Операционные системы вычислительных машин. Гипервизоры

Гипервизор, системный эмулятор, наноядро, микроядро, hypervisor, монитор виртуальных машин — компьютерная программа или аппаратная схема, обеспечивающая или позволяющая одновременное, параллельное выполнение нескольких или даже многих операционных систем на одном и том же хост-компьютере. Гипервизор также обеспечивает изоляцию операционных систем друг от друга, защиту и безопасность, разделение ресурсов между различными запущенными ОС и управление ресурсами. Часто гипервизор предоставляет работающим под его управлением на одном хост-компьютере операционным системам средства связи и взаимодействия между собой (например, через обмен файлами или через сетевые соединения) так, как если бы эти ОС выполнялись на разных физических компьютерах.

Гипервизор сам по себе в некотором роде является минимальной операционной системой (микроядром или наноядром). Он предоставляет запущенным под его управлением операционным системам сервис виртуальной машины, виртуализируя или эмулируя реальное (физическое) аппаратное обеспечение конкретной машины. И управляет этими виртуальными машинами, выделением и освобождением ресурсов для них. Гипервизор позволяет независимое «включение», перезагрузку, «выключение» любой из виртуальных машин с той или иной ОС. При этом из операционной системы, работающей в виртуальной машине под управлением гипервизора часто невозможно определить, выполняется ли она в виртуальной машине, или же на реальном аппаратном обеспечении.

Автономный гипервизор - гипервизор, имеющий свои встроенные драйверы устройств, модели драйверов и планировщик и поэтому не зависит от базовой ОС. Так как автономный гипервизор работает непосредственно в окружении усечённого ядра, то он более производителен, но проигрывает в производительности виртуализации на уровне ОС и паравиртуализации. К примеру, Xen для ряда ОС может запускать виртуальные машины в паравиртуальном режиме.

Примеры автономных гипервизоров: VMware ESX , Citrix, XenServer.

Платформеннозависимый гипервизор - такой программный компонент, который работает в одном кольце с ядром основной ОС (кольцо 0). Код гостевой ОС может выполняться прямо на физическом процессоре, но доступ к устройствам ввода-вывода компьютера из гостевой ОС осуществляется через второй компонент, обычный процесс основной ОС — монитор уровня пользователя.

Примеры: Microsoft Virtual PC, VMware Workstation, QEMU, Parallels, VirtualBox.

Гибридный гипервизор - гипервизор, состоящий из двух частей: из тонкого гипервизора, контролирующего процессор и память, и работающей под его управлением специальной сервисной ОС в кольце пониженного уровня. Через сервисную ОС гостевые ОС получают доступ к физическому оборудованию.

Примеры: Microsoft Virtual Server, Sun Logical Domains, Xen, Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V.

Глоссарий

Вирутальный режим - режим исполнения программы заменой инструкций на совместимые с платформой исполнения. К примеру, режим адресации процессоров семейства x86 совместимый с прародителем семейства процессором Intel 8086, который является подрежимом защищенного. Впервые появился в процессоре 80386. На современных платформах виртуальный режим является режимом внутри виртуальных машин.

Виртуальная машина, VM, virtual machine - программная и/или аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой платформы (target — целевая, или гостевая платформа) и исполняющая программы для target-платформы на host-платформе (host — хост-платформа, платформа-хозяин) или виртуализирующая некоторую платформу и создающая на ней среды, изолирующие друг от друга программы и даже операционные системы (например, песочница); также спецификация некоторой вычислительной среды (например: «виртуальная машина языка программирования Си»).

Паравиртуальный режим, PV - режим работы гипервизора, в котором оборудование не эмулируется, и гостевая ОС должна быть специальным образом модифицирована, чтобы работать в таком окружении. Преимущество режима PV в том, что он не требует поддержки аппаратной виртуализации со стороны CPU, а также не тратит вычислительне ресурсы (иногда весьма значительные) для эмуляции оборудования на шине.

Режим аппаратной виртуализации, HVM - это режим, требующий поддержки со стороны оборудования. В этом режиме для эмуляции виртуальных устройств используется QEMU, который весьма неповоротлив даже с паравиртуальными драйверами. Однако со временем поддержка аппаратной виртуализации в оборудовании получила настолько широкое рапространение, что используется даже в CPU ноутбуков.

В связи с этими недостатками у разработчиков возникло желание использовать быстрое переключение контекста исполнения между гипервизором и гостевой ОС и в паравиртуальном режиме, используя возможности оборудования. Так появился новый режим — аппаратная паравиртуализация.

Режим аппаратной паравиртуализации, PVH - это «гибридный» режим паравиртуализации. Преимущества такого подхода состоят в сокращении объема кода, большей производительности при выполнении системных вызовов (отстутсвует переключение контекста между гостевой ОС и гипервизором), меньших задержках при выполнении различных операций, словом — в более быстром отклике гостевой ОС.

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.