Koncept navideznega stroja je bil predstavljen okoli leta 1960. Je razvoj tehnike delitve časa. Pri metodi delitve časa ima vsak program popoln dostop do vseh računalniških virov, hkrati pa se izvede samo en program. Sistem vsakič preklopi med programi v časovnih rezinah, medtem ko shranjuje in obnavlja stanja programov. Z uporabo metode delitve časa lahko več uporabnikov hkrati uporablja računalniški sistem. IBM-ovi raziskovalni centri so metodo delitve časa razvili kot virtualni stroji. CP-67 je bil prvi na voljo arhitektura navideznega stroja . Razviti so bili sistemi z več navideznimi stroji na enem gostitelju in enim virtualnim strojem na več gostiteljih.
Pred zagonom katere koli nove strojne opreme tehnologija , je najprej preizkušen na emulatorju za odkrivanje, poustvarjanje in odpravljanje napak pri načrtovanju in prilagajanju potrebnih korakov. Podobno je pred uvedbo nove programske opreme simulirano, da preveri morebitne napake in jih odpravi. Za to nalogo potrebuje sistem, ki lahko nadomesti glavno okolje za gradnjo nove tehnologije. Tu nastopajo virtualni stroji. Deluje kot posnemanje računalniškega sistema, ki zagotavlja popolno funkcionalnost fizičnega sistema.
Kaj je navidezni stroj?
Z uvedbo novih tehnologij in novejših raziskovalnih modelov je bilo predstavljenih veliko izdelkov strojne in programske opreme. Veliko programske opreme je odvisno od platforme, zato jih je včasih težko odpraviti ali preveriti zaradi omejenih virov strojne opreme.
VM (navidezni stroj) je posnemanje računalniškega sistema, kjer ti stroji uporabljajo računalniške arhitekture za zagotavljanje funkcionalnosti fizičnega računalnika. Fizična naprava, na kateri delujejo navidezni stroji, je znana kot gostiteljica, medtem ko so navidezni stroji znani kot gost. En gostitelj ima lahko več gostov.
Vrste navideznih strojev
Navidezni stroj deluje kot računalnik in je v zaprtem okolju od ostalega gostiteljskega sistema. Programska oprema gosta ne more spreminjati programske opreme gostiteljskega sistema. Tako lahko virusne datoteke preizkusite z navideznim računalnikom, ne da bi to vplivalo na glavni računalniški sistem. Računalniška programska oprema, ki ustvarja in zažene navidezni stroj, je znana kot Hypervisor. Glede na njihove funkcije obstajata dve različni vrsti navideznih strojev - sistemski navidezni stroji in procesni navidezni stroji.
1). Sistemski navidezni stroji
Te vrste VM zagotavljajo popolno virtualizacijo. Kot nadomestek pravega računalnika bodo ti zagotovili funkcionalnosti za izvedbo celote operacijski sistem . Viri strojne opreme se delijo in upravljajo ter tvorijo več okolij v gostiteljskem sistemu. Ta okolja so med seboj ločena, vendar obstajajo na istem fizičnem gostitelju. Tako omogočajo delitev časa med več operacijskimi sistemi z enim opravilom.
Omogočiti skupno rabo pomnilnika med različnimi navideznimi stroji v enem računalniku operacijski sistem , se lahko uporabijo sistemi za prekomerno shranjevanje pomnilnika. Pomnilniške strani z enako vsebino lahko delite med več navideznimi stroji, ki so prisotni na istem fizičnem gostitelju. To je zelo koristno za strani samo za branje.
2). Obdelaj navidezne stroje (VM)
Ti VM-ji so znani tudi kot aplikacijski navidezni stroji, upravljana izvajalna okolja. Ta vrsta VM deluje kot običajna aplikacija znotraj gostiteljskega operacijskega sistema in podpira en sam postopek. Ustvari se z začetkom postopka in se uniči, ko se postopek konča. Uporablja se za zagotavljanje neodvisnosti od platforme programiranje okolja za proces, kar mu omogoča, da se na enak način izvaja na kateri koli drugi platformi.
Procesni-navidezni stroj
Te se izvajajo z uporabo tolmačev in zagotavljajo abstrakcije na visoki ravni. Ti se pogosto uporabljajo za programiranje Java, ki za izvajanje programov uporablja navidezni stroj Java. Obstaja poseben primer procesne VM, ki abstrahira komunikacijski mehanizem računalniške gruče. Ti vsebujejo en postopek na fizični stroj v gruči. Ti pomagajo programerju, da se osredotoči na algoritem namesto na komunikacijski postopek, ki ga zagotavlja medsebojna povezava in navidezni stroj v OS . Aplikacija, ki se izvaja na teh VM, ima dostop do vseh storitev operacijskega sistema. Vzporedni navidezni stroj, vmesnik za posredovanje sporočil so primeri teh navideznih strojev (VM).
Arhitektura
Izvajalna programska oprema je programska oprema za virtualizacijo, ki izvaja Process VM. Izvaja se na ravni API računalniške arhitekture nad kombinirano plastjo OS in strojne opreme. To posnema navodila na ravni uporabnika, pa tudi klice OS ali knjižnice. Za sistemski navidezni stroj se programska oprema za virtualizacijo imenuje Virtual Machine Monitor (VMM). Ta programska oprema je prisotna med gostiteljskim strojem in gostujočo programsko opremo. VMM posnema strojni ISA, ki gostujoči programski opremi omogoča izvajanje drugega ISA.
Prednosti
Nekatere prednosti navideznih strojev so naslednje:
- Navidezni stroji zagotavljajo programsko združljivost s programsko opremo, ki se na njem izvaja. Tako se bo vsa programska oprema, napisana za virtualizirani gostitelj, izvajala tudi na navideznem računalniku.
- Zagotavlja izolacijo med različnimi vrstami operacijskih sistemov in procesov. Tako procesorski operacijski sistem, ki se izvaja na enem navideznem računalniku, ne more spreminjati procesov drugih navideznih strojev in gostiteljskega sistema.
- Ti zagotavljajo enkapsulacijo in programsko opremo, ki je prisotna na navideznem računalniku, je mogoče spreminjati in nadzorovati.
- Za gostitelja z več operacijskimi sistemi nudijo različne funkcije, kot so dvojno zagon, prenos datotek med navideznimi računalniki, napaka v enem operacijskem sistemu ne vpliva na drugi operacijski sistem, ki je prisoten na gostitelju, freash OS je mogoče enostavno dodati.
- Ti zagotavljajo dobro upravljanje programske opreme, kot so te, ki lahko zaženejo celoten sklop programske opreme gostiteljskega računalnika, zaženejo starejše OS itd.
- Tu je mogoče strojne vire deliti z neodvisnimi sklopi programske opreme in uravnotežiti obremenitev, navidezne stroje pa lahko prenesete v različne računalnike.
Tako postajajo sodobni računalniški sistemi vse bolj zapleteni in vsebujejo različne tesno povezane komponente programske in strojne opreme. Tu virtualizacija deluje kot tehnologija medsebojnega povezovanja. Navidezni stroji ustvarjajo nezdružljive podsisteme za skupno delo. Omogoča tudi prožnejšo in učinkovitejšo uporabo strojne opreme med več operacijskimi sistemi. Ti zagotavljajo interoperabilnost med strojno opremo, sistemsko programsko opremo in aplikacijami. Kakšne so razlike med postopkom Navidezni stroj in sistem Virtual Machine?
