Лабораторная  работа №24

Система виртуальных машин VMware. Создание виртуальных  машины для ОС различных  типов

Цель работы:

1. Знакомство с технологией виртуальных машин VMware.

2. Изучение процесса установки ПО VMware Workstation. 

Теоретические сведения: 

Технология  виртуальных машин

     Понятие виртуальной машины

      Виртуальная машина – это программа, которая  эмулирует настоящий физический компьютер, таким образом, что на этот компьютер можно установить операционную систему и приложения, которые будут работать, не подозревая о том, что они работают в программной среде, имитирующей работу аппаратных средств реальной машины. При этом виртуальная машина может создавать различные аппаратные конфигурации, например, можно определить, сколько памяти получит та или иная виртуальная машина. Сама программа эмуляции, равно как и работающая на ней операционная система, называется виртуальной машиной (ВМ) или гостевой системой (guest system), в то время как основная операционная система и физическая машина на которой она работает, называется хост–системой (host system) или системой-хозяйн [51].

      Ресурсы виртуальной машины

      При создании виртуальной машины в ее состав включаются следующие аппаратные средства: память, жесткий диск, CD-ROM, Floppy диск, сетевая карта, USB контроллер, аудио адаптер. Подразумевается, что все ВМ используют центральный процессор хост-системы. Изменения и дополнения аппаратных средств ВМ можно выполнять с помощью редактора виртуальных машин входящего в состав ПО VMware.

      Ресурсы для виртуальной машины либо выделяются из основного пула ресурсов хост-системы как, например, происходит с оперативной, или раздельно (разделение выполняется по времени) используются виртуальными системами и хост–системой, как это происходит с вычислительной мощностью процессора, накопителями со съемными носителями (Floppy-диск и CD-ROM), USB контроллером и аудио адаптером. Виртуальные сетевые карта создаются для каждой ВМ отдельно, их функции выполняются программно средствами ПО VMware.

      ПО VMware предназначено для работы в  качестве хост–системы под операционными системами Windows и Linux, хотя многообразие устанавливаемых систем значительно шире [52].

      Варианты  работы с жесткими дисками

      При создании виртуальной машины VMware сразу  же создает для нее виртуальный  жесткий диск. Виртуальный диск представляет собой файл, в котором размещаются все файловые системы ВМ. Размер этого диска по умолчанию равен 4Гб, но этот размер можно изменить. С точки зрения эмуляции аппаратной части, виртуальный диск может быть связан с любым каналом виртуальных контроллеров IDE или SCSI, входящих в состав аппаратной части ВМ. Однако, если в дальнейшем потребуется изменить эти настройки, то это нужно сделать до инсталляции гостевой операционной системы, поскольку не все ОС правильно выполняют перестановку диска с одного типа интерфейса на другой.

      Имеется три возможности (модели) работы с  жесткими дисками. Первая заключается  в том, что файл жесткого диска можно, подобно физическому устройству, "извлечь" из ВМ, т.е. сохранить, переписать на другую систему и потом подключить, воссоздав тем самым новую копию ВМ в первозданном виде. Эта модель работы называется клонирование ВМ.

      Другая  возможность позволяет отслеживать  все изменения, выполняемые на диске  и настроить "откат" этих изменений  на диске. Обычно изменения будут храниться на диске так же, как это происходит на обычном компьютере. Режим отката позволяет работать с системой, но после перезагрузки все изменения на диске будут утеряны. Существует также промежуточный вариант, то есть при выключении ВМ будет задан вопрос, сохранить ли сделанные изменения.

      Наконец, третий вариант позволяет при  создании виртуальной машины в качестве диска ВМ использовать не виртуальный  диск, созданный в виде файла, а  отвести под диск ВМ настоящий  раздел реального дискового накопителя. Это более трудоемкий и не очень эффективный метод работы с виртуальными дисками. Основное его назначение это отладка конфигурации ОС в виртуальном режиме с последующим переносом отлаженной конфигурации на реальную машину. Работая в этом режиме, можно установить ОС на ВМ, настроить систему в виртуальном режиме, после чего можно перенести жесткий диск с настройками на другой компьютер и запускать систему в режиме реальной ОС.

      Несколько иная ситуация со сменными носителями. Самое главное это то, что под VMware они могут использоваться одновременно и ВМ, и хост–системой. При этом несколько виртуальных машин тоже разделяют одно устройство, так что никаких проблем не возникает. Кроме того, в VMware есть возможность вместо физического устройства использовать образ диска, как ISO для CD–ROM, так и образа флоппи–диска для соответствующего устройства.

     Виртуальная сеть

      ПО  VMware позволяет создавать достаточно сложные виртуальные сети. Для работы в виртуальной сети в состав аппаратной части ВМ можно включать от одной до трех виртуальных сетевых карт. Существует три основных режима подключения виртуальной машины к сети: режим моста (Bridged mode), режим трансляции адресов (NAT mode) и режим работы только в пределах хост-системы (Host Only). Схематически все режимы показаны на рисунке 2.1.1. 

Рис. 2.1.1. Режимы подключения виртуальной  машины к сети

      Режим моста (Bridged mode) дает виртуальной машине непосредственный доступ к внешнему интерфейсу хост–машины, на котором виртуальная машина самостоятельно устанавливает или получает через DHCP (Dynamic Host Confiruration Protocol) сетевые параметры, такие как IP–адрес, шлюз по умолчанию и тому подобные. Этот вариант подключения нужно использовать для тех случаев, когда на ВМ устанавливаются серверы, которые должны иметь реальные сетевые адреса.

      Режим NAT (Network Address Translation) использует трансляцию адресов исходящего трафика. В этом случае адрес виртуальной машины, полученный по встроенному в NAT DHCP, в момент пересылки во внешнюю сеть подменяется на адрес хост–машины. При этом запрос помещается в таблицу соединений. При приеме ответов в VM адрес снова подменяется так, чтобы программа, запросившая информацию, получила пакеты на свой порт и адрес. Таким образом пересылаются запросы и к серверам, к которым пользователь обычно не обращается напрямую, например, DNS.

      NAT без проблем работает на исходящем трафике, но в случае входящего запроса все запросы приходят на адрес хост–машины, поскольку во внешнем мире все NAT–адреса представлены одним адресом хост–системы. Для того, чтобы виртуальная машина могла получать входящий трафик, на хост–машине необходимо вручную установить правила ретрансляции, указав соответствие между номером порта входящего соединения и адресом ВМ и номером порта на ней.

      Третий  режим Host Only представляет дела так, будто у хост–машины в дополнение к имеющимся сетевым интерфейсам есть еще одна сетевая карточка (видимая в системе и без запуска ВМ), к которой подключается наша ВМ, образуя с хост–машиной маленькую подсеть. Таким образом, можно построить сеть на одном компьютере.

      Все сказанное выше относится к одному сетевому интерфейсу ВМ, виртуальной сетевой карточке, создаваемой по умолчанию при создании ВМ. Можно создать любое количество таких интерфейсов и на каждом настроить свой режим, превратив ВМ в маршрутизатор, NAT, DHCP–сервер.

Более подробно эта технология описана  в практической работе № 2, раздел 2.

Настройка производительности системы виртуальных  машин

      Известно, что каждое из нескольких приложений, работающих параллельно, будут работать медленнее, чем каждое из них, работающее по отдельности. В случае с виртуальными машинами процесс осложняется тем, что все приложения на всех машинах разделяют один процессор. Поскольку виртуальные машины не используют особых средств разделения процессорного времени, кроме системных диспетчеров хост–системы и виртуальной машин, и учитывая, что накладные расходы современных диспетчеров процессов ОС составляют не более 1%, то для расчета производительности можно применять обычную арифметику.

     Определение требований к производительности процессора

      Предположим, что на хост-системе Windows 2000 будет  работать ВМ под Linux. В этом случае для нормальной работы Windows 2000 нужен Pentium II/III 600. Для работы Linux–сервера в терминальном режиме требуется Pentium 300. Просто складывая эти числа, получаем искомый 1ГГц, на котором обе системы будут обеспечивать прежнюю производительность.

      Приоритеты  выполнения виртуальных  машин

      В меню VMware /Edit/Preferencies на закладке Priority есть установка приоритетов, помогающая тонко настроить приоритет виртуальной машины при распределении циклов процессора. Global обозначает настройку для всех виртуальных машин. Локальная настройка относится только к текущей виртуальной машине. Grabbed input соответствует режиму, когда виртуальная машина получает управление и захватывает ввод пользователя; Ungrabbed, соответственно, – фоновому режиму виртуальной машины (даже если ее окно и находится на переднем плане).

     Распределение оперативной памяти

      Особое  внимание следует обратить на распределение памяти, учитывая, что она выделяется статически, в момент запуска виртуальной машины. Память нужно рассчитывать, беря в расчет только физическую память. Например, современные Linux–системы с Gnome для комфортной работы требуют около 128Мб памяти. Плюс хост–системе, работающей например, под Windows 2000 необходимо 128-256Мб.

      Таким образом, для нормальной работы обеих  систем в машине должно бать установлено 128+256 = 336 Мб ОП. В таблице 2.1.1 приведены  примерные значения ОП требуемой  для нормальной работы некоторых ОС.

Таблица 2.1.1. Требования к техническим средствам  со стороны отдельных ОС