Что такое гипервизор?

Олег

30 апреля 2021

Просто для тех кто забыл или не знал, полезная информация новичкам и напоминание профессионалам. Отвечаем на вопрос: "Что такое гипервизор?"

Гипервизор — аппаратная или программная система, обеспечивающая параллельную работу на одном компьютере нескольких операционных систем, называемых гостевыми. Гипервизор обеспечивает распределение ресурсов между гостевыми ОС и изоляцию ОС друг от друга.

Гипервизор является одним из основных ингредиентов блюда, под названием "виртуализация". Гипервизор позволяет запустить на одном железе несколько виртуальных машин.

Типы гипервизоров

Есть два типа гипервизоров. Первый тип называется, как это ни странно, "Тип 1". А второй, как вы уже догадались, "Тип 2".

Гипервизоры первого типа запускаются непосредственно на компьютере. Их ещё могут называть микроядром, тонким гипервизором, автономным гипервизором. Такой гипервизор можно назвать операционной системой, которая запускается на компьютере. Данная операционная система отличается небольшим размером.

Примеры гипервизоров первого типа:

Citrix XenServer
VMware ESXi
Microsoft Hyper-V

Гипервизоры второго типа представляют собой приложение, которое запускается на операционной системе компьютера. Они также называются размещенными гипервизорами или хостовыми.

Примеры гипервизоров второго типа:

VMware Workstation
Oracle VirtualBox
KVM
Microsoft Virtual PC
Parallels Workstation, Parallels Desktop

А теперь вспоминаем анекдот про трёх видах математиков, одни из которых умеют считать, а вторые — нет. И добавляем к гипервизорам ещё один тип под названием "Тип 1+" или "Гибридный тип". Гибридные гипервизоры обладают признаками гипервизоров первого и второго типа. Гипервизор управляет напрямую процессором и памятью, а через служебную ОС, под управлением гипервизора, гостевые ОС получают доступ к устройствам ввода-вывода. Одним из методов, используемых гибридными гипервизорами является паравиртуализация.

Паравиртуализация — техника виртуализации, при которой ядро ОС незначительно модифицируется для работы в виртуализированной среде. Операционная система вместо железа взаимодействует с программой гипервизора, который предоставляет ей гостевой API.

Модификация ядра является недостатком метода, так как подобное изменение возможно лишь при наличие открытых исходных кодов ОС, которые можно модифицировать согласно лицензии. С другой стороны, паравиртуализация предлагает производительность почти как у реальной не виртуализированной системы. В Linux с модификацией ядра проще, чем в Windows.

Гипервизоры Xen и Hyper-V все чаще относят не к первому типу, а к гибридному.

Контейнеризация и гипервизоры

В последнее время новая технология контейнеризации стала вытеснять гипервизоры. Причина проста, на одном железе с помощью контейнеров можно разместить больше приложений, чем с помощью гипервизоров. Оно и понятно, контейнеры не требуют дополнительной виртуализации аппаратного обеспечения ОС.

Однако, контейнеры не смогут полностью вытеснить виртуальные машины и гипервизоры. Они заняли свою нишу и имеют очень важные ограничения. Например, нельзя в контейнерах запускать разные типы операционных систем на одном железе. Да и с безопасностью у контейнеров похуже, чем у виртуальных машин, поскольку изоляция не такая явная.

Компании уже сейчас используют обе технологии одновременно для решения разных задач.

И ещё про гипервизоры

Технология гипервизоров не охватывает только один сегмент компьютеров и серверов. Например, есть гипервизоры систем хранения данных, благодаря которым устраняются проблемы несовместимости контроллеров хранения данных, ограничения нестандартного ПО и инструментов администрирования.

Помимо хранения, гипервизоры осуществляют и другое процессы виртуализации: виртуализацию рабочего стола, виртуализацию ОС, виртуализацию приложений.

В последнее время на слуху технологи виртуализации GPU, позволяющие играть через Интернет в требовательные к графике игры на посредственных компьютерах.

Существуют встроенные гипервизоры, поддерживающие требования для встраиваемых систем. Встроенный гипервизор обычно предоставляет несколько виртуальных машин, каждая из которых имитирует аппаратную платформу, на которой работает собственное ПО.

Поскольку такие гипервизоры встраиваются в железо, их размер мал, требования к ресурсам низкие, энергоэффективность высокая. Встроенные гипервизоры обычно занимают от нескольких десятков до нескольких сотен килобайт памяти.

На смартфоне со встроенным гипервизором можно параллельно запустить вторую ОС и использовать её для корпоративных целей, при этом корпоративные и личные данные не будут пересекаться.

Примеры встроенных гипервизоров: