เครื่องเสมือนคืออะไร - ประเภทและข้อดี

แนวคิดของเครื่องเสมือนถูกนำมาใช้ในราวปีพ. ศ. 2503 เป็นวิวัฒนาการของเทคนิคการแบ่งเวลา ในวิธีการแบ่งเวลาแต่ละโปรแกรมสามารถเข้าถึงทรัพยากรคอมพิวเตอร์ทั้งหมดได้อย่างเต็มที่ แต่ในแต่ละครั้งจะมีการเรียกใช้โปรแกรมเพียงโปรแกรมเดียว ระบบจะสลับไปมาระหว่างโปรแกรมในส่วนเวลาในขณะที่บันทึกและกู้คืนสถานะของโปรแกรมในแต่ละครั้ง ด้วยการใช้วิธีแบ่งเวลาผู้ใช้หลายคนสามารถใช้ระบบคอมพิวเตอร์พร้อมกันได้ ศูนย์วิจัยของไอบีเอ็มได้พัฒนาวิธีการแบ่งเวลาเป็นเครื่องเสมือน CP-67 เป็นเครื่องแรกที่มี สถาปัตยกรรมเครื่องเสมือน . ระบบที่มีเครื่องเสมือนหลายเครื่องบนโฮสต์เดียวและเครื่องเสมือนเครื่องเดียวในหลาย ๆ โฮสต์ได้รับการพัฒนา

ก่อนเปิดตัวฮาร์ดแวร์ใหม่ เทคโนโลยี มันได้รับการทดสอบครั้งแรกบนโปรแกรมจำลองเพื่อตรวจจับสร้างใหม่และซ่อมแซมข้อบกพร่องในขั้นตอนการออกแบบและแก้ไขปัญหาที่จำเป็น ในทำนองเดียวกันก่อนที่จะเปิดตัวซอฟต์แวร์ใหม่จะมีการจำลองเพื่อตรวจสอบข้อผิดพลาดและแก้ไขข้อผิดพลาด ในการทำงานนี้ระบบที่สามารถทำหน้าที่แทนสภาพแวดล้อมหลักเพื่อสร้างเทคโนโลยีใหม่ นี่คือจุดที่ Virtual Machines เข้ามาในภาพ ทำหน้าที่จำลองระบบคอมพิวเตอร์ที่ให้การทำงานเต็มรูปแบบของระบบจริง

Virtual Machine คืออะไร?

ด้วยการนำเสนอเทคโนโลยีใหม่และรูปแบบการวิจัยที่ใหม่กว่าทำให้มีการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จำนวนมาก ซอฟต์แวร์จำนวนมากขึ้นอยู่กับแพลตฟอร์มดังนั้นบางครั้งจึงยากที่จะดีบักหรือตรวจสอบเนื่องจากทรัพยากรฮาร์ดแวร์ที่ จำกัด

VM (เครื่องเสมือน) เป็นการจำลองระบบคอมพิวเตอร์โดยที่เครื่องเหล่านี้ใช้สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เพื่อให้การทำงานของคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่จริง อุปกรณ์ทางกายภาพที่เครื่องเสมือนทำงานเรียกว่าโฮสต์ในขณะที่เครื่องเสมือนเรียกว่า Guest โฮสต์เดียวสามารถมีแขกได้หลายคน

ประเภทของเครื่องเสมือน

เครื่องเสมือนทำงานเหมือนคอมพิวเตอร์และเป็นแซนด์บ็อกซ์จากระบบโฮสต์ที่เหลือ ซอฟต์แวร์ภายในแขกไม่สามารถทำการเปลี่ยนแปลงซอฟต์แวร์ของระบบโฮสต์ได้ ดังนั้นไฟล์ไวรัสสามารถทดสอบได้โดยใช้เครื่องเสมือนโดยไม่ส่งผลกระทบต่อระบบคอมพิวเตอร์หลัก ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ที่สร้างและรันเครื่องเสมือนเรียกว่า Hypervisor เครื่องเสมือนมีสองประเภทที่แตกต่างกันตามฟังก์ชัน - เครื่องเสมือนระบบและเครื่องเสมือนประมวลผล

1). เครื่องเสมือนของระบบ

VM ประเภทนี้ให้การจำลองเสมือนเต็มรูปแบบ ทำหน้าที่แทนเครื่องจักรจริงสิ่งเหล่านี้จะให้ฟังก์ชันการทำงานทั้งหมด ระบบปฏิบัติการ . ทรัพยากรฮาร์ดแวร์ถูกแบ่งใช้และจัดการสร้างสภาพแวดล้อมหลายอย่างบนระบบโฮสต์ สภาพแวดล้อมเหล่านี้แยกออกจากกัน แต่มีอยู่บนโฮสต์ทางกายภาพเดียวกัน ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จึงให้การแบ่งเวลาระหว่างระบบปฏิบัติการแบบ single-tasking หลายระบบ

เพื่ออนุญาตให้แชร์หน่วยความจำระหว่างเครื่องเสมือนที่แตกต่างกันบนคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว ระบบปฏิบัติการ สามารถใช้ระบบ memory overcommitment ได้ เพจหน่วยความจำที่มีเนื้อหาเหมือนกันสามารถแบ่งใช้ระหว่างเครื่องเสมือนหลายเครื่องที่อยู่บนโฮสต์ฟิสิคัลเดียวกัน สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างมากสำหรับหน้าที่อ่านอย่างเดียว

2). ประมวลผลเครื่องเสมือน (VM)

