Виртуальная машина Windows

Популярные программы для создания виртуальных машин

Всем привет, с Вами автор блога matrixblog.ru. В сегодняшней статье мы познакомимся с таким понятием, как виртуальные машины.

Процесс виртуализации машин состоит в создании автономной виртуальной машины внутри нашего компьютера, который может рассматриваться, как наш второй компьютер. На такой машинке можно установить ОС, что позволяет запустить «систему в системе». Более того, эти системы выполняются одновременно. Примером может быть Windows 7, установленная на диск, который содержит установленную Windows XP или выбранный дистрибутив Linux. В результате, у нас запущены две системы одновременно — одна физическая, другая виртуальная. Машина физическая, на которой мы работаем — это «Host» (хозяин), а виртуальные системы — это системы «Guest» (гости). Виртуальные системы запускаются в изолированной среде и позволяют производить безопасное тестирование различного программного обеспечения, как и самих систем без ущерба для машины «матери». Это также позволяет запустить виртуальную копию старого компьютера.

Виртуальная машина использует процессор и выделенную оперативную память физического компьютера. Учитывая то, что виртуальная система (ОС) использует определенное количество оперативной памяти компьютера, он должен быть оснащен достаточными аппаратными ресурсами. Сказанное относится и к жесткому диску, на котором будут храниться файлы виртуальной машины. Эти файлы являются портативными, их можно переместить на другой компьютер и построить новую виртуальную машину на их основе. Это исключает необходимость каждый раз устанавливать виртуальную систему, потому что она уже установлена и настроена.

Существует довольно большое количество различных программных средств для создания виртуальных машин. Одни продукты предназначены для конкретных ОС и целей, другие предлагают понятный интерфейс и широкую поддержку физической и гостевой системы. Существуют бесплатные и платные продукты. Ниже, я коротко рассмотрю три бесплатных продукта и их возможности.

Преимущества и недостатки виртуальных машин

Виртуальная машина Windows Server наделена тремя ключевыми преимуществами, выгодно выделяющие ее на фоне классического аппаратного обеспечения:

Ее можно установить на абсолютно любой компьютер, вне зависимости от его конфигурации, имеющейся операционной системы. Как результат, расширяются функциональные возможности, экономится свободное пространство на физическом жестком диске и деньги на покупку нового аппаратного и программного обеспечения. А еще не придется тратить время на установочные работы и настройку ПК.

Возможность установки устаревших приложений, подключения устройств со старыми драйверами. Больше не нужно держать дома архаичные компьютеры, чтобы время от время пользоваться ими.

Быстрое и простое восстановление после непредвиденных сбоев в работе. В случае форс-мажора, виртуальную машину будет гораздо легче перезапустить или перенастроить, вернуть в работу, чем классический ПК.

Но, как всегда, наряду с преимуществами есть и недостатки. Так, следует знать, что при большом количестве ВМ, одновременно запущенных на одной физической машине, может наблюдаться снижение стабильности и скорости работы собственной операционной системы. Чтобы этого не произошло, хост-компьютер должен быть более мощным. Он должен соответствовать более высоким системным требованиям, что повлечет дополнительные материальные затраты и сузит возможности для пользователей в выборе форм-фактора устройства. К недостаткам виртуальных машин также относят и несколько сниженную производительность в сравнении с обычными хост-системами. Нет прямого контакта аппаратного и программного обеспечения. То есть задержки по времени будут в любом случае.

Какие существуют виртуальные машины для Windows

Самые популярные и используемые:

• Oracle VM VirtualBox – бесплатная, умеет практически всё, что нужно рядовому пользователю
• Hyper-V – бесплатная, встроена в Windows 8/8.1/10 версий Pro и Enterprise – платная, максимальный функционал, для профессиональных разработчиков

VMware довольно массивный пакет программного обеспечения, стоит немало, и рассчитан для коммерческого применения. Для описанных мной целей хватит и первых двух. Но, кто умеет качать с торрентов, можно поставить и его. Принцип работы и настройки плюс/минус везде одинаковые.

Преимущества и недостатки использования виртуальной машины

Сохранение текущего состояния машины. Если нужно выключить ПК или перейти к другой задаче, то машина сохранит все настройки. При следующей загрузке ВМ откроется в том состоянии, в котором находилась в момент выключения.

Создание снапшота при тестировании нестабильной программы. Если при тестировании софта произошла критическая ошибка, можно откатить ВМ до предыдущего состояния. По сравнению с основной системой, для виртуальной машины выделяется меньше места на дисковом пространстве, благодаря этому откат системы происходит быстрее.

Машину можно сохранять или дублировать как изолированную среду. Её можно будет запустить позднее или скопировать на другой ПК со всеми заданными конфигурациями.

Для переподключения на другую ОС не нужно перезагружать компьютер.

Для одновременного запуска на ВМ нескольких операционных систем, нужно иметь соответствующие аппаратные ресурсы.

ОС в виртуальных машинах работают медленнее. Несмотря на постоянное развитие ВМ, работа виртуальных ОС ниже традиционных.

Виртуальная платформа поддерживает не весь функционал устройства. Например, VMware поддерживает USB 3.0, контроллеры портов COM и LPT и приводы CD-ROM, но виртуализация видеоадаптеров и поддержка функций ускорения трехмерной графики пока малодоступны.

Общие сведения о виртуализации

В широком смысле, виртуализация представляет собой процесс отделения реализации какого-либо объекта или процесса от его представления для пользователя. Такое определение видится весьма пространным, однако понять его совсем просто: виртуализация имеет место быть тогда, когда мы видим что-то и работаем с тем, что на самом деле имеет другую от нашего виденья природу и строение. Для чего это нужно? Только для того, чтобы нам было удобно работать с созданным для нас окружением, которое на самом деле устроено совсем иначе, чем мы его себе представляем.

Виртуализация бывает разная: операционных систем, приложений, систем хранения данных, отдельных аппаратных и программных компонентов вычислительных систем. На самом деле, мы все так или иначе пользуемся продуктами виртуализации – многие наверное слышали про виртуальную машину Java в браузерах, логические диски в операционной системе Windows тоже частный случай виртуализации (ведь на самом деле, одно физическое устройство, жесткий диск, представляется пользователю как несколько логических томов).

Но все это было и раньше, почему же в последнее время так много заговорили о виртуализации? А случилось это потому, что за последние несколько лет был совершен большой технологический прорыв в области виртуализации операционных систем, открывший огромные возможности и перспективы. Под виртуализацией операционных систем понимают процесс создания на физическом компьютере так называемой виртуальной машины (что-то вроде виртуального компьютера), в которой устанавливается своя собственная операционная система. Таких виртуальных машин на одной физической платформе может быть несколько, при этом каждая виртуальная машина имеет свои собственные виртуальные аппаратные компоненты: память, процессор, жесткий диск, сетевые адаптеры. Эти ресурсы резервируются виртуальной машиной за счет физических ресурсов аппаратного обеспечения компьютера. Такая модель организации вычислительных систем впервые появилась еще в 70-х годах прошлого века в мэйнфреймах корпорации IBM System 360/370, когда требовалось сохранить предыдущие версии экземпляров операционных систем. Но лишь в 21-м веке эта технология обрела новый смысл на серверных системах и настольных ПК.

Виртуализация операционных систем тоже бывает разная, однако нас интересует такое её представление для пользователя: в операционной системе физического компьютера (её принято называть хостовой ОС): как обычная программа, устанавливается платформа виртуализации, с помощью которой создаются виртуальные машины, в которых, в свою очередь, устанавливаются различные операционные системы (их принято называть гостевыми ОС). На рисунках 1 и 2 показаны отличия классической архитектуры компьютера от архитектуры, содержащей виртуальные машины.

