Общая характеристика технологии виртуальных машин

Лабораторная работа № 1. Изучение возможностей технологии виртуальных машин.

Цель лабораторной работы - Изучить среду Virtual PC и порядок установки виртуальных машин для разных ОС. Главная ОС – Windows.

Общая характеристика технологии виртуальных машин.

Используемые для практической подготовки по ряду дисциплин (Операционные системы, Информационные сети и т.п.) традиционные методы и средства (учебно-методические материалы по выполнению лабораторных практикумов, курсовых и дипломных проектов) имеют серьезные недостатки, связанные с тем, что режимы работы компьютерных классов в целях информационной безопасности вводят существенные ограничения на действия обучаемых. Эти ограничения позволяют обучать основам информатики, основам разработки программного обеспечения общего назначения, а также разработке локальных БД и локальных информационных систем и не способствуют развитию творческой активности обучаемых (замечено: «творческая» активность обучаемых в этих условиях проявляется обычно в попытках взлома введенных ограничений).

Использование в учебном процессе технологии виртуальных машин (ТВМ), интенсивно развивающейся в настоящее время, позволяет существенно повысить эффективность практического освоения материала. Система виртуальных машин (СВМ) позволяет запускать на компьютере ОДНОВРЕМЕННО несколько разных ОС и переключаться из одной ОС в другую путем перехода из одного окна в другое, без перезапуска компьютера. Суть СВМ в том, что на компьютере, работающем под управлением основной (базовой) ОС, создаются один или несколько виртуальных компьютеров (виртуальных машин - ВМ), и на каждом из них можно установить и запустить собственную (гостевую) ОС или установить несколько ОС с возможностью выбора требуемой ОС при загрузке. Это позволяет получить ряд преимуществ, как в учебном процессе, так и при проектировании ОС и ПО к ним.

Организация работы ВМ имеет некоторые особенности, за счет которых и достигаются существенные преимущества при изучении ОС.

Разделение. Множество приложений и ОС могут одновременно работать на одной физической системе. Серверы могут перемещаться с физических серверов в ВМ и обратно. Все ресурсы физической машины рассматриваются как общий пул, откуда они выдаются тем ВМ, которые в них нуждаются.

Изоляция. ВМ полностью изолированы от ОС хоста и от других ВМ на этом хосте. Если внутри ВМ произойдет программный сбой, на работоспособности всех прочих ВМ это не отразится. Данные не могут неподконтрольно перемещаться между ВМ, приложения могут общаться только по сконфигурированным сетевым соединениям, что, несомненно, дает большой выигрыш в безопасности.

Инкапсуляция. ВМ представляет собой набор файлов - это файлы дисков ВМ, в которых хранится информация, и файл настроек этой ВМ относительно ПО виртуализации. Следовательно, операции, применяемые к файлам, можно применять к ВМ. Поэтому легко перемещать, копировать ВМ и т.п.. Если потребуется, систему целиком (сконфигурированная ОС, приложения, BIOS и аппаратные настройки) можно быстро переместить с одной физической машины на другую без каких-либо дополнительных действий. Следовательно, при реализации ТВМ на одном компьютере могут одновременно и независимо друг от друга функционировать несколько совершенно различных ОС со своим инструментальным окружением, которые при необходимости могут быть оперативно заменены на другие, удалить или добавить другие ОС и объединить их в компьютерную сеть.

СВМ самым естественным образом решает проблему обучения как пользователей ОС Windows, так и ОС Linux, популярность которой постоянно растет, а также других ОС.

В настоящее время ряд фирм предлагают свои СВМ, имеющие различные возможности, часто существенные. Следует отметить, что СВМ фирмы VMWARE в настоящее время лидирует в этом направлении, но ее СВМ лицензионная и требует существенных затрат на приобретение. Однако имеются бесплатные СВМ, возможности которых достаточны для освоения курса ОС. К ним относится СВМ Microsoft Virtual PC, используемая в изучаемом лабораторном практикуме.

СВМ Microsoft Virtual PC обладает следующими возможностями:

· Позволяет создавать и запускать одновременно несколько ВМ с различными гостевыми ОС на одном персональном компьютере;

· Позволяет запускать ВМ в окнах рабочего стола или в полноэкранном режиме; другие ВМ в это время будут продолжать рабoтать в фоновом режиме; для переключения между ВМ используются "горячие" клавиши.

· Устанавливать ВМ без переразбиения дисков;

· Создавать и тестировать приложения одновременно для разных систем;

· Запускать новые и непротестированные ОС и/или ПО в режиме безопасного тестирования (in a secure sandbox), без риска нарушить устойчивую работу системы или потерять критичные данные;

· Обеспечивает совместное использование файлов и приложений разными ВМ за счет использования виртуальной сети;

· Позволяет запускать клиент-серверные или Web-приложения на одном ПК, запуская серверную часть на одной ВМ, а клиентскую - на другой.

· Позволяет объединять на одном ПК несколько ВМ в виртуальную компьютерную сеть и подсоединять ее к реальной.

ОС, под управлением которой работает программа Microsoft Virtual PC, называется основной.

В качестве основной ОС можно использовать Windows.

Системы, запущенные внутри контейнера виртуальной машины Microsoft Virtual PC, называются гостевыми. Список гостевых ОС (он постоянно расширяется с появлением новых версий программы), которые поддерживает программа Microsoft Virtual PC, можно увидеть при создании новой ВМ. В основном это различные дистрибутивы Windows и некоторые Linux.

По утверждениям разработчиков для сносной работы Microsoft Virtual PC требуется компьютер со следующими характеристиками. Скорость процессора минимум 400 MHz. Количество необходимой оперативной памяти (ОП) рассчитываем так - память, необходимая для запуска основной ОС, плюс память, требуемая для каждой гостевой ОС. Минимумом принято считать 128 Мб, но лучше 256 Мб. Видеоадаптер основной ОС должен поддерживать режимы с количеством цветов более 256. Пространство жесткого диска, необходимое для инсталляции, рассчитывается так же, как и размер ОП. Гостевым ОС следует выделять столько же места, сколько нужно для установки каждой из них и всего сопутствующего ПО на обычный компьютер.