Способы запуска приложений других операционных систем

Балтийский Государственный Технический Университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова

Кафедра И9

«Систем управления и компьютерных технологий»

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Программирование»

на тему:

Виртуальные машины

Выполнил Студент Новиков Д.Ю. Группа И954


Проверил	.
Оценка	___________

Санкт – Петербург

Содержание

Введение. 3

1 Способы запуска приложений других операционных систем. 5

1.1 Полная виртуализация. 6

1.2 Эмуляция API гостевойоперационной системы.. 7

1.3 Квази-эмуляция. 8

1.4 Паравиртуализация. 8

2. Принцип работы виртуальных машин. 10

3. Разновидности виртуальных машин. 13

3.1 Виртуальная машина VMware Server................................................. 13

3.2 Виртуальная машина Microsoft Virtual PC........................................ 16

3.3 Виртуальная машина VirtualBox........................................................ 17

Заключение. 20

Список использованной литературы.. 21

Введение

Виртуальные машины дают возможность эмулировать поведение нескольких операционных систем в одном информационном пространстве. Эмуляция (от англ. Emulation) - комплекс программных и аппаратных средств, предназначенный для копирования функций одной вычислительной системы (гостя) на другой, отличной от первой, вычислительной системе (хосте) таким образом, чтобы эмулированное поведение как можно ближе соответствовало поведению оригинальной системы. Целью эмуляции является максимально точное воспроизведение поведения в отличие от разных форм компьютерного моделирования, в которых имитируется поведение некоторой абстрактной модели [1]. Разнообразные технологии виртуализации предоставляют возможность незамедлительно переключаться между работой в нескольких операционных системах без необходимости перезапуска компьютера. Выполнение и поведение эмулированной ОС достаточно сильно близки к реальной, зачастую, не отличаясь.

Плюсы, обретаемые при использовании данного подхода:

˗ реальность использования на одной машине нескольких операционных систем, полностью обойдя необходимость конфигурирования (разбиения на разделы и форматирования) физических жестких дисков;

˗ синхронное выполнение нескольких ОС и незамедлительное переключение от работы в одной системе к работе в другой;

˗ возможность оградить основную операционную систему от отрицательного воздействия программного обеспечения, выполняемого в виртуальной машине;

˗ имитация сложных вычислительных систем (связанных сетевых операционных систем) на единственной машине.

В наши дни открыт широкий горизонт для развития виртуальных машин. Этому способствует целый ряд причин:

˗ возросшая производительность аппаратного обеспечения;

˗ большое количество существующих операционных систем и их различных версий;

˗ увеличение количества задач, решение которых возможно с помощью компьютеров.

В эмулированной ОС без переживаний о вреде для основной системы можно выполнять различные слабо известные или угрожающие безопасности операции - эмулированная ОС полностью виртуальна, и любое нарушение ее работы не отразится на функционировании основной операционной системы.

Многие виртуальные машины имеют возможность укрыть определенные параметры физических устройств от основной ОС, что обеспечивает операционной системе независимость от установленного оборудования.

В определенных ситуациях возможно безопасное выполнение эмулированных операционных систем на других архитектурах и платформах; необходимо лишь скопировать образы виртуальных систем.

Способы запуска приложений других операционных систем

Чтобы запустить современную виртуальную машину на компьютере, необходимо иметь на хостовой ОС приложение, управляющее виртуальными машинами, которое должно быть выполнено в виде Windows-, Linux- или UNIX-приложения. Виртуальная машина сама по себе является образом файловой операционной системы; он образуется в процессе установки любой ОС. Этот образ либо располагается в отдельном разделе жесткого диска, либо хранится отдельным файлом. Используя приложение для управления виртуальными машинами, в определенное выделенное для этого адресное пространство загружается образ эмулированной ОС, после чего она будет иметь возможность для взаимодействия с физическими устройствами компьютера. Также имеется возможность использования буфера обмена для передачи каких-либо данных между хостовой и гостевой системами, либо же установить между этими системами сетевое взаимодействие, как будто каждая система установлена на своем отдельном компьютере. При необходимости и достаточном количестве имеющейся на конкретной машине оперативной памяти, можно одновременно загрузить и более одной виртуальной машины.

Существует множество виртуальных машин и систем виртуализации. Все они имеют различные преимущества и недостатки, отличаются друг от друга областью применения и технологиями виртуализации. Соответственно, существует несколько схем виртуализации, таких, как динамическая рекомпиляция, аппаратная виртуализация. Четырьмя наиболее распространенными технологиями виртуализации являются:

˗ полная виртуализация;

˗ эмуляция API гостевой операционной системы;

˗ квази-эмуляция;

˗ паравиртуализация.

Полная виртуализация

Проекты, выполненные по технологии полной виртуализации, работают как интерпретаторы. Интерпретация — пооператорный (покомандный, построчный) анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компиляции, при которой программа транслируется без её выполнения) [2]. Последовательно просматривается исходный текст различных приложений эмулированной ОС, после чего эмулируется поведение всех инструкций. Так как это приводит к тому, что имитируется поведение и всех физических устройств виртуального компьютера (Intel x86), и процессора, то эмулятор имеет возможность для работы на компьютерах с различающейся друг от друга архитектурой.

Главным минусом данного способа является очень низкая производительность эмулированной ОС, что фактически означает крайне низкую работоспособность с этой системой. Однако динамическая трансляция и ряд других решений могут увеличить скорость работы системы.

Примеры проектов, выполненных по технологии полной эмуляции:

˗ проект Bochs. Предоставляет возможность запустить Intel x86 системы на других архитектурах;

˗ Virtual PC от Microsoft. Запуск x86 операционных систем на PC и Mac;

˗ проект Qemu. Является быстрейшим эмулятором различных архитектур на PC.

Главный плюс полной виртуализации – прекрасная совместимость и возможность применения на большом количестве платформ. Главный минус, как упомянуто выше - низкая производительность эмулированных операционных систем.

Квази-эмуляция

Квази-эмуляция программно осуществляет виртуализацию процессора, который невозможно виртуализировать аппаратно. Данный метод эмуляции осуществляет выполнение следующих главных задач: определение инструкций процессора, исполняемых без эмуляции, и, наоборот, неисполнимых без эмуляции; обнаружение и эмуляция последних; обеспечение взаимодействия с хостовой ОС. Примеры проектов, выполненных по технологии квази-эмуляции:

˗ Виртуальная машина Serenity Virtual Station (SVISTA). Она позволяет эмулировать следующие операционные системы: OS/2, Linux, QNX, MSDOS и другие.

˗ Virtual Platform от компании VMware, дает возможность эмулировать большое количество Intel х86 операционных систем.

˗ Проект Plex86, реализует запуск системы Intel х86 под Linux.

Паравиртуализация

Паравиртуализация – способ, имеющий некоторые сходства с полной виртуализацией. Он использует гипервизор для разделения доступа к основным аппаратным средствам, но объединяет исходный текст программы, касающийся виртуализации, в непосредственно операционную систему [4]. Гипервизор – это программа, позволяющая осуществлять одновременный запуск нескольких операционных систем на одном компьютере; гипервизор осуществляет управление ресурсами и их разделение между различными операционными системами, выполняет изоляцию запущенных операционных систем друг от друга, а также может обеспечивать их взаимодействие (обмен файлами, сетевое взаимодействие и т.д.) [5]. Этот подход устраняет необходимость в любой перекомпиляции или перехватывании, потому что сами операционные системы кооперируются в процессе виртуализации.

Для паравиртуализации необходимо, чтобы гостевая операционная система была изменена для гипервизора, и это является недостатком метода. Но паравиртуализация предлагает производительность почти как у реальной невиртуализированной системы. Как и при полной виртуализации, одновременно могут поддерживаться многочисленные различные операционные системы.

Примеры проектов, основанных на технологии полной паравиртуализации:

˗ продукт Xen – «паравиртуальный» монитор виртуальных машин (VMM), или гипервизор. Xen способен обеспечивать параллельную работу большого числа виртуальных машин на одной физической без затрат значительных вычислительных ресурсов;

˗ продукт Microsoft Hyper-V – способ виртуализации серверов в корпоративных средах.

Преимущество данного метода виртуализации – отличная совместимость и возможность многоплатформенного использования при сохранении высокой скорости работы. Недостатком является необходимость модифицирования гостевой операционной системы для гипервизора.

Заключение

В наши дни может существовать целый ряд причин, по которым пользователь желание воспользоваться всеми преимуществами виртуальных машин, например, тестирование поведения различных приложений без вреда хостовой операционной системе, проверка поведения определенного программного обеспечения в различных средах и т.д. К тому же, вычислительная мощь нынешних процессоров как нельзя лучше позволяет реализовать богатейший потенциал идей виртуализации операционных систем и приложений, выводя удобство пользования компьютером на новый качественный уровень.

Список использованной литературы

1. Гультяев А. Виртуальные машины — несколько компьютеров в одном. — СПб.: Питер, 2006. — 224 с. — ISBN 5-469-01338-3.

2. Першиков В. И., Савинков В. М. Толковый словарь по информатике / Рецензенты: канд. физ.-мат. наук А. С. Марков и д-р физ.-мат. наук И. В. Поттосин. — М.: Финансы и статистика, 1991. — 543 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-279-00367-0.

3. Мендель Розенблюм, Тэл Гарфинкель. Мониторы виртуальных машин: современность и тенденции (рус.). [Электронный ресурс] URL: www.osp.ru/os/2005/05-06/185589 (дата обращения: 14.09.2016).

4. Виртуализация серверов стандартной архитектуры [Электронный ресурс] URL: http: //www.osp.ru/os/2008/03/5015349 (дата обращения: 14.09.2016).

5. Э.Орама и Г.Уилсон " Идеальная разработка ПО. Рецепты лучших программистов" СПб.: Питер, 2012 год, 592 стр. ISBN 978-5-459-01099-2

6. Блинков Ю.В. Моделирование компьютерных систем на виртуальных машинах. Моногр. / Ю.В. Блинков. – Пенза: ПГУАС, 2011. – 268 с. ISBN 978-59282-0673-4

7. Мониторы виртуальных машин: современность и тенденции [Электронный ресурс] URL: http: //www.osp.ru/os/2005/05-06/185589 (дата обращения: 14.09.2016).

8. VMware Server User’s Guide (англ.) [Электронный ресурс] URL: http: //www.vmware.com/pdf/vmserver2.pdf (дата обращения: 15.09.2016).

9. Инструкция по использованию Windows Virtual PC в операционной системе Windows

[Электронный ресурс] URL: http: //www.windxp.com.ru/win7/winvrpc.htm (дата обращения: 15.09.2016).

10. Oracle VM VirtualBox® User Manual (англ.) [Электронный ресурс] URL: https: //www.virtualbox.org/manual/UserManual.html (дата обращения: 17.09.2016).