать или переносить между локальными или удаленными виртуальными серверами. И сделать это намного проще, в сравнении с традиционными приложениями, привязанными к физическому оборудованию.

Существует два типа гипервизоров с очень «креативными» названиями «ТИП 1» или «ТИП 2». Гипервизоры типа 1, иногда называемые «автономными гипервизорами», запускаются непосредственно на аппаратном обеспечении хоста для управления оборудованием и управления гостевыми виртуальными машинами. К современным гипервизорам первого типа относятся: Xen, Oracle VM Server для SPARC, Oracle VM Server для x86, Microsoft Hyper-V и VMware ESX / ESXi. Под управлением Hyper-V, кстати, работают все серверы VDS Windows на хостинге VSP.house.

Гипервизоры типа 2, иногда называемые «хостовыми гипервизорами», запускаются на обычной ОС, как и другие приложения в системе. В этом случае гостевая ОС выполняется как процесс на хосте, а гипервизоры разделяют гостевую ОС и ОС хоста. Примеры гипервизоров второго типа: VMware Workstation, VMware Player, VirtualBox и Parallels Desktop для Mac.

На данный момент можно выделить трех основных крупнейших разработчиков гипервизоров: VMware, Microsoft и Citrix Systems.

Контейнеры против гипервизоров

В последние годы контейнерные технологии стали популярными в качестве возможной замены гипервизоров. Причина в том, что они могут размещать больше приложений на одном физическом сервере, чем виртуальная машина.

Один из публицистов в статье 2016 для Network World высказал интересное мнение. Он заявил, что виртуальные машины используют много системных ресурсов, ведь каждая виртуальная машина запускает не только полную копию операционной системы, но и виртуальную копию всего оборудования, на котором должна запускаться операционная система.

Соответственно, быстро возникает необходимость в использовании большого количества запоминающих устройств и машинных циклов. А все, что требуется контейнеру, — это операционная система, поддерживающая программы и каталоги, а также системные ресурсы для запуска конкретной программы.

Однако, не стоит думать, что контейнеры обязательно заменят гипервизоры и виртуальные машины, ведь существуют проблемы безопасности и практического использования виртуальных машин. Скорее всего компании будут использовать оба метода в совокупности. И кстати о безопасности, некоторые считают, что контейнеры менее безопасны, чем гипервизоры. Причина в том, что в контейнерах имеется только одна ОС, которую используют приложения, в то время как виртуальные машины изолируют не только приложения, но и ОС. Если одно из приложений попадает под угрозу, оно может атаковать и ОС в контейнере, что влияет в свою очередь и на другие приложения. В тоже самое время если на виртуальной машине приложение становится уязвимым, то оно сможет оказать вредоносное действие исключительно на одну ОС на сервере, а другие приложения или ОС на виртуальной машине остаются в безопасности.

Проблемы безопасности гипервизоров

Хотя благодаря многим мерам предосторожности гипервизоры считаются более безопасными, чем контейнеры, это не означает того факта, что у гипервизоров нет вообще проблем, связанных с безопасностью. Например, в теории хакеры могут создавать вредоносные программы и руткиты, которые устанавливаются под ОС как гипервизор. Этот процесс, известный как «гиперджекинг», сложно обнаружить, так как вредоносное ПО может перехватывать действия операционной системы (например, ввод пароля) без необходимости защиты от вредоносного ПО, поскольку данное вредоносное ПО уже работает под ОС.

Профессионалы в мире виртуализации могут бесконечно вести дискуссии и споры о том, можно ли обнаружить присутствие руткита на базе гипервизора. Уже даже созданы несколько подходов на эту тему, одними внедрена концепция вредоносного ПО (SubVirt и Blue Pill), другие продемонстрировали антируткит Hooksafe, который обеспечивает эффективную защиту ОС от руткитов режима ядра без заметных потерь в производительности.

Расширение возможностей гипервизора

Концепция гипервизоров не ограничивается только работой сервера. Например, гипервизоры хранилища используют ту же концепцию, применяя ее к хранилищу данных. Гипервизор хранения может работать на физическом оборудовании, как виртуальная машина, внутри операционной системы гипервизора или в более крупной сети хранения. Гипервизоры хранилища также, как и обычные гипервизоры, могут работать на определенном оборудовании или быть независимыми от оборудования.

Помимо хранения, гипервизоры являются ключом для других процессов виртуализации, включая виртуализацию рабочего стола, виртуализацию ОС и виртуализацию приложений.

Также встречается еще и встроенные гипервизоры. Что же это такое? Встроенные гипервизоры поддерживают требования встроенных систем. Они немного отличаются от гипервизоров, ориентированных на серверные и настольные приложения. Встроенный гипервизор с самого начала внедряется во встроенное устройство, а не загружается при последующем развертывании устройства. Во встроенной системе различные компоненты обычно функционируют совместно для обеспечения функциональности устройства.

Что такое гипервизор? – Описание гипервизора – AWS

Что такое гипервизор?

Гипервизор – это программное обеспечение, которое можно использовать для запуска нескольких виртуальных машин в одной физической машине. Каждая виртуальная машина имеет свою операционную систему и приложения. Гипервизор по мере необходимости выделяет базовые физические вычислительные ресурсы, такие как ЦП и память, для отдельных виртуальных машин. Таким образом поддерживается оптимальное использование физической ИТ-инфраструктуры.

Почему важен гипервизор?

Гипервизоры – это технология, лежащая в основе виртуализации или отделения аппаратного обеспечения от программного. ИТ-администраторы могут создавать несколько виртуальных машин на одной хост-машине. Каждая виртуальная машина имеет свою собственную операционную систему и аппаратные ресурсы, такие как процессор, графический ускоритель и хранилище. На виртуальную машину можно устанавливать программные приложения, как и на физический компьютер.

Основы виртуальных машин и другие технологии виртуализации позволили использовать облачные вычисления в корпоративных приложениях. Они позволяют эффективно масштабировать вычислительные сервисы на ограниченной аппаратной инфраструктуре. Например, различные бизнес-подразделения могут выполнять разные рабочие нагрузки отдельно, используя несколько виртуальных машин на одном сервере.

Каковы преимущества использования гипервизора?

Организации используют программное обеспечение для виртуализации, такое как гипервизоры, потому что оно помогает им эффективно использовать ресурсы и сократить инвестиции в оборудование. Виртуализация дает и ряд других преимуществ, приведенных ниже.

Независимость аппаратного обеспечения

Гипервизор абстрагирует аппаратное обеспечение хоста от операционной программной среды. ИТ-администраторы могут настраивать, развертывать программные приложения и управлять ими, не ограничиваясь конкретной аппаратной конфигурацией. Например, можно запускать macOS на виртуальной машине вместо компьютеров iMac.

Эффективность

Гипервизоры делают установку серверной операционной системы более эффективной. Ручная установка операционной системы и соответствующих программных компонентов – это трудоемкий процесс. Вместо этого можно настроить гипервизор на немедленное создание виртуальной среды.

Масштабируемость

Организации используют гипервизоры для максимального повышения эффективности ресурсов на физических компьютерах. Вместо использования отдельных машин для различных рабочих нагрузок гипервизоры создают несколько виртуальных компьютеров для выполнения нескольких рабочих нагрузок на одной машине. Это означает ускоренное масштабирование и снижение расходов на оборудование для организаций.

Портативность

ИТ-команды могут распределять ресурсы памяти, сети, обработки и хранения данных между несколькими серверами по мере необходимости. У них есть возможность легко перемещать рабочие нагрузки между машинами или платформами. Когда приложению требуется большая вычислительная мощность, гипервизор обеспечивает беспрепятственный доступ к дополнительным физическим ресурсам.

Каковы примеры использования гипервизоров?

Программное обеспечение для виртуализации, работающее на базе гипервизоров, имеет несколько вариантов использования. Ниже представлены несколько примеров.

Виртуализация рабочих столов

Сотрудники используют программное обеспечение для виртуализации рабочего стола, чтобы смоделировать версию вычислительной среды своей рабочей станции на сервере. Это позволяет им получать удаленный доступ к своим рабочим приложениям и файлам.

Оптимизация использования ресурсов

Компании используют гипервизоры для объединения нескольких компьютеров, выполняющих различные функции, в один сервер. Например, если команды производства, маркетинга и поддержки клиентов выполняют свои рабочие нагрузки на отдельных физических серверах, это может привести к простою ресурсов. С помощью гипервизора вы можете разместить виртуальные машины для соответствующих подразделений на одном сервере, даже если для них требуются разные операционные системы и программные компоненты.

