СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В СРЕДЕ MICROSOFT VIRTUAL PC

ЦЕЛИ РАБОТЫ

Общая цель — исследование путей создания и настройки вычислительной системы (ВСИ) из виртуальных компьютеров в среде Microsoft Virtual PC для последующего освоения сетевых технологий.

Конкретные цели:

  • 1) установка программного продукта Microsoft Virtual PC;
  • 2) установка виртуальных компьютеров и выбор их параметров;
  • 3) подготовка к работе виртуального жесткого диска и его файловой системы;
  • 4) инсталляция операционной системы (ОС) на виртуальный компьютер.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Целесообразность применения виртуализации при изучении сетевых технологий

В настоящее время компьютерные информационно-вычислительные сети (ИВС) являются непременным атрибутом информационных систем различного назначения. Технологии ИВС развиваются очень динамично и требуют пристального внимания при подготовке IT-специалистов в целом, и в том числе по направлению «Прикладная информатика (по областям)» [32]. Основные практические навыки конфигурирования, настройки, администрирования и применения ИВС должны закладываться в ходе практических и лабораторных занятий, проходящих в компьютерных классах, ЭВМ которых объединены в локальные сети.

Однако, как показывает опыт, полноценному образовательному процессу при проведении таких занятий на одноранговых сетях мешают два фактора:

  • 1) в процессе конфигурирования и настройки сетей обучаемые вторгаются в системную область компьютеров, приводя в ряде случаев своими не квалифицированными действиями к отказам в работе ОС отдельных компьютеров или сети в целом;
  • 2) значительное число обучаемых в учебной группе, как правило, не позволяет выделить отдельному студенту для индивидуальной работы свою, даже очень малую сеть; практически считается хорошим результатом, если на одного студента приходится одна рабочая станция.

Для сетей с выделенным сервером положение еще более усугубляется, так как всего один сервер на целый класс и ситуация, когда установленное на него программное обеспечение исследуется группой в несколько десятков человек, не может рассматриваться как нормальная в принципе. В то же время даже серверная ОС, устанавливаемая на выделенный сервер, существенно сложнее клиентских ОС и требует большего времени на изучение и тем более на ее настройку.

Выходом из этой ситуации является применение средств виртуализации ОС. В настоящее время наблюдается технологический прорыв в виртуализации ОС, когда на одной машине оказывается возможным посредством использования специального приложения установить, кроме основной ОС (ее называют хостовой), также несколько гостевых ОС. При этом на экране хостового компьютера появляются сразу несколько виртуальных компьютеров с гостевыми ОС, работа с которыми ничем не отличается от работы на реальных компьютерах. Можно связать виртуальные компьютеры в сеть посредством выполнения тех же операций по конфигурированию и настройки, что и в реальной сети.

Возможно решение задачи виртуализации аппаратным или программным путем. Аппаратная поддержка виртуализации была обеспечена компанией Intel только в 2005 г., когда компания начала выпуск своих новых многоядерных процессоров. Данная технология, получившая название Intel VT-x (кодовое название Vanderpool), поддерживается практически всеми (за исключением младших моделей) новыми процессорами Intel семейства Intel Core 2 Duo и процессорами семейства Intel Core 2 Quad.

Гораздо раньше началась программная виртуализация компьютерной архитектуры х86. Существуют два базовых метода реализации программной виртуализации: метод динамической трансляции и метод модификации гостевой ОС (паравиртуализация).

При динамической трансляции проблемные команды гостевой ОС (набор команд, которые хотя и не являются привилегированными, но могут нарушить стабильность работы в условиях виртуализации) перехватываются гипервизором и модифицируются (заменяются на безопасные команды), после чего управление возвращается гостевой ОС. В результате гостевая ОС вместе со всеми приложениями фактически становится одним «обычным» приложением хостовой ОС, из-под которой она запущена. Гостевой ОС попросту «подсовывается» виртуальная машина, очень напоминающая реальную машину х86. Гостевая ОС принимает виртуальную машину за реальный компьютер и начинает на этой виртуальной машине, имитируемой хостовой ОС, работать.

В методе паравиртуализации частично подвергается модификации исходный код гостевой ОС. Перед выполнением программный код гостевой ОС просматривается на наличие проблемных инструкций, и в спорных местах вставляются команды перехода на гипервизор (так называемые гипервызовы (hypercalls)), где специальный генератор кода заменяет проблемные инструкции. В результате удается избежать появления проблемных команд. В методе паравиртуализации модифицируется только ядро ОС, а библиотеки и приложения уровня пользователя остаются неизменными. Гипервизор предоставляет гостевой ОС специальный API, с которым она и взаимодействует, вместо того, чтобы обращаться напрямую к таким ресурсам, как таблица страниц памяти. Метод паравиртуализации позволяет добиться более высокой производительности, чем метод динамической трансляции. В то же время метод паравиртуализации применим лишь в том случае, если гостевые ОС имеют открытые исходные коды (например, ОС семейства Linux) — их можно модифицировать согласно лицензии. Однако для ОС семейства Windows с закрытыми кодами использование метода паравиртуализации невозможно.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >