ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Установка и настройка VMware Workstation.
Цель работы
Освоить установку и настройку виртуальной машины VMware Workstation на примере создания загружаемого раздела с операционной системой Win98se в режиме командной строки. Ознакомиться с некоторыми командами режима командной строки.
Теоретические сведения
«Виртуализация» - это один из краеугольных камней современной вычислительной техники. По правде сказать, «виртуален» и «невещественен» любой компьютер, начиная еще с первых «пентиумов»: ведь, по сути, любая выполняющаяся на них команда, инструкция, операция в той или иной степени виртуальна. Программы работают с виртуальной, а не физической оперативной памятью, процессоры «на лету» перекодируют x86-инструкции в свой внутренний RISC-подобный формат, драйвера устройств и операционные системы прячут под стандартными интерфейсами доступное в системе оборудование. Это зачастую медленно, это почти всегда сложно, но это - единственный способ хоть как-то гарантировать относительную надежность и сравнительную эффективность той чудовищно, непомерно огромной системы, которую мы называем современным компьютером.
У большинства русскоговорящих читателей слово «виртуальный», вопреки его изначальному происхождению, наверное, вызывает примерно одинаковые ассоциации с чем-то невещественным, несуществующим на самом деле. Но изначальный смысл его в вычислительной технике гораздо конкретнее и проще - «виртуальные» объекты здесь всегда означают некие абстрактные интерфейсы, за которыми скрывается реальное оборудование. Основная идея, хорошо прослеживающаяся здесь последние лет двадцать - это стремление максимально упростить задачу разработчикам программного обеспечения, предоставив каждой программе (в идеале) по стандартному «виртуальному компьютеру», на котором она сможет работать без учёта вообще каких бы то ни было сторонних факторов - компьютера, на котором она запущена, или других работающих на этом же компьютере программ
Все пользовательские приложения сегодня, фактически, работают на «виртуальных» компьютерах - им предоставляется некая «обобщенно-стандартная» среда исполнения с виртуальной оперативной памятью, и с этим «виртуальным компьютером» они свободно работают, не задумываясь о том, какие реальные физические ресурсы за этой виртуальностью стоят. Центральная задача операционной системы - это поддержание этой «виртуальной реальности» и своевременное распределение между этими виртуальностями реальных аппаратных ресурсов. Сама операционная система тоже живёт на одном из «виртуальных компьютеров», но, в отличие от всех остальных «обитателей» компьютера, обладает возможностью свою (и чужие) «реальности» изменять и соотносить с физическими ресурсами компьютера.
И уже сама по себе подобная возможность позволяет, на самом деле, реализовывать практически всё, что угодно, с пользовательскими приложениями. К примеру, потенциально можно взять, «сохранить» состояние приложения на флэшку, «скопировать» на другой компьютер и «продолжить» выполнение программы уже на другом компьютере. Можно (потенциально) запускать в одной и той же операционной системе как Windows, так и POSIX-приложения (Linux, Unix-системы) - достаточно уметь создавать два «типа» виртуальных компьютеров, чтобы каждое приложение получало ровно ту среду исполнения, в которой оно привыкло работать. Но, к сожалению, для пользователя, подобные «хитрости», требующие активной поддержки со стороны операционной системы, реализовать на практике далеко не так просто, как рассказать о них. И обеспечить, скажем, «родную» поддержку Windows-приложений в Linux, равно как и обратную поддержку Linux-приложений в Windows, по причине активного противодействия Microsoft, невозможно. А потому пользователь вынужден обходиться без некоторых интересных функций и довольствоваться Windows-приложениями на Windows-системах и Linux-приложениями на Linux-системах.
В качестве выхода из ситуации возникает вполне логичное предложение: если уж мы не можем объединить в одной операционной системе возможности нескольких разных ОС, то почему бы одновременно запустить на нашем компьютере не одну, а сразу несколько операционных систем? Заодно и надёжность повысим: если одна из операционных систем «упадёт», другая останется, и будет способна восстановить «упавшую».
Оказывается, что это не столь уж трудно сделать. Смотрите: наши операционные системы - по сути дела, те же самые обычные приложения, работающие с виртуальными компьютерами, но разве что наделённые чуть более широкими привилегиями и потому обладающие способностью «трансформировать» окружающую среду под свои нужды. Поэтому возможны целых два способа обеспечить одновременную их работу на одном и том же компьютере.
Способ первый - это «способ сознательного сотрудничества»: сводящийся к тому, что наши ОС будут «учитывать интересы» друг друга, распределят между собой аппаратные ресурсы, и впредь будут работать так, чтобы не навредить своими «чрезвычайными полномочиями» операционной системы другой системе. Подобный подход весьма широко практикуется в *nix-подобных операционных системах и называется паравиртуализацией. Однако поскольку данный способ требует серьезной модификации ядра ОС, на которое, к примеру, всё та же Microsoft, доминирующая на рынке операционных систем, естественно, не соглашается, то особенной популярности среди «обычных пользователей» он получить не сумел.
Второй способ очень хорошо знаком по приложениям типа VMWare Workstation, обеспечивающим успешный запуск на одном компьютере из-под «базовой» операционной системы нескольких «гостевых» операционных систем без специальной их модификации. «Гостевая» операционная система вместе со всеми её приложениями фактически становится одним «обычным» приложением «родительской» операционной системы, из-под которой она запущена. Идея здесь очень простая: используя виртуальную память, мы можем сымитировать виртуальный компьютер практически любой сложности: так что «гостевой» операционной системе попросту «подсовывается» виртуальная машина, очень напоминающая «физическую» x86-машину. «Гость» принимает «обманку» за настоящий компьютер - и вполне успешно начинает на этой виртуальной машине, имитируемой «родительской» ОС, работать. Гостевая операционная система и все запущенные в её рамках приложения работают на физических ресурсах компьютера практически так же, как это делает обычное запущенное на нём приложение, а «виртуализирующее приложение» только обеспечивает контроль над ним - тонюсенькая прослойка кода, поддержанная стандартными аппаратными ресурсами компьютера.
VMWare Workstation и VMWare Server
В России имя VMWare является практически синонимичным для «программного обеспечения для виртуализации». Именно эта компания в 1999 году впервые вывела на рынок успешный продукт, обеспечивавший для операционных систем производства Microsoft возможность запуска виртуальных машин с «чужими» операционными системами. Правда, в 2003 году VMWare была скуплена корпорацией EMC2, в состав которой с тех пор и входит, однако своего существования в качестве самостоятельного игрока с раскрученным брендом она с тех пор не прекратила. И текущая политика руководства EMC2 заключается в том, чтобы VMWare и дальше работала на рынке как самостоятельная единица, влиять на стратегию и тактику которого EMC особо не будет.
На сегодняшний день VMWare предлагает три линейки базового и некоторое количество сопутствующего виртуализационного ПО. Первая линейка, VMWare Workstation 5.5 ориентирована прежде всего на обычных разработчиков, запускающих на своём компьютере несколько операционных систем одновременно. Вторая, VMWare Server GSX 3 - практически идентична первой по основной функциональности, но ориентирована уже на серверное применение в качестве средства организации множества защищённых виртуальных серверов на одном физическом. Существуют версии обоих пакетов для Windows 2000/XP/2003 и основных дистрибутивов Linux. Третья линейка, VMWare Server ESX 2 стоит несколько особняком, поскольку ориентирована не на запуск в качестве обыкновенного приложения в «родительской» операционной системе, а, фактически, реализует свою собственную операционную систему, в которой запускается одно-единственное приложение - собственно виртуализационное ПО. Область применения Server ESX примерно та же, что и у Server GSX, но ESX ориентирована на большие дата-центры, требующие особой надёжности от виртуализирующего ПО.
Конфигурация виртуальных машин у VMWare более чем достойная. Ресурсы процессора доступны виртуальной машине в полном объеме (если на «родительской» машине стоит Pentium 4 - в имитируемом компьютере будет стоять точно такой же процессор); объем оперативной памяти - практически неограничен (до 3,6 Гбайт на каждую виртуальную машину); подключаются напрямую или имитируются стандартные IDE-устройства (жёсткие диски и оптические накопители в виде файлов на диске), поддерживается прямое подключение SCSI-адаптеров и имитация SCSI-дисков, подключенных через контроллер LSI Logic Ultra160 или Mylex BT-958. Видеокарта - абстрактный графический адаптер VGA/SVGA. Поддерживается и эмулируется до двух флоппи-дисков, до четырех COM-портов, UCHI-контроллер на 2 порта USB 1.1; до двух параллельных LPT-портов, стандартная 104-кнопочная клавиатура и мышь PS/2. Поддерживается до четырех виртуальных сетевых карт (AMD PCnet) и даже виртуальная локальная сеть, состоящая из произвольного числа хостов и до девяти виртуальных свитчей. В общем, звание лидера VMWare удерживает вполне заслуженно.
Итак, виртуальная машина - это программа, которую вы запускаете из своей операционной системы. Программа эмулирует реальную машину. Как и в случае с реальной машиной, вы можете установить на виртуальную машину операционную систему, причем неважно Windows или *nix. Таким образом вы можете тестировать различные операционные системы не покидая своей. У виртуальной машины есть BIOS, жесткий диск (отведенное место на вашем жестком диске), CD-ROM (ваш CD-ROM или подключенный ISO-образ), сетевые адаптеры для соединения с вашей реальной машиной, сетевыми ресурсами или другими виртуальными машинам и т.д. Вы можете без проблем обмениваться файлами между основной операционной системой (host) и гостевой операционной системой (guest). Это осуществляется простым перетаскиванием файлов из файлового мендежера клиента в окно гостевой системы или в обратном направлении. Удобство виртуальной машины для тестирования автоматической установки просто неоценимо. Достаточно просто подключить загрузочный ISO-образ вместо CD-ROM в настройках виртуальной машины, и установка системы пойдет точно так же, как и на реальной машине.
Шесть вещей, которые нужно знать о VMWare
1. Что такое виртуальная машина и зачем она нужна?
Виртуальная машина (VM) - это программа, которая эмулирует настоящий физический компьютер, притом таким изощренным образом, что на этот компьютер можно установить операционную систему и приложения, которые будут работать, не подозревая о том, что работают они не на "железе", а в программной среде. При этом виртуальная машина может создавать различные аппаратные конфигурации (в некоторых пределах) - 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, в то время как основная операционная система и физическая машина называются хост-системой.
Задействованные виртуальной машиной ресурсы или "вырезаются" из основного пула ресурсов (как, например, происходит с оперативной памятью), или раздельно используются и хост, и виртуальной системами - как это происходит с процессором и съемными носителями.
Следует отметить, что виртуальная машина VMWare предназначена для работы в качестве хост-системы под Windows и под Linux, хотя многообразие устанавливаемых систем значительно шире.