Лабораторна робота 1
Віртуалізація
Мета роботи: вивчення процесу установки, налаштування і основних функцій програми Virtual Box; встановлення та первинне налаштування на віртуальну машину операційної системи Linux.
Теоретичні відомості
Віртуалізація - надання набору обчислювальних ресурсів або їх логічного об’єднання, абстраговані від апаратної реалізації, і забезпечує при цьому логічну ізоляцію обчислювальних процесів, які виконуються на одному фізичному ресурсі. Говорячи спрощено, це процес створення не фізичною, а віртуальної версії чого-небудь. Віртуалізація може застосовуватися до комп'ютерів, операційних систем,пристроїв зберігання, додатків або мереж.
Однак основну роль грає віртуалізація серверів. Прикладом використання віртуалізації є можливість запуску декількох операційних систем на одному комп'ютері, до того ж кожен з примірників таких гостьових операційних систем працює зі своїм набором логічних ресурсів (процесорних,оперативної пам'яті, пристроїв зберігання), наданням яких із загального пулу,доступного на рівні обладнання, управляє хостової операційна система або гипервизор. Також можуть бути піддані віртуалізації мережі передачі даних, мережі зберігання даних, платформенне і прикладне програмне забезпечення.
Віртуальна комп'ютерна система, також звана віртуальною машиною (ВМ), - це строго ізольований контейнер ПО, що містить операційну систему і додаток. Кожна автономна віртуальна машина повністю незалежна. Наявність декількох ВМ на одному комп'ютері забезпечує можливість роботи на одному фізичному сервері (вузлі)декількох операційних систем і додатків. Тонкий шар ПО, званий гіпервізором, відокремлює віртуальні машини від сервера і поміру необхідності динамічно виділяє обчислювальні ресурси кожної віртуальної машині. ВМ мають такі характеристики, які забезпечують ряд переваг.
Розподіл:
Виконання декількох операційних систем на одному фізичному комп'ютері;
Розподіл системних ресурсів між віртуальними машинами;
Ізоляція:
Ізоляція несправностей і порушень системи безпеки на апаратномурівні;
Збереження рівня продуктивності за допомогою розширених засобівуправління ресурсами;
Інкапсуляція:
Повне збереження стану віртуальної машини у вигляді файлів;
Переміщення і копіювання віртуальних машин аналогічні операціям зфайлами;
Незалежність від обладнання:
Ініціалізація і перенесення будь віртуальної машини на будь-який фізичний сервер.
Віртуалізація ділиться на три типи:
1. Віртуалізація уявлень;
2. Віртуалізація додатків;
3. Віртуалізація серверів (обладнання).
Віртуалізація уявлень забезпечує ізоляцію процесорної обробки від графічної підсистеми і засобів введення-виведення, що дозволяє запускати додаток водному місці, а працювати з ним з іншого місця. При цьому створюються віртуальні сеанси,віддалено надають користувальницький інтерфейс додатків. Кожен сеанс може бути пов'язаний з виконанням тільки однієї програми, або користувачеві може бути представлена вся настільна система з декількома додатками. В будь-якому випадку кілька віртуальних сеансів можуть використовувати одну і ту ж встановлену копію додатки.
Подібне виконання додатків на загальному сервері має такі переваги:
Дані можуть бути централізовані і надійно збережені на центральному сервері, а не на декількох настільних комп'ютерах. За рахунок цього підвищується безпека,оскільки інформацію не розподіляється між різними системами.
Крім того, можна значно скоротити витрати на управління додатками. замість поновлення кожної програми на кожному окремо взятому комп'ютері необхідно змінити лише одну загальну копію на сервері. Віртуалізація уявлень також дозволяє використовувати більш прості образи ОС і спеціалізовані настільні комп’ютери, звані «тонкими» клієнтами, що сприяє зниженню витрат на управління.
Компанії більше не повинні турбуватися про несумісність додатків і встановленої на комп'ютері ОС. Ця проблема може бути вирішена і за рахунок віртуалізації настільних систем, але віртуалізація подань дозволяє просто запустити додаток на центральному сервері, а потім зробити його доступним для клієнтських комп'ютерів з будь-якої ОС.
У деяких випадках віртуалізація подань може підвищити продуктивність. Наприклад, уявіть собі клієнт-серверний додаток,яке передає велику кількість даних від центральної бази даних до клієнтського комп'ютера. Низька швидкість з'єднання клієнта і сервера або перевантаження каналу зв'язку призведе до повільної роботи програми. Одним із способів підвищення продуктивності є запуск всього програми (і клієнтської, і серверної частини)на комп'ютері з високошвидкісним підключенням до бази даних, а потім за допомогою віртуалізації подань це додаток можна зробити доступним для користувачів.
При віртуалізації додатків відбувається відділення рівня конфігурації програми від ОС. Додатки можуть працювати на клієнтських комп'ютерах, включаючи настільні ПК,сервери і переносні комп'ютери. Ці програми не потрібно встановлювати, а управляти ними можна з єдиного центру. Ці особливості мають величезне значення для виконання самих різних завдань, від управління установкою виправлень і оновлень до розгортання і видалення додатків. Кожна програма залежить від своєї ОС по ряду причин, включаючи розподіл пам'яті,драйвери пристрою і багато іншого. Проблеми несумісності додатків і операційних систем можуть бути вирішені за рахунок віртуалізації сервера або уявлень. Однак для усунення проблем несумісності двох додатків,встановлених в одній копії ОС, потрібно виконати віртуалізацію додатків. Додатки, встановлені на одному пристрої, зазвичай використовують загальні елементи конфігурації, проте це спільне використання може призвести до певних проблемам. Наприклад, для однієї програми може знадобитися певна версія бібліотеки DLL, тоді як для іншого застосування в цій системі буде потрібна інша версія тієї ж бібліотеки. При установці обох додатків створюється ситуація, в якій одне з них перезаписує версію бібліотеки, необхідну для іншого, що призводить до помилок додатки або збою системи. Щоб цього уникнути, організації зазвичай виконують всебічне тестування нової програми перед його установкою. Цей підхід цілком працездатний, але доріг і забирає багато часу. Віртуалізація додатків вирішує цю проблему за рахунок створення копій всіх загальних ресурсів, необхідних додатку. Загальні елементи конфігурації (розділи реєстру,окремі бібліотеки DLL і інші об'єкти), які додаток зазвичай може використовувати спільно з іншими додатками системи, «упаковуються» разом з ним і обробляються в кеші комп'ютера, завдяки чому створюється віртуальне додаток. Розгорнуте віртуальне додаток використовує власну копію цих загальних ресурсів. Віртуалізація додатків значно спрощує процес розгортання. оскільки додатки більше не конфліктують з версіями бібліотек DLL або інших загальних ресурсів середовища, необхідність тестування нових додатків на наявність конфліктів з існуючими додатками зводиться до мінімуму. Віртуальні додатки можуть працювати поруч зі звичайними встановленими додатками, тому немає необхідності виконувати загальну віртуалізацію. Однак віртуалізація допомагає уникнути багатьох проблемі скорочує час на звернення користувачів до служби підтримки. ефективне рішення віртуалізації додатків дозволяє управляти віртуальними і встановленими додатками за допомогою загального інтерфейсу. Основна ідея віртуалізації обладнання досить проста: використання програмного забезпечення для створення віртуальної машини, що імітує фізичний комп'ютер. При цьому створюється середовище окремої ОС, логічно ізольованій від головного сервера. Оскільки даний підхід допускає створення відразу декількох віртуальних машин, на одному комп'ютері можна запустити кілька операційних систем одночасно. Замість оплати великої кількості серверів з низьким коефіцієнтом використання,кожен з яких призначений для виконання певної робочого навантаження, віртуалізація сервера дозволяє об'єднати ці навантаження на меншій кількості ефективно працюючих машин. Це означає зменшення кількості співробітників,керуючих комп'ютерами, скорочення площ для їх розміщення, економію електроенергії, що в сукупності дає економію коштів. Крім того, віртуалізація сервера спрощує відновлення поламаних систем. Віртуальні машини зберігаються у вигляді файлів, тому відновити пошкоджену систему не складніше, ніж скопіювати файл на інший комп'ютер. оскільки конфігурації обладнання віртуальних машин не обов'язково повинні збігатися з конфігурацією фізичного комп'ютера, на якому вони запущені, цей підхід також дозволяє виконати відновлення пошкодженої системи на будь-якому доступному комп'ютері. фізично ідентичну систему використовувати не потрібно. Гипервизор - програма або апаратна схема, що забезпечує або дозволяє одночасне, паралельне виконання декількох операційних систем на одному і тому ж хост-комп'ютері. Гипервизор також забезпечує ізоляцію операційних систем один від друга, захист і безпеку, поділ ресурсів між різними запущеними ОС і управління ресурсами. Гипервизор також може (але не зобов'язаний) надавати працюючим під його керуванням на одному хост-комп'ютері ОС засоби зв'язку і взаємодії між собою (наприклад, через обмін файлами або мережеві з'єднання) так, як якщо б ці ОС виконувалися на різних фізичних комп'ютерах.
Гипервизор сам по собі в деякому роді є мінімальною операційною системою (Мікроядром або наноядром). Він надає запущеним під його керуванням операційним системам сервіс віртуальної машини, віртуалізіруя або емалюючи реальне (фізичне) апаратне забезпечення конкретної машини. І керує цими віртуальними машинами, виділенням і звільненням ресурсів для них. гипервизор дозволяє незалежне «включення», перезавантаження, "виключення" будь-який з віртуальних машин з тієї чи іншої ОС. При цьому операційна система, що працює у віртуальній машині під управлінням гипервизора, може, але не зобов'язана «знати», що вона виконується у віртуальній машині, а не на реальному апаратному забезпеченні.
Практичне виконання роботи
Процес інсталяції та налаштування Virtual Box описан за посиланням: https://www.nakivo.com/blog/use-virtualbox-quick-overview/
Процес інсталяції ОС Linux описан за посиланням:
https://fossbytes.com/how-to-install-ubuntu-20-04-lts-virtualbox-windows-mac-linux/
Завдання
1. Вивчити теоретичну частину.
2. Встановити та налаштувати Virtual Box.
3. Встановити операційну систему Ubuntu в Virtual Box.
4. Створити користувача. Ім'я користувача системи Ubuntu має бути складено з імені та прізвища студента латиницею та номера групи. Наприклад, ivan_petrov631 для студента Івана Петрова з 631 групи.
5. Завантажити та встановити доповнення для гостьовій ОС на встановлену Virtual Box.
Контрольні запитання
1. Що таке віртуалізація?
2. Типи віртуалізації. Переваги і недоліки кожного типу.
3. Що таке гипервизор?
Вимоги до звіту
Звіт з лабораторної роботи повинен містити:
1. Титульний лист.
2. Постановку завдання.
3. Опис кроків виконання роботи.
3. Скріншоти, що підтверджують виконання завдань.
4. Висновки.