PWrEgzaminInz/W4-INF-ISK.md

Charakterystyka wybranej techniki wirtualizacji

(to jest oczywiście dość rozległe zagadnienie i sami możecie wybrać o czym dokładnie powiecie, tu spróbowałem zebrać trochę informacji o różnych odmianach wirtualizacji, tak żebyście mieli rozeznanie w temacie)

Wirtualizacja sprzętu
Istotą wirtualizacji sprzętu jest uruchamianie na jednym fizycznym komputerze (gospodarzu, ang. host) wielu maszyn wirtualnych (gości, ang. guest), działających jak oddzielne komputery i umożliwiających instalację różnych systemów operacyjnych.

Istnieją dwa rodzaje wirtualizacji sprzętu:

• pełna wirtualizacja – wirtualizacja całego sprzętu wchodzącego w skład maszyny wirtualnej, dzięki czemu system operacyjny gościa pracuje tak samo, jak na fizycznej maszynie (z jego poziomu nie widać żadnej różnicy) i nie musi być modyfikowany do uruchamiania na maszynie wirtualnej,
• parawirtualizacja – uruchamianie w wydzielonym środowisku gościa specjalnie zmodyfikowanej wersji systemu operacyjnego, tak by nie była konieczna wirtualizacja sprzętu, dzięki czemu system gościa może pracować wydajniej niż w przypadku pełnej wirtualizacji.

Oprogramowanie służące do tworzenia maszyn wirtualnych na maszynie gospodarza nazywa się hipernadzorcą (ang. hypervisor) lub menedżerem maszyn wirtualnych (ang. virtual machine monitor).

Wyróżniane są dwa rodzaje hipernadzorców:

• hipernadzorca typu 1 – uruchamiany bezpośrednio na sprzęcie gospodarza i mający nad nim pełną kontrolę, umożliwiający uruchamianie systemu operacyjnego gościa w trybie parawirtualizacji lub pełnej wirtualizacji – przykłady: Xen, VMware ESX, Microsoft Hyper-V,
• hipernadzorca typu 2 – uruchamiany jako program pod kontrolą systemu operacyjnego gospodarza, umożliwiający uruchamianie systemu operacyjnego gościa w trybie pełnej wirtualizacji jako jeden z procesów w systemie gospodarza – przykłady: VirtualBox, VMware Workstation, KVM.

W celu zwiększenia wydajności zwirtualizowanych systemów zostały opracowane technologie sprzętowego wspomagania wirtualizacji (w przypadku architektury x86: Intel VT-x, AMD-V). Pozwalają one hipernadzorcy obsługiwać sprzętowo część żądań systemu gościa zamiast ich przetwarzania programowego, co zmniejsza obciążenie maszyny gospodarza (i jest istotne przede wszystkim przy pełnej wirtualizacji).

Wirtualizacja na poziomie systemu operacyjnego (konteneryzacja)
Konteneryzacja polega na uruchamianiu w obrębie jednego systemu operacyjnego różnych aplikacji w wydzielonych, izolowanych przestrzeniach użytkownika (nazywanych kontenerami). Każdy kontener posiada swój system plików (zawierający wszystkie zależności potrzebne do uruchomienia aplikacji), współdzieli natomiast z systemem gospodarza jądro systemu operacyjnego. Dzięki temu możliwe jest zapewnienie różnym programom oddzielnych środowisk roboczych bez konieczności wirtualizacji systemu operacyjnego i związanych z tym spadków wydajności. Przykłady: Docker (Linux, obecnie najpowszechniejszy mechanizm konteneryzacji), wbudowane mechanizmy Linuksa (LXC), Solarisa (zones), FreeBSD (jails).

Wirtualizacja sieci
Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje wirtualizacji sieci:

• wewnętrzną – wirtualizacja interfejsów sieciowych, przełączników i innych urządzeń sieciowych w celu zapewnienia łączności maszyn wirtualnych (lub kontenerów) w zależności od potrzeby między sobą nawzajem, systemem gospodarza lub siecią zewnętrzną,
• zewnętrzną – logiczny podział sieci lokalnych na podsieci, niezależnie od fizycznej struktury sieci (VLANy)

Wirtualizacja serwerów
Wykorzystanie różnych rodzajów wirtualizacji (np. wirtualizacji sprzętu lub konteneryzacji i wirtualizacji sieci) do uruchamiania na jednej fizycznej maszynie wielu niezależnych serwerów, mogących posiadać różnych administratorów. Umożliwia to często optymalniejsze wykorzystanie zasobów fizycznych serwerów i ułatwia utrzymanie sprzętu w porównaniu z używaniem oddzielnych fizycznych maszyn dla każdego z serwerów.

Wirtualizacja pulpitu
Wykorzystanie różnych rodzajów wirtualizacji w celu oddzielenia używanego przez użytkownika systemu operacyjnego od sprzętu, przy którym pracuje. Najczęściej system operacyjny jest uruchomiony na serwerze, a użytkownicy łączą się z nim przez sieć (zwykle za pomocą cienkich klientów) – dzięki temu użytkownik ma dostępne zawsze to samo środowisko pracy niezależnie od stanowiska, ułatwia to też administrację systemami użytkowników.

W prostszym wariancie może być wykorzystana wirtualizacja sesji – wtedy wielu użytkowników używa jednego systemu operacyjnego uruchomionego na odpowiednio wydajnym serwerze – przykłady: LTSP (projekt społecznościowy), Sun Ray (Oracle, wycofywany).
W bardziej skomplikowanym wariancie używa się wirtualizacji sprzętu – system operacyjny każdego z użytkowników jest uruchomiony w maszynie wirtualnej na serwerze – przykłady: VMware Horizon, Citrix XenDesktop.

Wirtualne sieci prywatne (VPN)
Wykorzystanie wirtualnych szyfrowanych połączeń punkt-punkt (z własną adresacją IP, rotuingiem, itp.) zestawianych przez publiczne łącza, w celu łączenia odległych sieci lokalnych bezpiecznym kanałem bez konieczności dzierżawienia własnych łącz od operatorów (co jest kosztowne) lub w celu zdalnego dostępu do sieci wewnętrznej z dowolnego miejsca w internecie (np. do sieci firmowej z domu pracownika) – przykładowe protokoły: OpenVPN, IKEv2+IPSec, Cisco IPSec.