Рисунок 1 – Классическая архитектура компьютера

Рисунок 2 – Один из видов виртуализации операционных систем

Гостевые системы и хостовая ОС работают одновременно, обмениваются данными и участвуют в сетевом взаимодействии не только с хостовой ОС, но и с внешней по отношению к физическому компьютеру сетью.

Какие же преимущества несет собой возможность одновременного запуска нескольких операционных систем на одном компьютере? Вот лишь некоторые варианты использования виртуальных машин на настольных компьютерах пользователей:

• Работа в виртуальной машине со старыми приложениями, не поддерживающими хостовую операционную систему вашего компьютера (например, если ваша хостовая ОС — Windows 10, вы можете установить Windows 98, в которой работала ваша любимая игра, в виртуальной машине и запускать гостевую ОС, когда хочется, без необходимости перезагружать компьютер).
• Создание защищенных пользовательских окружений для работы с сетью (всевозможные вирусы и вредоносное программное обеспечение сможет лишь повредить гостевую операционную систему виртуальной машины, не затронув реальную систему).
• Безграничное пространство для экспериментов (устанавливайте любые программы, могущие повредить операционную систему, экспериментируйте с настройками реестра и т.д.).
• Отличный полигон для разработки и тестирования программного обеспечения в различных операционных системах и их конфигурациях (например, у вас может быть несколько версий операционных систем Ubuntu, если вы разрабатываете программное обеспечение под Linux).
• Широкие возможности обучения работе с новыми операционными системами и программами (к примеру, если вам знакома только Windows, вы можете себе сделать несколько виртуальных машин с различными операционными nix-системами Linux, Free BSD и QNX, запускать их, когда требуется, и учиться работе с ними).

Это, конечно же, далеко не все возможности применения виртуальных машин на пользовательских компьютерах. Каждый сам может себе придумать, для каких целей ему нужна виртуальная машина, и почувствовать, насколько это удобно, надежно и просто. Перед возможностью установки нескольких хостовых операционных систем на один компьютер с их раздельной загрузкой, виртуальные машины имеют следующие неоспоримые преимущества:

• Возможность работать одновременно в нескольких системах, осуществлять сетевое взаимодействие между ними.
• Возможность сделать «снимок» текущего состояния системы и содержимого дисков одним кликом мыши, а затем в течение очень короткого промежутка времени вернуться в исходное состояние.
• Простота создания резервной копии операционной системы (не надо создавать никаких образов диска, всего лишь требуется скопировать папку с файлами виртуальной машины).
• Возможность иметь на одном компьютере неограниченное число виртуальных машин с совершенно разными операционными системами и их состояниями.
• Отсутствие необходимости перезагрузки для переключения в другую операционную систему.

Тем не менее, несмотря на все преимущества, виртуальные машины также имеют и свои недостатки:

• Потребность в наличии достаточных аппаратных ресурсов для функционирования нескольких операционных систем одновременно.
• Операционная система работает несколько медленнее в виртуальной машине, нежели на «голом железе». Однако, в последнее время показатели производительности гостевых систем значительно приблизились к показателям физических ОС (в пределах одних и тех же ресурсов), и вскоре, за счет улучшения технологий реализации виртуальных машин, производительность гостевых систем практически будет равна реальным.
• Существуют методы определения того, что программа запущена в виртуальной машине (в большинстве случаев, производители систем виртуализации сами предоставляют такую возможность). Вирусописатели и распространители вредоносного программного обеспечения, конечно же, в курсе этих методов и в последнее время включают в свои программы функции обнаружения факта запуска в виртуальной машине, при этом никакого ущерба вредоносное ПО гостевой системе не причиняет.

Все перечисленные недостатки виртуальных машин являются в принципе разрешимыми и, по сравнению с большим списком их достоинств, являются не столь существенными. Именно поэтому, технологии виртуализации и виртуальных машин развиваются взрывными темпами, а пользователи находят им все новые и новые применения.

Итак, вы решили установить виртуальную машину. Платформу виртуализации какого производителя вам выбрать? В данный момент на рынке платформ виртуализации присутствуют несколько лидирующих компаний: VMware (независимое подразделение корпорации EMC), Microsoft, Oracle, XenSource, Parallels, SWsoft, Virtual Iron и другие. У платформы каждого из производителей есть свои неоспоримые достоинства и недостатки, однако, что касается пользовательских (настольных) систем виртуализации для хостовых систем Windows, безоговорочных лидеров тут можно пересчитать по пальцам одной руки: компании VMware, Oracle и Microsoft.

Для настольных систем компании предлагают пользователям несколько бесплатных продуктов: VirtualBox (от Oracle), Hyper-V (от Microsoft, бывший Microsoft Virtual PC) и VMware Workstation Player (от VMWare). Кроме них, существует так же виртуальная машина QEMU, разрабатываемая сообществом.

Встроенная виртуальная машина Windows

Оказывается, в Windows давно встроена своя виртуальная машина, которая позволяет устанавливать практически любые операционные системы. Правда, чтобы эта технология работала, у вас должна быть установлена 64-битная Windows одной из версий: профессиональная, корпоративная или версия для образовательных учреждений.

Для установки виртуальной машины Windows 10 найдите и запустите программу «Диспетчер Hyper-V», а потом выберите в меню «Действие» → «Создать» → «Виртуальная машина». После этого придумайте название машине, подберите ей нужные параметры оперативной памяти и процессорной мощности и выберите место, где будет находиться её виртуальный жёсткий диск.

На последнем шаге нужно выбрать образ установочного диска, откуда будет устанавливаться гостевая система. Обычно это файлы с расширением .iso, но могут попадаться иногда и совсем экзотические форматы. После этого начнётся обычная установка новой операционной системы в виртуальную машину.

Про образы дисков и про то, как с ними работать, у нас есть целая статья — почитайте, если вдруг пропустили.

Размер виртуального диска не может превышать размер настоящего диска, который стоит в основной системе Установка Windows в виртуальной машине внутри другой Windows

То же самое можно сделать из командной строки Windows Power Shell — результат тот же самый, но тут уже есть работа с кодом и тонкие настройки:

Программы создания виртуальных машин для Windows 7, Linux и Mac

Для каждой из рассмотренных программ для создания виртуальных машин будет приводится краткое описание основных трудностей в использовании и настройке, целевой аудитории, основных плюсов и минусов, а так же другие немаловажные детали.

Виртуальная машина для Windows 7 и Linux — VMware Player

VMware Player является кросс-платформенной программой создания виртуальных машин для Windows 7 и выше, а так же Linux систем. Программа запускается как обычное приложение внутри системы. Вы можете использовать его для создания виртуальных машин и установки гостевых операционных систем. Вы так же можете запускать другие виртуальные машины. Это, пожалуй, одна из самых простых программ виртуализации. И вы вряд ли найдете в ней специфические функции.

Аудитория: начинающие и опытные пользователи.

Плюсы: Простая в установке и использовании.

Минусы: Ограниченная функциональность. Не поддерживает снапшоты и общий доступ к каталогам.

Виртуальная машина для Windows 7, Linux и Mac OS X — VirtualBox

VirtualBox представляет собой еще одну кросс-платформенную программу создания виртуальных машин для Windows 7 и выше, а так же Linux и Mac систем, в настоящее время принадлежащую Oracle. VirtualBox похожа на VMware Player, но имеет больше функций, в том числе более продвинутый сетевой стек, неограниченное количество снимков (снапшотов), некоторую поддержку OpenGL и DirectX, а так же много другое. Приложение просто устанавливается, и его так же просто использовать. Вы так же можете использовать командную строку для автоматического развертывания. VirtualBox так же поддерживает USB и общие каталоги. Кроме того, существует портативная версия VirtualBox. Тем не менее, есть и недостатки. Вы не можете делать скриншоты гостевых систем. Управление дисками несколько запутанное.

Аудитория: начинающие и опытные пользователи.

Плюсы: Проста в установке и использовании, много функций.

Минусы: Нет поддержки скриншотов, импорт существующих машин сложен, не интуитивно понятное управление дисками.

Гипервизор VMware ESXi для создания виртуальных машин

ESXi является гипервизором на чистом железе с обрезанной функциональностью, по сравнению с ESX. Приложению требуется хост и им можно управлять из консоли (по умолчанию консоль заблокирована, но вы можете включить ее вручную). Вы не сможете делать сриншоты или снимать видео с экрана ваших виртуальных машин. Перенос и клонирование гостевых систем осуществляется только вручную. Но, зато вы получается совместное использование памяти для повышения эффективности использовать оперативной памяти, мощный контроль и управления, и доступ к командной строке через SSH (когда разблокирована). Вы так же можете установить VMware Tools для повышения производительности виртуальных машин. Пара-виртуализация так же поддерживается ESXi.

Аудитория: продвинутые пользователи и профессионалы.

Плюсы: Мощная, расширенные возможности виртуальных машин.

Минусы: Необходим хост и много ресурсов. Не просто установить и запустить.

Виртуальная машина для Unix/Linux — Kernel-based Virtual Machine (KVM)

KVM поддерживает виртуализацию только для UNIX-подобных операционных систем (Linux). Приложение можно запустить на любом оборудовании или в режиме эмуляции, однако без расширений процессора, производительность будет ужасной. KVM предназначен для использования по средствам консоли. Но, у него есть приличный интерфейс управления, который позволяет запускать и останавливать виртуальные машины, снимать скриншоты и многое другое. Интерфейс известен как Virtual Machine Manager (VMM) и так же используется для управления виртуальными машинами Xen (см. далее). Поддержка локального и удаленного управления. Существует известный конфликт с VirtualBox, но его можно решить относительно легко

Аудитория: продвинутые пользователи и профессионалы.

Плюсы: Полный контроль и гибкость, очень высокая производительность, при соответствующих условиях.

Минусы: Только UNIX-подобные системы. Необходимы аппаратные расширения виртуализации для нормального выполнения. Акцент на командной строке. Не просто установить и запустить.

Виртуальная машина для Unix/Linux — Xen

Xen является еще одним приложением для виртуализации UNIX-подобных операционных систем (Linux). Она должна загружаться в своем экземпляре ядра. Акцент делается на командную строку. Но, можно так же использовать VMM. Официально, Xen была поддержана OpenSUSE в течении многих лет и недавно была добавлена в основную ветку релиза ядра. Xen может выполняться в режиме аппаратной поддержки или пара-виртуализации. Тем не менее, для пара-виртуализации Xen в высшей степени проблематична в вопросах установки и запуска. Кроме того, Xen имеет ограниченную поддержку cd-rom и сетевых устройств. Так же программа доступна как гипервизор виртуализации на чистом железе на Live CD. Существуют многочисленные сторонние расширения для управления Xen.

Аудитория: продвинутые пользователи и профессионалы.

Плюсы: Полный контроль и гибкость, очень хорошая производительность, встроенная поддержка ядра.

Минусы: Только UNIX-подобные системы. Режим пара-виртуализации глючит. Акцент на командной строке. Несколько утилит командной строки, которые могут ввести в заблуждение. Не просто установить и запустить. Необходимо загружать собственный экземпляр ядра.

Другие решения для создания виртуальных машин

Существует много других решений, которые не были здесь перечислены, такие как Parallels Virtuozzo, OpenVZ и VirtualBox на основе VMLite. Так же существует ряд переделанных решений, включая примеры скрещивания виртуализации и тонких клиентов. Linux так же имеет огромное количество собственных модификаций. И не стоит забывать об облачных технологиях со своими приложениями для виртуализации.

Тем не менее, если вы начинающий пользователь, то не стоит гнаться за возможностями и красочными модификациями. В противном случае, попытка создать виртуальную машину для запуска пары тройки программ, может обернуться несколькими бессонными ночами.