Виртуальная и хост машина

Виртуальная машина (VM, от англ. 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 (см.: песочница); также спецификация некоторой вычислительной среды (например: «виртуальная машина языка программирования Си»).

Виртуальная машина исполняет некоторый машинно-независимый код (например, байт-код, шитый код, p-код) или машинный код реального процессора. Помимо процессора, ВМ может эмулировать работу как отдельных компонентов аппаратного обеспечения, так и целого реального компьютера (включая BIOS, оперативную память, жёсткий диск и другие периферийные устройства). В последнем случае в ВМ, как и на реальный компьютер, можно устанавливать операционные системы (например, Windows можно запускать в виртуальной машине под Linux или наоборот). На одном компьютере может функционировать несколько виртуальных машин (это может использоваться для имитации нескольких серверов на одном реальном сервере с целью оптимизации использования ресурсов сервера).

Содержание

Теория [ править | править код ]

Концепция виртуальной машины как совокупности ресурсов, которые симулируют поведение реальной машины, появилась в Кембридже в конце 1960-х годов в виде расширения концепции виртуальной памяти манчестерской вычислительной машины Atlas [1] . В целом вычислительный процесс определяется в рамках этой концепции содержимым того рабочего пространства памяти, к которому он имеет доступ. При условии, что конкретная ситуация в этом рабочем пространстве соответствует ожидаемой, процесс не имеет никаких средств для определения того, является ли представленный ему ресурс действительно физическим ресурсом этого типа, или же он имитируется действиями других ресурсов, которые приводят к аналогичным изменениям содержимого рабочего пространства процесса.

Например, процесс не может определить, монопольно ли он использует процессор или же в режиме мультипрограммирования вместе с другими процессами. В виртуальной машине ни один процесс не может монопольно использовать никакой ресурс, и все системные ресурсы считаются ресурсами потенциально совместного использования. Кроме того, использование виртуальных машин обеспечивает развязку между несколькими пользователями, работающими в одной вычислительной системе, обеспечивая определённый уровень защиты данных.

Идея виртуальной машины лежит в основе целого ряда операционных систем, в частности, IBM VM/CMS (и её советского клона СВМ) и DEC VAX/VMS.

Применение [ править | править код ]

Виртуальные машины могут использоваться для:

• защиты информации и ограничения возможностей программ (см.: песочница);
• исследования производительности ПО или новой компьютерной архитектуры;
• эмуляции различных архитектур (например, эмулятор игровой приставки);
• оптимизации использования ресурсов мейнфреймов и прочих мощных компьютеров (см., например: IBM eServer);
• запуска вредоносного кода с целью перехвата управления инфицированной системой: вирус PMBS, обнаруженный в 1993 году, а также руткитSubVirt, созданный в 2006 году в Microsoft Research, создавали виртуальную систему, которой ограничивался пользователь и все защитные программы (антивирусы и прочие). [2]
• моделирования информационных систем с клиент-серверной архитектурой на одной ЭВМ (эмуляция компьютерной сети с помощью нескольких виртуальных машин).
• упрощения управления кластерами — виртуальные машины могут просто мигрировать с одной физической машины на другую во время работы.
• тестирования и отладки системного программного обеспечения;
• проверки программ на содержание вредоносного ПО.

Виртуальные машины VirtualBox очень часто используются для тестирования различного программного обеспечения и его взаимодействия между собой. Обычно, таким программам необходим доступ к интернету. Время от времени возникает необходимость протестировать работу программ по сети или даже создать небольшую тестовую лабораторию из виртуальных машин.

В этой инструкции мы рассмотрим как выполняется настройка сети VirtualBox различными способами. Вы узнаете как объединить машины в одну локальную сеть, как дать им доступ к интернету и как связать их с основной системой. Но сначала поговорим о том, как может работать сеть.

Виды сетевых адаптеров VirtualBox

Существует несколько способов как настроить сеть в virtualbox, и каждый из них подходит для лучше для решения одной задачи и меньше для другой. Рассмотрим основные:

• NAT – этот способ используется по умолчанию. Для каждой машины создается отдельная внутренняя локальная сеть, в которой машина получает ip 10.10.0.1. Машина может связаться с интернетом, используя технологию NAT, и вы можете обратиться к машине, используя проброс портов VirtualBox, но если у вас будет две виртуальные машины, то вы уже не сможете между ними так взаимодействовать. И если из основной системы к гостевой можно обратиться, то к основной ни гостевой уже никак не получится;
• Виртуальный адаптер хоста – создается виртуальный сетевой адаптер, к которому можно подключить несколько виртуальных машин, тем самым объединив их в локальную сеть. Доступа к интернету нет, но зато машины находятся в одной сети и каждая имеет свой ip адрес, теперь они могут взаимодействовать между собой. Основная система тоже доступна по ip 192.168.56.1. Машины доступны не только между собой, но и из основной системы;
• Сетевой мост – при таком подключении виртуальная машина становится полноценным членом локальной сети, к которой подключена основная система. Машина использует сетевой интерфейс чтобы получить адрес у роутера и становится доступна для других устройств, как и основной компьютер по своему ip адресу.
• Внутренняя сеть – почти то же самое, что и виртуальный адаптер хоста, только без возможности доступа к виртуальной сети из основной системы, доступа к интернету нет.
• Универсальный драйвер – позволяет использовать драйвер из расширений VirtualBox для связи между машинами, расположенными на разных физических хостах.

Теперь рассмотрим каждый вариант настройки более подробно.

Настройка сети Virtualbox

1. Настройка сети NAT

Здесь почти нет о чем говорить. Получение доступа к сети через NAT включено по умолчанию. Проброс портов я рассматривал в отдельной статье. Но если вы раньше отключали сетевые адаптеры, то чтобы включить NAT обратно достаточно открыть настройки нужной машины:

Перейти на вкладку "Сеть":

Выбрать один из адаптеров. К виртуальной машине можно подключить несколько адаптеров и это очень удобно, так как вы можете комбинировать вместе адаптер виртуального хоста и NAT чтобы получить преимущества обоих режимов. Дальше вам нужно выбрать пункт "NAT" в списке "Тип подключения".

На вкладке "Дополнительно" вы можете настроить марку устройства адаптера и MAC адрес:

Если вы собираетесь устанавливать туда в Windows, то лучше будет работать Intel PRO/1000 MT Desktop, а для Linux можно оставить AMD PCNet FAST III, так как он поддерживается всеми операционными системами.

2. Настройка сети NAT

В версии Virtualbox, начиная с 4.3 была добавлена поддержка сетей NAT, это работает очень похоже на виртуальный адаптер хоста, все машины, подключенные к одной сети могут получить доступ друг к другу, а доступ в интернет выполняется через NAT, но основная система доступа к гостевым не имеет. Чтобы настроить такое подключение нужно сначала создать сеть NAT. Для этого откройте "Файл" -> "Настройки", "Сеть". Здесь перейдите на вкладку "Сети NAT". Дальше нажмите кнопку с зеленым плюсом, чтобы создать новую сеть:

Нажмите "Ok" и закройте это окно. Дальше откройте настройки для виртуальной машины, перейдите на вкладку "Сеть" -> "Адаптер 1":

Выберите "Тип подключения" – "Сеть NAT", а "Имя" – только что созданную сеть.

Теперь все машины, подключенные к этой сети, будут доступны друг другу, как в VMWare.

3. Настройка адаптера виртуального хоста

Теперь задача немного интереснее – нам нужна локальная сеть virtualbox между несколькими виртуальными машинами и хостом. Для того чтобы все это заработало в Linux, нам нужно чтобы были загружены модули ядра vboxnetadp и vboxnetflt:

lsmod | grep vbox

Возможно, для их правильной работы вам придется установить пакет net-tools. Дальше нужно создать сам виртуальный адаптер. Для этого откройте меню "Файл", затем "Настройки" -> "Сеть". Затем нажмите кнопку с зеленым значком плюс, а затем "Ok", все параметры можно оставить по умолчанию. В VirtualBox 5.2 и выше интерфейс был изменен. Теперь вам нужно открыть меню "Инструменты" -> "Менеджер сетей хоста":

Нажмите кнопку "Создать", затем, в появившемся адаптере, напротив пункта DHCP установите галочку "Включен".

Теперь вернитесь к списку виртуальных машин, зайдите в настройки машины, "Сеть":

Выберите "Тип подключения" – "Виртуальный адаптер хоста", а имя vboxnet0, тот, который вы создали раньше.

Для всех машин, которые вы хотите объединить в одну сеть нужно выбирать один и тот же адаптер хоста. Если вы захотите добавить машинам также доступ в интернет, просто перейдите на вкладку "Адаптер 2", включите его и настройте NAT, как описано в первом пункте.

4. Настройка сетевого моста VirtualBox

Режим сетевого моста позволяет виртуальной машине выступать в роли реального сетевого устройства с отдельным ip адресом. Чтобы это настроить откройте это же меню – настойки виртуальной машины, затем "Сеть". Здесь выберите "Тип подключения" – "Сетевой мост":

В поле "Имя" вам необходимо выбрать сетевой интерфейс, который будет использоваться для связи с внешним миром. Минус такого способа в том, что внешние компьютеры смогут получить доступ к виртуальной машине, а это не очень хорошо с точки зрения безопасности.

5. Внутренняя сеть VirtualBox

Режим внутренняя сеть Virtualbox похож на "Виртуальный адаптер хоста", за тем лишь исключением, что из хостовой системы доступа к гостевым не будет, и настроить все немного проще. Достаточно выбрать "Тип подключения" – "внутренняя сеть", а затем просто выбрать нужную сеть в поле "Имя", или создать новую, просто изменив имя текущей.

Как видите, существует тип подключения NAT – где только интернет, Мост – где машина становится членом внешней сети, а все остальные – это настройка виртуальной сети virtualbox, где машины могут видеть друг друга.

Выводы

В этой небольшой статье мы рассмотрели как выполняется настройка сети VirtualBox, как видите, это не так уж сложно, как может показаться на первый взгляд, несмотря на операционную систему, которую вы используете. В большинстве случаев достаточно сети NAT, но иногда может понадобиться виртуальный адаптер хоста, все же остальные режимы используются намного реже.

Чтобы иметь под рукой сразу несколько операционных систем с отдельным рабочим пространством и приложениями, не нужно покупать второй (третий, четвертый и т. д.) компьютер. Потому что всё это уместится в вашем единственном ПК. Как? Благодаря виртуальным машинам (ВМ) — особым программам, которые создают (эмулируют) внутри основной операционной системы воображаемые (виртуальные) компьютеры.

Виртуальный ПК почти как настоящий. У него есть собственный процессор, память, жесткий диск, сетевой адаптер и всё остальное. Конечно, это не физические устройства, но сделаны они так, чтобы операционные системы считали их именно такими — настоящими.

На одном физическом компьютере одновременно может работать несколько виртуальных. Сколько именно — зависит от аппаратных ресурсов: чем шустрее процессор, объемнее оперативка, просторнее накопитель, тем больше. Обычный домашний ПК средней производительности на базе Windows 10 справляется с одновременной работой трех-пяти легковесных ОС (например, Windows XP, Andro >

Для чего используются виртуальные машины

Виртуальные машины общего назначения (в отличие от специализированных — таких, как, например, VM Java), используют:

• Для запуска приложений, которые не поддерживает основная система.
• Для защиты системы от потенциального вреда непроверенных программ.
• Как дополнительную преграду от вирусов при посещении сомнительных веб-ресурсов.
• Для создания изолированной среды для изучения деятельности вредоносного ПО.
• В качестве тестового полигона для отладки собственных разработок.
• Для освоения технологий построения сетей.
• Для двойной авторизации на некоторых игровых порталах и многого другого.

Ну и конечно, виртуальные машины повсеместно используют для распределения рабочих ресурсов серверов.

Сегодня мы не будем касаться промышленного применения ВМ, а рассмотрим только то, что может быть полезно домашним пользователям ОС Windows.

Oracle Virtualbox

Виртуальная машина Oracle Virtualbox, пожалуй, наиболее известна и популярна у домашних пользователей ПК. Она русифицирована, бесплатна, поддерживает все основные операционные системы, включая Android, и довольно проста в применении. Сделать минимально необходимые настройки и установить в нее операционную систему сможет даже слабо подготовленный юзер, если имеет под рукой инструкцию по установке выбранной ОС.

Даже беглого взгляда на рабочую область Virtualbox достаточно, чтобы понять, что здесь к чему и как примерно пользоваться программой. Слева — список всех операционных систем, установленных на платформу Virtualbox (гостевых), справа — окно параметров виртуального компьютера выбранной из списка ОС или окно снимков — сохраненных состояний этой системы (некий аналог точек восстановления). На верхней панели — основные инструменты управления: кнопки мастера создания новой ВМ, перехода в меню настроек и запуска ВМ. Вверху справа — кнопки переключения вкладок левой части окна (на скриншоте показана вкладка настроек).

Освоить основные функции программы — установку и запуск операционной системы, настройку параметров виртуального компьютера, большинству пользователей удается без инструкций. А для самых пытливых умов, стремящихся постичь все секреты Virtualbox, на официальном сайте есть англоязычный учебник.

Рассмотрим процесс создания новой виртуальной машины и начало установки в нее Windows 10.

• Кликнем в верхней панели кнопку «Создать».

• В первом окошке мастера создания ВМ укажем имя ОС (оно будет отображаться в списке гостевых систем), ее тип (Windows, Linux и т. д.) и версию. В нашем примере это Windows 10 32 bit (можно поставить и 64 bit, но ей потребуется больше ресурсов). Для перехода к следующему шагу нажмем Next.

• Дальше укажем размер оперативной памяти ВМ. По умолчанию Windows 10 x86 отводится 1 Гб, но вы можете увеличить этот объем, сдвигая ползунок вправо. Если на вашем ПК не очень много оперативки, не отдавайте ВМ больше 2-3 Гб, иначе основная система будет тормозить из-за нехватки памяти.

• Следом создаем виртуальный жесткий диск. Если вы ставите систему первый раз, выбирайте вариант «Создать новый».

• Тип виртуального диска оставим по умолчанию.

• Формат хранения данных — это область на физическом накопителе вашего компьютера, который отводится ВМ. Она может иметь постоянный или динамически расширяемый объем в тех пределах, которые вы определите дальше. Для экономии места выберем динамический формат.

• Следом укажем имя тома (виртуального диска С) и его размер. По умолчанию — 32 Гб.

• После нажатия в последнем окошке кнопки «Создать» в списке появится новая виртуальная машина. Справа в рамке показаны ее параметры.
• Для перехода к установке Windows кликнем в верхней панели кнопку «Запустить».

• В окне, которое откроется после этого, появится окошко «Выберите загрузочный диск». Нажмите на иконку папки и укажите путь к дистрибутиву системы. Это может быть образ в формате .iso или физический носитель (DVD, флешка). Выбрав дистрибутив, нажмите «Продолжить».

• Дальнейший ход инсталляции ОС в виртуальную машину не отличается от установки ее на физический компьютер.

Некоторые настройки ВМ и гостевой системы

Клик в окне виртуальной машины захватывает курсор мыши (т. е. он будет двигаться только в пределах виртуального экрана). Для возврата курсора в основную ОС нажмите комбинацию Ctrl+Alt.

Для доступа ко всему набору функций гостевой ОС нужно установить специальные дополнения. Зайдите в меню «Устройства», щелкните «Подключить образ диска дополнений гостевой ОС» и следуйте дальнейшим инструкциям.

Чтобы подключить к гостевой системе папку для обмена файлами с основной, кликните в меню «Устройства» пункт «Общие папки». Нажмите на значок «папка+» в открывшемся окне и через поле «путь к папке» укажите ее в проводнике (в нем показаны каталоги основной системы).

Если хотите, чтобы настройка работала постоянно, отметьте «Авто-подключение» и «Создать постоянную папку». Общая папка будет доступна из проводника виртуальной машины как сетевая.

Чтобы сохранить текущее состояние гостевой ОС, откройте меню «Машина» и выберите «Сделать снимок состояния».

Чтобы изменить порядок опроса загрузочных устройств (например, для загрузки виртуальной машины с DVD), завершите работу гостевой ОС, откройте ее настройки (в главном окне Virtualbox) и зайдите на первую вкладку раздела «Система». В списке «Порядок загрузки» отметьте нужный носитель и, нажимая кнопки со стрелками, передвиньте его наверх.

VMware Workstation Pro

VMware Workstation pro — не менее функциональный продукт, чем Vrtualbox, но рассчитанный на профессиональное применение и интеграцию с другими сервисами производителя. Не бесплатный и довольно дорогостоящий, однако тоже очень популярный у домашних пользователей Windows.

Бесплатная версия VMware для личного использования тоже существует. Это VMware Workstation Player, но малая функциональность, сильно уступающая даже некоммерческому Vrtualbox, отвернула от него любовь наших сограждан.

Полноценный VMware Workstation Pro, с которым мы будем знакомиться сегодня, как и конкурент, поддерживает массу операционных систем, включая мобильные и Mac OS X (кстати, он совместим с большим количеством редакций OS X, нежели Virtualbox), и эмулирует все основные устройства компьютера. Еще он эмулирует интерфейс BIOS, в отличие от Vrtualbox.

Рассмотрим, как проходит процесс создания виртуальной машины и запуск установки Windows 10 на платформе VMware Workstation Pro.

Дизайн основного окна программы (который, кстати, видоизменяется от версии к версии) не позволит запутаться даже начинающему пользователю.

• Чтобы создать новую виртуальную машину, нажмем одноименную кнопку на вкладке «Главная».

• В первом окошке мастера создания ВМ укажем тип конфигурации. Если вам нужен компьютер со стандартными параметрами (которых достаточно в 90% случаев), отметим «Обычный».

• Следом укажем тип ОС, которую будем устанавливать на эту виртуальную машину. Программа дает возможность запустить установку сразу после создания ВМ, причем без лишних действий с вашей стороны. Если вы согласны на это, укажите путь к файлу образа или носителя с дистрибутивом системы, если нет, отметьте «Я установлю систему позже».

• Чтобы не вводить ключ продукта, имя пользователя и пароль во время установки Windows, введите это данные в следующее окно. Первый пункт можно пропустить.

• Дайте новой виртуальной машине имя и укажите будущее расположение папки с операционной системой.

• Определите размер виртуального диска. По умолчанию VMware отдает Windows 10 целых 60 Гб, но мы можем увеличить или уменьшить этот объем. Следом вам предстоит указать способ сохранения виртуального диска — в одном или нескольких файлах.

• Ниже показаны параметры только что созданного виртуального компьютера. Если вас что-то не устраивает, например, размер оперативной памяти, нажмите «Настройку оборудования».

• Измените нужные характеристики, вернитесь в предыдущее окно и кликните «Готово».

• После этого, наконец, запустится установка операционной системы. Ваше участие понадобится ближе к ее окончанию — для настройки сетевого обнаружения и проверки обновлений.

• После загрузки рабочего стола программа автоматически установит в новую систему VMware Tools — то же, что и дополнения гостевой ОС в Virtualbox. После этого виртуальная машина готова к работе.

Список всех установленных гостевых операционных систем находится на вкладке «Мой компьютер».

Некоторые опции виртуальной машины VMware

До установки VMware Tools окно гостевой системы, как и в Virtualbox, захватывает курсор мыши. Для возврата его в основную ОС нажмите Ctrl+Alt.

Чтобы попасть в интерфейс BIOS виртуальной машины, выделите ее в списке, откройте меню запуска (кнопка «play» на верхней панели) и кликните «При включении (машины) войти в режим BIOS».

Microsoft Hyper-V

Диспетчер виртуальных машин Hyper-V — это встроенный компонент операционных систем всех редакций Windows 7-10, за исключением начальной и домашних. Если разобраться, он не хуже и не сложнее, чем два рассмотренных выше, просто некоторые пользователи ничего не знают о его существовании и только поэтому предпочитают сторонний софт.

Чтобы активировать диспетчер Hyper-V, зайдите в раздел приложений панели управления Windows, щелкните «Включение и выключение компонентов Виндовс» и в открывшемся окошке отметьте «Hyper-V».

Перезагрузите компьютер, откройте поиск и с его помощью запустите диспетчер Hyper-V.

• Для создания новой ВМ в панели диспетчера «Действия» нажмите «Создать» — «Виртуальная машина».

• Дайте новой виртуальной машине имя.

• Определите ее поколение — 1 (старое, к которому относится Windows XP и все 32-битные системы) или 2 (новое — 64-битные Windows 7, 8.1 или 10).

• Выделите виртуальной машине оперативную память. Флажок «Динамическая» позволит основной ОС использовать часть памяти, которая не задействована гостевой ОС, для своих нужд. Этой полезной возможности, кстати, нет ни в Virtualbox, ни в VMware.

• Настройки сети отложим на потом. Оставим по умолчанию «Нет подключения».

• Далее определим размер, расположение виртуального диска и назначаем ему имя.

• Последний шаг — параметры установки гостевой ОС. Укажем месторасположение носителя с дистрибутивом или файла образа iso. Либо отложим установку Виндовс на другое время. После нажатия кнопки «Готово» виртуальная машина будет создана, а вслед за этим запустится инсталляция операционной системы. Ее ход тоже ничем не отличается от установки ОС на реальный компьютер.

Список всех виртуальных машин Hyper-V отображается в средней части окна диспетчера. Чтобы запустить любую из них, кликните 2 раза по ее имени. В окошке, которое откроется после этого, нажмите кнопку «Пуск».

Чтобы виртуальные машины Hyper-v могли подключаться к Интернету, запустите через панель «Действия» диспетчер виртуальных коммутаторов. Выберите в показанном ниже списке тип сети «Внешняя» и нажмите «Создать виртуальный коммутатор». Сети «Внутренняя» и «Частная» предназначены для соединения виртуальных компьютеров между собой, и большинству пользователей не нужны.

На следующей странице обычно ничего менять не требуется, кроме, если хотите, имени подключения. В выпадающем списке «Внешняя сеть» должен быть указан сетевой адаптер физического компьютера, который соединен с роутером или кабелем интернет-провайдера. Ниже должен стоять флажок «Разрешить управляющей ОС предоставлять общий доступ к адаптеру» (т. е. к Интернету).

Кстати, Hyper-v поддерживает не только операционные системы семейства Windows, но и некоторых конкурентов, в частности, Linux и FreeBSD. Полный список всех совместимых с ним платформ, а также условия их использования в среде Windows, приведены на сайте MSDN.microsoft.

Некоторые опции виртуальных машин Hyper-V

Чтобы сделать снимок состояния запущенной гостевой ОС, Откройте верхнее меню ее окна «Действие» и щелкните «Контрольная точка». Либо нажмите комбинацию Ctrl+N.

Доступ к настройкам отдельной виртуальной машины открывается из ее контекстного меню в списке главного окна диспетчера и скрывается за кнопкой «Параметры».

Прочие возможности программы тоже весьма незамысловаты и осваиваются без особого труда.