Рассматривается настройка виртуальной среды для установки различных операционных систем (ОС) на компьютер (далее под компьютером также подразумевается сервер или ноутбук).

Основными понятиями виртуализации являются:

1. Хостовая ОС – это основная ОС, которая установлена на  компьютере и управляет ее ресурсами (процессором, оперативной памятью, жесткими дисками, сетевой картой и т.д.). На хостовой ОС обычно установлены пользовательские приложения, такие как пакет Microsoft Office, среда разработки Eclipse и т.п. или же настроены различные серверные службы (например, FTP, DHCP, Active Directory, DNS, Proxy и т.п.). В целях обеспечения высокой производительности и безопасности в промышленной среде не рекомендуется совместно устанавливать дополнительные программы или настраивать серверные службы и программу для виртуализации (гипервизор) на хостовой ОС. Для промышленной среды рекомендуется настройка гипервизора типа 1 (описание этого типа гипервизора приведено ниже).

2. Гипервизор – это программное обеспечение, которое предоставляет возможность пользователям одновременно (параллельно) запускать на одном компьютере одну или несколько изолированных и независимых ОС, которые называются виртуальными машинами (далее VM). Гипервизоры разделяются на два типа по способу настройки, запуска и эксплуатации.

Первый тип настраивается и запускается непосредственно на аппаратной части компьютера. Данный тип гипервизора работает на вычислительной машине без хостовой ОС (Рис. 1).

Рис-1.

Примерами гипервизоров данного типа являются Oracle VM server, VMware ESX/ESXi, RHEV, HP Virtualization Service Platform.

Второй тип настраивается и запускается на хостовой ОС вычислительной машины (Рис. 2). Хостовая ОС устанавливается на компьютер, а далее на ней настраивается программа гипервизора.

Рис-2.

Общеизвестными гипервизорами данного типа являются Oracle VirtualBox, Microsoft Hyper-V, VMware Server and Workstation.

3. Гостевая ОС – это ОС, которая устанавливается, настраивается и работает на виртуальной машине (VM).

4. Виртуальная машина (Virtual Machine) – это специальная среда, куда устанавливается и где работает гостевая ОС. Виртуальная машина включает в себя ресурсы компьютера, необходимые для правильной и полноценной работы гостевой ОС, такие как процессор, оперативная память, сетевая карта, жесткий диск и т.п.

Компании, ИТ-специалисты и студенты могут получить множество преимуществ от использования технологии виртуализации. Ниже приведены некоторые из них:

 

Для компаний: 

Для компаний важным фактором использования технологий виртуализации является снижение затрат на администрирование информационной инфраструктуры. Кроме того, технология виртуализации значительно снижает затраты на покупку и содержание серверного оборудования, а также на электроэнергию и охлаждение серверной комнаты. В большинстве случаев, серверы используют часть своих ресурсов, т.к. работают с низкой нагрузкой на систему. В связи с этим, компании вместо покупки и запуска множества физических серверов, которые загружены только частично, используют виртуализацию. На сервере создается множество VM и балансируется нагрузка между ними (иногда балансировка нагрузки происходит динамически). В примере ниже рассматривается балансировка ресурсов между VM. Созданы две тестовые независимые виртуальные машины VM1 и VM2 со следующими характеристиками (Рис-3.): по 4 ядра CPU и 16 Гб оперативной памяти для каждой VM (остальные характеристики не указаны для упрощения).

Рис-3.

Через некоторое время работы диагностика показывает, что средняя нагрузка CPU и оперативной памяти на VM1 90-95%, а на VM2 – 15-20%. Поставлена задача сбалансировать нагрузку между этими VM.

Вариант 1. Ручная балансировка нагрузки.

• Останавливаются обе VM (ОС);
• Вручную расширяются ресурсы VM1 (например, увеличиваются CPU до 6 ядер, а оперативная память до 24 Гб;
• Запускаются обе VM.

Вариант 2. Динамическая балансировка нагрузки.

• Настраивается динамическая балансировка нагрузки между VM;
• В результате гипервизор сам будет распределять ресурсы между VM без участия системного администратора и не будет необходимости останавливать/перезагружать VM (ОС).

Для ИТ-специалистов и студентов:

Виртуализация позволяет с наименьшими затратами создать лабораторную (тестовую) среду и обеспечивать ее бесперебойную работу в изолированной среде. В созданной лабораторной среде можно писать и тестировать программы для различных ОС (Windows, Linux, Unix), ознакомиться с сетевыми технологиями на базе созданных VM, а также научиться администрировать различные ОС и системы управления базами данных. Также предоставляется возможность быстрого и легкого создания копий (clone) или снимков (snapshot) VM для тестовых целей. В случае, если какое то тестовое испытание прошло не успешно и гостевая система не доступна, имеется возможность оперативно и с наименьшими временными затратами восстановить систему из копии (за считанные минуты).

Установка Oracle VM VirtualBox

Для создания личной виртуальной среды (виртуальной лаборатории или тестовой среды) выбирается второй тип гипервизора и программа для виртуализации (гипервизор) Oracle VM VirtualBox (далее VirtualBox). Из вышеперечисленного списка выбирается программа VirtualBox по следующим факторам:

• бесплатная,
• относится к гипервизору типа 2 (позволяет в домашних условиях построить виртуальную среду),
• работает на 32 битных и на 64 битных хостовых ОС,
• поддерживает загрузку по PXE (PXE – среда для загрузки ОС по сети без жесткого диска),
• не требует аппаратной поддержки виртуализации (позволяет установить и настроить виртуальную среду, даже если компьютер не поддерживает Intel VT-X or AMD-V).

Гипервизор VirutalBox совместим с большинством распространенных хостовых ОС. Ниже перечислены некоторые ОС, на которых возможна установка VirtualBox:

Windows: Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10, Windows Server 2008, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2012, Windows Server 2016.

Mac OS X: 10.10 (Yosemite), 10.11 (El Capitan), 10.12 (Sierra), 10.13 (High Sierra).

Linux:

Ubuntu 16.04 LTS, 16.10, 17.04 и 17.10

Debian GNU/Linux 7 (“Wheezy”), 8 (“Jessie”) и 9 (“Stretch”)

Oracle Enterprise Linux 5, Oracle Linux 6 и 7

Redhat Enterprise Linux 5, 6 и 7

Fedora 25 и 26

Gentoo Linux

openSUSE 13.2

Solaris: Solaris 11, Solaris 10.

В приведенном примере используется хостовая ОС Windows 7. В следующих публикациях будут рассмотрены установка и настройка VirutalBox на хостовых ОС Oracle Linux и Solaris.

Шаг 1:

Скачивается дистрибутив c официального сайта Oracle для Windows ОС (необходимо учетная запись на портале Oracle).

http://www.oracle.com/technetwork/server-storage/virtualbox/downloads/index.html

На момент написания статьи актуальной версией VirutalBox была 5.2.6. Альтернативная возможность скачивания дистрибутива с сайта https://www.virtualbox.org

Шаг 2:

Процесс установки несложный и в большинстве случаев позволяет оставлять параметры установки по умолчанию. Начинается установка с запуском скачанного установочного файла virtualBox-5.2.6-120293-Win.exe. Запускается окно мастера установки. Нажимается Next.

Оставляются по умолчанию все компоненты VirtualBox для установки, такие как поддержка USB и сетевых устройств, а также поддержка Python в Virtual Box. Нажимается Next.

На следующем шаге можно оставить значения по умолчанию по созданию иконок и ассоциирование файлов VM c VirtualBox.

На этом шаге выдается предупреждение о том, что в процессе установки сетевых возможностей VirutalBox, сетевое подключение будет временно отсоединено. Выбирается Yes (сетевое соединение восстановится автоматически после завершения установки).

Далее нажимается Install и начнется процесс установки.

В последующих 3 шагах выбирается Install, чтобы установить драйверы USB.

Установка Virtual Box завершена. Оставляется галочка Start Oracle VM VirutalBox 5.2.6 after installation и нажимается Finish.

Если увидите следующее окно VirutalBox, то это означает, что установка программы виртуализации успешно завершена и она готова к работе.

 

В последнее время разработчики и тестировщики программного обеспечения применяют новую ветвь виртуализации – виртуализацию на уровне ОС (контейнерная виртуализация). Примером таких технологий является Docker. В будущем планируется рассмотрение вопроса о контейнерной виртуализации.