Восстановление после сбоев

Гипервизор записывает снимки предыдущего состояния виртуальной машины в образ виртуальной машины – файл, содержащий инструкции по установке, конфигурации и другие сведения о виртуальной машине. Системные администраторы могут использовать файл образа для восстановления виртуальной машины в случае сбоя. Также имеется возможность создания резервных копий или перемещения виртуальной машины на другой хост.

Непрерывность устаревшей системы

Некоторые организации вложили значительные средства в программное обеспечение, которое пережило базовый сервер. Гипервизоры предоставляют возможность продолжить работу программного обеспечения путем виртуализации необходимой аппаратной среды. Это позволяет организациям поддерживать свои усилия по трансформации облака с минимальным нарушением существующих рабочих процессов.

Как работает гипервизор?

Системные администраторы устанавливают программное обеспечение гипервизора на физические серверы. Гипервизор загружает образы виртуальных машин для создания нескольких виртуальных операционных систем. Физическая машина называется хостом, а виртуальные операционные системы – гостями.

Распределение ресурсов

Гипервизор гарантирует, что каждая виртуальная машина получает выделенные ресурсы в соответствии с настройками. Для этого он выступает в качестве посредника между гостевыми машинами и базовым физическим оборудованием. Гипервизор передает запросы на вычислительную мощность, память, хранилище и другие ресурсы хост-машине несколькими способами, включая вызовы API. API – это метод программного взаимодействия, который позволяет различным приложениям обмениваться данными.

Какие виды гипервизоров существуют?

Существует два типа гипервизоров, каждый из которых отличается архитектурой и производительностью.

Гипервизоры первого типа

Гипервизор первого типа располагается поверх выделенного сервера и имеет прямой доступ к аппаратным ресурсам. Из-за этого гипервизор первого типа также известен как гипервизор без операционной системы. На хост-машине не установлена операционная система в режиме гипервизора без операционной системы. Вместо этого программное обеспечение гипервизора действует как облегченная операционная система.

Преимущества и недостатки

Благодаря своей архитектуре гипервизор первого типа очень эффективен. Он может напрямую контролировать и распределять ресурсы для нескольких виртуальных машин, не обращаясь к операционной системе хоста. Эти типы гипервизоров также более безопасны, поскольку отсутствие операционной системы хоста снижает риски нестабильности.

Гипервизоры второго типа

Гипервизор второго типа – это программа гипервизора, установленная на операционной системе хоста. Он также известен как размещенный или встроенный гипервизор. Как и другие программные приложения, размещенные гипервизоры не имеют полного контроля над ресурсами компьютера. Вместо этого системный администратор выделяет ресурсы для размещенного гипервизора, которые он распределяет между виртуальными машинами.

Преимущества и недостатки

Присутствие операционной системы хоста вносит задержку в виртуализированную среду. Когда виртуальная машина запрашивает вычислительные ресурсы, гипервизор не может напрямую обращаться к базовому оборудованию, а передает запрос операционной системе хоста. Кроме того, гипервизор и размещенные на нем виртуальные машины зависят от стабильности операционной системы хоста.

Гипервизоры первого типа по сравнению с гипервизорами второго типа

Несмотря на их различия, оба типа гипервизоров полезны в различных приложениях. Например, корпоративные облачные центры обработки данных используют гипервизоры первого типа или гипервизоры без операционной системы из-за их эффективности, масштабируемости и гибкости при распределении ресурсов между виртуальными машинами. Кроме того, гипервизор первого типа обычно более безопасен и стабилен, поскольку не работает поверх другой операционной системы.

И наоборот, администраторы применяют гипервизоры второго типа, поскольку они более удобные. Гипервизоры второго типа проще в установке, настройке и использовании, чем гипервизоры без операционной системы. Это похоже на установку и использование других приложений для настольных компьютеров.

Что такое облачный гипервизор?

Облачный гипервизор состоит из технологий виртуализации, которые абстрагируют физические аппаратные ресурсы центра обработки данных облачного поставщика. Они позволяют организациям запускать распределенные рабочие нагрузки в облачной архитектуре. Она позволяет создавать многопользовательские облачные среды, в которых отдельные пользователи или предприятия могут выполнять рабочие нагрузки или хранить данные в логически независимом пространстве.