VMs เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า Application virtual Machines, Managed runtime environment VM ประเภทนี้ทำงานเป็นแอปพลิเคชันปกติภายในระบบปฏิบัติการของโฮสต์ซึ่งสนับสนุนกระบวนการเดียว มันถูกสร้างขึ้นโดยเริ่มต้นกระบวนการและจะถูกทำลายเมื่อกระบวนการสิ้นสุดลง ใช้เพื่อให้เป็นอิสระจากแพลตฟอร์ม การเขียนโปรแกรม สภาพแวดล้อมของกระบวนการทำให้สามารถดำเนินการในลักษณะเดียวกันบนแพลตฟอร์มอื่น ๆ

กระบวนการเสมือนเครื่อง

สิ่งเหล่านี้ถูกนำไปใช้โดยใช้ล่ามและจัดหาสิ่งที่เป็นนามธรรมระดับสูง สิ่งเหล่านี้นิยมใช้สำหรับการเขียนโปรแกรม Java ซึ่งใช้ Java virtual machine ในการทำงานของโปรแกรม มีกรณีพิเศษของกระบวนการ VM ที่สรุปเกี่ยวกับกลไกการสื่อสารของคลัสเตอร์คอมพิวเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยหนึ่งกระบวนการต่อเครื่องที่มีอยู่จริงในคลัสเตอร์ สิ่งเหล่านี้ช่วยให้โปรแกรมเมอร์สามารถมุ่งเน้นไปที่อัลกอริทึมแทนกระบวนการสื่อสารที่จัดเตรียมโดยการเชื่อมต่อระหว่างกันและ เครื่องเสมือนใน OS . แอปพลิเคชันที่ทำงานบน VM เหล่านี้สามารถเข้าถึงบริการระบบปฏิบัติการทั้งหมดได้ เครื่องเสมือนแบบขนานอินเตอร์เฟสการส่งข้อความเป็นตัวอย่างของเครื่องเสมือน (VM) เหล่านี้

สถาปัตยกรรม

ซอฟต์แวร์รันไทม์เป็นซอฟต์แวร์เวอร์ชวลไลเซชันที่ใช้ Process VM มีการใช้งานในระดับ API ของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เหนือเลเยอร์รวมของ OS และฮาร์ดแวร์ ซึ่งจะเลียนแบบคำสั่งระดับผู้ใช้เช่นเดียวกับการเรียกใช้ OS หรือไลบรารี สำหรับเครื่องเสมือนระบบซอฟต์แวร์การจำลองเสมือนเรียกว่า Virtual Machine Monitor (VMM) ซอฟต์แวร์นี้มีอยู่ระหว่างเครื่องฮาร์ดแวร์โฮสต์และซอฟต์แวร์แขก VMM เลียนแบบ ISA ของฮาร์ดแวร์ที่อนุญาตให้ซอฟต์แวร์แขกเรียกใช้งาน ISA อื่น

ข้อดี

ข้อดีบางประการของเครื่องเสมือนมีดังนี้ -

• เครื่องเสมือนให้ความเข้ากันได้ของซอฟต์แวร์กับซอฟต์แวร์ที่ทำงานอยู่ ดังนั้นซอฟต์แวร์ทั้งหมดที่เขียนขึ้นสำหรับโฮสต์เสมือนจะทำงานบนเครื่องเสมือนด้วย
• มีการแยกระหว่างระบบปฏิบัติการและกระบวนการประเภทต่างๆ ดังนั้นระบบปฏิบัติการโปรเซสเซอร์ที่ทำงานบนเครื่องเสมือนหนึ่งเครื่องจึงไม่สามารถแก้ไขกระบวนการของเครื่องเสมือนและระบบโฮสต์เครื่องอื่นได้
• สิ่งเหล่านี้ให้การห่อหุ้มและซอฟต์แวร์ที่มีอยู่บนเครื่องเสมือนสามารถแก้ไขและควบคุมได้
• สำหรับโฮสต์ระบบปฏิบัติการหลายระบบสิ่งเหล่านี้มีคุณสมบัติต่างๆเช่นไม่มีการบูตแบบคู่การถ่ายโอนไฟล์ระหว่างเครื่องเสมือนข้อผิดพลาดในระบบปฏิบัติการหนึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อระบบปฏิบัติการอื่นที่มีอยู่บนโฮสต์จึงสามารถเพิ่ม freash OS ได้อย่างง่ายดาย
• สิ่งเหล่านี้ให้การจัดการซอฟต์แวร์ที่ดีเช่นนี้สามารถเรียกใช้สแต็กซอฟต์แวร์ที่สมบูรณ์ของเครื่องโฮสต์เรียกใช้ระบบปฏิบัติการเดิม ฯลฯ
• ที่นี่เป็นไปได้ที่จะแบ่งปันทรัพยากรฮาร์ดแวร์กับสแต็กซอฟต์แวร์อิสระและเพื่อปรับสมดุลของโหลดเครื่องเสมือนสามารถโอนไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นได้

ดังนั้นระบบคอมพิวเตอร์สมัยใหม่จึงมีความซับซ้อนมากขึ้นซึ่งประกอบด้วยซอฟต์แวร์และส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ที่มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ที่นี่ virtualization ทำหน้าที่เป็นเทคโนโลยีการเชื่อมต่อโครงข่าย เครื่องเสมือนทำให้ระบบย่อยที่เข้ากันไม่ได้ทำงานร่วมกัน นอกจากนี้ยังให้การใช้ทรัพยากรฮาร์ดแวร์ที่ยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นระหว่างระบบปฏิบัติการหลายระบบ สิ่งเหล่านี้ให้ความสามารถในการทำงานร่วมกันระหว่างฮาร์ดแวร์ซอฟต์แวร์ระบบและแอปพลิเคชัน อะไรคือความแตกต่างระหว่างกระบวนการ เครื่องเสมือน และระบบ Virtual Machine?