Облачные провайдеры обычно используют гипервизоры без операционной системы для распределения виртуализированных аппаратных ресурсов между пользователями. К примеру, Эластичное вычислительное облако Amazon (Amazon EC2) позволяет организациям масштабировать свои облачные вычислительные мощности с помощью гипервизоров на базе Xen. Это экономически эффективное облачное решение, в котором предприятия платят только за вычислительные ресурсы, необходимые для выполнения рабочих нагрузок AWS.

В чем разница между гипервизорами и контейнерами?

Контейнер – это программный пакет, в котором хранятся все необходимые файлы и конфигурации для запуска приложения на любой операционной системе. Разработчики используют контейнеры для снижения сложности разработки программного обеспечения и повышения эффективности при развертывании приложений. Контейнерное приложение может работать в публичном, гибридном или локальном облаке с постоянной производительностью, поскольку оно не зависит от базовой операционной системы.

И гипервизоры, и контейнеры обеспечивают виртуализацию, но на разных программных уровнях. Гипервизор абстрагирует аппаратное обеспечение от программной среды, а контейнер работает в среде, где контейнерный движок абстрагирует операционную систему.

Каковы соображения безопасности для гипервизоров?

Программы на виртуальной машине не вмешиваются в работу приложений на других гостевых операционных системах, что обеспечивает определенную степень безопасности. Однако виртуализированная среда полагается на гипервизор для обеспечения надежной защиты. Любые проблемы, затрагивающие гипервизор, повлияют на все виртуальные машины, работающие на его основе. Поэтому необходимо использовать гипервизор со встроенными мерами защиты для обеспечения целостности рабочей нагрузки.

Как AWS помогает с гипервизорами?

Система AWS Nitro – это легкий гипервизор, который позволяет организациям быстрее внедрять инновации в безопасной облачной среде. Это технология виртуализации нового поколения, которая делегирует задачи управления гипервизором специальному оборудованию и программному обеспечению. Это позволяет Системе AWS Nitro выделить все вычислительные ресурсы для вашей рабочей нагрузки AWS.

Ниже приведены некоторые преимущества Системы AWS Nitro.

Система AWS Nitro непрерывно контролирует виртуализированные ресурсы и предотвращает непреднамеренный доступ.
Организации добиваются повышенной производительности с помощью выделенных карт Nitro, включая высокоскоростную работу сети, высокоскоростной Магазин эластичных блоков Amazon (Amazon EBS) и ускорение операций ввода-вывода.
AWS Nitro Enclaves позволяет организациям создавать изолированные вычислительные среды для защиты информации, позволяющей установить личность (PII), финансовых и других конфиденциальных данных.
Система AWS Nitro совместима с предыдущими версиями инстансов EC2. Это позволяет организациям выполнять существующие рабочие нагрузки на современных аппаратных и программных компонентах.

Начните работу с гипервизорами сегодня, зарегистрировав аккаунт AWS.

Что такое гипервизор и как он работает?

Назад к глоссарию

Гипервизор — это программное обеспечение, которое создает и запускает виртуальные машины (ВМ), которые представляют собой программные эмуляции аппаратной вычислительной среды. Гипервизор, иногда называемый монитором виртуальных машин (VMM), изолирует операционную систему и вычислительные ресурсы от виртуальных машин и позволяет создавать эти виртуальные машины и управлять ими. Эти виртуальные машины — просто код, работающий в пространстве памяти сервера — позволяют администраторам иметь выделенную машину для каждой службы, которую им необходимо запустить.

Этот небольшой программный уровень является наиболее важным компонентом технологии виртуализации, которая включает в себя хранилище, рабочий стол, операционную систему (ОС) и виртуализацию приложений. Гипервизоры также делают возможной виртуализацию серверов, позволяя различным операционным системам запускать отдельные приложения на одном сервере, используя одни и те же физические аппаратные ресурсы. Виртуализация — это основа современных облачных вычислений, обеспечивающая масштабируемость, безопасность и управление глобальной ИТ-инфраструктурой.

Ознакомьтесь с дополнительными разделами по гипервизорам: